沙棘酵素功能成分及其體外抗氧化性能研究

金哲寧，方晟，*，沙如意，毛建衛(wèi)，4

（1.紹興文理學(xué)院元培學(xué)院，浙江紹興312000；2.浙江省農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)與生物加工技術(shù)重點實驗室，浙江杭州310023；3.浙江科技學(xué)院生物與化學(xué)工程學(xué)院，浙江杭州310023；4.浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，浙江紹興312000）

食用植物酵素（edible plant Jiaosu）是以新鮮蔬菜、水果、藥食兩用本草類為原料，經(jīng)多種有益菌通過較長時間發(fā)酵而生產(chǎn)的功能性發(fā)酵產(chǎn)品，既保持了植物自身營養(yǎng)成分、也含有乳酸菌等有益微生物及其代謝產(chǎn)生的功能性小分子物質(zhì)等，研究表明，可有效清除體內(nèi)過剩的活性氧自由基，在預(yù)防和治療因自由基誘發(fā)的疾病和抗氧化方面具有廣闊的應(yīng)用前景[1-3]。目前關(guān)于食用植物酵素體外抗氧化性能的研究較多，且研究表明有機(jī)酸對食用酵素的抗氧化性能有重要影響。Liao等[4]發(fā)現(xiàn)乳酸菌發(fā)酵的芒果汁酵素中有機(jī)酸種類、酚類等都較芒果原汁有所提高，且DPPH自由基清除能力也顯著增加；Ghosh等[5]研究表明乳酸菌產(chǎn)生的有機(jī)酸能夠使原料中酚類物質(zhì)溶出并呈游離態(tài)，導(dǎo)致發(fā)酵過程中總酚含量上升。蔣增良等[3]研究發(fā)現(xiàn)葡萄酵素具有良好的自由基清除能力，其原因可能歸咎于有機(jī)酸、多酚和維生素的協(xié)同作用；程勇杰等[6]認(rèn)為由于樹莓酵素中有機(jī)酸的作用使其對ABTS自由基的清除能力優(yōu)于藍(lán)莓酵素。氨基酸是影響食用酵素營養(yǎng)價值的重要成分之一，李新等[7]測定了20種氨基酸的體外抗氧化性能，發(fā)現(xiàn)半胱氨酸、酪氨酸和色氨酸的ABTS自由基清除活性最強(qiáng)，半胱氨酸還具有較強(qiáng)的DPPH自由基清除活性和鐵還原能力。目前有學(xué)者對食用酵素蛋白質(zhì)含量進(jìn)行了檢測，并進(jìn)一步酸水解后分析其氨基酸種類及含量，但關(guān)于食用酵素中游離氨基酸的研究較少。程勇杰等[8]對拓樹小青果酵素、拓樹花酵素和拓樹葉酵素的氨基酸種類、含量及抗氧化性能進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)3種酵素的氨基酸含量豐富，總氨基酸含量分別為12.667、2.780、1.198 mg/mL，且氨基酸含量與抗氧化性能具有正相關(guān)性。

沙棘（Hippophae rharnnoides）為胡頹子科（Elaeagnaceae）沙棘屬（Hippophae）的灌木或小喬木，又名沙棗、酸（醋）柳、黃酸刺和黑刺等，屬于“藥食同源”植物，其果實含有多種生物活性物質(zhì)，藥理實驗表明，具有抗腫瘤、降血脂、抗氧化、增強(qiáng)免疫功能等作用[9-10]。因此，從食用安全性和保健功效考慮，沙棘是開發(fā)食用植物酵素的優(yōu)良植物資源。在功能性食品領(lǐng)域，沙棘目前主要用于制作沙棘果汁、果醋、果酒、油等產(chǎn)品，附加值相對較低[11]。同時，沙棘果實為漿果，柔軟多汁，耐貯性差，嚴(yán)重影響加工利用，而食用酵素產(chǎn)品加工尤其適于時令性強(qiáng)的農(nóng)產(chǎn)品在大規(guī)模采收后的產(chǎn)業(yè)化加工。沙棘酵素的研發(fā)是解決沙棘果保鮮期短、高值轉(zhuǎn)化難等問題的有效新途徑，但目前關(guān)于沙棘酵素的研究報道較少。本研究以沙棘為主要原料制備食用植物酵素，探討其自然發(fā)酵過程中體外抗氧化性能、功能組分的變化，分析其有機(jī)酸和游離氨基酸的組成及含量，以期為沙棘酵素產(chǎn)品的精準(zhǔn)制備提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

呂梁野生沙棘鮮果：文水縣萬家富貢梨專業(yè)合作社；發(fā)酵糖液：浙江省農(nóng)產(chǎn)品化學(xué)與生物加工技術(shù)重點實驗室。α，α-二苯基-β-三硝基苯肼（1，1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl radical，DPPH）、煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NADH）、吩嗪硫酸甲酯（phenazine methosulfate，PMS）、硝基四氮咪唑藍(lán)（nitrotetrazolium blue chloride，NBT）、磷酸鹽緩沖液（phosphate buffer saline，PBS）、游離氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品、有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)品、蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品：美國Sigma公司；三羥甲基氨基甲烷（Tris）、磷酸氫二鉀、磷酸、鄰苯二甲酸氫鉀、氫氧化鈉、甲醇、鐵氰化鉀、無水乙醇、三氯乙酸、三氯化鐵、水楊酸鈉、硝酸鋁、醋酸鉀、硫酸亞鐵、鹽酸、冰乙酸、水合茚三酮、乙二醇（均為分析純）：上海展云化工有限公司。

LC-20A高效液相色譜儀：島津公司；TU-1810紫外可見分光光度計：上海儀電分析儀器有限公司；PHS-3C酸度計：上海佑科儀器儀表有限公司；Allegra X-12R型冷凍離心機(jī)：美國貝克曼庫爾特有限公司；SW-CJ-1B超凈工作臺：蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 沙棘酵素的制備

用去離子水清洗沙棘鮮果表面去除雜質(zhì)，自然晾干。沙棘和發(fā)酵糖液按質(zhì)量比3∶5混勻后，加入到已滅菌的玻璃瓶中密封，室溫下避光發(fā)酵。發(fā)酵過程中，分別在第 5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60 天取樣，樣品于10 000 r/min離心10 min后，保留上清液待測。

1.2.2 超氧自由基清除能力的測定

采用PMS/NADH體系還原NBT法[12]，50 μL樣品加入到 950 μL 磷酸緩沖液（0.1 mol/L，pH 7.4），然后加入1 mL 120 μmol/L的PMS（用0.1 mol/L的PBS配制，pH 7.4），1 mL 936 μmol/L 的 NADH（用 0.1 mol/L 的PBS配制，pH 7.4） 和 1 mL 300 μmol/L 的 NBT（用0.1 mol/L的PBS，pH 7.4配制）。在環(huán)境溫度下反應(yīng)5 min。以去離子水為參比溶液。在560 nm處測定吸光度。用同樣方法測定發(fā)酵60 d沙棘酵素及VC對照超氧自由基清除能力，樣品加入量為 15、30、45、60、75、90 μL。

式中：A0為空白對照液吸光度；A1為樣品測定管吸光度；A2為樣品本底管吸光度。

1.2.3 羥基自由基清除能力的測定

采用Fenton法[13]，125μL樣品加入到1.4mL6mmol/L的H2O2，加入0.6 mL 20 mmol/L的水楊酸鈉和2 mL 1.5 mmol/L的硫酸亞鐵，37℃下恒溫水浴1 h。以去離子水為參比溶液。在562 nm下測定吸光度。用同樣方法測定發(fā)酵60 d沙棘酵素及VC對照羥基自由基清除能力，樣品加入量為 60、120、180、240、300、360 μL。

式中：A0為空白對照液吸光度；A1為樣品測定管吸光度；A2為樣品本底管吸光度。

1.2.4 DPPH自由基清除能力的測定

采用DPPH甲醇溶液顯色法[14]，25 μL樣品加入到4 mL 0.1 mmol/L的DPPH-甲醇溶液中，再加入450 μL 50 mmol/L的Tris-HCl緩沖溶液（pH7.4），25℃下恒溫水浴30 min。以去離子水為參比溶液。在517 nm處測定吸光度。用同樣方法測定發(fā)酵60 d沙棘酵素及VC對照DPPH自由基清除能力，樣品加入量為6、12、18、24、30、36 μL。

式中：A0為空白對照液吸光度；A1為樣品測定管吸光度；A2為樣品本底管吸光度。

1.2.5 總酸含量的測定

總酸含量測定參考GB/T 12456-2008《食品中總酸的測定》[15]。取1 mL樣品，用去離子水稀釋至50 mL，搖勻。取10mL上述稀釋液于150mL錐形瓶中，加1%酚酞2滴～3滴。用0.001 mol/L的NaOH水溶液滴定至微紅色30 s不褪色為滴定終點。每組3次平行，根據(jù)檸檬酸溶液與樣品消耗的NaOH體積計算樣品中與檸檬酸當(dāng)量的總酸含量。

1.2.6 總游離氨基酸含量的測定

采用茚三酮比色法[16]，移取0.5 mL樣品置于50 mL容量瓶中，加入5 mL乙酸鋅溶液和5 mL亞鐵氰化鉀溶液，搖勻，定容，靜止沉淀后，過濾，棄去最初少量濾液。吸取1.0 mL試液于25 mL具塞試管中，加2 mL乙酸-乙酸鈉緩沖液（pH 5.5），充分搖勻，加2 mL 3%茚三酮乙二醇溶液，搖勻。將試管同時置于沸水浴中，待水沸騰后精確計時15 min，取出試管置于冷水中冷卻至室溫，于567 nm處測定吸光度，代入回歸方程y=0.03x-0.036 9（R2=0.999 7）計算出試液中總游離氨基酸的濃度。

1.2.7 總黃酮含量的測定

采用三氯化鋁法[17]，移取0.5 mL樣品置于10 mL容量瓶中，加乙醇稀釋至刻度，搖勻，待測。吸取1.0 mL試液于50 mL容量瓶中，加乙醇至總體積為15 mL，依次加入100 g/L硝酸鋁溶液1 mL，9.8 g/L醋酸鉀溶液1 mL，搖勻，加水至刻度，搖勻。靜置1 h。吸取待測試溶液1.0 mL，置于50 mL容量瓶中，加乙醇至總體積為15 mL，加水稀釋至刻度，搖勻后作為參比，于415 nm處測定吸光度，代入回歸方程y=0.573 6x-0.004 4（R2=0.999 9）計算出試液中總黃酮的濃度。

1.2.8 有機(jī)酸含量的測定

有機(jī)酸含量的測定采用高效液相色譜法（high performance liquid chromatography，HPLC），參考 Rodrigo等[18]的方法進(jìn)行。HPLC分離條件：色譜柱為AgilentTCC18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），流動相為0.01 mol/L 的KH2PO4溶液（用磷酸調(diào) pH=2.7），流速 1 mL/min，柱溫20℃，檢測波長210 nm。待測樣品用0.01 mol/L的KH2PO4溶液（pH 2.7）稀釋 5 倍，0.22 μm 微孔濾膜過濾后直接進(jìn)樣。

準(zhǔn)確稱取草酸標(biāo)準(zhǔn)品105 mg，用超純水溶解并定容至1 000 mL容量瓶中，搖勻，即105 mg/L草酸標(biāo)準(zhǔn)溶液。相同的方法依次配制L-酒石酸、L-蘋果酸、莽草酸、抗壞血酸、乳酸、乙酸、檸檬酸、琥珀酸、沒食子酸的標(biāo)準(zhǔn)溶液，其質(zhì)量濃度分別為 104、108、9.30、100、992、992、994、1 020、9.90 mg/L。

1.2.9 游離氨基酸含量的測定

游離氨基酸含量的測定采用高效液相色譜法，參考輕工標(biāo)準(zhǔn)QB/T 4356-2012《黃酒中游離氨基酸的測定高效液相色譜法》[19]。HPLC分離條件：色譜柱為Agilent TC-C18柱（250 mm×4.6 mm，5 μm），流動相為0.02 mol/L乙酸鈉、乙腈、水梯度洗脫，流速1 mL/min，柱溫40℃，檢測波長25 nm。樣品衍生及萃取凈化后經(jīng)0.45 μm有機(jī)系濾膜過濾后直接進(jìn)樣。

氨基酸混標(biāo)中的氨基酸均溶于0.1 mol/L鹽酸，除胱氨酸濃度為1.25 mmol/L外，天冬氨酸、谷氨酸、絲氨酸、甘氨酸、蘇氨酸、組氨酸、丙氨酸、脯氨酸、精氨酸、酪氨酸、纈氨酸、蛋氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、賴氨酸的濃度均為2.5 mmol/L。

1.3 數(shù)據(jù)處理

全部試驗均平行進(jìn)行3次，試驗結(jié)果表示為均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD）形式。采用SPSS21.0軟件進(jìn)行單因素方差分析、相關(guān)性分析及半抑制濃度（half maximal inhibitory concentration，IC50）計算，采用 Origin86軟件繪制圖表。

2 結(jié)果與分析

2.1 沙棘酵素發(fā)酵過程中體外抗氧化性能的變化

2.1.1 發(fā)酵過程中超氧自由基清除能力的變化

超氧自由基在活性氧物質(zhì)如過氧化氫、單線態(tài)氧的形成中起重要作用，主要損害細(xì)胞膜，包括血管內(nèi)皮細(xì)胞膜及亞微結(jié)構(gòu)，并引起一系列有害的生化反應(yīng)[20]。發(fā)酵過程中超氧自由基清除能力的變化見圖1。

圖1 發(fā)酵過程中超氧自由基清除能力的變化Fig.1 Changes in superoxide radical scavenging ability during fermentation

圖1中，沙棘酵素的超氧自由基清除能力隨發(fā)酵進(jìn)行逐漸升高，在50 d～60 d之間迅速上升（p<0.05），發(fā)酵60 d時清除率達(dá)到47.48%，相較發(fā)酵5 d時提高469.04%。說明延長發(fā)酵時間有利于沙棘酵素對超氧自由基清除率的提高。陳嶺等[21]研究發(fā)現(xiàn)石斛花酵素自然發(fā)酵過程中對超氧自由基的清除能力呈增長趨勢，發(fā)酵前后增加了14.4%，在56 d時達(dá)到最大值，清除率為55.90%，與本研究結(jié)果類似。

2.1.2 發(fā)酵過程中羥基自由基清除能力的變化

羥基自由基是生物體內(nèi)極具反應(yīng)性的自由基，它幾乎能與活細(xì)胞中任何生物大分子發(fā)生反應(yīng)，且反應(yīng)速度極快，在自由基病理學(xué)上被認(rèn)為具有高度的損傷性[13，22]。發(fā)酵過程中羥基自由基清除能力的變化見圖2。

圖2 發(fā)酵過程中羥基自由基清除能力的變化Fig.2 Changes in hydroxyl radical scavenging ability during fermentation

圖2表明，沙棘酵素的羥基自由基清除能力在5 d～15 d之間快速提升（p＜0.05），之后呈緩慢上升的趨勢，在發(fā)酵60 d時達(dá)到最高，為67.80%，相較發(fā)酵5 d時提高了223.70%。張浩然等[23]研究發(fā)現(xiàn)沙棘酵素發(fā)酵過程中的羥基自由基清除能力在初期顯著上升后趨于穩(wěn)定，發(fā)酵40 d時達(dá)到最高的64.44%。Lacan[24]和Siddhuraju[25]研究表明有機(jī)酸、具有自由羥基的酚類物質(zhì)、A環(huán)或B環(huán)上有多羥基取代或有自由的3-羥基取代的黃酮化合物，都可以呈現(xiàn)出自由基清除能力。

2.1.3 發(fā)酵過程中DPPH自由基清除能力的變化

DPPH是一種穩(wěn)定的有機(jī)氮自由基，在乙醇溶液中顯深紫色，能吸收抗氧化物的電子而引起樣品顏色的改變，其褪色程度與接受電子數(shù)成正比[26]。DPPH自由基清除能力是評價抗氧化性能的常用方法，試驗驗證其具有良好的敏感性[27]。發(fā)酵過程中DPPH自由基清除能力的變化見圖3。

如圖3所示，沙棘酵素的DPPH自由基清除能力隨發(fā)酵時間延長而升高（p＜0.05），發(fā)酵45 d后漸趨于穩(wěn)定，發(fā)酵60 d時清除率達(dá)到89.47%，相較發(fā)酵5 d時提高了34.75%。蔣增良等[28]研究表明葡萄酵素的DPPH自由基清除能力在前24 d內(nèi)從78.82%上升至88.15%，之后略有上升，第56 d時達(dá)到最高，清除率為88.71%，其變化趨勢與本研究結(jié)果類似。

圖3 發(fā)酵過程中DPPH自由基清除能力的變化Fig.3 Changes in DPPH radical scavenging ability during fermentation

2.2 發(fā)酵過程中功能成分的變化

沙棘酵素發(fā)酵過程中功能組分含量變化見表1。

表1 沙棘酵素發(fā)酵過程中功能組分含量變化Table 1 Changes in functional components of sea-buckthorn Jiaosu during fermentation

沙棘酵素發(fā)酵過程中總酸含量、總游離氨基酸含量及總黃酮含量總體均呈上升趨勢，發(fā)酵60 d分別達(dá)到（32.493±0.64）、（3.059±0.07）、（0.570±0.01）mg/mL，相較發(fā)酵5 d時分別提高了927.19%、100.96%和376.60%。沙棘酵素的總酸含量發(fā)酵5 d～40 d之間快速增加（p＜0.05），可能是因為植物材料中酸性物質(zhì)溶出以及微生物大量繁殖產(chǎn)生蘋果酸、乳酸等次生代謝產(chǎn)物[29]；隨后，可能由于乳酸菌進(jìn)行乳酸發(fā)酵，將多元酸轉(zhuǎn)變成一元酸，減緩了總酸含量的上升趨勢。薛淑龍等[30]研究發(fā)現(xiàn)竹葉酵素的總酸含量在發(fā)酵前40 d明顯上升，之后趨于穩(wěn)定。樊秋元等[31]研究發(fā)現(xiàn)黑加侖酵素的總酸含量達(dá)到26.5 mg/mL。沙棘酵素的總游離氨基酸含量在35 d之前變化明顯，40 d～50 d之間保持穩(wěn)定，55 d時又顯著上升（p＜0.05）。沙棘酵素的氨基酸主要來源于植物材料中蛋白質(zhì)酶解、微生物代謝產(chǎn)物以及微生物細(xì)胞自溶[32]。沙棘酵素的總黃酮含量在發(fā)酵5 d～30 d之間呈不規(guī)則變化，之后隨時間延長持續(xù)上升（p＜0.05）?？赡苁怯捎诎l(fā)酵前期黃酮類物質(zhì)部分氧化，而游離態(tài)的黃酮醇類物質(zhì)易與糖苷結(jié)合形成配糖體，同時又不斷水解[33]。周偏等[33]研究發(fā)現(xiàn)諾麗酵素自然發(fā)酵過程中總黃酮含量呈波動形變化，發(fā)酵54 d時，總黃酮含量達(dá)到最大的0.39 mg/mL。

2.3 功能成分與體外抗氧化性能的相關(guān)性

根據(jù)表2，沙棘酵素發(fā)酵過程中總酸含量和總游離氨基酸含量與超氧自由基清除率、羥基自由基清除率、DPPH自由基清除率均呈極顯著正相關(guān)（p＜0.01），其中與DPPH自由基清除率為極強(qiáng)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.947和0.956，而與超氧自由基和羥基自由基清除率為強(qiáng)相關(guān)。總黃酮含量與羥基自由基清除率無顯著相關(guān)關(guān)系，與超氧自由基清除率和DPPH自由基清除率均呈極顯著正相關(guān)關(guān)系（p＜0.01），相關(guān)系數(shù)分別為0.883和0.777。說明發(fā)酵過程中有機(jī)酸、游離氨基酸等對沙棘酵素抗氧化性能有一定作用，黃酮類物質(zhì)也可能對抗氧化劑起到協(xié)同或者增效的作用，由于發(fā)酵過程中總黃酮含量遠(yuǎn)低于總酸和總游離氨基酸含量，本研究進(jìn)一步對沙棘酵素中有機(jī)酸和游離氨基酸的組成及含量進(jìn)行分析。

表2 發(fā)酵過程各指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficients of 6 indices

2.4 有機(jī)酸種類及含量測定

圖4為有機(jī)酸標(biāo)準(zhǔn)品以及發(fā)酵60 d時沙棘酵素樣品有機(jī)酸的HPLC色譜圖。

圖4 標(biāo)準(zhǔn)品和樣品的有機(jī)酸HPLC色譜圖Fig.4 HPLC chromatograms of organic acids standard and sample

從圖4可知，沙棘酵素中有機(jī)酸組成豐富，包括草酸、L-酒石酸、L-蘋果酸、抗壞血酸、乳酸和乙酸。沙棘酵素的有機(jī)酸含量見表3。

表3 沙棘酵素的有機(jī)酸含量Table 3 Contents of organic acid in sea-buckthorn Jiaosu

由表3可見，發(fā)酵60 d的沙棘酵素總有機(jī)酸含量為（18.010±0.49）mg/mL，以 L-蘋果酸為主，其含量達(dá)到（11.262±0.23）mg/mL，其次為抗壞血酸、乳酸、草酸、L-酒石酸和醋酸。酵素中有機(jī)酸主要源自植物材料中酸性物質(zhì)溶出以及微生物大量繁殖而生產(chǎn)的次生代謝產(chǎn)物[29]。目前，從食用植物酵素自然發(fā)酵過程中分離得到的優(yōu)勢菌種主要為酵母菌、醋酸菌和乳酸菌等產(chǎn)酸微生物[30]。酵母菌通過糖降解途徑和三羧酸循環(huán)，在生長期可產(chǎn)生大量有機(jī)酸[34]；L-蘋果酸是三羧酸代謝循環(huán)的中間物質(zhì)[35]；醋酸菌在糖源充足的情況下可直接利用葡萄糖生成醋酸，或?qū)⒔湍妇x產(chǎn)生的乙醇轉(zhuǎn)化為醋酸[1-2]；乳酸菌通過糖代謝生成乳酸，在厭氧條件下還可將乳酸氧化轉(zhuǎn)化為醋酸[36]。張夢梅等[36]對4種市售酵素進(jìn)行有機(jī)酸分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同原料的酵素中有機(jī)酸的組成和含量差異較大，主要有機(jī)酸為乳酸、醋酸、草酸和蘋果酸，與本試驗研究結(jié)果一致。馬曉娟等[37]用植物乳桿菌發(fā)酵胡蘿卜原漿，發(fā)現(xiàn)隨著發(fā)酵時間的延長，乳酸的含量逐漸增加，蘋果酸的含量逐漸減低。樊秋元等[31]研究發(fā)現(xiàn)黑加侖酵素中有機(jī)酸以檸檬酸、蘋果酸、草酸和奎寧酸為主，含量分別為1.567、0.220、0.110、0.093 mg/mL。

2.5 游離氨基酸種類及含量測定

圖5為游離氨基酸標(biāo)準(zhǔn)品和發(fā)酵60 d時沙棘酵素樣品游離氨基酸HPLC色譜圖。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)品和樣品的游離氨基酸HPLC色譜圖Fig.5 HPLC chromatograms of free amino acids standard and sample

從圖中可知，沙棘酵素中含有16種游離氨基酸，未檢測到纈氨酸。沙棘酵素的游離氨基酸含量見表4。

表4 沙棘酵素的游離氨基酸含量Table 4 Contents of free amino acid in sea-buckthorn Jiaosu

由表4可見，發(fā)酵60 d的沙棘酵素總游離氨基酸含量為（3.380±0.03）mg/mL，主要為谷氨酸，含量為（1.257±0.05）mg/mL；其次為丙氨酸、天冬氨酸、組氨酸、脯氨酸和絲氨酸，占總游離氨基酸含量的49.47%，其余游離氨基酸的含量較低。高熳熳等[38]以總抗氧化能力為指標(biāo)優(yōu)化糙米酵素制備工藝，最優(yōu)發(fā)酵條件下糙米酵素的總游離氨基酸含量可達(dá)7.139 mg/mL。沙棘酵素中可能存在的乳桿菌具有較強(qiáng)酸性內(nèi)肽酶、氨肽酶、羧肽酶、寡肽酶活力，能將植物材料中的、胨和多肽分解為氨基酸，同時，發(fā)酵微生物代謝產(chǎn)物及衰亡后細(xì)胞自溶也是游離氨基酸的重要來源[32]。

2.6 沙棘酵素的體外抗氧化性能

2.6.1 沙棘酵素的超氧自由基清除能力

沙棘酵素的超氧自由基清除能力見圖8。

圖8 沙棘酵素的超氧自由基清除能力Fig.8 Superoxide radical scavenging ability of sea-buckthorn Jiaosu

由圖8可知，沙棘酵素的超氧自由基能力表現(xiàn)出較好的濃度依賴性，隨著加入量的增加，近似梯度增加。在試驗濃度范圍內(nèi)，沙棘酵素的超氧自由基清除能力從25.86%增至80.79%，但均低于VC對照。經(jīng)計算，沙棘酵素的IC50為4.049 mg VC/mL。蔣增良等[3]研究表明葡萄酵素對超氧自由基的清除能力表現(xiàn)出較好的濃度依賴性，在 5 μL～25 μL 范圍，從 8.73%增加到了44.28%，IC50為7.35 mg VC/mL。

2.6.2 沙棘酵素的羥基自由基清除率

沙棘酵素的羥基自由基清除能力見圖9。

圖9 沙棘酵素的羥基自由基清除能力Fig.9 Hydroxyl radical scavenging ability of sea-buckthorn Jiaosu

由圖9可知，沙棘酵素對羥基自由基清除率也具有濃度依賴性特點，在試驗濃度范圍內(nèi)，從45.88%增至 98.55%。當(dāng)樣品加入量在 60 μL～240 μL 之間時，沙棘酵素對羥基自由基清除率遠(yuǎn)高于VC對照，而樣品加入量大于300 μL時，則略低于VC對照。經(jīng)計算，沙棘酵素的IC50為2.554 mg VC/mL。程勇杰等[8]研究表明發(fā)酵150 d的柘樹小青果酵素、柘樹花酵素和柘樹葉酵素對羥基自由基清除率的IC50分別為2.846、7.614、4.726 mg VC/mL。沙棘酵素較強(qiáng)的羥基自由基清除能力可能是由于酵素中有機(jī)酸、多糖等物質(zhì)綜合作用的結(jié)果，包永春等[39]通過分析發(fā)現(xiàn)乳酸、蘋果酸和酒石酸均具有清除羥基自由基的能力；研究表明酵母壁上的多糖具有一定的羥基自由基清除能力[22]。

2.6.3 沙棘酵素的DPPH自由基清除能力

沙棘酵素的DPPH自由基清除能力見圖10。

圖10 沙棘酵素的DPPH自由基清除能力Fig.10 DPPH radical scavenging ability of sea-buckthorn Jiaosu

從圖10可見，沙棘酵素具有較強(qiáng)的DPPH自由基清除能力，在試驗濃度范圍內(nèi)，明顯高于VC對照。DPPH自由基清除能力增長趨勢與超氧自由基清除能力類似，具有濃度依賴性，樣品加入量在6 μL～36 μL之間時，從48.41%增至95.35%。經(jīng)計算，沙棘酵素的IC50為0.406 mg VC/mL。程勇杰等[6]研究發(fā)現(xiàn)樹莓酵素和藍(lán)莓酵素對DPPH自由基清除能力在3 μL～15 μL范圍，從23.72%增加到了66.03%，IC50分別為2.00、8.70mgVC/mL。沙棘酵素較好的DPPH自由基清除能力可能是酵素中有機(jī)酸、游離氨基酸等協(xié)同作用的結(jié)果。

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，沙棘酵素在0～60 d的發(fā)酵過程中，體外抗氧化性能、總酸、總游離氨基酸和總黃酮含量總體均呈上升趨勢，且總酸含量和總游離氨基酸含量與3個體外抗氧化性能指標(biāo)均呈極顯著正相關(guān)（p<0.01）。發(fā)酵60 d沙棘酵素的超氧自由基清除能力、羥基自由基清除能力和DPPH自由基清除能力均表現(xiàn)出濃度依賴性，IC50分別為 4.049 、2.554、0.406 mgVC/mL。在試驗濃度范圍內(nèi)，羥基自由基清除能力和DPPH自由基清除能力優(yōu)于VC對照，說明沙棘酵素具有一定的體外抗氧化性能。張浩然等[23]研究發(fā)現(xiàn)沙棘酵素發(fā)酵過程中，總酚與總酸含量、抗氧化性能呈先上升再動平衡的變化，總酚、總酸和琥珀酸與抗氧化性能指標(biāo)之間具有極顯著的正相關(guān)性（p＜0.01），并認(rèn)為沙棘酵素所含的酚類物質(zhì)和有機(jī)酸等物質(zhì)具有抗氧化作用；潘梓源等[40]研究表明桂圓酵素中至少含有20余種酚類化合物，除了綠原酸等4種酚類化合物外，其他均由微生物代謝產(chǎn)生。因此，除進(jìn)一步延長沙棘酵素發(fā)酵時間考察其抗氧化性能變化外，有必要對其發(fā)酵過程的酚類、有機(jī)酸及游離氨基酸的組成進(jìn)行動態(tài)分析，并研究其聯(lián)合抗氧化作用。發(fā)酵60 d沙棘酵素主要有機(jī)酸為L-蘋果酸，還含有抗壞血酸、乳酸、草酸、L-酒石酸和醋酸。張浩然等[23]研究發(fā)現(xiàn)沙棘酵素0～120 d發(fā)酵過程中有機(jī)酸以酒石酸、蘋果酸、抗壞血酸為主，與本研究結(jié)果類似。發(fā)酵60 d沙棘酵素主要游離氨基酸為谷氨酸，其次為丙氨酸、天冬氨酸、組氨酸、脯氨酸和絲氨酸。陳小偉等[41]利用氨基酸分析儀對草莓酵素發(fā)酵過程中氨基酸變化進(jìn)行了研究，結(jié)果顯示，經(jīng)過155 d的發(fā)酵，草莓酵素中蛋白質(zhì)和氨基酸含量有所提高，其中氨基酸含量最高的是天冬氨酸和谷氨酸。目前，食用植物酵素的生產(chǎn)大部分仍采用傳統(tǒng)的自然發(fā)酵工藝，發(fā)酵過程涉及到多種微生物不同的代謝過程，發(fā)酵過程中有機(jī)酸、游離氨基酸種類及含量的變化與微生物群落結(jié)構(gòu)的演替有關(guān)，因此有必要開展對沙棘酵素發(fā)酵過程微生物整體群落結(jié)構(gòu)及演替規(guī)律的研究，明確對其抗氧化性能變化起關(guān)鍵作用的核心菌群，為沙棘酵素發(fā)酵階段的監(jiān)測及調(diào)控方法提供理論基礎(chǔ)。