酵素對綠豆芽生長發(fā)育、產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

高 亮，孫繼發(fā)，潘 玲

（1.濰坊加濰生物科技有限公司，山東 濰坊 261000；2.濰坊金銀條豆芽機(jī)有限公司，山東 濰坊 261000）

芽苗類蔬菜又名芽苗菜、芽菜，由各種谷類、豆類、樹類的種子培育而來。芽苗菜低熱量、高營養(yǎng)，含有豐富的維生素C、核黃素、膳食纖維、礦物質(zhì)等，能減少人體內(nèi)乳酸堆積，消除疲勞，提高免疫力，增加人體抗病毒、抗癌腫的能力[1-2]。

2015 年國家食藥總局、農(nóng)業(yè)部及衛(wèi)計(jì)委三部委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于豆芽生產(chǎn)過程中禁止使用6-芐基腺嘌呤等物質(zhì)的公告》（2015年第11號），從公告中看出：（1）豆芽的生產(chǎn)過程屬于農(nóng)業(yè)種植活動，豆芽屬于農(nóng)產(chǎn)品。（2）豆芽生產(chǎn)上使用的生長調(diào)節(jié)劑6-芐基腺嘌呤等物質(zhì)作為農(nóng)藥管理。目前一方面因?yàn)闆]有在豆芽上登記，另一方面豆芽上使用生長調(diào)節(jié)劑的殘留沒有風(fēng)險評估結(jié)論（或現(xiàn)有的風(fēng)險評估結(jié)論不足以推翻公告），所以在豆芽生產(chǎn)過程中是不能使用的。（3）《食品安全法》第二條明確了食用農(nóng)產(chǎn)品銷售歸食藥部門監(jiān)管，國家食藥總局曾發(fā)布食品抽檢計(jì)劃，對市場上豆芽的抽檢項(xiàng)目包括：總砷、鉛、鎘、總汞、鉻、二氧化硫、6-芐基腺嘌呤。按照NY/T 1352—2015《綠色食品 芽苗類蔬菜》標(biāo)準(zhǔn)要求，研究開發(fā)出安全、健康的微生物制劑，以便更好地滿足芽苗菜生產(chǎn)、保證食品安全，顯得尤其重要。

酵素是以動物、植物、蘑菇、中草藥等經(jīng)微生物發(fā)酵制得的具有特定活性成分的制品[3]，這些活性成分包括各種酶、小分子有機(jī)酸、多肽、氨基酸、寡糖、維生素、黃酮、多酚類化合物、天然抗生素、荷爾蒙、礦物質(zhì)等。酵素具有特殊的生理機(jī)能，在農(nóng)業(yè)、畜牧、人體保健和環(huán)保領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，具有提高抗逆性（免疫力）、促進(jìn)生長發(fā)育、增強(qiáng)種子發(fā)芽勢、提高作物產(chǎn)量和品質(zhì)、延長貨架期等功效。目前，關(guān)于酵素對綠豆芽生長、產(chǎn)量和品質(zhì)等的影響尚無公開報道。

濰坊市科學(xué)技術(shù)發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目“酵素和納米硒在芽苗菜生長過程中的應(yīng)用研究”，針對豆芽生產(chǎn)的實(shí)際，研究出了“利用酵素菌技術(shù)生產(chǎn)出酵素農(nóng)產(chǎn)品，利用酵素農(nóng)產(chǎn)品制備專用酵素，進(jìn)而培育出酵素芽苗菜”的關(guān)鍵技術(shù)和工藝，并且配套了專用豆芽生產(chǎn)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。本試驗(yàn)旨在探討不同濃度的酵素稀釋液浸泡綠豆種子后對豆芽生產(chǎn)的影響，為大規(guī)模綠豆芽生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)于2019年8月在山東省濰坊市金銀條豆芽機(jī)有限公司進(jìn)行。

大豆酵素菌種來自濰坊加濰生物科技有限公司。大豆酵素由濰坊市金銀條豆芽機(jī)有限公司制備，其主要技術(shù)指標(biāo)如下：有效活菌總數(shù)2.2×106cfu/mL、蛋白酶272 U/L、酯酶121 U/L、SOD酶52 U/L、總酸8.1 g/L、有機(jī)酸6.2 g/L、游離氨基酸345 mg/L、可溶性糖2.1 g/L。

試驗(yàn)所用綠豆（Vigna rdiataL.Wilczek）品種為中綠1號，種子發(fā)芽率95%以上，百粒質(zhì)量6.8 g。

生產(chǎn)用水取自城市自來水，水質(zhì)符合GB 5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，水中微生物、毒理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)按照GB/T 5750—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn) 檢驗(yàn)方法》檢測，保證水質(zhì)質(zhì)量。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。試驗(yàn)設(shè)6個處理：

處理1：酵素稀釋200倍液；

處理2：酵素稀釋400倍液；

處理3：酵素稀釋600倍液；

處理4：酵素600倍液+亞硒酸鈉10 μmol/L；

處理5：酵素600倍液+葡萄糖酸鋅（Zn2+）50 mg/L；

處理6：清水對照（CK）。

1.2.2 綠豆芽培育

精選綠豆種子，剔除病殘爛粒和秕籽，采用上述6種處理浸種12 h，溫度保持在23 ℃。浸種結(jié)束后，模擬工廠化豆芽生產(chǎn)，利用發(fā)芽杯培育綠豆芽。每個發(fā)芽杯放入10 g綠豆，每個處理重復(fù)3次。將發(fā)芽杯置入人工氣候室遮光培養(yǎng)5 d，每6 h淋水1次，每個培養(yǎng)杯每次淋水量為200 mL，保持淋水均勻，避免漏淋或不均。

綠豆芽培養(yǎng)的操作規(guī)程：器皿清洗消毒→清洗綠豆種子→燙豆→浸泡→預(yù)生→培養(yǎng)→淋水→出芽。

1.2.3 植物學(xué)性狀測定

豆芽產(chǎn)量為培養(yǎng)5 d時的群體總質(zhì)量。

豆芽根長、下胚軸長度及下胚軸粗[4]為每個發(fā)芽杯中隨機(jī)取30株豆芽的平均值。

每個處理隨機(jī)取30株豆芽，用萬分之一電子天平測定豆芽鮮質(zhì)量和干質(zhì)量（105 ℃烘干至恒質(zhì)量）。

發(fā)芽率和產(chǎn)出比計(jì)算公式為：發(fā)芽率＝發(fā)芽個數(shù)/綠豆總粒數(shù)×100%，豆芽產(chǎn)出比＝豆芽質(zhì)量/豆種質(zhì)量。產(chǎn)出比即單位質(zhì)量豆種產(chǎn)出的鮮豆芽質(zhì)量。

1.2.4 營養(yǎng)成分測定

豆芽可溶性糖采用蒽酮比色法測定[5]；可溶性蛋白質(zhì)采用考馬斯亮藍(lán)法測定[6]；游離氨基酸采用茚三酮溶液顯色法測定[7]，試驗(yàn)結(jié)果以干質(zhì)量計(jì)；總酚采用Folin-Ciocalleu比色法測定[8]；維生素C采用比色法測定[9]。

1.2.5 效益分析

為獲得酵素處理豆芽的經(jīng)濟(jì)效益，模擬進(jìn)行了綠豆芽小規(guī)模生產(chǎn)，每個處理投入10 kg干綠豆種子，用12 kg清水或酵素稀釋液浸種處理，重復(fù)3次，嚴(yán)格按照以上不同處理方法分別進(jìn)行生產(chǎn)。培養(yǎng)8 d后收獲，現(xiàn)場稱量，記錄酵素投入、豆芽產(chǎn)出情況，統(tǒng)計(jì)投入產(chǎn)出比。投入產(chǎn)出比＝總投入（元）∶豆芽收入（元）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS 22.0和Origin 9.0進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，并采用Duncan多重比較法進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 酵素對豆芽發(fā)芽情況的影響

綠豆的發(fā)芽率、生物產(chǎn)量和產(chǎn)出比及腐爛與否是衡量豆芽生產(chǎn)效益的重要指標(biāo)。酵素浸種對綠豆發(fā)芽率和產(chǎn)量等的影響結(jié)果見表1。從表1可以看出，不同處理綠豆發(fā)芽率與豆芽生物產(chǎn)量和產(chǎn)出比增減趨勢相同，且各處理間差異不顯著。各處理發(fā)芽率均達(dá)到豆芽工廠化生產(chǎn)的要求（＞95%），發(fā)芽率表現(xiàn)最好的是處理3，隨著酵素濃度的增加，產(chǎn)出比有所下降，但下降幅度不大；復(fù)配組合處理4和處理5的發(fā)芽率均低于清水處理（CK）和各純酵素處理。從生物產(chǎn)量來看，用酵素處理的豆芽生物產(chǎn)量均高于CK，其中處理1生物產(chǎn)量最高，比CK增加5.6%。各酵素處理的豆芽形態(tài)整齊，芽體茁壯舒展，色澤純正，手感舒爽，有清香氣味，均無腐爛現(xiàn)象。

2.2 酵素對豆芽芽用特性的影響

綠豆芽的芽用特性包括胚根長、下胚軸長、下胚軸粗等指標(biāo)，反映了豆芽的商品性狀。只有外觀美觀、正常，水分充足，不萎蔫、無腐爛、無異味、健康、安全的綠豆芽才符合消費(fèi)者的需求。根系少而短，下胚軸既長又粗是判定綠豆芽產(chǎn)品品質(zhì)的重要指標(biāo)，而無根豆芽往往讓人質(zhì)疑是否使用過激素處理，反而限制了消費(fèi)者的購買欲。

表1 酵素對芽苗菜發(fā)芽情況的影響

由表2可以看出，不同濃度和復(fù)配酵素處理下綠豆芽胚根長、下胚軸長的變化規(guī)律與產(chǎn)量性狀的變化規(guī)律基本相同。在胚根長方面，處理CK＞處理3＞處理2＞處理4＞處理5＞處理1，以CK最長，比酵素處理長0.80～1.21 cm，處理1最短，各酵素處理間差異不顯著，但與CK均達(dá)到顯著差異。在下胚軸長方面，處理3＞處理1＞處理2＞處理4＞處理5＞CK，各酵素處理間差異不顯著，但均顯著大于CK。在下胚軸粗方面，處理4＞處理1≈處理5＞處理2＞處理3＞CK，各酵素處理間差異不顯著，但與CK間均達(dá)到顯著差異。在干質(zhì)量方面，處理2＞處理1＞處理5＞處理3＞處理4＞CK，各處理間差異均不顯著。在含水量方面，處理3＞處理4＞處理1＞CK＞處理2＞處理5，各處理間差異不顯著。綜合來看，處理1、4、5的綠豆芽芽用特性表現(xiàn)較好。

2.3 酵素對豆芽品質(zhì)的影響

有研究表明，酵素對植物生長發(fā)育有著顯著的影響，主要體現(xiàn)在影響植物的生理生化反應(yīng)，改善產(chǎn)品品質(zhì)等。豆芽中可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、游離酸含量和總酚含量直接影響豆芽的口感，維生素C的高低與豆芽品質(zhì)密切相關(guān)。酵素浸種對綠豆芽品質(zhì)的影響結(jié)果見表3。

由表3可以看出，在可溶性糖含量方面，處理1＞處理2＞處理3＞處理5＞處理4＞CK，以處理1表現(xiàn)最佳，處理1與處理2間差異不顯著，但與處理3、4、5、CK均達(dá)到顯著差異；在可溶性蛋白質(zhì)含量方面，處理1＞處理2＞處理3＞處理4＞處理5＞CK，以處理1表現(xiàn)最佳，處理1、2間差異不顯著，但與處理5、CK均達(dá)到顯著差異；在游離氨基酸含量方面，處理3＞處理1＞處理2＞處理4＞處理5＞CK，以處理3表現(xiàn)最佳，處理1、2、3間差異不顯著，但與處理4、5、CK均達(dá)到顯著差異；在總酚含量方面，CK＞處理1＞處理2＞處理3＞處理5＞處理4，以CK的總酚含量最高，顯著大于其他處理，處理1、2、3與處理4、5間均達(dá)到顯著差異；在維生素C含量方面，處理4＞處理3＞CK＞處理2＞處理5＞處理1，以處理4表現(xiàn)最佳，顯著大于其他處理。酵素處理的綠豆芽營養(yǎng)成分普遍高于CK處理，而總酚低于CK，表現(xiàn)出更高的品質(zhì)，但酵素各處理間沒有明顯的規(guī)律，總的來看以處理1較好，相關(guān)研究有待于進(jìn)一步進(jìn)行。

2.4 投入產(chǎn)出效益分析

如表4所示，10 kg干綠豆種子經(jīng)不同處理后，豆芽產(chǎn)量高低依次為處理1＞處理4＞處理2＞處理5＞處理3＞CK，以處理1最高，處理1、4、2、5之間無顯著差異，各酵素處理豆芽產(chǎn)量均顯著高于CK。由于酵素及其復(fù)配硒或鋅處理的綠豆芽外觀性狀顯著優(yōu)于清水處理，豆芽平均單價（7元/kg）比CK高出0.6元/kg。處理1在投入成本上最高，折合每發(fā)芽處理1 kg綠豆種子，比清水處理增加0.072元，而投入產(chǎn)出比也最高，達(dá)到1∶12.3，顯著高于其他處理，表現(xiàn)最為優(yōu)異。

3 結(jié)論與討論

酵素因其發(fā)酵底物、配方、工藝、菌種的不同，其中酶的種類、代謝產(chǎn)物也有所差異。本試驗(yàn)是以大豆酵素作為綠豆種子處理材料，完全可以延伸至水果酵素、藥草酵素和其他功能性酵素產(chǎn)品，必將產(chǎn)生出豐富多彩的效果，這對于開發(fā)功能性芽苗菜系列產(chǎn)品提供了廣闊的想象空間，也為科學(xué)研究提供了方向。

芽苗菜營養(yǎng)豐富，風(fēng)味獨(dú)特，清香脆嫩爽口，兼有保健功能。種子在水解酶的作用下，將貯藏的高分子物質(zhì)轉(zhuǎn)為可溶性的、人體易吸收的簡單物質(zhì)；因此，芽苗菜不但色澤美觀，而且食用口感脆嫩，易消化吸收。種子發(fā)芽勢高低、生長速度快慢與其自身產(chǎn)生酶的種類、數(shù)量和活性密切相關(guān)，為了提高其發(fā)芽勢，增加外源酶[10]或利用富含酶的酵素處理，將會起到很好的促生長效果，其營養(yǎng)物質(zhì)含量也會不同程度的增加，對于芽苗菜生產(chǎn)是十分有益的技術(shù)措施。

綠豆種子不含維生素C，本身不可以對人體提供維生素C，但在種子發(fā)芽后，能夠不斷合成豐富的維生素C。據(jù)朱秀敏等[11]研究報道，綠豆芽長至2 cm左右時維生素C含量最高，可達(dá)到360 mg/kg；芽長超過10 cm時，則下降至80 mg/kg，下降幅度明顯；因此，綠豆芽芽長應(yīng)短些食用為好，這在日常生活中是非常可取的。

鑒于生產(chǎn)上綠豆芽苗的長度與產(chǎn)量和效益高度相關(guān)，其增加的約4倍產(chǎn)量可基本抵消豆芽中維生素C的降低數(shù)量，而酵素處理可不同程度地減緩芽苗菜中維生素C的損失，更有利于保持營養(yǎng)。本試驗(yàn)中，利用酵素或酵素復(fù)配中微量元素硒或鋅對綠豆芽生產(chǎn)具有良好的促進(jìn)作用，表現(xiàn)在提高綠豆芽生物產(chǎn)量，預(yù)防生產(chǎn)和儲運(yùn)過程中的變質(zhì)現(xiàn)象；增加綠豆芽中可溶性糖、可溶性蛋白質(zhì)、游離氨基酸含量，降低多酚化合物含量，改善品質(zhì)，提高適口性。本試驗(yàn)同時證實(shí)，以酵素200倍液處理綠豆表現(xiàn)最佳，豆芽商品性狀佳，投入產(chǎn)出比最高，可達(dá)到1∶12.3。為了培育含硒[12]、鋅[13]等特色豆芽，利用酵素配合硒、鋅等元素，也可以收到良好的生產(chǎn)應(yīng)用效果，酵素及其復(fù)合有益元素對綠豆芽生理生化機(jī)能影響的相關(guān)研究有待于進(jìn)一步進(jìn)行。

表4 不同處理投入產(chǎn)出效益分析

鑒于芽苗菜生產(chǎn)中對添加劑和植物生長調(diào)節(jié)劑的使用限制，給食用酵素應(yīng)用于芽苗菜生產(chǎn)提供了廣闊的發(fā)展空間，值得深入研究和實(shí)踐。