接種乳酸發(fā)酵對(duì)薇菜中硒富集和轉(zhuǎn)化的影響

孫曉彤，王常蘇，許曉梅，高澤鑫，高冰*

（1.武漢輕工大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院，湖北武漢430023；2.武漢生物工程學(xué)院食品工程系，湖北武漢430000；3.湖北工業(yè)大學(xué)輕工學(xué)部，湖北武漢430068）

接種乳酸發(fā)酵對(duì)薇菜中硒富集和轉(zhuǎn)化的影響

孫曉彤1，王常蘇1，許曉梅1，高澤鑫2，高冰3*

（1.武漢輕工大學(xué)生物與制藥工程學(xué)院，湖北武漢430023；2.武漢生物工程學(xué)院食品工程系，湖北武漢430000；3.湖北工業(yè)大學(xué)輕工學(xué)部，湖北武漢430068）

首先對(duì)乳酸菌產(chǎn)酸能力及接種組合搭配進(jìn)行正交試驗(yàn)研究。通過對(duì)比接種乳酸發(fā)酵富硒和自然發(fā)酵富硒，研究薇菜中硒的富集和轉(zhuǎn)化規(guī)律。得到了接種乳酸發(fā)酵對(duì)薇菜中總硒的富集以及無(wú)機(jī)硒向有機(jī)硒的轉(zhuǎn)化有促進(jìn)作用。并且在添加0.08‰食品級(jí)亞硒酸鈉的條件下，接種乳酸發(fā)酵的薇菜最終有機(jī)硒含量可達(dá)36.80mg/kg。

薇菜；乳酸菌；有機(jī)硒；轉(zhuǎn)化

薇菜屬紫萁科紫萁屬多年生蕨類植物，學(xué)名紫萁（Osmunda japonicaThunb），俗稱牛毛廣、野豌豆、貓兒蕨等[1-2]。薇菜具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健功能，含有Ca、Fe、K、Zn等礦物質(zhì)元素、維生素、紫萁多糖及多種氨基酸（其中含有人體必需的8種氨基酸）[3-6]。薇菜現(xiàn)主要采用速燙、揉搓、干燥等工藝加工成薇菜干，稱為赤干、青干[7]。由于鮮薇菜味苦澀且有種特殊的腥味，對(duì)其研究基本處于空白階段。

硒（Se）是一種人和動(dòng)物必需的微量元素，具有防癌抗癌、消除自由基、延緩衰老、增強(qiáng)免疫力等功能[8-9]。硒可分為有機(jī)硒和無(wú)機(jī)硒2種，但只有有機(jī)硒對(duì)生物的抗氧化過程起作用，且來自植物的有機(jī)硒可與各種氨基酸結(jié)合形成硒代氨基酸，且毒副作用小[10-12]。

本研究主要對(duì)薇菜接種乳酸發(fā)酵富硒和自然發(fā)酵富硒進(jìn)行對(duì)比，研究乳酸菌在薇菜富硒過程中的作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

薇菜：新鮮薇菜，由湖北長(zhǎng)友現(xiàn)代農(nóng)業(yè)股份有限公司提供；食品級(jí)亞硒酸鈉：由黃驊市津驊添加劑有限公司提供。

乳酸菌：L1（植物乳桿菌Lactobacillus plantarum），L27（短乳桿菌Lactobacillus brevis），R9（腸膜明串珠菌Leuconostoc mesnteroides）均由武漢輕工大學(xué)生化樓409實(shí)驗(yàn)室提供。

3，3’-二氨基聯(lián)苯胺、氫氧化鈉、溴甲酚紫指示劑、甲苯、鹽酸萘乙二胺、硼酸鈉、乙酸鋅、冰醋酸、亞鐵氰化鉀、鹽酸等：市售，均為分析純。

MRS培養(yǎng)基：蛋白胨10g，酵母提取物5g，牛肉膏10g，葡萄糖2g，K2HPO42g，檸檬酸二銨2g，乙酸鈉5g，吐溫80 1mL，MgSO4·7H2O0.58g，MnSO4·H2O0.25g，蒸餾水1000mL，pH值6.2～6.4，121℃滅菌30min。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1800PC紫外可見分光光度計(jì)：上海美譜達(dá)儀器有限公司；PHS-3C雷磁pH計(jì)：上海越磁電子科技有限公司；78-1磁力加熱攪拌器：國(guó)華電器有限公司；DL-1型萬(wàn)用電爐：北京市光明醫(yī)療器械有限公司；BS224S型分析天平：上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；QE-1000型高速萬(wàn)能粉碎機(jī)：江陰市天元藥化機(jī)械有限公司等。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 試驗(yàn)步驟

將新鮮薇菜洗凈，并剪去老梗，瀝干至無(wú)明水稱質(zhì)量后放入發(fā)酵罐中；用去離子水配制成6%的鹽水，向鹽水中加入食品級(jí)亞硒酸鈉（薇菜總質(zhì)量的0.08‰）；向發(fā)酵罐中注入鹽水至薇菜被淹沒并接入一定質(zhì)量的乳酸菌（空白對(duì)照），蓋上蓋子，用水封罐口后于常溫條件下自然發(fā)酵。

1.3.2 接種乳酸菌發(fā)酵

乳酸菌的產(chǎn)酸能力條件優(yōu)化：為了優(yōu)化高產(chǎn)酸乳酸菌的培養(yǎng)條件，根據(jù)各因素對(duì)乳酸菌生長(zhǎng)的影響程度，選取了L9（34）做正交試驗(yàn)，因素與水平見表1。乳酸菌的產(chǎn)酸值的測(cè)定參照國(guó)標(biāo)GB/T 12456—2008《食品中總酸的測(cè)定》（以乳酸計(jì)）。

表1 乳酸菌產(chǎn)酸能力條件優(yōu)化正交試驗(yàn)因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for optimization of acid producing ability of lactic acid bacteria

根據(jù)試驗(yàn)條件對(duì)優(yōu)化后的菌株做不同的組合搭配，然后接種到薇菜中發(fā)酵，選擇視覺、嗅覺、味覺、口感這4種評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)發(fā)酵薇菜進(jìn)行感官評(píng)價(jià)（滿分5分），以篩選出優(yōu)良的菌株組合。具體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及得分權(quán)重見表2。

表2 薇菜發(fā)酵感官指標(biāo)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard ofOsmunda japonicafermentation

1.3.3 薇菜中總硒的富集

對(duì)接種乳酸發(fā)酵的薇菜進(jìn)行總硒含量的測(cè)定，方法采用3，3’-二氨基聯(lián)苯胺萃取分光光度法[13-14]。

1.3.4 薇菜中有機(jī)硒的測(cè)量[15]

將發(fā)酵完成的薇菜撈出，瀝干至無(wú)明水滴落后粉碎。準(zhǔn)確稱取1g薇菜樣品粉末溶于一定量的水后，裝入透析袋（截留分子量7 000ku）中，在4℃條件下，二次蒸餾水中分別透析12h、24h、40h、48h、57h、72h、77h，每隔12h換水1次，除去無(wú)機(jī)硒。60℃條件下真空干燥12h后測(cè)定薇菜中硒含量，即有機(jī)硒含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 接種乳酸菌發(fā)酵

2.1.1 乳酸菌的產(chǎn)酸能力條件優(yōu)化

選取接種乳酸菌（L1）量（6mL/100mL、8mL/100mL、10mL/100mL），乳酸菌的培養(yǎng)溫度（32℃、37℃、42℃），培養(yǎng)時(shí)間（24h、48h、72h），培養(yǎng)基的pH值（5、6、7），通過對(duì)這4個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表3，方差分析如表4。

從正交試驗(yàn)結(jié)果（表3）及方差分析（表4）可以看出，4因素對(duì)乳酸菌的產(chǎn)酸能力的影響主次為B>D>A>C，其中B因素和D因素影響較為顯著，得出高產(chǎn)酸乳酸菌的最優(yōu)培養(yǎng)方案為B2D2A1C1，即培養(yǎng)溫度37℃，培養(yǎng)基pH值為6，接種乳酸菌6mL/100mL，培養(yǎng)時(shí)間24h。按最優(yōu)條件進(jìn)行驗(yàn)證，3次試驗(yàn)乳酸菌的產(chǎn)酸能力的平均值為（1.85±0.05）%，重現(xiàn)性較好。

表3 乳酸菌產(chǎn)酸能力條件優(yōu)化正交試驗(yàn)結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonally experiment for optimization of acid producing ability of lactic acid bacteria

表4 乳酸菌產(chǎn)酸能力條件優(yōu)化正交試驗(yàn)方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonally experiment for optimization of acid producing ability of lactic acid bacteria

2.1.2 乳酸菌混合發(fā)酵對(duì)薇菜感官鑒評(píng)

試驗(yàn)對(duì)單菌種采用接種6mL/100mL，混合菌種接種采用1∶1或者1∶1∶1的比例（總量為6mL/100mL）加入，對(duì)各方案乳酸菌的加入對(duì)薇菜口感進(jìn)行評(píng)分。試驗(yàn)結(jié)果如表5所示。

表5 接乳酸菌的組合搭配Table 5 Inoculation combination of lactic acid bacteria

由表5可以看出，混合發(fā)酵組別（7）即L1：R9：L27同時(shí)混合時(shí)，產(chǎn)酸以及風(fēng)味都較好，感官評(píng)分較高，可以作為最優(yōu)菌株組合。

2.2 薇菜中總硒的富集

圖1 薇菜總硒的含量Fig.1 Content of total selenium inOsmunda japonica

從薇菜發(fā)酵開始，每2d取樣測(cè)其總硒的含量，結(jié)果見圖1。由圖1可知，薇菜富硒的規(guī)律為先迅速增長(zhǎng)后基本保持不變。接種發(fā)酵的薇菜硒含量在第8天后基本趨于平穩(wěn)，總硒含量約為50mg/kg。自然發(fā)酵的薇菜硒含量在第10天以后基本趨于平穩(wěn)，總硒含量約為39.60mg/kg。對(duì)比可知混合接種乳酸菌L1、R9、L27可促進(jìn)薇菜對(duì)硒的吸收，縮短薇菜硒的富集時(shí)間。

2.3 薇菜中有機(jī)硒含量的測(cè)定

由于無(wú)機(jī)硒溶于水，因此采用粉碎后透析方式可測(cè)定出薇菜中有機(jī)硒的含量。分別取腌制第10天的薇菜進(jìn)行的測(cè)量，其結(jié)果見圖2。

圖2 薇菜中有機(jī)硒含量的測(cè)定Fig.2 Determination of organic selenium inOsmunda japonica

由圖2可知，接種乳酸菌發(fā)酵的薇菜在透析時(shí)間大于48h后的含量基本不變，可知其有機(jī)硒含量為36.80mg/kg。而自然發(fā)酵的薇菜在透析時(shí)間大于72h后的含量基本不變，為11.30mg/kg。從兩組數(shù)據(jù)對(duì)比可知接種乳酸菌發(fā)酵對(duì)于薇菜中無(wú)機(jī)硒向有機(jī)硒的轉(zhuǎn)化有一定的促進(jìn)作用。分析其機(jī)理，接種發(fā)酵的體系中乳酸菌活性較高，在乳酸發(fā)酵的同時(shí)伴隨著體系中蛋白酶作用的加劇，促進(jìn)了薇菜中豐富的蛋白質(zhì)分解產(chǎn)生氨基酸，而氨基酸可與無(wú)機(jī)硒結(jié)合成硒代氨基酸，因此接種乳酸菌發(fā)酵對(duì)薇菜中硒的轉(zhuǎn)化有促進(jìn)作用。

3 結(jié)論

（1）本研究對(duì)薇菜進(jìn)行了接種乳酸發(fā)酵富硒的研究，得到乳酸菌的最佳培養(yǎng)條件為接種量6mL/100mL，培養(yǎng)溫度37℃，培養(yǎng)時(shí)間48h，培養(yǎng)基pH值為6。乳酸菌最優(yōu)接種搭配為L(zhǎng)1、R9、L27按體積比為1∶1∶1接種發(fā)酵。

（2）通過對(duì)薇菜發(fā)酵富硒的研究，得到薇菜的富硒規(guī)律為先迅速增長(zhǎng)后保持平穩(wěn)。對(duì)比接種發(fā)酵和自然發(fā)酵富硒的薇菜可知乳酸菌對(duì)薇菜總硒的富集以及無(wú)機(jī)硒向有機(jī)硒的轉(zhuǎn)化有促進(jìn)作用。按薇菜質(zhì)量的0.08‰添加食品級(jí)亞硒酸鈉，可使接種乳酸發(fā)酵的薇菜有機(jī)硒含量達(dá)到36.80mg/kg。

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Effect of lactic acid bacteria fermentation on selenium enrichment and transformation in Osmunda japonica

SUN Xiaotong1,WANG Changsu1,XU Xiaomei1,GAO Zexin2,GAO Bing3*
(1.College of Biological and Pharmaceutical Engineering,Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023,China; 2.Department of Food Engineering,Wuhan Institute of Bioengineering,Wuhan 430000,China; 3.College of Light Industry,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China)

The acid producing ability of lactic acid bacteria and inoculation combination was investigated by orthogonal experiment.The selenium enrichment and transformation regulation inOsmunda japonicawas studied by comparing the selenium in inoculated lactic acid bacteria fermentation and natural fermentation.Result showed that lactic acid fermentation could promote total selenium enrichment and inorganic selenium into organic selenium.Under the condition of 0.08‰sodium selenite addition,the content of organic selenium inO.japonicafermented by lactic acid bacteria was 36.80 mg/kg.

Osmunda japonica;lactic acid bacteria;organic selenium;transformation

TS205.5

A

0254-5071（2014）03-0045-04

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.03.012

2014-01-04

企業(yè)橫向合作項(xiàng)目（EK2014A010018000073）

孫曉彤（1989-），女，碩士研究生，研究方向?yàn)槲⑸锛笆称钒l(fā)酵。

*通訊作者：高冰（1963-），男，教授級(jí)高級(jí)工程師，本科，研究方向?yàn)槲⑸锛笆称钒l(fā)酵。