胡颓子酵素混菌发酵工艺优化及其抗氧化活性

朱仁威1,2,朱贝贝2,陆俊2*

(1.铜仁学院 材料与化学工程学院,贵州 铜仁 554300;2.中南林业科技大学 食品科学与工程学院,湖南 长沙 410004)

摘 要:以新鲜胡颓子果实为原料,以复合益生菌果蔬酵素发酵粉(植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、副干酪乳杆菌、乳双歧杆菌、鼠李糖杆菌)为发酵菌种,以胡颓子酵素的感官评价和抗氧化能力为评判指标,在单因素试验基础上进行正交优化试验,确定胡颓子酵素混菌发酵的最佳工艺,并测定胡颓子酵素的多酚含量、DPPH 自由基清除率和铁离子还原能力(ferric ion reducing antioxidant power,FRAP),评价混菌发酵胡颓子酵素的抗氧化活性。结果表明:胡颓子酵素最佳发酵工艺条件为白砂糖添加量12%、发酵时间12 h、菌粉添加量1.0%、料液比1∶1.0(g/mL),在此条件下发酵的胡颓子酵素感官评分为85.50,多酚含量为1.40 mg GAE/mL,DPPH 自由基清除率为60.12%,铁离子还原能力为0.26 μmol Fe2+/L。

关键词:胡颓子酵素;混菌发酵;工艺优化;感官评价;抗氧化活性

胡颓子(Elaeagnus pungens)又名蒲颓子、牛奶子根、羊奶子,为胡颓子科、胡颓子属常绿直立灌木。胡颓子在我国资源丰富,分布广泛,据记载胡颓子属植物在我国已有57 种之多[1],主要分布于长江流域以南,且多生长在海拔1 000 m 以下的丘陵、低山区及山坡灌木中[2]。胡颓子鲜果中水分含量为82%,可溶性固形物含量在8% 以上,可食率在60% 以上,鲜果果实中总酸含量为0.51%~0.69%,总糖含量在3.22%~4.82%,糖酸比达到6.1∶1~7.1∶1[3]。胡颓子鲜果中氨基酸种类多、含量高,其中含量最多的是谷氨酸,含量为28.3%,其次是天冬氨酸,含量为24.6%;含量最多的必需氨基酸是亮氨酸,达到10.4%,其次为赖氨酸、缬氨酸和苯丙氨酸、异亮氨酸、苏氨酸和甲硫氨酸、色氨酸[4]。胡颓子鲜果中的维生素B1、维生素B2 和维生素C 含量较高[5]。刘丁丽[6]采用超声波辅助提取法从胡颓子中提取多酚和黄酮,含量分别达到了(1.33±0.02)mg 没食子酸当量/g FW 和(138.39±2.24)μg 儿茶素当量/g FW。胡海涛等[7]的研究发现‘德甜密花胡颓子2 号’品种果实中的番茄红素含量高达(1 054.10±29.19)μg/g DW,是番茄果实(150 μg/g DW)的7 倍。胡颓子果实多呈鲜红色,甜酸适合,是一种很受大众喜爱的森林水果。

食用酵素是指以蔬果、谷物等为原料,经过乳酸菌、酵母菌等有益菌发酵而产生的具有一定功效的饮料产品。酵素富含酚类、黄酮类、有机酸类、酶类以及多糖类等多种对人体有积极作用的成分[8]。酵素食品通过发酵使果蔬原料在益生菌的作用下通过中间复杂的代谢反应实现代谢物质之间的生物转化[9],这种代谢过程不仅可以改变发酵基质的原本风味,还可以产生新的活性成分,从而改善酵素食品的风味、口感、色泽,也可以产生发酵基质原本没有的功效。张思等[10]在对市售16 种食用酵素进行检测时发现市售酵素样品的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-trinitrophenylhydrazine,DPPH)自由基、超氧阴离子、羟自由基清除能力均强于维生素C。李桃花等[11]在水果酵素对小鼠胃肠道消化功能的影响的研究中发现,酵素食品能促进便秘小鼠进行胃排空与小肠推进,缩短其排便时间,具有显著的润肠通便效果。任清等[12]在微生物酵素美白抗衰老功效研究中发现,微生物酵素具有良好的抗氧化能力、美白作用和抗衰老作用。刘维兵等[13]研究发现酵素可以对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌及白色念珠菌的繁殖产生抑制作用。

本研究以新鲜胡颓子果实为主要原料,复合益生菌果蔬酵素发酵粉为发酵菌种,通过单因素试验和正交试验优化最佳发酵工艺,同时测定混菌发酵胡颓子酵素的品质和抗氧化活性,提升胡颓子的利用率,以期为胡颓子酵素工业化生产提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

胡颓子果实:产于云南省临沧市。复合益生菌果蔬酵素发酵粉(植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、副干酪乳杆菌、乳双歧杆菌、鼠李糖杆菌):北京市通州区川秀科技有限公司;无水乙酸、无水甲醇(均为分析纯):国药集团化学试剂有限公司;没食子酸、儿茶素、福林酚(均为分析纯):上海源叶生物有限公司;水溶性维生素E(Trolox):华蓝化学有限公司;DPPH(分析纯):东京化成工业株式会社;2,4,6-三吡啶基三嗪(tripyridyltriazine,TPTZ)(分析纯):南京都莱生物有限公司;纤维素酶(100 000 U/g):西安沐森生物工程有限公司。

1.2 仪器与设备

HJS-3A 恒温磁力搅拌水浴锅:常州澳华仪器有限公司;722N 紫外可见分光光度计:上海仪电分析仪器有限公司;DHG-9140A 电热鼓风干燥箱:上海灯晟仪器有限公司;RHB-20ATC 手持糖度计:艾普计量仪器有限公司;5810R 高速离心机:德国艾本德股份公司;,PH3J-3F pH 计:上海圣科仪器设备有限公司;NJR-N3便携式榨汁机:惠州市惠恒环保科技有限公司;ML S-3750 高压蒸汽灭菌锅:SANYO 电子科技有限公司;SpectraMax I 3X 酶标仪:美国分子仪器公司;JY92-Ⅲ型超声波细胞粉碎机:宁波新芝生物科技股份有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 胡颓子酵素的制备

新鲜胡颓子果实用无菌水清洗表面泥沙杂质,去除果皮与果核,取果肉,按一定料液比加入纯水,混合榨汁;将果汁放入超声波细胞粉碎机中振动提取10 min;按纤维素酶与果肉质量比2.0% 加入纤维素酶,55 ℃下酶解20 min;酶解过后将果汁放入75 ℃水浴锅中灭酶10 min;加入相应比例的白砂糖和菌粉30 ℃下发酵一定的时间,得到胡颓子酵素。

1.3.2 胡颓子酵素工艺优化单因素试验

1.3.2.1 白砂糖添加量对胡颓子酵素品质及抗氧化活性的影响

新鲜胡颓子果实去皮去核得到果肉,根据果肉质量按照1∶2.0(g/mL)的比例加入纯净水进行榨汁,对果汁进行超声提取、酶解、灭酶等步骤,将果汁均分至5 个发酵瓶中,分别在发酵瓶中加入果肉质量8%、10%、12%、14%、16% 的白砂糖,加入果肉质量2.0%的混合菌粉,将配制好的果汁放入30 ℃恒温箱中发酵18 h。发酵完成后测定酵素的pH 值、糖度、多酚含量以及抗氧化能力,并对酵素进行感官评价。

1.3.2.2 发酵时间对胡颓子酵素品质及抗氧化活性的影响

新鲜胡颓子果实去皮去核得到果肉,根据果肉质量按照1∶2.0(g/mL)的比例加入纯净水进行榨汁,对果汁进行超声提取、酶解、灭酶等步骤,加入果肉质量12% 的白砂糖和2.0% 的混合菌粉,改变酵素发酵时间,分别按照12、18、24、30、36 h 的时间对果汁进行30 ℃恒温发酵。发酵完成后测定酵素的pH 值、糖度、多酚含量以及抗氧化能力,并对酵素进行感官评价。

1.3.2.3 菌粉添加量对胡颓子酵素品质及抗氧化活性的影响

新鲜胡颓子果实去皮去核得到果肉,根据果肉质量按照1∶2.0(g/mL)的比例加入纯净水进行榨汁,对果汁进行超声提取、酶解、灭酶等步骤,加入果肉质量12% 的白砂糖,分别按照果肉质量1.0%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%的比例加入混合菌粉,在30 ℃恒温箱中发酵18 h。发酵完成后测定酵素的pH 值、糖度、多酚含量以及抗氧化能力,并对酵素进行感官评价。

1.3.2.4 料液比对胡颓子酵素品质及抗氧化活性的影响

新鲜胡颓子果实去皮去核得到果肉,根据果肉质量按照料液比1∶1.0、1∶1.5、1∶2.0、1∶2.5、1∶3.0(g/mL)的比例加入纯净水进行榨汁,对果汁进行超声提取、酶解、灭酶等步骤,加入果肉质量12%的白砂糖和2.0%的混合菌粉,在30 ℃发酵18 h。发酵完成后测定酵素的pH 值、糖度、多酚含量以及抗氧化能力,并对酵素进行感官评价。

1.3.3 正交试验优化胡颓子酵素工艺

根据单因素试验结果,以白砂糖添加量、菌粉添加量、发酵时间和料液比四个因素设计L9(34)正交试验,以胡颓子酵素感官评价得分和抗氧化能力为指标,确定胡颓子酵素混菌发酵最佳工艺条件组合。正交试验因素与水平见表1。

表1 正交试验因素水平设计
Table 1 Factors and levels of orthogonal test

水平1 2 3 A 白砂糖添加量/%12 14 16 B 发酵时间/h 12 18 24 C 菌粉添加量/%1.0 1.5 2.0 D 料液比/(g/mL)1∶1.0 1∶1.5 1∶2.0

1.3.4 胡颓子酵素可溶性固形物含量和pH 值的测定测定

可溶性固形物含量采用手持糖度计测定;pH 值采用GB 5009.237—2016《食品安全国家标准食品pH 值的测定》中的pH 计法测定。

1.3.5 胡颓子酵素多酚含量的测定

参考Zou 等[14]的方法并稍作修改,采用福林酚试剂比色法对多酚的含量进行测定:吸取样品溶液5 μL和195 μL 蒸馏水混匀置于96 孔板中,再加入福林酚试剂25 μL,反应6 min 后加入75 μL 的7% Na2CO3 溶液混合均匀,在避光条件下放置反应30 min,于765 nm处测定吸光度。以没食子酸作为标准品做标准曲线。总多酚含量以没食子酸当量(gallic acid equivalents,GAE)表示,单位为mg GAE/mL。

1.3.6 胡颓子酵素抗氧化能力测定

1.3.6.1 DPPH 自由基清除率测定

参考张琪等[15]的方法并稍作修改,配制浓度为0.5 mmol/mL 的DPPH 溶液,0~4 ℃下避光保存。以无水甲醇作为空白;取2 mL 样液与0.5 mL DPPH 混合,在37 ℃黑暗条件下反应20 min,测定其在517 nm 的吸光度Ai;取2 mL 无水甲醇与0.5 mL DPPH 混合,在37 ℃黑暗条件下反应20 min,测定其在517 nm 的吸光度Ac;取2 mL 样液与0.5 mL 无水甲醇混合,在37 ℃黑暗条件下反应20 min,测定其在517 nm 的吸光度Aj。按照下列公式计算DPPH 自由基清除率。

式中:R 为DPPH 自由基清除率,%;Ac 为加DPPH溶液,不加发酵液的吸光度;Ai 为加发酵液反应后DPPH 溶液的吸光度;Aj 为加发酵液,不加DPPH 溶液的吸光度。

1.3.6.2 铁离子还原能力(ferric ion reducing antioxidant power,FRAP)测定

参考Benzie 等[16]的方法并稍作修改,将0.3 mol/L醋酸缓冲液、10 mmol/L TPTZ 溶液以及20 mmol/L FeCl3 溶液按体积比10∶1∶1 混合得到FRAP 工作液。配制浓度梯度为0.031 25、0.062 5、0.125、0.250、0.500、1.000、2.000 mmol/mL 的FeSO4 溶液,在96 孔板中加入10 μL 不同浓度FeSO4 溶液,再加入30 μL 蒸馏水,最后加入260 μL FRAP 工作液,避光条件下反应8 min后在593 nm 测定吸光度,以水为空白对照,以每升样品中Fe2+的量为标准计算FRAP 值,制得FRAP 标准曲线。取10 μL 酵素离心后的上清液作为样液,每个样液做5 个平行测定吸光度,代入标准曲线中得出FRAP 值。

1.3.7 胡颓子酵素的感官评价

参考QB/T 5323—2018《植物酵素》的感官检验方法,由10 名接受过感官评价培训的人员对胡颓子酵素的组织状态、色泽、气味、口感进行评分,评分细则见表2。

表2 感官评分标准
Table 2 Standard for sensory evaluation

项目组织状态色泽评分标准产品状态均匀一致,无沉淀,久置不分层产品有少量沉淀,或有絮状物产品出现明显分层,有大块沉淀及絮状物具有新鲜健康胡颓子果汁色泽,透亮有光泽稍有浑浊,不澄清色泽不明,产生褐变或其他颜色得分25 15~<25 0~<15 25 15~<25 0~<15

续表2 感官评分标准
Continue table 2 Standard for sensory evaluation

项目气味口感评分标准具有胡颓子及酵素的自然清香无自然清新气味,产生酸味或酒味无香气,有较重酒气或酸败气味质地细腻,酸甜适口,口感均匀较细腻,有颗粒感,或略有涩味口感刺激,质地粗糙,有异物感得分25 15~<25 0~<15 25 15~<25 0~<15

1.4 数据处理与分析

每组进行3 次平行试验,采用Origin 2018 软件制图,采用SPSS 22.0、Excel 2010 等软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 白砂糖添加量对胡颓子酵素品质及抗氧化活性的影响结果

白砂糖添加量对胡颓子酵素多酚含量、FRAP 值及DPPH 自由基清除率、pH 值、糖度、感官评分的影响如图1 所示。

图1 白砂糖添加量对胡颓子酵素多酚含量、FRAP 值及DPPH 自由基清除率、pH 值、糖度、感官评分的影响
Fig.1 Effects of white sugar on polyphenol content,FRAP,DPPH radical scavenging,pH,sugar content and sensory score of Elaeagnus pungens enzyme

a.多酚含量、FRAP 值;b.DPPH 自由基清除率、pH 值、糖度、感官评分。

从图1a 可以发现,随着白砂糖添加量增加,多酚含量先增加,后有微量的减少,白砂糖添加量为12%时多酚含量达到最高值,为0.157 mg GAE/mL;FRAP 值随着白砂糖添加量增加而增大,白砂糖添加量为16%时最高,为0.477 μmol Fe2+/L。从图1b 可以看出,DPPH 自由基清除率随着白砂糖添加量的增加先上升后下降,在白砂糖添加量为14%时达到峰值,清除率为34.13%。多酚含量可以间接影响DPPH 自由基清除率以及FRAP 值,多酚含量先升后降可能是随着白砂糖添加量增加,微生物在发酵液环境中可用的营养物质也逐渐增加,促使微生物生长繁殖代谢,产生更多的多酚并提高了抗氧化能力,但在白砂糖添加量达到16%时,由于渗透压过大,部分不耐高渗的微生物被环境抑制生长,其生长代谢能力减弱,因此多酚含量及DPPH 自由基清除能力也减弱;酵素的pH 值同样是先升后降,在白砂糖添加量为10%时有最大值,pH 值升高原因可能是因为蛋白质被微生物水解或者氨基酸在发酵过程中被利用吸收,pH 值下降原因可能是发酵过程中产生有机酸,酸的含量与浓度增加导致pH 值降低[17];糖度随白砂糖添加量增加而提高,呈正相关;感官评价结果表明,在白砂糖添加量为14% 时胡颓子酵素感官评分最高,为86.50,综上所述,结合酵素品质和抗氧化活性分析,选择白砂糖添加量12%、14%和16%进行正交试验。

2.2 发酵时间对胡颓子酵素品质及抗氧化活性的影响结果

发酵时间对胡颓子酵素多酚含量、FRAP 值及DPPH 自由基清除率、pH 值、糖度、感官评分的影响如图2 所示。

图2 发酵时间对胡颓子酵素多酚含量、FRAP 值及DPPH 自由基清除率、pH 值、糖度、感官评分的影响
Fig.2 Effects of fermentation time on polyphenol content,FRAP,DPPH radical scavenging,pH,sugar content and sensory score of Elaeagnus pungens enzyme

a.多酚含量、FRAP 值;b.DPPH 自由基清除率、pH 值、糖度、感官评分。

从图2a 可知,随着发酵时间的延长,多酚含量先减少后增加然后再减少,发酵时间为12 h 时多酚含量最高,为0.169 mg GAE/mL;同时FRAP 值与多酚含量变化趋势一致,发酵时间为12 h 时达到0.741 μmol Fe2+/L。DPPH 自由基清除率变化趋势与多酚含量和FRAP 值一致,在发酵12 h 达到最大值,为53.24%。从多酚含量、FRAP 值、DPPH 自由基清除率3 个指标可以看出,发酵时间12、18、24 h 效果较佳,产生这种趋势的原因可能是乳酸菌的发酵产生的代谢物使胡颓子果汁内的多酚物质分解,造成多酚含量的减少以及抗氧化能力的减弱,但随着时间的延长,微生物的代谢又使果汁产生了新的活性物质,同时果肉中的多酚类物质又逐渐融入到发酵液中,进而使多酚物质变多,抗氧化能力也提高[18],但随着发酵的进一步进行,酚类物质与抗氧化能力减弱,可能是由于酚类物质被氧化导致含量减少,此外发酵时间过长导致酵素体系内营养物质减少,同时酸度增加,抑制了乳酸菌的活性,最终多酚含量与抗氧化能力呈下降趋势[19]。酵素的pH 值同样是先升高后下降,在发酵18、24 h 时同时达到最大值;糖度随发酵时间延长先减少后增加,在24 h 处有最低值;感官评价结果表明,发酵时间为12 h 时,酵素的感官评分最高为86.00。综上,结合酵素品质和抗氧化活性分析,选择发酵时间12、18、24 h 进行正交试验。

2.3 菌粉添加量对胡颓子酵素品质及抗氧化活性的影响结果

菌粉添加量对胡颓子酵素多酚含量、FRAP 值及DPPH 自由基清除率、pH 值、糖度、感官评分的影响如图3 所示。

图3 菌粉添加量对胡颓子酵素多酚含量、FRAP 值及DPPH 自由基清除率、pH 值、糖度、感官评分的影响
Fig.3 Effects of bacterial powder on polyphenol content,FRAP,DPPH radical scavenging,pH,sugar content and sensory score of Elaeagnus pungens enzyme

a.多酚含量、FRAP 值;b.DPPH 自由基清除率、pH 值、糖度、感官评分。

从图3a 可知,随着菌粉添加量的增加,多酚含量逐渐减少,菌粉添加量为1.0% 时多酚含量最高,为0.140 mg GAE/mL;FRAP 值随着菌粉添加量的增加而减小,菌粉添加量1.0% 时最高,为0.572 μmol Fe2+/L,减小的原因可能是菌粉的增加,菌体自身代谢消耗的养分过多,导致产物减少[20]。从图3b 中可以看出,DPPH 自由基清除率随着菌粉添加量的增加先升高后下降,在菌粉添加量为2.0% 时达到峰值,清除率为34.49%;酵素的pH 值随着菌粉添加量的增加逐渐上升;糖度在菌粉添加量一定范围内随添加量增加而提高;在菌粉添加量为2.0%时,胡颓子酵素的感官评分最高为85.38,菌粉添加量超过2.0% 后,感官评分下降,可能是菌体的发酵速度加快,造成微生物细胞自溶影响酵素的风味[21]。综上所述,结合酵素品质和抗氧化活性结果分析,选择菌粉添加量1.0%、1.5%和2.0%进行正交试验。

2.4 料液比对胡颓子酵素品质及抗氧化活性的影响结果

料液比对胡颓子酵素多酚含量、FRAP 值及DPPH自由基清除率、pH 值、糖度、感官评分的影响如图4 所示。

图4 料液比对胡颓子酵素多酚含量、FRAP 值及DPPH 自由基清除率、pH 值、糖度、感官评分的影响
Fig.4 Effects of material-to-liquid ratio on polyphenol content,FRAP,DPPH radical scavenging,pH,sugar content and sensory score of Elaeagnus pungens enzyme

a.多酚含量、FRAP 值;b.DPPH 自由基清除率、pH 值、糖度、感官评分。

从图4a 可知,随着料液比减小,多酚含量逐渐减少,料液比为1∶1.0(g/mL)时多酚含量高,为0.281 mg GAE/mL;FRAP 值随着料液比减小而减小,料液比1∶1.0(g/mL)时最高,为1.009 μmol Fe2+/L。从图4b中可以看出,DPPH 自由基清除率与多酚、FRAP 值情况一致,均随着料液比降低而降低,在料液比为1∶1.0(g/mL)时,清除率最高为40.61%。产生这种情况的原因是随着料液比的减小,发酵液的浓度也变小,导致酵素的多酚浓度减小,DPPH 自由基清除率以及FRAP 值降低;酵素的pH 值稳定在3.3~3.5,且随着料液比减小逐渐上升;糖度随料液比减小而降低;这与刘秀娟等[22]和张海燕等[23]的研究结果一致,在料液比为1∶1.0(g/mL)时胡颓子酵素的感官评分最高为88.80。综上,结合酵素品质和抗氧化活性结果分析,选择料液比1∶1.0、1∶1.5 和1∶2.0(g/mL)进行正交试验。

2.5 正交试验结果分析

胡颓子酵素混菌发酵正交试验结果见表3。

表3 正交试验方案及结果
Table 3 Plan and results of orthogonal test

试验号A 白砂糖添加量B发酵时间C 菌粉添加量D 料液比1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 1 1 2 2 2 3 3 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 1 2 3 2 3 1 3 1 2 1 2 3 3 1 2 2 3 1感官评分85.50 87.00 85.50 89.00 91.00 83.50 86.50 83.30 84.50多酚含量/(mg GAE/mL)1.40 1.25 0.73 1.06 1.16 0.84 0.73 0.91 1.30 DPPH自由基清除率/%60.12 43.76 40.22 48.47 46.76 45.53 41.62 39.21 49.56铁离子还原能力/(μmol Fe2+/L)0.26 0.18 0.19 0.22 0.19 0.23 0.17 0.14 0.30感官评分k1 k2多酚含量k3 R k1 k2 DPPH自由基清除率铁离子还原能力k3 R k1 k2 k3 R k1 k2 k3 R 86.00 87.83 84.77 3.06 1.13 1.02 0.98 0.15 48.03 46.92 43.46 4.57 0.21 0.21 0.20 0.01 87.00 87.10 84.50 2.60 1.06 1.11 0.96 0.15 50.07 43.24 45.10 6.83 0.22 0.17 0.24 0.07 84.10 86.83 87.67 3.57 1.05 1.20 0.87 0.33 48.29 47.26 42.87 5.42 0.21 0.23 0.18 0.05 87.00 85.67 86.00 1.33 1.29 0.94 0.93 0.36 52.15 43.64 42.63 9.52 0.25 0.19 0.18 0.07

由表3 可知,当以感官评分作为评价指标时,因素主次顺序为菌粉添加量>白砂糖添加量>发酵时间>料液比,最佳发酵工艺参数为A2B2C3D1;当以多酚含量为评价指标时,各因素主次顺序为料液比>菌粉添加量>白砂糖添加量=发酵时间,最佳发酵工艺参数为A1B2C2D1;当以DPPH 自由基清除率作为评价指标时,各因素主次顺序为料液比>发酵时间>菌粉添加量>白砂糖添加量,最佳发酵工艺参数为A1B1C1D1;当以铁离子还原能力为评价指标时,各因素主次顺序为料液比=发酵时间>菌粉添加量>白砂糖添加量,最佳发酵工艺参数为A1B3C2D1。正交试验得出的最佳水平包括了试验设计中的方案1 与方案5,分别是A1B1C1D1[白砂糖添加量12%、发酵时间12 h、菌粉添加量1.0%、料液比1∶1.0(g/mL)]与A2B2C3D1[白砂糖添加量14%、发酵时间18 h、菌粉添加量2.0%、料液比1∶1.0(g/mL)]。综合分析两种方案得到的产品各类指标,发现方案5 中各指标分数仅有感官评价指标超过方案1,其余指标如多酚含量、DPPH 自由基清除率、铁离子还原能力均低于方案1,并且综合考虑成本及资源利用方面,选用方案1 能减少菌粉添加量以及白砂糖添加量,从而减少实际生产酵素生产的成本,因此本试验最终采取方案1 进行后续生产,工艺条件为白砂糖添加量12%、菌粉添加量1.0%、发酵时间12 h、料液比1∶1.0(g/mL)。

3 结论

本研究运用单因素试验与正交试验设计分析得出了胡颓子酵素混菌发酵的最优工艺参数:白砂糖添加量12%、发酵时间12 h、菌粉添加量1.0%、料液比1∶1.0(g/mL),此条件下得到的胡颓子酵素的感官评分85.50,多酚含量1.40 mg GAE/mL,DPPH 自由基清除率60.12%,铁离子还原能力0.26 μmol Fe2+/L。混菌发酵的胡颓子酵素呈淡粉色,色泽宜人,不仅具有胡颓子自然清香气味,口感爽口,酸甜适中,而且抗氧化能力较强,既符合消费者需求,又对人体有益处,具有良好的开发前景。本试验研究一种胡颓子酵素的混菌发酵工艺,为胡颓子的深加工提供了新的途径,为酵素研发领域提供了理论参考。

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Process Optimization of Mixed Bacteria Fermentation of Elaeagnus pungens Enzyme and Its Antioxidant Activity

ZHU Renwei1,2,ZHU Beibei2,LU Jun2*
(1.School of Materials and Chemical Engineering,Tongren University,Tongren 554300,Guizhou,China;2.School of Food Science and Engineering,Central South University of Forestry and Technology,Changsha 410004,Hunan,China)

Abstract:With fresh Elaeagnus pungens fruits as raw material and fruit and vegetable enzyme fermentation powder(Lactobacillus plantarumLactobacillus acidophilusLactobacillus paracaseiBifidobacterium lactis,and Lactobacillus rhamnosus)as fermentation strains,orthogonal test was carried out on the basis of one-way test using the sensory evaluation of E.pungens enzyme and its antioxidant capacity as evaluation indexes,to determine the optimal process for mixed bacteria fermentation of E.pungens enzyme.The polyphenol content,DPPH radical scavenging and ferric ion reduction antioxidant power(FRAP)were measured to evaluate the antioxidant activity of E.pungens enzyme by mixed bacteria fermentation.The results showed that the optimal fermentation process was white sugar 12%,fermentation time 12 h,bacterial powder 1.0%,and material-to-liquid ratio 1∶1.0(g/mL).The sensory evaluation score of E.pungens enzyme fermented under these conditions was 85.50,and the polyphenol content was 1.40 mg GAE/mL.Additionally,its scavenging rate against DPPH free radical was 60.12%,and the FRAP was 0.26 μmol Fe2+/L.

Key words:Elaeagnus pungens enzyme;mixed bacteria fermentation;process optimization;sensory evaluation;antioxidant activity

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2024.12.014

基金项目:湖南省自然科学基金项目(2022JJ50325);湖南省创新平台与人才计划项目(2019TP1029)

作者简介:朱仁威(1986—),男(汉),实验师,硕士,研究方向:农产品加工与贮藏。

*通信作者:陆俊(1978—),男(苗),教授,博士,研究方向:天然产物开发与利用。

引文格式:

朱仁威,朱贝贝,陆俊.胡颓子酵素混菌发酵工艺优化及其抗氧化活性[J].食品研究与开发,2024,45(12):104-110.

ZHU Renwei,ZHU Beibei,LU Jun,et al.Process Optimization of Mixed Bacteria Fermentation of Elaeagnus pungens Enzyme and Its Antioxidant Activity[J].Food Research and Development,2024,45(12):104-110.

加工编辑:张岩蔚

收稿日期:2023-03-07