甘孜梨果仙人掌果酵素粉的制备条件及抗氧化活性研究.pdf
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1、1742023年第9期中国食品添加剂China Food Additives开发应用收稿日期:2022-12-26 基金项目:四川省科技创新苗子工程(2020054);成都中医药大学“杏林人才提升计划”(MPRC2022026)。作者简介:蒋丽施(1986-),女,博士,讲师,研究方向:特色资源开发利用与食品安全。E-mail:。*通信作者:孟晓(1983-),女,博士,副教授,研究方向:天然活性成分的开发与利用。E-mail:。甘孜梨果仙人掌果酵素粉的制备条件及 抗氧化活性研究蒋丽施,万千帆,王朝宇,牛泽凤,曹洁,孟晓*(成都中医药大学公共卫生学院,成都 611137)摘 要:以甘孜梨果仙人
2、掌果为原料,以超氧化物歧化酶(SOD)活性为评价指标,探究梨果仙人掌果酵素粉的最优发酵和喷雾干燥条件,并分析其抗氧化活性。结果表明:发酵温度 34、发酵时间 4 d、混合菌种的接种量 5%、糖的添加量 25%为最佳发酵条件,此时的超氧化物歧化酶(SOD)活性为 148.24 U/mL。添加20%的麦芽糊精、控制进风温度 165 的喷雾干燥条件,可得组织状态均匀、具有独特的梨果仙人掌果风味的酵素粉。酵素粉 DPPH 自由基清除率为 40.59%,羟自由基清除率为 26.23%,铁离子还原力为 0.1799,抗氧化活性显著高于发酵前的梨果仙人掌果汁原液。关键词:梨果仙人掌果;发酵;工艺优化;固体饮
3、料中图分类号:TS202.3 文献标识码:A 文章编号:1006-2513(2023)09-0174-06doi:10.19804/j.issn1006-2513.2023.09.024Optimization of preparation of Opuntia ficus-indica(L.)Mill fruit enzyme powder and its antioxidant activity JIANG Lishi,WAN Qianfan,WANG Chaoyu,NIU Zefeng,CAO Jie,MENG Xiao*(School of Public Health,Chengdu
4、University of Traditional Chinese Medicine,Chengdu 611137)Abstract:Using Opuntia ficus-indica(L.)Mill fruit produced in Ganzi as raw material and superoxide dismutase(SOD)activity as evaluation index,the optimal fermentation and spray drying conditions of Opuntia ficus-indica(L.)Mill fruits fruit en
5、zyme powder were investigated,and its antioxidant activity was analyzed.The optimal fermentation conditions were selected as follows:fermentation temperature 34,fermentation time 4 d,inoculation amount of mixed strains 5%,and 25%sugar.Under the above conditions,the superoxide dismutase(SOD)activity
6、was 148.24 U/mL.By adding 20%maltodextrin and spray drying at 165,the enzyme powder of Opuntia ficus-indica(L.)Mill fruit with uniform microstructure and unique cactus flavor was obtained.The enzyme powders scavenging rate of DPPH radical was 40.59%,its scavenging rate of hydroxyl radical was 26.23%
7、,and its reducing power of iron ion was 0.1799.The antioxidant activity of the enzyme powder was significantly higher than that of the Opuntia ficus-indica(L.)Mill fruit juice before fermentation.Key words:Opuntia ficus-indica(L.)Mill fruit;fermentation;process optimization;solid beverage1752023年第9期
8、中国食品添加剂China Food Additives开发应用仙人掌果为仙人掌属(Opuntia)植物的果 实1,主要分布于四川、云南、广西、海南等地。根据其口感与色泽分为金紫仙人掌果、酸仙人掌果和白仙人掌果 3 种类型2,其中白仙人掌果是四川甘孜州的特色经济作物,俗名仙桃,是梨果仙人掌Opuntia ficus-indica(L.)Mill的果实3。其果皮为绿色,果肉呈白色到淡绿色,富含水分,籽多而味甘甜。仙人掌果具有抗氧化、抗肿瘤、降血糖、降血脂、调节肠道菌群、以及调节免疫4-12等多种保健功能。目前,梨果仙人掌果以野生鲜销为主,难贮存运输,限制了其产业化发展。酵素是以果蔬为原料,经过酵母
9、、乳酸菌等发酵,是一种富含矿物质、维生素、酶等特定生物活性成分的产品,能够有效促进新陈代谢,具有预防衰老、解毒消炎13、抗菌及抗氧化14-15、抗癌等功能。目前国内对仙人掌果的研究主要集中在海南的金紫仙人掌果上,而对梨果仙人掌果的研究较少。课题以四川甘孜特色梨果仙人掌果为原料,采用酵母菌和乳酸菌复合发酵,研制出一种具有高抗氧化活性的酵素粉,不仅保持了梨果仙人掌果自身的营养功能成分,还提高了原料的利用率,为甘孜梨果仙人掌果的综合利用提供参考。1 材料与方法1.1 材料与试剂梨果仙人掌果:市售;酵母菌(安琪高活性干酵母):安琪酵母股份有限公司;乳酸菌:北京川秀国际贸易有限公司;麦芽糊精:河南腾达食
10、品配料有限公司;焦性没食子酸、乙二胺四乙酸二钠:成都市科隆化学品有限公司;三羟甲基氨基甲烷:北京索莱宝科技有限公司。1.2 仪器与设备UV-5100 紫外可见分光光度计:上海元析仪器有限公司;YM-75 立式压力蒸汽灭菌器:上海三申医疗器械有限公司;SHZF-5263 恒温振荡培养箱:成都瑞昌仪器制造有限公司;SPX-400-II 生化培养箱:上海跃进医疗器械有限公司;VD-650-U 洁净工作台:苏净集团苏州安泰空气技术有限公司;XO-8000 实验室小型喷雾干燥机:南京先欧仪器制造有限公司。1.3 方法1.3.1 工艺流程及操作要点菌种活化 制备混合菌种 接种发酵原料挑选 预处理 榨汁 浸
11、提 过滤 梨果仙人掌果汁装袋 喷雾干燥 离心 梨果仙人掌果发酵原液(1)浸提:新鲜梨果仙人掌果去皮,取其果肉,放入榨汁机,按料液比 110(w/v)的比例加入无菌水榨成汁。于 70 恒温水浴锅中水浴浸提 60 min,用无菌纱布过滤去渣,获得水提液,将水提液分装 105 mL 至发酵装置中,加入白砂糖搅拌至溶解。(2)菌种活化:将酵母菌菌粉用蒸馏水混匀,30 水浴活化 1 h,无菌条件下取适量菌液均匀涂于 YPD 固体培养基上,于 30 恒温培养箱中培养 48 h。重复上述步骤,继代培养 2 次后可用于发酵。将乳酸菌菌粉用蒸馏水混匀,34 水浴活化1 h,无菌条件下取适量菌液均匀涂布于 MRS
12、 培养基上,于 34 恒温培养箱中培养 24 h。重复上述步骤,继代培养 2 次后可用于发酵。将酵母菌和乳酸菌以 23 的体积比进行混合制备成混合菌种。(3)接种发酵:将混合菌种按照一定的接种量加入到发酵罐中,于恒温振荡培养箱中密闭发酵(120 r/min),得梨果仙人掌果酵素发酵液。1.3.2 发酵工艺和喷雾干燥条件优化试验(1)发酵条件优化单因素试验:以发酵温度34、发酵时间 5 d、混合菌种接种量 4%、糖的添加量 25%为基础条件,通过单因素试验分别考察发酵温度(26、30、34、38、42)、发酵时间(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10 d)、混 合菌种接种量(1%、2%、3%
13、、4%、5%)以及糖的添加量(20%、25%、30%、35%、40%)对梨果仙人掌果酵素发酵液中 SOD 活性的影响。(2)发酵工艺优化正交试验:在单因素试验结果的基础上,以 SOD 活性为评价指标,采用 4因素 3 水平的正交试验优化发酵工艺,其正交因素水平设计如表 1 所示。1762023年第9期中国食品添加剂China Food Additives开发应用表 1 正交因素水平设计Table 1 Factors and levels of orthogonal design水平糖的添加量/%混合菌种的接种量/%发酵时间/d发酵温度/120343022545343305638(3)喷雾干燥条
14、件单因素试验在最优发酵工艺下,考察麦芽糊精的添加量(10%、15%、20%、25%、30%)和进风温度(155、165、175、185、195)对喷雾干燥后仙人掌果酵素粉出粉率的影响,结合感官状态确定最佳喷雾干燥工艺条件。1.3.3 测定方法(1)超氧化物歧化酶(SOD)活性16按照 GB/T 5009.171-2003保健食品中超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定中的第一法修改的 Marklund 方法测定。(2)出粉率固体粉末的质量 m1与添加麦芽糊精的质量m2的比值即为出粉率。出粉率=100%m1m2 (1)式中:m1为固体粉末的质量,g;m2为添加麦芽糊精的质量,g。(3)DPPH 自由
15、基清除率的测定参照张桂芳等17的方法稍作修改。分别向2 mL 不 同 浓 度 梯 度(2、4、6、8、10、12 mg/mL)的样品溶液中加入 2 mL 0.1 mmol/L 的 DPPH溶液,避光反应 20 min 后在 517 nm 处测吸光度(以无水乙醇调零),记为 A1;以 2 mL 无水乙醇代替 DPPH 溶液作为对照组,重复上述操作,测得吸光度 A2;以 2 mL 无水乙醇代替样品溶液作为空白组,重复上述操作,测得吸光度 A0。DPPH 自由基清除率=100%A0-(A1-A2)A0(2)式中:A0为空白组的吸光度值;A1为样品组的吸光度值;A2为对照组的吸光度值。(3)羟自由基(
16、OH)清除率的测定 参照吴诗玄18的方法。(5)铁离子还原力的测定参照邱高翔19的方法稍作修改。分别向 1 mL 不同浓度梯度(2、4、6、8、10、12 mg/mL)的样品溶液中加入 2.5 mL 磷酸缓冲溶液(0.2 M,pH 6.6),再加入 2.5 mL1%的铁氰化钾溶液,于50水浴 20 min 后快速冷却,加入 2.5 mL 三氯乙酸,以 5000 r/min 离心 5 min 后,取上清液 2.5 mL,加入 2.5 mL 蒸馏水,最后加入 0.5 mL 0.1%的三氯化铁终止反应,静置 10 min 后在 700 nm处测吸光度(以蒸馏水调零),记为 A1;以蒸馏水代替样品溶液
17、,重复上述操作,测得吸光度 A2。还原力=A1-A2 (3)式中:A1为样品组的吸光度值;A2为对照组的吸光度值。1.3.4 数据处理通过 SPSS 25.0 对单因素试验和正交试验结果进行方差分析,通过 EXCEL 2019 进行了试验数据的记录、计算和分析以及相关图表的绘制。2 结果与分析2.1 发酵条件优化单因素试验2.1.1 糖的添加量对梨果仙人掌果发酵液 SOD活性的影响由图 1 可知,随着糖的添加量的增加,梨果仙人掌果发酵液中 SOD 活性先升高再降低,其原因可能是发酵液中糖含量过多形成高渗状态,微生物的活力和生长速率被抑制,不利于发酵20-21。在糖的添加量为 25%时,SOD
18、活性最高,可得梨果仙人掌果发酵液的最佳糖的添加量为 25%。dabbccd94 99 104 109 114 20%25%30%35%40%SOD酶活性/(U/mL)糖的添加量/%图 1 糖的添加量对梨果仙人掌果发酵液 SOD 活性的影响Figure 1 Effect of sugar addition on SOD activity of Opuntia ficus-indica(L.)Mill fruits fermentation broth注:图中不同字母表示各数据间存在显著性差异(P0.05),下同。1772023年第9期中国食品添加剂China Food Additives开发应用
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