發(fā)酵工藝對苦蕎釀茶中黃酮浸出量影響的研究

邢雪娟++張偉++任超++劉麗霞++王治榮++吳紅

[摘 要]采用正交實驗研究了發(fā)酵工藝參數(shù)對苦蕎釀茶中黃酮浸出量的影響。需控制適宜的發(fā)酵溫度、通氣比和攪拌速率參數(shù)，以改善比耗氧速率，提高黃酮的浸出量；在最優(yōu)的浸出條件下，獲得的苦蕎釀茶中黃酮浸出量是傳統(tǒng)烘焙法的2.6倍。

[關(guān)鍵詞]苦蕎釀茶 黃酮浸出量 發(fā)酵

中圖分類號：TG333.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）18-0292-01

黃酮類化合物是一類在自然界廣泛分布的多酚類物質(zhì)。它是一種很強(qiáng)的抗氧化劑，具有清除自由基、抗氧化、抗突變、抗腫瘤、抗病毒和調(diào)節(jié)免疫等功能。而苦蕎麥中含有豐富的黃酮類化合物，其含量一般在0.9%—1.2%之間，其分子量小，能被人體迅速吸收達(dá)到消除疲勞、防動脈硬化、擴(kuò)張毛細(xì)血管、活化大腦及其他臟器細(xì)胞的效果。

苦蕎通常通過自然法浸泡為人們所飲用，但其存在有效成分利用低、易上火等問題。而發(fā)酵工程能有效解決這些問題，其產(chǎn)品不僅抗氧化能力強(qiáng)，且易于吸收，但目前缺乏采用發(fā)酵方式來提高苦蕎釀茶中黃酮利用率的文獻(xiàn)報道。本文對通過發(fā)酵工藝形成的苦蕎釀茶，研究不同發(fā)酵工藝參數(shù)對苦蕎釀茶中黃酮浸出量的影響，以期提高苦蕎釀茶中黃酮的利用率，為生產(chǎn)和同行提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1原料與試劑

干酵母，市售大涼山苦蕎麥種子，三氯化鋁，乙酸鉀，蘆丁，市售苦蕎烘焙茶。

儀器與設(shè)備：風(fēng)吹式去石機(jī)，不銹鋼電蒸鍋，紫外可見分光光度計，恒溫水浴振蕩器，臺式高速離心機(jī)，錘式旋風(fēng)磨，攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐。

1.2 實驗方法

先將一定量的苦蕎在風(fēng)吹式去石機(jī)上進(jìn)行除雜和擦洗，加入液固比為3：1的蒸餾水浸泡12h，然后撈出過濾后置于蒸鍋中，經(jīng)蒸熟化后攤開晾冷待用。

通過對影響黃酮浸出量的發(fā)酵溫度、酵母用量、通氣比、發(fā)酵時間和攪拌速率參數(shù)開展L16（45）正交試驗，正交試驗因素及水平分別為：發(fā)酵溫度（25℃、30℃、35℃、40 ℃）、酵母用量（0.2%、0.5%、0.8%、1.1%）、通氣比（0vvm、0.5 vvm、0.8 vvm、1.2 vvm）、發(fā)酵時間（5d、10d、15d、20d）和攪拌速率（50 r/min、100 r/min、150 r/min、200 r/min）。然后對試驗獲得的樣品在85℃條件下烘干，測定其中的黃酮浸出量。最后通過最優(yōu)條件進(jìn)行15d的穩(wěn)定試驗，并與市售的苦蕎烘焙茶中的黃酮浸出量進(jìn)行對比。

黃酮浸出量的測定參照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY/T1295-2007《蕎麥及其制品中總黃酮含量的測定》，本文通過檢測樣品浸泡液中黃酮的含量，計算樣品中黃酮的浸出量。

2 結(jié)果與討論

2.1 正交實驗設(shè)計及結(jié)果（見表1）

由表1可見，發(fā)酵過程影響黃酮浸出量的主要因素由大到小為：發(fā)酵溫度、酵母用量、通氣比、發(fā)酵時間和攪拌速率，其中發(fā)酵溫度影響表現(xiàn)最為顯著，最優(yōu)的浸出條件為：發(fā)酵溫度35℃、酵母用量0.8%、發(fā)酵時間15d、通氣比為0.5 vvm、攪拌速率100 r/min。

由于發(fā)酵過程苦蕎中的大分子物質(zhì)如淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、糖類等物質(zhì)與微生物發(fā)生一系列的酶促氧化反應(yīng)，且苦蕎茶發(fā)酵為有氧發(fā)酵，菌種的攝氧量將直接決定發(fā)酵的效果，其可由式1進(jìn)行表示。其中，r為攝氧量，mmol·L-1·h-1；Q為比耗氧速率，mmol·g-1·h-1；X為菌種質(zhì)量濃度，g·L-1。

（1）

由式1可見，比耗氧速率一定的條件下，體系的攝氧量與菌種濃度呈正相關(guān)性，但當(dāng)菌種的數(shù)量超過比耗氧最大值時，比耗氧速率的傳遞成為限制環(huán)節(jié)，故表1中最佳的酵母用量為0.8%。

而比耗氧速率主要受菌齡、代謝產(chǎn)物和菌種生長條件的影響，由于發(fā)酵為逐批次的生產(chǎn)過程，菌齡主要保證除去生長旺盛時期的氧供給，便能保證體系的氧供給，防止發(fā)生厭氧發(fā)酵產(chǎn)物為乙醇等產(chǎn)物，其會進(jìn)一步氧化使得體系pH增大，從而破壞黃酮的浸出。同時，菌種活性受pH、溫度等外界影響因素較大，苦蕎發(fā)酵體系pH主要受代謝產(chǎn)物的影響，其又與溫度、比耗氧量的影響相關(guān)，由表1可見，最佳適合酵母生長的溫度為35℃。

為達(dá)到最佳的比含氧量速率的最佳狀況，需改善體系氧的傳質(zhì)作用，增大體系氧的來源，其可由式2的體積傳氧速率進(jìn)行表示[11]。其中Nα為體積傳氧速率，kmol·m-3·h-1；KLα為以（C*-CL）為推動力的體積溶氧系數(shù)，10-3·h-1；C*為體系中氧的飽和濃度，kmol·L-1；CL為發(fā)酵液主流中的氧濃度，kmol·L-1。

（2）

由式2可見，影響氧傳質(zhì)的主要因素為溶氧系數(shù)和氧濃度差，其中C*受溫度和氧分壓的影響，考慮代謝產(chǎn)物需求等條件，其不易改變；降低CL則是通過降低通氣量或降低攪拌方式實現(xiàn)，而增加KLα則是通過增大氧與界面接觸面積和延長接觸時間方式實現(xiàn)，最常見為調(diào)節(jié)攪拌速率和通氣比至最優(yōu)范圍，表1中的最優(yōu)攪拌速率和通氣比分別為100 r/min和0.5 vvm。

2.2 穩(wěn)定及對比試驗

控制發(fā)酵溫度為35℃、酵母用量為0.8%、發(fā)酵時間為15d、通氣比為0.5vvm和攪拌速率為100r/min條件下開展穩(wěn)定性實驗，其所獲產(chǎn)品的黃酮浸出量與通過焙燒法所獲得的結(jié)果，見表2。

由表2可見，通過發(fā)酵方式獲得苦蕎釀茶中黃銅含量約是傳統(tǒng)烘焙法的2.6倍，其原因主要為通過一系列酶促氧化和微生物活動可使苦蕎中的大分子物質(zhì)，如淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪和糖等，在微生物作用下分解成簡單物質(zhì)，如有機(jī)酸類、氨基酸類、醇類、核酸類、生物活性物質(zhì)等，這一系列變化，破壞了苦蕎原有的組織結(jié)構(gòu)，建立了離子交換通道，利用浸泡過程黃酮交換溶出，而烘焙法獲得苦蕎結(jié)構(gòu)相對完整，離子通道不暢通，成為浸出的主要限制環(huán)節(jié)。

3 結(jié)論

（1）影響黃酮浸出的主要因素由大到小為： 發(fā)酵溫度、酵母用量、通氣比、發(fā)酵時間和攪拌速率，其中發(fā)酵溫度影響表現(xiàn)最為顯著，最優(yōu)的浸出條件為：發(fā)酵溫度35℃、酵母用量0.8%、發(fā)酵時間15d、通氣比為0.5 vvm、攪拌速率100 r/min。

（2）當(dāng)酵母用量達(dá)0.8%后，需控制適宜的發(fā)酵溫度、通氣比和攪拌速率參數(shù)，以改善比耗氧速率，提高黃酮的浸出量。

（3）在最優(yōu)的浸出條件下，獲得的苦蕎釀茶中黃酮浸出量是傳統(tǒng)苦蕎烘焙茶獲得的2.6倍。

參考文獻(xiàn)

[1]林建原，季麗紅.響應(yīng)面優(yōu)化銀杏葉中黃酮的提取工藝[J].中國食品學(xué)報，2013，2：83-90.

[2]延璽，劉會青，鄒永青，等.黃酮類化合物生理活性及合成研究進(jìn)展[J].有機(jī)化學(xué)，2008，28（9）：1534-1544.

作者簡介：

姓名：邢雪娟 （1979—），女，本科，高級工程師 ，主要業(yè)績：食品安全監(jiān)測，研究領(lǐng)域：食品安全、食品工藝改進(jìn)。