本文摘要:摘要:以廣西大宗特色水果菠蘿、柚子、火龍果、芒果的皮,添加羅漢果和刺梨為原料制備酵素,以超氧化物歧化酶(SOD)和感官評(píng)分為響應(yīng)指標(biāo),在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,利用Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)優(yōu)化果皮酵素發(fā)酵工藝,并對(duì)其抗氧化能力進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明,
摘要:以廣西大宗特色水果菠蘿、柚子、火龍果、芒果的皮,添加羅漢果和刺梨為原料制備酵素,以超氧化物歧化酶(SOD)和感官評(píng)分為響應(yīng)指標(biāo),在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,利用Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)優(yōu)化果皮酵素發(fā)酵工藝,并對(duì)其抗氧化能力進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明,果皮酵素的最佳工藝為:發(fā)酵時(shí)間15d,發(fā)酵溫度40℃,紅糖添加量17%。該工藝下發(fā)酵得到的果皮酵素色澤均勻,果香味明顯,SOD活性達(dá)300U/mL,對(duì)DPPH·的清除率達(dá)75.3%。
關(guān)鍵詞:果皮酵素;制備;超氧化物歧化酶;抗氧化
廣西是一個(gè)農(nóng)業(yè)比重較大的省份,其獨(dú)特的資源優(yōu)勢(shì)和氣候條件,十分適宜亞熱帶水果的生長(zhǎng)。廣西水果產(chǎn)量位居全國(guó)第五,其中有不少地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品,如永福羅漢果、容縣沙田柚、百色芒果等。但是這些水果不易貯存,除少部分用于直接銷售鮮食外,大部分用于加工,在加工的過(guò)程中產(chǎn)生了大量的加工副產(chǎn)物及廢棄物,比如菠蘿皮芯、芒果皮、柚子皮等,有研究表明果皮的抗氧化能力、VC含量及多酚含量相近或高于果肉[1-2],其中還含有糖類和膳食纖維等,富含有益健康的營(yíng)養(yǎng)成分[3]和較多的生理活性物質(zhì),能在發(fā)酵中提供碳源,抑制雜菌生長(zhǎng),有利于發(fā)酵[4-5]。
這些副產(chǎn)物及廢棄物如若處理不當(dāng),不僅污染環(huán)境,同時(shí)浪費(fèi)了大量的生物資源。經(jīng)發(fā)酵后的酵素液包含了植物原料和微生物原有的維生素及功能性化學(xué)物質(zhì),還有發(fā)酵生成的一些生理活性物質(zhì)如次生代謝產(chǎn)物、抗氧化成分、醇類、酯類、酶類等[6]。
目前,有關(guān)單種的果皮酵素或水果酵素研究較多[7-9],但4種及以上的復(fù)合型酵素研究和報(bào)道不多。市面上的酵素大致分為果蔬類、糧谷類、中草藥類等[10],發(fā)酵方式有自然發(fā)酵和經(jīng)人工接種酵母菌、乳酸菌等微生物進(jìn)行發(fā)酵,菌種影響酵素的生理活性和安全性,縮短了發(fā)酵時(shí)間[11],對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝和品質(zhì)起到一定的作用[12]。Liao等[13]利用乳酸菌發(fā)酵芒果汁,提高了芒果汁的活性物質(zhì)含量和抗氧化活性;Ghosh等[14]研究表明,乳酸菌產(chǎn)生的有機(jī)酸能夠使原料中活性物質(zhì)溶出并呈游離態(tài)。
廣西富產(chǎn)的芒果、柚子、菠蘿等水果香氣濃郁,芬芳怡人,結(jié)合廣西特色羅漢果作為天然甜味劑,其熱量低、風(fēng)味佳、兼具多重功能特性,刺梨富含超氧化物歧化酶(SOD),營(yíng)養(yǎng)豐富[15],具有獨(dú)特的酸味,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值較高,添加糖及能參與調(diào)節(jié)生理功能機(jī)制的益生元低聚半乳糖[16],有利于提高酵素的香氣和口感。本研究結(jié)合本地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)特色,聯(lián)合廣西果蔬加工企業(yè),高效綜合利用果蔬加工廢棄物,變廢為寶,通過(guò)校企聯(lián)合,使水果加工產(chǎn)物創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。探究水果酵素的制備,通過(guò)Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計(jì)試驗(yàn)進(jìn)行工藝優(yōu)化,并對(duì)其進(jìn)行抗氧化能力的測(cè)定,以期為促進(jìn)廣西大宗特色水果加工及副產(chǎn)物產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。
1材料與方法
1.1材料與設(shè)備
1.1.1材料與試劑
菠蘿、柚子、火龍果、芒果、羅漢果、刺梨、紅糖:均為市售;安琪酵母酸奶發(fā)酵劑8菌型:購(gòu)于安琪酵母旗艦店;低聚半乳糖:量子高科(中國(guó))生物股份有限公司;乙二胺四乙酸二鈉(分析純)、三羥甲基氨基甲烷(分析純):北京索萊寶科技有限公司;鹽酸(分析純):廉江市愛(ài)廉化試劑有限公司;鄰苯三酚(分析純):天津市博迪化工有限公司;2,2-聯(lián)苯基-1-苦基肼基(DPPH)(含10%~20%苯):上海阿拉丁生化科技股份有限公司;抗壞血酸(分析純):天津市大茂化學(xué)試劑廠。
1.1.2儀器與設(shè)備LRH-250生化培養(yǎng)箱:上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司;759s紫外可見(jiàn)分光光度計(jì):上海儀電分析儀器有限公司;TD-5臺(tái)式低速離心機(jī):四川蜀科儀器有限公司;手持折射儀0~90%Brix(糖):邦西儀器科技(上海)有限公司。
1.2方法
1.2.1工藝流程原料預(yù)處理→稱重→加入羅漢果→打漿→煮沸→加入刺梨、紅糖、低聚半乳糖→裝壇→冷卻→接種→密封→發(fā)酵→離心、過(guò)濾→裝瓶→成品1.2.2操作要點(diǎn)1.2.2.1原料預(yù)處理挑選成熟、無(wú)腐爛蟲害的菠蘿、柚子、火龍果、芒果,清洗、瀝干后削皮,備用。
1.2.2.2稱重、打漿稱取菠蘿皮、柚子皮、火龍果皮、芒果皮各100g,加入6g羅漢果,加入其總質(zhì)量2倍的水,放入破壁機(jī)打碎成漿。
1.2.2.3煮沸
將打好的漿液煮沸至起泡,加入8g刺梨、適量紅糖、2%低聚半乳糖(占漿液總質(zhì)量百分比)。
1.2.2.4接種、密封將冷卻好的漿液于超凈臺(tái)接入菌種1g,搖晃均勻,密封。1.2.2.5發(fā)酵將發(fā)酵后的漿液放在恒溫培養(yǎng)箱恒溫發(fā)酵。
1.2.2.6離心、過(guò)濾將完成發(fā)酵的果皮酵素置于低速離心機(jī)中離心,轉(zhuǎn)速4000r/min,時(shí)間15min后過(guò)濾取濾液。
1.2.3果皮酵素單因素試驗(yàn)設(shè)計(jì)利用超氧化物歧化酶活性和感官評(píng)分這兩個(gè)指標(biāo),選擇發(fā)酵溫度、發(fā)酵時(shí)間和紅糖添加量這3個(gè)因素設(shè)計(jì)單因素試驗(yàn)。
(1)發(fā)酵時(shí)間:在發(fā)酵溫度40℃,紅糖添加量10%條件下,分析發(fā)酵時(shí)間(5、10、15、20、25d)對(duì)果皮酵素SOD活性及感官評(píng)分的影響。(2)發(fā)酵溫度:在發(fā)酵時(shí)間10d,紅糖添加量10%條件下,分析發(fā)酵溫度(36、38、40、42、44℃)對(duì)果皮酵素SOD活性及感官評(píng)分的影響。(3)紅糖添加量:在發(fā)酵溫度40℃,發(fā)酵時(shí)間20d條件下,分析紅糖添加量(5%、10%、15%、20%、25%)對(duì)果皮酵素SOD活性及感官評(píng)分的影響。
2結(jié)果與分析
2.1單因素試驗(yàn)結(jié)果
2.1.1發(fā)酵時(shí)間對(duì)果皮酵素品質(zhì)的影響
隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),果皮酵素的SOD活性及感官評(píng)分均先上升后下降,當(dāng)發(fā)酵時(shí)間為15d時(shí),感官評(píng)分及SOD活性出現(xiàn)最大值,分別為91.3分、239U/mL,酵素品質(zhì)較好。發(fā)酵時(shí)間小于15d時(shí),SOD活性和感官評(píng)分偏低,主要是因?yàn)榘l(fā)酵時(shí)間過(guò)短導(dǎo)致菌種產(chǎn)酸量較低、風(fēng)味物質(zhì)不足;發(fā)酵時(shí)間大于15d時(shí),過(guò)度繁殖的微生物會(huì)消耗酵素里的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),次級(jí)代謝產(chǎn)物增多,導(dǎo)致酵素口感由醇厚變得稀薄,偏酸,營(yíng)養(yǎng)成分下降[19]。因此,發(fā)酵時(shí)間選取15d為宜。
2.2抗氧化活性分析
檢測(cè)最優(yōu)工藝條件下制備果皮酵素的抗氧化活性,發(fā)酵后酵素液的SOD活性從247.5U/mL提高到300U/mL,高出了52.5U/mL,表明通過(guò)發(fā)酵果皮酵素中的SOD活性明顯提高,與單一的菠蘿(6.39U/mL)、芒果(11.56U/mL)、火龍果(4.71U/mL)、柚子(2.51U/mL)酵素相比[23],混合果皮酵素SOD活性明顯升高;取濃度100%果皮酵素,發(fā)酵后對(duì)DPPH自由基清除率從64.6%增加到75.3%,但均低于4mg/mLVC的DPPH自由基清除率。
農(nóng)業(yè)論文投稿刊物:《廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)》雜志創(chuàng)刊于1965年,是由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)主辦,由廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院主管的我省唯一的農(nóng)業(yè)綜合性技術(shù)類期刊,2008年入選全國(guó)中文核心期刊。本刊主要刊登全國(guó)范圍的農(nóng)、林、牧、副、漁基礎(chǔ)理論、應(yīng)用研究及農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)研究等與農(nóng)業(yè)有關(guān)的學(xué)術(shù)研究論文,追蹤報(bào)道各學(xué)科的最新研究進(jìn)展與研究成果。
3結(jié)論
本研究結(jié)合廣西地區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)特色,聯(lián)合廣西果蔬加工企業(yè),通過(guò)對(duì)廣西大宗特色水果的果皮酵素的發(fā)酵工藝優(yōu)化及其抗氧化活性研究,結(jié)果表明,果皮酵素最佳工藝為:發(fā)酵時(shí)間15d,發(fā)酵溫度40℃,紅糖添加量17%。該工藝下發(fā)酵得到的酵素產(chǎn)品呈紅棕褐色,富有果香味,口感細(xì)膩,SOD活性為300U/mL,對(duì)DPPH自由基的清除率達(dá)75.3%。
參考文獻(xiàn):
[1]周毅剛,許文天,馬小衛(wèi),等.芒果果皮和果肉的抗氧化能力分析[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,40(24):87-90.DOI:10.3969/j.issn.1004-874X.2013.24.024.
[2]ADEMOSUNA,OBOHG.Anticholinesteraseandantioxidativepropertiesofwater-extractablephytochemicalsfromsomecitruspeels[J].JournalofBasicandClinicalPhysiologyandPharmacology,2013,2(2):1-6.DOI:10.1515/jbcpp-2013-0027.
[3]XULS,ZHANGYJ,WANGLZ.Structurecharacteristicsofawater-solublepolysaccharidepurifiedfromdragonfruit(Hylocereusundatus)pulp[J].CarbohydratePolymers,2016,146:224-230.DOI:10.1016/j.carbpol.2016.03.060.
作者:謝文佩,章昱
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