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刺梨果渣酵素复合发酵工艺优化.pdf
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1、D O I:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 0-9 9 7 3.2 0 2 3.0 9.0 2 1引文格式:陈秋慧,魏建敏,穆先,等.刺梨果渣酵素复合发酵工艺优化J.中国调味品,2 0 2 3,4 8(9):1 2 2-1 3 0.C H E N Q H,W E I J M,MU X,e t a l.O p t i m i z a t i o n o f c o m p o u n d f e r m e n t a t i o n t e c h n o l o g y o f R o s a r o x b u r g h i i r e s i d u e e n
2、 z y m eJ.C h i n a C o n d i m e n t,2 0 2 3,4 8(9):1 2 2-1 3 0.刺梨果渣酵素复合发酵工艺优化陈秋慧1,2,魏建敏1,2,穆先1,2,卢红梅1,2,杨双全3,陈莉1,2*(1.贵州大学 贵州省发酵工程与生物制药重点实验室,贵阳 5 5 0 0 2 5;2.贵州大学 酿酒与食品工程学院,贵阳 5 5 0 0 2 5;3.贵州大学 化学与化工学院,贵阳 5 5 0 0 2 5)摘要:为了丰富刺梨产品的种类,减少刺梨果渣的浪费,文章对刺梨果渣酵素的最优加工工艺进行了探究。以刺梨果渣为原料,采用混菌发酵工艺制备刺梨果渣酵素,对其发酵工艺进
3、行研究。通过单因素试验、正交试验对刺梨果渣酵素进行发酵工艺研究,确定刺梨果渣酵素的最佳发酵工艺条件为酵母菌发酵阶段:确定酵母菌菌种为C E C A酵母,发酵时间为2 4.5 h,糖添加量为5%,发酵温度为2 4.7,酵母菌接种量为0.2 1%,在此条件下刺梨果渣酵素发酵物料的S O D活性为2 6 7.6 4 U/g,酵母菌活菌数为1.4 11 08 C F U/g;乳酸菌发酵阶段:发酵时间为1 6 h,乳酸菌接种量为2%,发酵温度为3 5,在此条件下刺梨果渣酵素发酵物料的S O D活性为2 7 5.2 4 U/g,乳酸菌活菌数为1.9 71 08 C F U/g。该条件下得到的刺梨果渣酵素色
4、泽透亮呈黄色,有清香味,活菌数显著上升,超氧化物歧化酶活力较高。文章为开发新型刺梨产品提供了思路和理论支持。关键词:刺梨果渣;酵素;发酵;工艺优化中图分类号:T S 2 5 5.3 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 0-9 9 7 3(2 0 2 3)0 9-0 1 2 2-0 9O p t i m i z a t i o n o f C o m p o u n d F e r m e n t a t i o n T e c h n o l o g y o f R o s a r o x b u r g h i i R e s i d u e E n z y m eCHE N Q i u-
5、h u i1,2,WE I J i a n-m i n1,2,MU X i a n1,2,L U H o n g-m e i1,2,YANG S h u a n g-q u a n3,CHE N L i1,2*(1.G u i z h o u K e y L a b o r a t o r y o f F e r m e n t a t i o n E n g i n e e r i n g a n d B i o p h a r m a c e u t i c a l,G u i z h o u U n i v e r s i t y,G u i y a n g 5 5 0 0 2 5,C
6、h i n a;2.S c h o o l o f L i q u o r a n d F o o d E n g i n e e r i n g,G u i z h o u U n i v e r s i t y,G u i y a n g 5 5 0 0 2 5,C h i n a;3.S c h o o l o f C h e m i s t r y a n d C h e m i c a l E n g i n e e r i n g,G u i z h o u U n i v e r s i t y,G u i y a n g 5 5 0 0 2 5,C h i n a)A b s
7、t r a c t:I n o r d e r t o e n r i c h t h e v a r i e t y o f R o s a r o x b u r g h i i p r o d u c t s a n d r e d u c e t h e w a s t e o f R o s a r o x b u r g h i i r e s i d u e,i n t h i s p a p e r,t h e o p t i m a l p r o c e s s i n g t e c h n o l o g y o f R o s a r o x b u r g h i
8、i r e s i d u e e n z y m e i s s t u d i e d.W i t h R o s a r o x b u r g h i i r e s i d u e a s t h e r a w m a t e r i a l,R o s a r o x b u r g h i i r e s i d u e e n z y m e i s p r e p a r e d b y m i x e d c u l t u r e f e r m e n t a t i o n t e c h n o l o g y.T h r o u g h s i n g l e
9、f a c t o r t e s t a n d o r t h o g o n a l t e s t,t h e f e r m e n t a t i o n t e c h n o l o g y o f R o s a r o x b u r g h i i r e s i d u e e n z y m e i s s t u d i e d,a n d t h e o p t i m a l f e r m e n t a t i o n t e c h n o l o g y c o n d i t i o n s a r e d e t e r m i n e d a s
10、f o l l o w s:i n y e a s t f e r m e n t a t i o n s t a g e,t h e y e a s t i s d e t e r m i n e d a s C E C A y e a s t,t h e f e r m e n t a t i o n t i m e i s 2 4.5 h,s u g a r a d d i t i o n a m o u n t i s 5%,t h e f e r m e n t a t i o n t e m p e r a t u r e i s 2 4.7,a n d y e a s t i n
11、 o c u l a t i o n a m o u n t i s 0.2 1%.U n d e r t h e s e c o n d i t i o n s,t h e S O D a c t i v i t y o f f e r m e n t a t i o n m a t e r i a l o f R o s a r o x b u r g h i i r e s i d u e e n z y m e i s 2 6 7.6 4 U/g,a n d t h e v i a b l e n u m b e r o f y e a s t i s 1.4 11 08 C F U/
12、g;i n l a c t i c a c i d b a c t e r i a f e r m e n t a t i o n s t a g e,t h e f e r m e n t a t i o n t i m e i s 1 6 h,t h e i n o c u l a t i o n a m o u n t o f l a c t i c a c i d b a c t e r i a i s 2%,a n d t h e f e r m e n t a t i o n t e m p e r a t u r e i s 3 5.U n d e r t h e s e c o
13、 n d i t i o n s,t h e S O D a c t i v i t y o f f e r m e n t a t i o n m a t e r i a l o f R o s a r o x b u r g h i i r e s i d u e i s 2 7 5.2 4 U/g,a n d t h e v i a b l e n u m b e r o f l a c t i c a c i d b a c t e r i a i s 1.9 71 08 C F U/g.T h e R o s a r o x b u r g h i i r e s i d u e e
14、 n z y m e o b t a i n e d u n d e r t h e s e c o n d i t i o n s h a s b r i g h t y e l l o w c o l o r,f a i n t f r a g r a n c e,t h e v i a b l e n u m b e r s i g n i f i c a n t l y 收稿日期:2 0 2 3-0 3-2 3基金项目:贵州省科技支撑计划项目(黔科合支撑2 0 1 92 3 7 1号)作者简介:陈秋慧(1 9 9 8-),女,硕士研究生,研究方向:食品生物技术。*通信作者:陈莉(1 9
15、 7 5-),女,副教授,硕士,研究方向:应用微生物。221技术研发 第4 8卷 第9期2 0 2 3年9月 中 国 调 味 品C h i n a C o n d i m e n ti n c r e a s e s,a n d t h e s u p e r o x i d e d i s m u t a s e a c t i v i t y i s h i g h.T h i s p a p e r h a s p r o v i d e d i d e a s a n d t h e o r e t i c a l s u p p o r t f o r t h e d e v e l
16、 o p m e n t o f n e w t y p e s o f R o s a r o x b u r g h i i p r o d u c t s.K e y w o r d s:R o s a r o x b u r g h i i r e s i d u e;e n z y m e;f e r m e n t a t i o n;t e c h n o l o g y o p t i m i z a t i o n 刺梨(R o s a r o x b u r g h i i T r a t t.)又叫送春归、茨梨,是蔷薇科落叶灌木植物缫丝花的果实,适宜生长在海拔5 0 01
17、 5 0 0 m的高山丘陵地带,如中国西南地区的贵州、云南、四川等省份,其中贵州刺梨产量居全国之首1-2。截至2 0 2 1年,作为刺梨种植大省的贵州省,其种植面积已达到2 1 0万亩,鲜果产量达2 8.9 1万吨。随着国内外果蔬汁饮料逐渐向营养型方向转变,刺梨因富含营养成为营养型饮料的研究热点之一3。刺梨果渣是刺梨鲜果压榨刺梨原汁所留下的副产物,刺梨果渣含有丰富的营养物质4,具有抗氧化、降血糖等功效5-7,有很高的价值,但不易储存,造成大量浪费且污染环境8。酵素因富含益生菌、脂肪酶、淀粉酶、超氧化物歧化酶和多酚、黄酮、氨基酸、有机酸等生物 活 性 成 分 而 在 食 品 和 健 康 领 域
18、受 到 广 泛 关注9-1 0。大量研究表明,酵素具有抗氧化、抗肿瘤、解酒护肝、调节肠道菌群、减肥、抑菌等功效1 1-1 6。相关研究表明,酵素经发酵后不仅能大量保留发酵基质原有的营养物质,而且能促进多酚、黄酮等次级产物的形成,具有促进新陈代谢、抗氧化、抗疲劳等生理功能1 7。因此,本试验以酶解后的刺梨果渣为发酵物料,采取先酵母菌发酵后植物乳杆菌发酵的方式,在单因素试验的基础上进行优化试验,探究不同因素对刺梨果渣酵素中超氧化物歧化酶(s u p e r o x i d e d i s m u t a s e,S O D)活性及活菌数的影响,以期得到刺梨果渣酵素的最佳发酵工艺条件,为刺梨果渣的开
19、发利用提供数据支撑。1 材料和方法1.1 原料刺梨干果渣:贵州省盘州市某刺梨加工企业提供。1.2 试剂活性干酵母(B V 8 1 8、C E C A、S Y、RW):安琪酵母股份有限公司;植物乳杆菌1.1 9 1:广东省微生物菌种保藏中心;S O D试剂盒:南京建成生物工程研究所;果浆酶、氯化钠、次甲基蓝、氯化钾、无水氯化钙(均为分析纯):成都金山化学试剂有限公司;碳酸氢钠、葡萄糖、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、MR S肉汤培养基、营养琼脂、蔗糖:天津永大化学试剂有限公司。1.3 主要仪器与设备F A 2 0 0 4 N精密电子天平 上海菁海仪器有限公司;HH-B数显恒温水浴锅 常州澳华仪器有限公司
20、;Z D-2 A 自动电位滴定仪 上海大普仪器有限公司:S P X-2 5 0 B生化培养箱 上海琅玕实验设备有限公司;Y X Q-L S-5 D S 1 1压力蒸汽灭菌锅、S N-C J-I F无菌操作台 上海博迅实业有限公司医疗设备厂;T G 1 6-WS 台式高速离心机 湖南湘仪实验室仪器开发有限公司;7 2 2 S可见分光光度计 上海菁华科技仪器有限公司;S m a r t生物显微镜 重庆奥特光学仪器有限公司。1.4 方法1.4.1 刺梨果渣酵素制备工艺工艺流程图见图1。图1 工艺流程图F i g.1 P r o c e s s f l o w d i a g r a m酵母菌的活化:
21、取一定量的安琪酵母(以发酵物料的质量计),加入适量的蒸馏水,于3 7 的恒温水浴锅中活化3 0 m i n后待用。植物乳杆菌的活化:取一管于E P管中甘油保藏的植物乳杆菌3 7 活化后,接入1 0 0 m L灭菌后的MR S肉汤培养基中,于3 7 恒温培养箱中培养2 4 h后待用。1.4.2 酵母菌发酵阶段单因素试验采用单因素轮换法,分别考察酵母菌菌种(B V 8 1 8、C E C A、S Y、RW)、发酵时间(8,1 6,2 4,3 2,4 0 h)、发酵温度(2 1,2 3,2 5,2 7,2 9)、糖添加量(3%、4%、5%、6%、7%)、酵母菌接种量(0.1%、0.1 5%、0.2%
22、、0.2 5%、0.3%)对S O D活性和酵母菌活菌数的影响,确定各因素的最佳值。1.4.3 酵母菌发酵阶段响应面试验在单因素试验的基础上,以发酵时间、糖添加量、发酵温度、酵母菌接种量4个因素为研究因素,以S O D活性和酵母菌活菌数为评价指标,根据B o x-B e h n k e n的中心组合试验设计原理,并采用D e s i g n E x p e r t 8.0.6软件进行数据分析,确定刺梨果渣酵素的最优发酵条件。酵母菌发酵阶段响应面试验因素水平表见表1。表1 酵母菌发酵阶段响应面试验因素水平表T a b l e 1 F a c t o r s a n d l e v e l s o
23、 f r e s p o n s e s u r f a c e t e s t i n y e a s t f e r m e n t a t i o n s t a g e水平因素A发酵时间/hB糖添加量/%C发酵温度/D酵母菌接种量/%-11 642 30.1 502 452 50.213 262 70.2 51.4.4 乳酸菌发酵阶段单因素试验以S O D活性和乳酸菌活菌数为评价指标,在发酵温度3 7、乳酸菌接种量2%、发酵时间2 4 h、乳酸菌321第4 8卷 第9期2 0 2 3年9月 中 国 调 味 品C h i n a C o n d i m e n t技术研发 接种量2%的条
24、件下,固定其他因素条件,确定发酵时间(8,1 6,2 4,3 2,4 0 h)、乳酸菌接种量(1%、1.5%、2%、2.5%、3%)、发酵温度(3 5,3 6,3 7,3 8,3 9)等因素的最佳值。1.4.5 乳酸菌发酵阶段正交试验在单因素试验的基础上,以发酵时间、乳酸菌接种量、发酵温度为因素,以S O D活性和乳酸菌活菌数为评价指标,设计L9(33)正交试验,每组试验平行测定3次,因素水平表见表2。表2 乳酸菌发酵阶段正交试验因素水平表T a b l e 2 F a c t o r s a n d l e v e l s o f o r t h o g o n a l t e s t i
25、n l a c t i c a c i d b a c t e r i a f e r m e n t a t i o n s t a g e 水平因素A发酵时间/hB乳酸菌接种量/%C发酵温度/181.53 521 623 632 42.53 71.4.6 S O D的测定取1.0 g发酵物料,加入4 m L p H 6.8的磷酸缓冲液于研钵中研磨12 m i n后,转入离心管中,4 0 0 0 r/m i n离心1 0 m i n,取上清液参照S O D试剂盒进行测定。1.4.7 酵母菌活菌数的测定采用血球计数法进行测定1 8。1.4.8 乳酸菌活菌数的测定参照G B 4 7 8 9.3
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