諾麗果漿發(fā)酵過程中營養(yǎng)成分與抗氧化活性的變化研究

王茂森，馮榮雪，郝怡欣，張春月，劉珊娜

諾麗果漿發(fā)酵過程中營養(yǎng)成分與抗氧化活性的變化研究

王茂森，馮榮雪，郝怡欣，張春月，劉珊娜通信作者

（天津農(nóng)學(xué)院 食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津 300392）

為開發(fā)和利用諾麗果資源，本研究將諾麗果漿分別進(jìn)行非熱燙和熱燙處理，然后室溫密封發(fā)酵，觀察發(fā)酵過程中總糖、總酸、總酚含量和SOD酶活性的變化，同時測定發(fā)酵樣品對DPPH自由基的清除率。結(jié)果表明，隨著發(fā)酵的進(jìn)行，總糖含量逐漸下降，總酸含量逐漸提高，總酚含量在發(fā)酵過程中保持在0.1～0.2 mg/mL。在第11天時，非熱燙和熱燙處理樣品的DPPH自由基清除率分別達(dá)到86.96%和90.19%，同時均具有SOD酶活性。研究結(jié)果說明諾麗果漿發(fā)酵產(chǎn)物具有抗氧化活性，為功能酵素產(chǎn)品的開發(fā)提供參考。

諾麗果；抗氧化；發(fā)酵；營養(yǎng)成分

我國果蔬資源豐富，但由于產(chǎn)量具有季節(jié)性，給保藏與銷售帶來很大挑戰(zhàn)，而果蔬發(fā)酵制品提供了解決這一問題的有效途徑，通過不同發(fā)酵工藝帶來多種營養(yǎng)成分，滿足消費(fèi)者的功能需求，具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景[1-2]。酵素是以植物等為原料，經(jīng)過多種有益菌發(fā)酵后的產(chǎn)物，是富含酶、維生素、微量元素、氨基酸、脂類和多酚等營養(yǎng)成分的一種生物制品[3-4]。其不僅保存了植物本身的營養(yǎng)成分、發(fā)酵所得的酶及還原性物質(zhì)，還具有消炎抑菌、抗氧化、抗衰老、提高免疫力、保護(hù)肝臟等功效[5-6]。張巧等[7]對廣西大果山楂進(jìn)行了深度發(fā)酵，提取大果山楂酵素，發(fā)現(xiàn)在自然發(fā)酵15～25 d時抗氧化能力最強(qiáng)，為大果山楂酵素產(chǎn)品的研發(fā)提供了一定的理論和實(shí)踐依據(jù)。張冰等[8]對脂肪酶活櫻桃酵素的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了優(yōu)化，結(jié)果證明水果酵素產(chǎn)品不僅不會損失發(fā)酵原料中原有的營養(yǎng)物質(zhì)，還能大幅增加某些有效物質(zhì)的含量，同時生產(chǎn)一些新的生物活性物質(zhì)和生物酶。

諾麗果（noni）中文名稱為海濱木巴戟，主要生長在南太平洋群島及赤道附近，在我國海南島、西沙群島等地也有種植。諾麗果被稱為“超級水果”，含有多種維生素、礦物質(zhì)、微量元素和抗氧化活性物質(zhì)等[9]，但由于種植地域的局限性以及不易接受的口感，影響了其食用價值。本研究以諾麗果為原料進(jìn)行發(fā)酵，研究其營養(yǎng)成分及抗氧化活性的變化趨勢，為開發(fā)諾麗果發(fā)酵產(chǎn)品提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

諾麗果購于今越生鮮專營店；百鉆優(yōu)級白砂糖購自勸寶超市；3，5-二硝基水楊酸（DNS）試劑、福林酚試劑、1，1-二苯基-2-苦基肼（DPPH）購自上海源葉；SOD酶測定試劑盒由南京建成生物工程公司生產(chǎn)；牛血清白蛋白購自北京索萊寶公司。

1.2 儀器與設(shè)備

TU-1810紫外可見分光光度計(jì)（北京普析通用儀器有限責(zé)任公司）、L3660D低速離心機(jī)（上海知信實(shí)驗(yàn)儀器技術(shù)有限公司）、HWS28型電熱恒溫水浴鍋（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）、SW-CJ-1FD單人單面凈化工作臺（蘇州凈化設(shè)備有限公司）、PBJ-G02E破壁料理機(jī)（江門市貝爾斯頓電器有限公司）。

1.3 方法

1.3.1 諾麗果漿的制備

將諾麗果洗凈，瀝干表面水分后切成大小均一的果塊，非熱燙組按照果塊∶蒸餾水∶白砂糖＝ 5∶15∶1的比例混合進(jìn)行破碎，將諾麗果漿在超凈工作臺的紫外燈下照射45 min進(jìn)行表面殺菌，然后每60 mL分裝到滅菌處理的玻璃罐中，密封后室溫避光發(fā)酵至11 d；熱燙組將果塊在90 ℃水中熱燙5 min，取出后與非熱燙組相同處理。不同發(fā)酵時間的果漿離心后取上清液進(jìn)行分析。

1.3.2 總糖含量測定

采用DNS法[7]測定總糖的含量。

1.3.3 總酸含量測定

參照GB/T12456-2008《食品中總酸的測定》中的酸堿滴定法測定樣品中總酸含量。

1.3.4 總酚含量測定

參照吳澎等[10]的福林酚法。

1.3.5 DPPH自由基清除能力測定

用無水乙醇配制0.02 mol/L的DPPH溶液，將果漿離心后的上清液與DPPH溶液等體積均勻混合，避光放置30 min后，測定517 nm處吸光度1。以蒸餾水代替樣液重復(fù)上述操作測得吸光度0。

1.3.6 SOD酶活力測定

采用試劑盒測定SOD酶活力，按照表1反應(yīng)體系進(jìn)行操作。

表1 反應(yīng)體系

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵過程中總糖含量的變化

總糖含量的變化是評價微生物生長情況的指標(biāo)之一[11]。制作諾麗果漿的過程中添加了白砂糖，發(fā)酵最初階段，熱燙組總糖含量高于非熱燙組。隨著諾麗果漿發(fā)酵時間的延長，兩組總糖含量均呈明顯下降趨勢，說明酵母、乳酸菌等微生物不斷消耗碳源，發(fā)酵第11天時，非熱燙組和熱燙組樣品的總糖含量分別下降到0.79和0.76 mg/mL（圖1）。

2.2 發(fā)酵過程中總酸含量的變化

隨著發(fā)酵的進(jìn)行，總酸含量有所上升，與總糖含量的變化趨勢基本相反，體現(xiàn)出微生物對底物的利用程度。發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸能夠賦予產(chǎn)品特有的風(fēng)味、口感和保健功能[12]。由圖2可見，發(fā)酵3天時，非熱燙組總酸含量為18.63 g/kg，明顯高于熱燙組的數(shù)值。在第5天和7天，兩組數(shù)值逐漸接近并在第9天時趨于一致。在第9天時，熱燙組的總酸含量達(dá)到最高值，而非熱燙組在第11天仍有增長。

2.3 發(fā)酵過程中總酚含量變化

酚類物質(zhì)的含量體現(xiàn)了樣品中抗氧化活性成分的含量[13]。據(jù)報道，乳酸菌發(fā)酵產(chǎn)生的酚酸酯酶，可水解一些結(jié)合酚，釋放游離酚和大量有機(jī)酸，阻止酚類物質(zhì)的降解，提高抗氧化活性[14]。由圖3可知，隨著發(fā)酵時間的延長，總酚含量基本保持在0.1～0.2 mg/mL。發(fā)酵第11天時，非熱燙組總酚含量為0.17 mg/mL，熱燙組為0.18 mg/mL，說明諾麗果漿中酚類物質(zhì)不斷溶出與微生物生長利用使總酚含量與發(fā)酵初期相比變化不大。

2.4 發(fā)酵過程中DPPH自由基清除能力變化

DPPH自由基清除率變化趨勢與總酚含量變化呈一定的相關(guān)性[14]。且DPPH自由基相較于超氧自由基和羥自由基更加穩(wěn)定，能更好評價抗氧化性[15]。陳建國等[16]曾提出諾麗果汁富含多酚、黃酮、多糖、皂苷、環(huán)烯醚萜類等成分，抗氧化活性是衡量其品質(zhì)的重要參數(shù)。夏其樂等[17]研究表明，無花果酵素產(chǎn)品DPPH清除率與果漿差異不大，能夠保留較高的抗氧化活性。李奕星等[18]研究也證實(shí)諾麗果汁對DPPH自由基、ABTS自由基、羥自由基和過氧化氫等均具有很好的清除活性。由圖4可知，非熱燙組在發(fā)酵第3天的DPPH自由基清除率為65.15%，而熱燙組的DPPH自由基清除率達(dá)到了82.32%。在5～11 d的發(fā)酵時間內(nèi)，兩組樣品的DPPH自由基清除率均保持在70%～91%范圍內(nèi)，說明發(fā)酵產(chǎn)物能夠保持較高的抗氧化活性。

2.5 發(fā)酵過程中SOD酶活力的變化

SOD作為生物體系抗氧化酶中的重要組成酶系，廣泛存在于微生物、動物和植物體內(nèi)[19]。SOD酶活力常作為優(yōu)化酵素發(fā)酵工藝的衡量指標(biāo)之 一[20]，在藍(lán)莓酵素[21]、草莓酵素[22]、蘋果酵素[23]的工藝優(yōu)化研究中均有報道。SOD是一種不穩(wěn)定的抗氧化劑，酵母菌和乳酸菌都能產(chǎn)生SOD，且有報道，傳統(tǒng)發(fā)酵諾麗酵素的SOD酶活性高于接種的快速發(fā)酵樣品[9]。由圖5可以看出，在3～11 d發(fā)酵的諾麗果漿中均能夠檢測到SOD酶活性。隨著發(fā)酵進(jìn)行，熱燙組的SOD酶活力緩慢下降，第11天時達(dá)到40.89 U/mL，非熱燙組SOD值在第9天時最低，達(dá)到31.53 U/mL。

3 結(jié)論

分別采用非熱燙處理和熱燙處理的諾麗果漿進(jìn)行自然發(fā)酵，測定了發(fā)酵過程中營養(yǎng)成分和抗氧化活性的變化。在發(fā)酵的第3～11天，總糖含量呈下降趨勢，總酸含量逐漸上升，表明微生物利用發(fā)酵基質(zhì)代謝產(chǎn)酸?？偡雍孔兓淮?，這與測定的兩組樣品DPPH自由基清除率保持在65%～91%的結(jié)果相一致。此外諾麗果漿中還檢測到了SOD酶活性，同樣說明了諾麗果漿發(fā)酵產(chǎn)物具有抗氧化活性。

[1] 朱珺，錢永清，孫盛，等. 一株具有益生特性的植物乳桿菌及其在發(fā)酵果蔬汁中的應(yīng)用[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)，2019，45（20）：197-201.

[2] 丁楠，何美珊，戈子龍，等. 果蔬發(fā)酵制品的功效及應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 食品工業(yè)科技，2019，40（7）：332-336.

[3] 毛建衛(wèi)，吳元鋒，方晟. 微生物酵素研究進(jìn)展[J]. 發(fā)酵科技通訊，2010，39（3）：42-44.

[4] 韓齊，趙金敏，高小琴，等. 功能性酵素發(fā)展研究現(xiàn) 狀[J]. 食品工業(yè)科技，2019，40（1）：343-346，351.

[5] 陳麗君，陳朝銀，趙聲蘭. 傳統(tǒng)藥用酵素[J]. 藥物生物技術(shù)，2016，23（2）：183-188.

[6] 劉春花，吳彬彬，陳宏運(yùn)，等. 植物發(fā)酵液（酵素）對小鼠免疫功能的影響[J]. 食品研究與開發(fā)，2016，37（18）：173-178.

[7] 張巧，陳春喜，陳振林，等. 大果山楂酵素發(fā)酵過程中組分及抗氧化性研究[J]. 食品研究與開發(fā)，2018，39（22）：15-19.

[8] 張冰，張會娟，張全盛，等. 高還原力及脂肪酶酶活櫻桃酵素生產(chǎn)工藝優(yōu)化[J]. 中國釀造，2018，37（7）：93-96.

[9] 林金鶯，劉鵬，方韻婷，等. 諾麗酵素長效抗自由基的探究[J]. 食品工業(yè)，2017，38（4）：222-225.

[10] 吳澎，賈朝爽，李向陽，等. 響應(yīng)面分析優(yōu)化福林酚法測定櫻桃酒中總酚的含量[J]. 食品工業(yè)科技，2018，39（20）：206-212，217.

[11] 楊小幸，周家春，陳啟明，等. 蘋果酵素天然發(fā)酵過程中代謝產(chǎn)物的變化規(guī)律[J]. 食品科學(xué)，2017，38 （24）：15-19.

[12] 樊秋元，朱丹，牛廣財，等. 黑加侖酵素有機(jī)酸分析及其體外抗氧化性能研究[J]. 中國釀造，2019，38（5）：159-163.

[13] 韋仕靜，劉濤，葛亞中，等. 西蘭花酵素在發(fā)酵過程中生化指標(biāo)變化及其抗氧化活性研究[J]. 現(xiàn)代食品科技，2017，33（8）：129-135.

[14] 賴婷，劉漢偉，張名位，等. 乳酸菌發(fā)酵對果蔬中主要活性物質(zhì)及其生理功能的影響研究進(jìn)展[J]. 中國釀造，2015，34（3）：1-4.

[15] 管章瑞，田裕，趙娜，等. 藍(lán)莓酵素發(fā)酵過程中的抗氧化活性變化研究[J]. 現(xiàn)代食品科技，2016，32（12）：80-86.

[16] 陳建國，梁寒峭，李雪，等. 滅菌條件對諾麗果汁活性物質(zhì)及抗氧化活性影響[J]. 食品工業(yè)，2016，37（8）：193-197.

[17] 夏其樂，王靚鈺，羅吉祥. 無花果酵素飲料的加工工藝[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2019，60（4）：587-590.

[18] 李奕星，袁德保，鄭曉燕，等. 諾麗果汁的抗氧化性研究[J]. 熱帶作物學(xué)報，2013，34（8）：1531-1534.

[19] 董亮，何永志，王遠(yuǎn)亮，等. 超氧化物歧化酶（SOD）的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報，2013，15（5）：53-58.

[20] 郭偉峰，王紅梅，鄒曉桐，等. 桑葚酵素飲料的發(fā)酵工藝研究及其質(zhì)量評價[J]. 食品研究與開發(fā)，2019，40（5）：88-93.

[21] 劉鑫，朱丹，牛廣財，等. 藍(lán)莓酵素發(fā)酵工藝優(yōu)化[J]. 中國釀造，2018，37（3）：171-175.

[22] 崔國庭，王緞，劉向麗，等. 響應(yīng)面法優(yōu)化草莓酵素的發(fā)酵工藝及其生物活性初探[J]. 食品工業(yè)科技，2018，39（9）：145-148.

[23] 崔國庭，王緞，劉向麗，等. 響應(yīng)面法優(yōu)化蘋果酵素的發(fā)酵工藝及其生物活性初探[J]. 食品工業(yè)，2018，39（6）：187-192.

Nutritional components and antioxidant activities of noni pulp during natural fermentation

Wang Maosen, Feng Rongxue, Hao Yixin, Zhang Chunyue, Liu ShannaCorresponding Author

（College of Food Science and Bioengineering, Tianjin Agricultural University, Tianjin 300392, China）

The noni pulp was treated without and with hot water, respectively, sealed and ferm ented at room temperature for developing and utilizing noni resource. The changes of total sugar content, total acid content, total phenol content and SOD activity were observed, and the DPPH radical scavenging rate was determined. The results showed that the total sugar content decreased and the total acids content increased during fermentation. The total phenol content was maintained at 0.1-0.2 mg/mL. At the 11th day of fermentation, DPPH radical scavenging rates of samples without and with hot water treatment reached 86.96% and 90.19%, respectively. The SOD activity was also detected in both samples. The research results showed that the fermented product of noni pulp had antioxidant activity and it provides reference for developing functional fermented enzyme products development.

noni; antioxidant; fermentation; nutritional components

TS255.4

A

1008-5394（2021）02-0056-04

10.19640/j.cnki.jtau.2021.02.012

2019-10-11

國家級大學(xué)生創(chuàng)新訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201910061022）

王茂森（1998—），男，本科在讀，主要從事生物工程專業(yè)方面的研究。E-mail：1161499908@qq.com。

劉珊娜（1984—），女，副教授，博士，主要從事食品生物技術(shù)研究。E-mail：lsn_nxy@aliyun.com。

責(zé)任編輯：張愛婷