水果中天然微生物酵素發(fā)酵機理、代謝過程及生物活性研究

趙嘉寧 陳躍龍

微生物酶是指一種或多種新鮮蔬菜、水果、蘑菇、草藥等豐富的維生素和酶的發(fā)酵 。微生物在發(fā)酵的過程中，可以有效的吸收礦物質里面的營養(yǎng)元素控制沒。微生物酶里面包含了大量的營養(yǎng)元素，而且還含有大量的活性成分。一些新的生物活性成分和酶已經(jīng)產(chǎn)生。微生物酶的發(fā)酵工藝是在傳統(tǒng)的工藝技術上改革而來的，正因為如此，生物酶的發(fā)酵過程中，會較大的收到環(huán)境潮濕度的外部因素的影響。為了更好的保證微生物酶的工業(yè)化生產(chǎn)，必須要進一步的對生物酶的生產(chǎn)，進行合理的控制與規(guī)范。

水果發(fā)酵的理論基礎

微生物酶概述。微生物酶是指一種或多種新鮮蔬菜、水果、蘑菇、草藥等富含維生素和酶的發(fā)酵過程 。一種具有營養(yǎng)成分的功能性微生物發(fā)酵產(chǎn)品，如礦物質和次生代謝物。

微生物通過自身的生產(chǎn)代謝會形成較多的代謝物轉化，在此過程中，微生物酶的生理活性得到了有效的激活。微生物酶有效的保持了自身的營養(yǎng)元素，并且在代謝過程中形成了一些更新的活性成分，微生物酶，具有多種十分有利于人體健康的營養(yǎng)物質，其中包括茶多酚，天然黃酮，黃酮醇，花青素，苯酚，有機酸，多糖等等 ，這些營養(yǎng)元素對菌對人體具有較好的有益功效。

微生物酶的發(fā)酵機理。研究了以蔗糖為碳源發(fā)酵紅茶酵母的主要機理：發(fā)酵過程中pH值由3.75降至2.42，發(fā)酵過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物為葡萄糖酸、乙酸、乙醇、果糖等。

紅茶真菌發(fā)酵過程中抗氧化活性的研究。15天后，亞麻酸過氧化和羥自由基清除被抑制。以pH值和總酸值為指標，微生物代謝并分解成小分子，清除DPPH自由基的能力分別提高到49%和40%。研究了不同碳源和溫度對紅茶真菌酶發(fā)酵過程的影響。結果表明，玉米糖漿、蔗糖、葡萄糖和果糖四種碳源產(chǎn)生的有機酸相似，含量不同。最適產(chǎn)酸溫度為30℃，果糖與葡萄糖的吸收代謝均要快于蔗糖。結果表明，不同酵母菌對果糖和葡萄糖的代謝過程不同，利用率也不同：紅茶菌株含有不同的酵母菌。

微生物酶發(fā)酵傳統(tǒng)工藝

微生物酶發(fā)酵的原料主要有蔬菜、水果、糙米、蘑菇和中藥等。微生物酶的發(fā)酵過程：主要是混合菌共生發(fā)酵，發(fā)酵過程參數(shù)復雜。發(fā)酵周期一般較長，難以控制。魯煤等，以糙米和米糠為主要原料，添加適量的玉米胚芽油、蜂蜜發(fā)酵糙米酶，以還原谷胱甘肽為指標。最佳發(fā)酵條件為：發(fā)酵溫度35℃2℃，糙米與鮮米糠的比例為1：1，酵母活化劑10，在酵母里的光張?zhí)量蛇_到2.62mg，同時添加150毫升的水，以及8毫升的蜂蜜進行兩小時的發(fā)酵。最佳工藝條件為：發(fā)酵溫度28℃，接種量為1.29酵母/209個米糠，以鮮米糠為底物添加少量蜂蜜，以還原糖消耗量為試驗指標。

酵母活化時間。發(fā)酵時間每89份發(fā)酵樣品還原糖消耗量可達136.8mg。天然果蔬酶發(fā)酵技術專利。選擇各種新鮮蔬菜和水果，加入糖或蜂蜜和一定量的醋，分別儲存并在室溫下密封4個月以上，產(chǎn)生果蔬酶，然后混合10- 40%松樹和90- 60%果蔬酶。生產(chǎn)天然果蔬酶。李仲舒等專利五要素發(fā)酵工藝：選用多種水果進行物理提取、混合、物理擠壓酶液；另一部分提取液加入pH 2.2～5.5N，溫度0.02%0.05%“～5.5N 30.50℃，發(fā)酵4 h，在18.25℃下添加0.05%”- 0.2%發(fā)酵液，再加入0.05%“- 0.1%醋酸，在適宜溫度下發(fā)酵10～30天。

采用厭氧和好氧兩種工藝，采用沉淀法提取生物膜發(fā)酵液，將兩種酶液與孔徑為0.1—0.2的膜進行混合過濾，制得復合酶。徐慕霞專利中所述復合酶的制備工藝為：選擇新鮮果蔬，切成片或塊，混合，加入蘋果醋1.1—10，室溫下密封保存1.6個月，使其自然發(fā)酵成果蔬酶汁；植物酶的制備：選藥、切碎、混合，加鹽1.10，室溫密封貯存1.6個月，使其自然發(fā)酵成植物酶汁：選用谷粒，添加蜂蜜1.10，作為底物，用干酵母0.01—0.1%：蒸大豆和黑豆為原料，直接接種霉菌0.01.0.1%生產(chǎn)豆酶，提取果蔬酶，植物酶，谷酶，豆酶，復合酶產(chǎn)品。在室溫下第二次自然發(fā)酵中加入多糖醇可得到。經(jīng)過1.3個月的成熟處理，可以更好的得到生物酶產(chǎn)品。

微生物酶的酶活性。微生物酶可以有效的地對發(fā)酵與分解多種營養(yǎng)元素合理的發(fā)酵與分解，微生物發(fā)酵酶的主要活性酶包括了蛋白酶、以及超氧化歧酶。它能較好的減少自由基，使得機體可以更好的保持年輕狀態(tài)。植物的超氧化沒能夠有效的延緩衰老，蛋白酶是一種特殊的酶，它催化身體或物體中的蛋白質分解成氨基酸或小肽，可以去除皮膚表面、毛孔和汗腺中的污垢。脂肪酶是將脂肪和脂肪水解成脂肪酸和甘油的特殊酶，廣泛應用于保健產(chǎn)品中。在化妝品和飲食食品中，董銀茂等發(fā)現(xiàn)發(fā)酵產(chǎn)物，更好的對自由基進行清除，像對超陰自由基的清除，二苯自由基的清除，酶中超氧化物歧化酶活性為300 U/mL。于曉燕等人，對植物中的蛋白酶與脂肪酶深入的對比研究，其中發(fā)現(xiàn)超氧化美的蛋白活性遠遠高于脂肪美的蛋白活性。

微生物酶張玉梅等對不同pH值下甘菊發(fā)酵液及其蛋白提取物抑菌活性的研究，采用KB紙片擴散法，研究了不同pH值對紅茶發(fā)酵液中金黃色葡萄球菌和紅茶蛋白提取物的影響。

本文通過對白色念珠菌與大腸桿菌，金黃色葡萄球菌等的生長進行有效的研究，集中發(fā)現(xiàn)紅茶真菌的蛋白提取物可以有效的對金黃色葡萄球菌與大腸桿菌形成較好的抑制作用，對白色念珠菌無抑制作用。

通過有效的細菌培養(yǎng)可以初步的斷定，酵母合成的蛋白質功效像不同的酵母菌可以產(chǎn)出不同的蛋白質，在產(chǎn)出蛋白質之后，經(jīng)過濾、濃縮，離心分離，沉淀，最后得到了蛋白質的有效成分。在紅茶真菌的培養(yǎng)基里，可以干活的題提取抗菌蛋白，該蛋白對金黃色葡萄球菌的殺菌功能明顯，可以有效的對細菌進行穩(wěn)定，用革蘭氏染色法對紅茶真菌的形態(tài)進行了研究，紙片法發(fā)酵紅茶菌的研究。

結果表明，紅茶菌是由細菌AGNA B和酵母Y組成的共生菌，紅茶菌的培養(yǎng)液對金黃色葡萄球菌與大腸桿菌的生長具有較強的抑制作用，其中，對金黃色葡萄桿菌的抑菌我最強。當紅茶真菌發(fā)酵量大于609L時，對照組紙片周圍無抑菌圈，紙頁周圍無細菌生長試驗。試驗組抑菌圈直徑大于8.5 mm，抑菌效果明顯。微生物酶的抗氧化特性已被證明與生物酶的活性密切相關，生物酶能夠對人類的炎癥疾病、糖尿病三高、神經(jīng)性疾病以及心腦動脈硬化疾病具有較強的治療作用。

對于生物酶的制取，通過有效的培養(yǎng)基來獲得，這些自由培養(yǎng)基可以更好的地防止機體的免疫系統(tǒng)退化，具體的自由基容易攻擊人類的免疫系統(tǒng)，加速人類的衰老，導致氧化應激。對于人體內(nèi)的自由基清除與黃酮類化合物的聚合密切關，研究報告顯示，具有自由基活性的物質結構可以有效的保證不飽和基取代基，碳環(huán)上有4羥基取代。大多數(shù)多酚具有優(yōu)異的抗氧化活性。對紅茶真菌酶的發(fā)酵過程進行了研究的結果表明，紅茶真菌酶具有較高的抗氧化活性。隨著發(fā)酵時間的延長，紅茶真菌酶液的抗氧化活性增強。認為發(fā)酵底物抗氧化活性高是由于發(fā)酵過程中微生物（主要是細菌和酵母）產(chǎn)生的各種酶對底物結構的改變所致。