鮮切果蔬加工廢棄物發(fā)酵液的制備及功效性評(píng)價(jià)

楊柳　胡文忠　姜愛(ài)麗　周福慧　王雨仝　董育伯

摘要：將發(fā)酵原料按紅糖：鮮切果蔬加工料：水=1：3：10的比例在室溫下自然發(fā)酵，并對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行功能性評(píng)價(jià)。取發(fā)酵2個(gè)月和6個(gè)月的發(fā)酵液進(jìn)行抗氧化能力測(cè)定，結(jié)果表明，與原材料相比，發(fā)酵2個(gè)月的發(fā)酵液中還原型谷胱甘肽（GSH）含量、羥脯氨酸（HYP）含量略有上升，超氧化物歧化酶（SOD）活性、谷胱甘肽還原酶（GR）活性和總抗氧化能力都略有增強(qiáng)。發(fā)酵6個(gè)月的發(fā)酵液中，SOD活性顯著上升，達(dá)到原材料SOD活性總和的76.1倍，總抗氧化能力則是原材總和的34.3倍，GR活性上升到原材料GR活性總和的13.6倍?？偟膩?lái)說(shuō)，鮮切果蔬加工廢棄物發(fā)酵液的功效性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原材料的功效性，并隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，GSH含量、GR活性、soD活性、羥自由基清除能力、總抗氧化能力等用于抗氧化能力評(píng)價(jià)的指標(biāo)均呈上升趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：鮮切果蔬廢棄物；發(fā)酵液；抗氧化能力；功效性評(píng)價(jià)

鮮切果蔬又名微加工果蔬，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)需求極大。鮮切果蔬加工過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的加工廢棄物，約占完整果蔬重量的40%～50%，這些廢棄物如果處理不當(dāng)，會(huì)造成材料的浪費(fèi)和對(duì)環(huán)境的污染。將鮮切果蔬加工廢棄物經(jīng)合理的發(fā)酵制備，可制成具有催化活性的發(fā)酵液，又稱(chēng)酵素。研究表明，酵素具有較強(qiáng)的抗氧化能力，多種酵素提取物還具有抗癌功能。并且研究發(fā)現(xiàn)，身體中酵素的多少及其活性高低，對(duì)人體的青春、健康、衰老及疾病有重要影響。于曉艷等研究認(rèn)為，蛋白酶、脂肪酶和超氧化物歧化酶等是微生物酵素類(lèi)保健食品的主要功效酶。

隨著酶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，酵素在能源、環(huán)保和保健食品領(lǐng)域的應(yīng)用日益受到關(guān)注，并呈現(xiàn)出了良好的發(fā)展前景。用鮮切果蔬廢棄物制作酵素，其原材料隨手可得，制作過(guò)程簡(jiǎn)單，得到的產(chǎn)品不但有望取代化學(xué)清潔劑被廣泛應(yīng)用于日常生活，還能幫助機(jī)體清除自由基，維持機(jī)體健康。因此本次試驗(yàn)主要對(duì)發(fā)酵2個(gè)月和發(fā)酵6個(gè)月的鮮切果蔬加工廢棄物的發(fā)酵液進(jìn)行抗氧化能力和功效性評(píng)價(jià)，旨在拓寬鮮切果蔬產(chǎn)業(yè)鏈的原料利用，促進(jìn)鮮切果蔬產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

1試驗(yàn)材料與方法

1.1試驗(yàn)材料及設(shè)備

1.1.1原材料：蘋(píng)果、紅糖均購(gòu)于大連經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)樂(lè)購(gòu)超市。

1.1.2儀器設(shè)備：有密封蓋口的容器（最好是塑料材質(zhì)，彈性較大）；PL203型梅特勒——托利多電子精密天平梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；GC-2010型氣相色譜儀日本島津公司；Lambda-25型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)美國(guó)PE；T-25型勻漿機(jī)德國(guó)IKA公司；BR4i型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)法國(guó)Jouan；DK-S26型電熱恒溫水浴鍋，上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1發(fā)酵液的制備：蘋(píng)果皮和蘋(píng)果核作為鮮切果蔬加工的廢棄物，在本試驗(yàn)中作為果蔬原料，經(jīng)清洗破碎，按質(zhì)量比為1：3：10的比例和順序，分別放入紅砂糖、果蔬原料和涼開(kāi)水，混合后放人密封罐中，早期每天放氣1～2次，1個(gè)月后待無(wú)氣放出，將發(fā)酵液中的殘?jiān)鼮V出，靜置發(fā)酵液進(jìn)入靜后發(fā)酵階段，到2個(gè)月和6個(gè)月時(shí)對(duì)發(fā)酵液進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)定。

1.2.2發(fā)酵液中幾種抗氧化物質(zhì)含量及抗氧化能力的測(cè)定：總抗氧化能力、羥自由基清除能力、SOD活性、GR活性及HYP含量的測(cè)定均采用蘇州科銘生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)的試劑盒進(jìn)行測(cè)定，方法參見(jiàn)說(shuō)明書(shū)。

1.2.3統(tǒng)計(jì)分析方法：數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2試驗(yàn)結(jié)果與處理分析

2.1總抗氧化能力

測(cè)定對(duì)象中各種抗氧化物質(zhì)和抗氧化酶共同構(gòu)成總抗氧化水平。如圖1所示，蘋(píng)果原料的總抗氧化能力為13.3U/g，紅糖為113.2U/g，低于發(fā)酵2個(gè)月發(fā)酵液的總抗氧化能力，并且遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于發(fā)酵6個(gè)月發(fā)酵液的總抗氧化能力。發(fā)酵2個(gè)月和6個(gè)月的發(fā)酵液的抗氧化能力分別是原材料抗氧化能力總和的12.4倍和34.3倍，說(shuō)明發(fā)酵過(guò)程會(huì)提高混合廢棄物的總抗氧化能力，并且隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，總抗氧化能力逐漸增強(qiáng)。

2.2羥自由基清除能力

羥自由基是生物體系產(chǎn)生的一種極具反應(yīng)性的自由基，被認(rèn)為在自由基病理學(xué)上具有高度損傷性，它的損傷能力幾乎在每一個(gè)活細(xì)胞內(nèi)都能有體現(xiàn)。如圖2所示，蘋(píng)果的羥自由基清除率1.0%，與發(fā)酵2個(gè)月發(fā)酵液和發(fā)酵6個(gè)月發(fā)酵液的羥自由基清除率0.9%和1.0%比較接近，而且發(fā)酵2個(gè)月的發(fā)酵液與發(fā)酵6個(gè)月的發(fā)酵液中的羥自由基清除率接近相同，說(shuō)明混合廢棄物發(fā)酵過(guò)程不能明顯地提升總體的羥自由基清除率。

2.3超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶（SOD）是生物體內(nèi)清除自由基的重要物質(zhì)，是評(píng)價(jià)生物體衰老與死亡的直觀指標(biāo)。如圖所示，發(fā)酵6個(gè)月發(fā)酵液的SOD活性42.4（U/g），顯著高于發(fā)酵2個(gè)月發(fā)酵液的SOD活性（p<0.05），并且發(fā)酵2個(gè)月發(fā)酵液的SOD活性和發(fā)酵6個(gè)月發(fā)酵液的SOD活性分別是2種原材料總和的6.8和76.1倍，說(shuō)明發(fā)酵的過(guò)程會(huì)增強(qiáng)混合廢棄物總體的SOD活性，并且SOD活性隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)有明顯的增強(qiáng)。

2.4谷胱甘肽還原酶（GR）活性

GR在氧化脅迫反應(yīng)中對(duì)活性氧清除起關(guān)鍵作用。發(fā)酵6個(gè)月的發(fā)酵液的GR活性為0.03U/mg（圖4），高于發(fā)酵2個(gè)月發(fā)酵液的GR活性0.014U/mg，并且發(fā)酵6個(gè)月發(fā)酵液的GR活性和發(fā)酵2個(gè)月的發(fā)酵液的GR活性分別是2種原材料GR總和的13.6倍和5.5倍。說(shuō)明發(fā)酵的過(guò)程會(huì)增強(qiáng)混合廢棄物總體的GR活性，并且GR活性隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)有明顯的增強(qiáng)。

2.5還原型谷胱甘肽（GSH）含量

GSH是細(xì)胞內(nèi)最主要的抗氧化物質(zhì)，在抗氧化和氨基酸跨膜運(yùn)輸中具有重要作用。如圖5所示，發(fā)酵6個(gè)月發(fā)酵液的GSH含量是發(fā)酵2個(gè)月發(fā)酵液的GSH含量2倍左右，并分別為2種原材料GSH總和的11.3倍和6.25倍。說(shuō)明發(fā)酵過(guò)程會(huì)略微提高混合廢棄物總體的GSH含量，并且GSH含量會(huì)隨著發(fā)酵時(shí)間增長(zhǎng)而有所增加。

2.6羥脯氨酸含量

HYP是機(jī)體膠原蛋白的主要成分之一。如圖6所示，發(fā)酵6個(gè)月發(fā)酵液中的HYP含量低于發(fā)酵2個(gè)月的發(fā)酵液中發(fā)HYP含量。并且發(fā)酵6個(gè)月的發(fā)酵液的HYP含量和發(fā)酵2個(gè)月的發(fā)酵液的HYP含量分別是2種原材料HYP總和的3.1564倍和4.8502倍。說(shuō)明發(fā)酵前期過(guò)程會(huì)提高混合廢棄物總體的HYP含量，但是發(fā)酵到一定程度后，HYP含量會(huì)隨著發(fā)酵時(shí)間增長(zhǎng)而減少。

3結(jié)論

與2種原材料相比，除HYP含量先升高后下降外，GSH含量增加，SOD活性與GR活性增強(qiáng)，總抗氧化能力與羥自由基清除能力增強(qiáng)。并且隨著發(fā)酵時(shí)間的增加，GSH含量逐漸上升，SOD活性與GR活性呈上升趨勢(shì)，總抗氧化能力與羥基自由基能力不斷增強(qiáng)?？偟膩?lái)說(shuō)，鮮切果蔬加工廢棄物發(fā)酵液的抗氧化能力比原材料的抗氧化能力高，并且抗氧化能力還在隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而增強(qiáng)。