綠豆衣酵素發(fā)酵工藝及活性成分研究進(jìn)展

柳雅麗， 夏秋霞

（ 宿州學(xué)院 生物與食品工程學(xué)院， 安徽 宿州 234000）

綠豆衣是綠豆的種皮， 常常在現(xiàn)代化的糧谷食品的加工過程中被除去， 其中所富含的營養(yǎng)物質(zhì)也隨之被廢棄， 造成資源未被充分利用[1]。 綠豆衣有優(yōu)良的感官特性[2]， 富含糖類[3]、 酚類[4]及黃酮類[5]等豐富的營養(yǎng)成分， 具有抗氧化、 延緩衰老和增強(qiáng)免疫力[6]等功效。 羅磊等人[7]用H2O2誘導(dǎo)建立HUVEC 細(xì)胞， 測定不同濃度下綠豆皮牡荊素對細(xì)胞存活率的影響。 大量的科學(xué)家利用科學(xué)有效的方法， 將綠豆皮物盡其用， 增加谷物類皮殼物質(zhì)的利用。

酵素食品的基礎(chǔ)是微生物接種體系， 酵素食品的應(yīng)用發(fā)展同樣是微生物多樣性研究的重要來源，該技術(shù)作為酵素產(chǎn)品制作工藝的重要環(huán)節(jié)之一， 可產(chǎn)生多種酶、 短鏈脂肪酸、 醇、 酯等次級代謝產(chǎn)物，亦可能將原料的某些成分轉(zhuǎn)化成高活性物質(zhì)[8]。 隨著人們生活意識的提高， 綠色食品、 功能性食品、 酵素慢慢深受人們喜愛。 采用綠豆衣為原料， 結(jié)合酵素技術(shù)， 以多糖類、 酚類、 黃酮類等物質(zhì)指標(biāo)為衡量標(biāo)準(zhǔn)， 探究綠豆衣酵素品質(zhì)變化， 優(yōu)化綠豆衣酵素自然發(fā)酵工藝， 以期為綠豆衣酵素產(chǎn)品質(zhì)量控制和指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐提供部分理論依據(jù)。

1 酵素的生產(chǎn)工藝

酵素的生產(chǎn)工藝從時(shí)間上來看， 大致上可以分為早期酵素的制備和現(xiàn)階段改良酵素的制備2 個(gè)階段。

早期的酵素大多是以家庭為單位進(jìn)行制作， 更強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的食用口感， 或是更注重其對食物的保存和處理特點(diǎn)[9]。 原料大多選擇自家種植或者采摘等獲得方式便捷的谷物、 果蔬等， 經(jīng)自然發(fā)酵制得。 所得產(chǎn)物能夠滿足家庭日常食用， 但普遍存在發(fā)酵周期長、 工藝無法科學(xué)計(jì)量、 產(chǎn)品品質(zhì)不可控、 保質(zhì)期短的問題。 受益于大眾對于酵素食品具有的多重功能性的認(rèn)知， 如促進(jìn)新陳代謝、 保護(hù)腸胃健康、增強(qiáng)人體免疫、 抗氧化、 抗疲勞等， 對于酵素產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝的科學(xué)改進(jìn)成為現(xiàn)下的研究熱點(diǎn)。

目前， 國內(nèi)學(xué)者對于谷類酵素、 果蔬酵素的制作工藝研究相對較多， 主要通過改變各類酵素產(chǎn)品發(fā)酵的條件（ 發(fā)酵菌種、 發(fā)酵溫度、 pH 值、 發(fā)酵時(shí)間等） ， 監(jiān)測發(fā)酵過程中酵素產(chǎn)品理化性質(zhì)、 活性成分、 感官分析的變化， 作為酵素產(chǎn)品的評價(jià)指標(biāo)，從而確定酵素產(chǎn)品的最佳發(fā)酵工藝[10]。 朱文學(xué)等人[11]利用接種保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌， 從發(fā)酵綠豆皮漿中提取其中的可溶性膳食纖維。 經(jīng)過制備綠豆皮漿- 接種- 發(fā)酵培養(yǎng)- 過濾- 濾液醇析- 干燥-研磨， 可溶性膳食纖維提取率高達(dá)10.67%。 綦菲等人[12]對于紅樹莓酵素發(fā)酵工藝的研究中得出， 最佳的紅樹莓酵素發(fā)酵工藝是紅樹莓60 g， 26 ℃恒溫， 白砂糖8 g， 料液比1∶1（g∶mL） 發(fā)酵18 d。 有關(guān)更短時(shí)間的生產(chǎn)工藝， 在胡肖利[13]的研究中， 以當(dāng)歸、黃芪、 黨參、 甘草為原料按質(zhì)量百分比稱取， 纖維素酶、 淀粉酶和糖化酶配比為1∶3∶1， 在溫度37 ℃和轉(zhuǎn)速60 r/min 振蕩速度下發(fā)酵， 只需要48 h。 對比單一酵素的效果， 多種原料酵素的復(fù)合， 對各自由基的清除能力顯著增強(qiáng)。

2 綠豆衣酵素主要活性成分

2.1 黃酮類

黃酮類化合物主要以牡荊素和異牡荊素2 種碳苷類化合物的形式存在于綠豆衣中， 其中牡荊素占比黃酮總量的51.99%， 異牡荊素占45.42%[14]。 植物提取是目前抗氧劑領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)， 已廣泛應(yīng)用于藥品、 食品、 化妝品等領(lǐng)域[15]。 黃酮類化合物具有較強(qiáng)的自由基清除能力， 為了預(yù)防和控制過量自由基對人體帶來的不利影響， 天然抗氧劑黃酮類化合物成為研究熱點(diǎn)之一[16]。 李俠等人[14]采用Box-behnken法在超聲功率192 W， 超聲時(shí)間28 min， 加酶量0.24%， 酶解時(shí)間40 min 的條件下測得綠豆衣中的黃酮含量為0.831%±0.020%。 同時(shí)， 朱文學(xué)等人[1]得出， 在綠豆衣經(jīng)水提得到的黃酮， 抗氧化效果和維C 相當(dāng)。

2.2 酚類

植物多酚又名植物單寧， 是植物體內(nèi)最常見的復(fù)雜次生代謝物[17]， 許多營養(yǎng)學(xué)、 食品科學(xué)、 醫(yī)學(xué)等方面的專業(yè)人員對于其促進(jìn)腸道健康、 抑菌抗炎及抗腫瘤[18]等活性作用進(jìn)行研究。 長期適量的攝入對慢性疾病如癌癥、 II 型糖尿病產(chǎn)生有利影響[19]。 梁雪梅[4]通過設(shè)計(jì)響應(yīng)面試驗(yàn)優(yōu)化多酚提取工藝， 最佳提取工藝條件下綠豆芽多酚提取量為24.12mg GAE/g DW，DPPH 自由基清除率（ 提取液質(zhì)量濃度0.1 mg/mL）為94.57%， ABTS 自由基清除率達(dá)到94.54%。

2.3 超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶是存在于動(dòng)物、 植物乃至于微生物體內(nèi)常量存在的， 當(dāng)生物體進(jìn)行正常生理代謝活動(dòng)而產(chǎn)生活性氧時(shí)， 超氧化物歧化酶會(huì)第一個(gè)與活性氧進(jìn)行反應(yīng)， 從而達(dá)到清除因?yàn)榇x異常而產(chǎn)生的大量活性氧， 防止生物發(fā)生體內(nèi)氧中毒， 從而達(dá)到保護(hù)生物體的作用[20]。 李梅青等人[21]利用Plackett-burman 試驗(yàn)設(shè)計(jì)， 提取綠豆中的超氧化物歧化酶， 結(jié)果表明， 在一定的試驗(yàn)條件下， 綠豆SOD 含量水平較高， 可以作為新的植物SOD 源。

2.4 多糖類

多糖類化合物在綠豆、 綠豆皮和綠豆芽中是一種有效活性成分， 綠豆多糖是被糖苷鍵的形式連接多個(gè)單糖分子組成的具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的天然高分子化合物。 達(dá)娃等人[22]利用離心濃縮乙醇沉淀綠豆皮粗多糖的方式確定了最佳的綠豆皮多糖提取工藝中經(jīng)過浸提- 三氯乙酸溶液除蛋白， 乙醇濃度沉淀多糖-透析后冷凍干燥的方式， 得到灰白色粗多糖粉末，粗多糖得率為15.44%， 后經(jīng)蒽酮硫酸法測定， 多糖得率為5.87%。

2.5 其他活性成分

除去以上提到的綠豆衣酵素中還富含著大量其他的活性成分， 如雜環(huán)類化合物、 有機(jī)酸類化合物、綠豆皮牡荊素等。 方晟等人[8]在植物源作物酵素當(dāng)中提到， 以葉片、 花朵等植物部分作為主要材料混合糖基材料發(fā)酵而成的制劑， 其中除去營養(yǎng)物質(zhì)之外還有生長調(diào)節(jié)物質(zhì)， 如高活性的益生菌、 代謝產(chǎn)生的酶和生物激素等。

3 綠豆衣酵素的主要功效

綠豆衣酵素中活性生物酶的主要種類參考張紅艷等人[23]在食用酵素的營養(yǎng)功效的研究中不難得出，主要包括淀粉酶、 纖維酶和超氧化物歧化酶。 超氧化物歧化酶是一種呈酸性的金屬酶。 綠豆中也存在含量相對較多的超氧化物歧化酶[21]， 可以加速、 催化生物體內(nèi)有關(guān)活性氧的清除反應(yīng)， 對于腫瘤、 癌癥、衰老等非正常內(nèi)源性誘導(dǎo)因素的發(fā)生起到相對有效的抑制作用[24]。 而外源性的不健康生物行為習(xí)慣， 如抽煙、 喝酒、 作息紊亂等， 會(huì)導(dǎo)致人體內(nèi)的自身產(chǎn)生的酶含量和活性與健康人體相比明顯減少[25]， 情節(jié)嚴(yán)重時(shí)， 甚至?xí){生命安全。 此時(shí)及時(shí)補(bǔ)充以綠豆衣酵素為代表的高含量活性酶產(chǎn)品， 充分發(fā)揮綠豆衣酵素的抗氧化、 提高免疫力的功效。

3.1 抗氧化作用

抗氧化自由基指的是有效抑制或減少了生物體內(nèi)自由基的氧化作用， 同時(shí)抗氧化自由基是以自身較少的劑量從而達(dá)到此目的。 朱文學(xué)等人[1]在綠豆衣的體外抗氧化研究當(dāng)中發(fā)現(xiàn)， 黃酮對1,1- 二苯基-2- 三硝基苯肼自由基的清除能力和維C 相當(dāng)， 而其對羥自由基清除能力低于維C。 多酚是綠豆衣中含有的主要活性物質(zhì)， 梁雪梅[4]在有關(guān)綠豆芽多酚的抗氧化的研究中提到， 通過檢測綠豆發(fā)芽過程中多酚的動(dòng)態(tài)含量變化， 驗(yàn)證了檢測綠豆芽多酚抗氧化自由基的抗氧化能力隨清除效率呈正相關(guān)。

3.2 提高免疫力

隨著多糖研究方向逐漸廣泛化， 有關(guān)其越來越多有益于人體的功效被不斷發(fā)掘。 有研究表明， 許多的植物天然多糖具有腸胃保護(hù)及腸道免疫功能[26]。經(jīng)研究表明[3]， 非淀粉多糖可以不被人體中胃、 腸中的消化液所消化， 進(jìn)而服務(wù)于腸道中的寄生菌。 綠豆多糖在被分離純化后均獲得2 種組分[27]， 進(jìn)一步研究分離純化后所得到的組分免疫活性， 發(fā)現(xiàn)用堿提和超聲輔助提取的2 種工藝， 都出現(xiàn)了可根據(jù)劑量調(diào)整提高了小鼠相關(guān)療效的情況。 膳食多糖， 作為人體中專屬于腸道寄生菌的能量來源。 通過控制具有相關(guān)功能的膳食多糖的種類與含量， 就能間接控制腸道寄生菌群種類的多樣性， 調(diào)節(jié)腸道寄生菌的比例， 從而改善腸道健康、 增加對于腸胃的保護(hù)，提高人體免疫力[28]。 宋倩倩[3]在其研究中采用對照試驗(yàn)， 對比了低、 中、 高劑量的綠豆衣多糖對于小鼠糞便的區(qū)別和對腸道的影響。 結(jié)果表明， 綠豆衣多糖在一定的濃度（ 中劑量組呈明顯優(yōu)勢） 下可以增強(qiáng)小鼠的菌群豐富度， 調(diào)節(jié)小鼠腸道菌群的構(gòu)成，從而維持腸道健康和免疫力。

4 結(jié)語

綠豆衣酵素就是用純天然綠豆衣作為發(fā)酵基料，通過發(fā)酵獲取綠豆衣中豐富的有益成分。 長久以來，綠豆衣作為中醫(yī)藥材， 用綠豆衣發(fā)酵酵素有望提高活性成分， 改善原料在入藥時(shí)氣味和口感上的不足。

總體來說， 我國的經(jīng)濟(jì)實(shí)力逐年增長， 作為在全球疫情的環(huán)境背景之下， 首批復(fù)工復(fù)產(chǎn)恢復(fù)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的國家。 國內(nèi)各行各業(yè)也都因此鼓足全力， 力爭上游， 有關(guān)酵素食品的研究同樣成為當(dāng)下的熱點(diǎn)。但在今天的酵素工業(yè)背后， 其中產(chǎn)生的各式酵素產(chǎn)品魚龍混雜。 與此同時(shí)， 可食用酵素產(chǎn)品相關(guān)的法律法規(guī)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也尚未完善。 相對于歐美日等發(fā)達(dá)國家， 我國在酵素的研究實(shí)力上， 仍然處于追趕階段， 但如今中國市場對于酵素產(chǎn)品的接受度高、需求量大， 酵素產(chǎn)品種類逐漸增多， 技術(shù)逐步更新改善。 研究綠豆衣酵素能夠增加酵素種類， 為食品酵素發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。