鎖擲酵母預(yù)處理油脂原料膨化大豆

蔣云芝，徐萌萌，李由然，顧正華，石貴陽，丁重陽

（1.江南大學(xué) 生物工程學(xué)院 糖化學(xué)與生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫214122；2.江南大學(xué) 糧食發(fā)酵工藝與技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫214122）

隨著社會(huì)發(fā)展和生活水平的提高，人們對(duì)健康問題日益關(guān)注，對(duì)食品的功能性也越來越重視。功能性油脂屬于人類膳食油脂，是對(duì)人體健康有促進(jìn)作用的一大類脂溶性物質(zhì)。功能性油脂除了具有一般油脂所具有的功能外，還具有一些特殊生理功能，如可以減少心血管系統(tǒng)疾病的發(fā)生［1］，對(duì)高血壓［2］、癌癥［3］、糖尿?。?］和肥胖［5］等也有積極的防護(hù)作用。

目前，市面上的功能性油脂主要包括天然營(yíng)養(yǎng)特性油脂、添加型功能油脂和結(jié)構(gòu)脂質(zhì)［6］。其中，添加型功能油脂是在油脂中添加一些功能性成分，主要有VE、VA、植物甾醇、谷維素和茶多酚等。但是功能性成分制備純品復(fù)雜，價(jià)格昂貴，還需要后續(xù)添加調(diào)和，工藝步驟繁瑣。因此，開發(fā)新型功能性油脂逐漸成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)和研究方向。

大豆中油脂含量18%～20%，是我國(guó)主要的食用植物油，2004年大豆油產(chǎn)量首次超過菜籽油，成為我國(guó)最大的食用植物油［7］。工業(yè)制取大豆油目前主要有壓榨法和溶劑浸出法。膨化大豆由大豆擠壓膨化所得，大豆在擠出模孔或突然噴出壓力容器時(shí)，其因驟然降壓而實(shí)現(xiàn)體積膨大［8］，形成松散結(jié)構(gòu)，從而有效提高提油率［9］。經(jīng)過膨化后的大豆不但能使飼料原料中的抗?fàn)I養(yǎng)因子失活，而且有利于提高營(yíng)養(yǎng)成分的消化利用率，同時(shí)還能改善其風(fēng)味［10］。

類胡蘿卜素與人體健康密切相關(guān)，具有抗氧化活性［11］、肝保護(hù)作用［12］、眼保健功效［13］、提供維生素A原［14］、抗腫瘤［15］、預(yù)防心血管疾?。?6］等重要的生物學(xué)功能。因此利用紅酵母進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵，可以改善發(fā)酵物營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，提高類胡蘿卜素含量等［17－20］。

筆者所在實(shí)驗(yàn)室在前期研究中篩選得到產(chǎn)類胡蘿卜素的3株紅酵母，本研究對(duì)膨化大豆進(jìn)行固態(tài)發(fā)酵預(yù)處理，期望得到富含類胡蘿卜素的功能性油脂，并進(jìn)一步通過適度優(yōu)化提高油脂中功能性成分的含量，增加發(fā)酵豆粕的營(yíng)養(yǎng)成分及功效，充分實(shí)現(xiàn)膨化大豆的高加值化應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 菌種

膠紅酵母（Rhodotorula mucilaginosa）、鎖擲酵母（Sporidiobolus pararoseus）、黏紅酵母（Rhodotorula glutinis）菌株皆保藏于由江南大學(xué)糧食發(fā)酵工藝與技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室。

1.1.2 主要試劑

酵母膏、蛋白胨，英國(guó)Oxoid公司；葡萄糖、石油醚、正己烷、二氯甲烷、丙酮等，國(guó)藥集團(tuán)上海化學(xué)試劑有限公司；十九烷酸甲酯、正己烷（色譜純）、β－胡蘿卜素標(biāo)品，Sigma公司。

1.1.3 培養(yǎng)基

酵母浸出粉胨葡萄糖（YEPD）液體培養(yǎng)基（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：蛋白胨2%，酵母粉1%，葡萄糖2%，pH自然。用于膠紅酵母、鎖擲酵母和黏紅酵母的種子培養(yǎng)。

膨化大豆固體培養(yǎng)基（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）：膨化大豆40%，水60%，pH自然。用于膠紅酵母、鎖擲酵母和黏紅酵母的固態(tài)培養(yǎng)。

1.1.4 主要儀器

SZF－06C型脂肪提取儀，浙江托普云農(nóng)科技股份有限公司；DRP－9082型電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；HC－2518型高速離心機(jī)，湖南凱達(dá)科學(xué)儀器有限公司；V－1200型可見分光光度計(jì)，上海美普達(dá)儀器有限公司；HYL－C型組合式搖床，太倉(cāng)市實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠。

1.2 方法

1.2.1 培養(yǎng)方法

膠紅酵母、鎖擲酵母、黏紅酵母種子培養(yǎng)：用接種環(huán)劃取適量酵母菌體，接種于80 mL YEPD液體培養(yǎng)基中，30℃、200 r／min培養(yǎng)48 h。

膠紅酵母、鎖擲酵母、黏紅酵母固態(tài)培養(yǎng)：向大豆培養(yǎng)基中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)40%的酵母種子培養(yǎng)基，30℃靜置培養(yǎng)96 h。

1.2.2 生長(zhǎng)曲線的繪制

將膠紅酵母、鎖擲酵母、黏紅酵母菌株在YEPD斜面培養(yǎng)48 h后，用接種環(huán)劃取適量酵母菌體，接種于80 mL YEPD液體培養(yǎng)基中，30℃、200 r／min培養(yǎng)100 h。以菌體生長(zhǎng)時(shí)間為橫坐標(biāo)，OD600為縱坐標(biāo)繪制菌體生長(zhǎng)曲線。

1.2.3 固態(tài)發(fā)酵膨化大豆后提取功能性油脂

將發(fā)酵后的樣品取出，于55℃烘箱中烘干，烘干后的樣品經(jīng)粉碎機(jī)粉碎后，用脂肪提取儀提取粉碎后樣品中的油脂。

1.2.4 固態(tài)發(fā)酵膨化大豆的發(fā)酵條件優(yōu)化

1）培養(yǎng)時(shí)間的影響。固態(tài)發(fā)酵膨化大豆的培養(yǎng)時(shí)間分別為24、48、72和96 h，其余條件不變，每個(gè)3個(gè)平行，確定固態(tài)發(fā)酵膨化大豆最佳的培養(yǎng)時(shí)間。

2）培養(yǎng)基含水量的影響。培養(yǎng)基含水量分別為40%、50%、60%、70%（以干基計(jì)算），其余條件不變，每個(gè)3個(gè)平行，確定固態(tài)發(fā)酵膨化大豆最佳的培養(yǎng)基含水量。

3）接種量的影響。接種量分別為30%、40%、50%、60%（以干基計(jì)算），其余條件不變，每個(gè)3個(gè)平行，確定固態(tài)發(fā)酵膨化大豆最佳的接種量。

4）培養(yǎng)溫度的影響。固態(tài)發(fā)酵膨化大豆的培養(yǎng)溫度分別為26、28、30和32℃，其余條件不變，每個(gè)3個(gè)平行，確定固態(tài)發(fā)酵膨化大豆最佳的培養(yǎng)溫度。

1.2.5 固態(tài)發(fā)酵膨化大豆含油率的計(jì)算

固態(tài)發(fā)酵膨化大豆含油率的計(jì)算見式（1）。

式中：m1為大豆油質(zhì)量，g；m2為原料大豆的質(zhì)量，g。

1.2.6 油脂中類胡蘿卜素含量的測(cè)定

類胡蘿卜素含量標(biāo)準(zhǔn)曲線的制定參照文獻(xiàn)［21］：配制0.20 mg／mL的β－胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別吸取0、0.10、0.20、0.40、0.80、1.60、3.20和6.40 mLβ－胡蘿卜素標(biāo)準(zhǔn)溶液，用二氯甲烷定容至10 mL，在波長(zhǎng)為450 nm處測(cè)其OD450，繪制標(biāo)準(zhǔn)品曲線。

樣品溶液的制備：準(zhǔn)確稱量0.5 g油樣于10 mL的棕色容量瓶中，用二氯甲烷定容，搖勻，在波長(zhǎng)為450 nm處測(cè)其OD450，代入標(biāo)準(zhǔn)曲線中計(jì)算類胡蘿卜素含量。

1.2.7 豆粕中類胡蘿卜素含量的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取500 mg豆粕置于棕色瓶中，加入5 mL的丙酮［22］超聲2 h，間隔20 min搖勻一次，超聲后溶液于10 000 r／min離心10 min，取3 mL上清液，在可見分光光度計(jì)下測(cè)其OD487，參照Girard等［23］的方法計(jì)算類胡蘿卜素產(chǎn)量。

式中：Amax為類胡蘿卜素最大吸收波長(zhǎng)下的吸光度；D為測(cè)定試樣時(shí)的稀釋倍數(shù)；V為提取所用溶劑量，mL；m為培養(yǎng)物質(zhì)量，g。

1.2.8 油脂中脂肪酸含量的測(cè)定

油脂中脂肪酸含量的測(cè)定參照文獻(xiàn)［24］：準(zhǔn)確稱取50 mg油脂，加入2 mL的0.5 mol／L的NaOHCH3OH溶液，65℃水浴皂化30 min。冷卻至室溫，加入2 mL的14%的BF3－CH3OH溶液，65℃水浴皂化30 min。冷卻至室溫，加入5 mL的正己烷振蕩3～4 min提取脂肪酸甲酯，加入少許的無水Na2SO4進(jìn)行脫水處理，10 000 r／min離心5 min，取上層有機(jī)相過0.22 μm的有機(jī)膜備用。

在甲酯化過膜后的溶液中以1∶1的體積比加入0.2 mg／mL的十九烷酸甲酯溶液（以正己烷作為溶劑）作為內(nèi)標(biāo)，對(duì)提取物中脂肪酸的含量進(jìn)行氣相色譜分析。

色譜條件：色譜柱為TR－FAME色譜柱（60 m×0.25 μm），檢測(cè)器為氫火焰離子檢測(cè)器（FID）。進(jìn)樣量1 μL，進(jìn)樣口溫度225℃，檢測(cè)器溫度250℃，分流比為20∶1，線速為33 cm／s。

1.2.9 油脂指標(biāo)的檢測(cè)

氣味和色澤參照文獻(xiàn)［25］測(cè)定；酸值參照文獻(xiàn)［26］測(cè)定；過氧化值參照文獻(xiàn)［27］測(cè)定。

1.2.10 發(fā)酵豆粕指標(biāo)的檢測(cè)

蛋白含量參照文獻(xiàn)［28］測(cè)定；水分含量參照文獻(xiàn)［29］測(cè)定；灰分含量參照文獻(xiàn)［30］測(cè)定；pH的測(cè)定：稱取發(fā)酵后的新鮮豆粕5 g于100 mL錐形瓶中，加入50 mL去離子水，攪拌30 min后，用pH計(jì)測(cè)定溶液的pH。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同紅酵母固態(tài)發(fā)酵膨化大豆產(chǎn)富含類胡蘿卜素功能性油脂的結(jié)果

2.1.1 紅酵母固態(tài)發(fā)酵生長(zhǎng)曲線

圖1為紅酵母生長(zhǎng)曲線。由圖1可知：膠紅酵母、鎖擲酵母和黏紅酵母的生長(zhǎng)趨勢(shì)一致，在0～13 h細(xì)胞生長(zhǎng)處于遲滯期，在13～70 h細(xì)胞生長(zhǎng)處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期，70 h之后細(xì)胞生長(zhǎng)趨于穩(wěn)定，處于穩(wěn)定期。因此，接下來的實(shí)驗(yàn)選擇發(fā)酵48 h的酵母種子液進(jìn)行接種。

圖1 紅酵母生長(zhǎng)曲線Fig.1 Growth curve of yeast

2.1.2 紅酵母發(fā)酵大豆后的油脂提取結(jié)果

將膠紅酵母、鎖擲酵母和黏紅酵母種子液分別接種至膨化大豆培養(yǎng)基中，在30℃培養(yǎng)箱中靜置培養(yǎng)96 h。其中，膠紅酵母發(fā)酵的樣品培養(yǎng)基顏色最淺，為淡橘色；黏紅酵母發(fā)酵的樣品培養(yǎng)基顏色最深，為深橘色；鎖擲酵母發(fā)酵的樣品培養(yǎng)基顏色介于兩者之間。采用索氏抽提法對(duì)樣品進(jìn)行油脂的提取，結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同酵母發(fā)酵大豆后提取的油脂F(xiàn)ig.2 Oil extracted from soybeans fermented by different yeasts

從圖2可以看出：原始大豆提取的油脂為淡黃色，膠紅酵母提取的油脂為淡橘黃色，鎖擲酵母提取的油脂為深橘黃色，黏紅酵母提取的油脂為玫紅色。測(cè)定4個(gè)樣品的含油率，結(jié)果如表1所示。由表1可知：發(fā)酵后樣品的含油率略低于未發(fā)酵樣品的含油率，這可能是由于發(fā)酵過程中酵母生長(zhǎng)代謝所致。

表1 樣品含油率Table 1 Oil extraction rate

2.1.3 油脂中脂肪酸分析結(jié)果

對(duì)油脂進(jìn)行脂肪酸定性和定量分析，結(jié)果如表2所示。由表2可知：4種油脂中脂肪酸的主要組成成分相同，均含有棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和亞麻酸，且這5種脂肪酸含量占總脂肪酸含量的98.7%以上。此外，還含有少量的豆蔻酸、棕櫚油酸、花生酸、花生烯酸和山崳酸。4種油脂都以不飽和脂肪酸——油酸、亞油酸和亞麻酸為主，其中，油酸、亞油酸和亞麻酸含量最多的均為鎖擲酵母固態(tài)發(fā)酵膨化大豆所提取的油脂。綜上，膠紅酵母、鎖擲酵母和黏紅酵母對(duì)發(fā)酵膨化大豆提取油脂極具有開發(fā)價(jià)值。

不飽和脂肪酸包括單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸，它們是功能性脂肪酸研究和開發(fā)的主體和核心。由表2還可知，4種油脂中多不飽和脂肪酸的含量明顯多于單不飽和脂肪酸的含量，含有豐富的多不飽和脂肪酸，且經(jīng)過發(fā)酵后沒有改變脂肪酸的組成，但脂肪酸的含量有所增加，符合人們對(duì)健康的需求，可以作為功能性油脂加以研究和開發(fā)利用。

表2 酵母發(fā)酵大豆油脂中脂肪酸含量Table 2 The content of fatty acid in soybean oil fermented by 3 yeasts mg／g

2.1.4 油脂和豆粕中類胡蘿卜素含量分析結(jié)果

對(duì)油脂和豆粕中的功能性成分類胡蘿卜素進(jìn)行含量測(cè)定，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知：未發(fā)酵樣品的油脂中類胡蘿卜素的含量為2.300 μg／g，膠紅酵母、鎖擲酵母和黏紅酵母發(fā)酵樣品的油脂中類胡蘿卜素含量分別為6.724、15.010和9.032 μg／g，相比于未發(fā)酵樣品所提取的油脂中類胡蘿卜素含量皆有顯著性提高（P＜0.05）。其中，鎖擲酵母發(fā)酵樣品所提取的油脂中類胡蘿卜素含量最高，比未發(fā)酵樣品提高了5.526倍，其次為黏紅酵母和膠紅酵母發(fā)酵樣品，分別比未發(fā)酵樣品提高了2.927倍和1.923倍。

圖3 酵母發(fā)酵大豆油脂及豆粕中類胡蘿卜素含量Fig.3 The content of carotenoids in oil and soybean meal

而在豆粕中，未發(fā)酵樣品中類胡蘿卜素的含量為1.035 μg／g，膠紅酵母、鎖擲酵母和黏紅酵母發(fā)酵樣品中類胡蘿卜素含量分別為8.062、6.422和7.627 μg／g，相比于未發(fā)酵樣品類胡蘿卜素含量皆有顯著性提高（P＜0.05）。其中，膠紅酵母發(fā)酵樣品的類胡蘿卜素含量增加最多，比未發(fā)酵樣品提高了6.789倍；其次為黏紅酵母和鎖擲酵母發(fā)酵樣品，分別較未發(fā)酵樣品提高了6.369倍和5.205倍。由此可見，經(jīng)過紅酵母發(fā)酵預(yù)處理，油脂和豆粕中的類胡蘿卜素的含量均有顯著提高，表明其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提高。

根據(jù)油脂中脂肪酸以及類胡蘿卜素的定量分析結(jié)果，選擇鎖擲酵母固態(tài)發(fā)酵膨化大豆以獲得富含類胡蘿卜素的功能性油脂。

2.2 鎖擲酵母固態(tài)發(fā)酵膨化大豆的條件優(yōu)化結(jié)果

為了進(jìn)一步提高類胡蘿卜素含量，獲得高品質(zhì)、高活性的功能性油脂，對(duì)鎖擲酵母固態(tài)發(fā)酵膨化大豆進(jìn)行工藝優(yōu)化，其中優(yōu)化條件包括培養(yǎng)時(shí)間、培養(yǎng)基含水量、接種量和溫度。

2.2.1 培養(yǎng)時(shí)間的優(yōu)化結(jié)果

為了提高油脂中類胡蘿卜素的含量，對(duì)鎖擲酵母固態(tài)發(fā)酵膨化大豆的培養(yǎng)時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化，培養(yǎng)時(shí)間分別為24、48、72和96 h。

對(duì)油脂及豆粕的類胡蘿卜素進(jìn)行分析，結(jié)果見圖4。由圖4可知：隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，油脂和豆粕中類胡蘿卜素的含量均先增加后降低，其中，在培養(yǎng)時(shí)間為72 h時(shí)，類胡蘿卜素的含量皆達(dá)到最大值，分別為15.157、9.128 μg／g。由此可見，發(fā)酵時(shí)間對(duì)類胡蘿卜素的積累影響較大。因此，根據(jù)油脂中類胡蘿卜素含量的變化，初步選取最佳培養(yǎng)時(shí)間為72 h。

圖4 不同培養(yǎng)時(shí)間對(duì)油脂和豆粕中類胡蘿卜素含量的影響Fig.4 Effects of fermentation time on carotenoids content in oil and soybean meal

2.2.2 培養(yǎng)基含水量的優(yōu)化結(jié)果

水分是固態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)基的極其重要的組成成分，水可以將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)溶解，便于微生物利用。為了尋找最佳的培養(yǎng)基含水量，在上述優(yōu)化條件下，繼續(xù)對(duì)培養(yǎng)基含水量進(jìn)行優(yōu)化，在培養(yǎng)基含水量為40%、50%、60%和70%（以干基計(jì)算）的條件下對(duì)鎖擲酵母固態(tài)發(fā)酵膨化大豆產(chǎn)類胡蘿卜素進(jìn)行分析。由于培養(yǎng)基含水量的改變會(huì)影響酵母的生長(zhǎng)情況，因此，在最佳培養(yǎng)時(shí)間的基礎(chǔ)上，提前和延遲一定的培養(yǎng)時(shí)間。

測(cè)定油脂及豆粕中的類胡蘿卜素含量，結(jié)果如圖5所示。由圖5可知：隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加，不同培養(yǎng)基含水量梯度下，油脂中類胡蘿卜素的含量先增加后降低，且在培養(yǎng)時(shí)間為72 h時(shí)油脂中類胡蘿卜素的含量皆達(dá)到最大值。其中，培養(yǎng)基含水量為50%的油脂中類胡蘿卜素的含量最高，為15.515 μg／g。

圖5 不同培養(yǎng)基含水量對(duì)油脂和豆粕中類胡蘿卜素含量的影響Fig.5 Effects of water content on carotenoids content in oil and soybean meal

豆粕中類胡蘿卜素的含量也是隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，且在培養(yǎng)時(shí)間為72 h時(shí)含量皆達(dá)到最大值。其中，培養(yǎng)時(shí)間為72 h時(shí)，培養(yǎng)基含水量為40%的豆粕中類胡蘿卜素的含量達(dá)到最大值，為13.700 μg／g；培養(yǎng)基含水量為50%的豆粕中類胡蘿卜素的含量為8.152 μg／g。

根據(jù)油脂中類胡蘿卜素含量的變化，確定類胡蘿卜素含量最高的培養(yǎng)基含水量為最佳條件。雖然含水量為50%的豆粕中類胡蘿卜素的含量比含水量為40%的豆粕中類胡蘿卜素的含量有所降低，但是，本研究主要目的是為了獲得具有功能性成分的油脂。因此，選擇最佳培養(yǎng)基含水量為50%。

2.2.3 接種量的優(yōu)化結(jié)果

接種量會(huì)對(duì)菌體生長(zhǎng)延滯期產(chǎn)生一定的影響。在上述優(yōu)化條件下，繼續(xù)對(duì)接種量進(jìn)行優(yōu)化，在接種量梯度為30%、40%、50%和60%對(duì)鎖擲酵母固態(tài)發(fā)酵膨化大豆產(chǎn)類胡蘿卜素進(jìn)行分析，結(jié)果見圖6。

由圖6可知：隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，油脂和豆粕中類胡蘿卜素的含量均先增加后降低，且在培養(yǎng)時(shí)間為72 h時(shí)類胡蘿卜素的含量皆達(dá)到最大值。其中，培養(yǎng)時(shí)間為72 h時(shí)，接種量為50%的油脂中類胡蘿卜素的含量最高（15.997 μg／g），豆粕中類胡蘿卜素的含量也達(dá)到最大值（8.625 μg／g）。

圖6 不同接種量對(duì)油脂和豆粕中類胡蘿卜素含量的影響Fig.6 Effects of inoculation amount on carotenoids content in oil and soybean meal

接種量過小，造成局部菌種生長(zhǎng)緩慢，影響類胡蘿卜素積累；接種量過大，菌體初期生長(zhǎng)迅速，培養(yǎng)液黏度增加，導(dǎo)致溶氧不足，過早達(dá)到發(fā)酵終點(diǎn)，不利于類胡蘿卜素形成和積累［31］。因此，選取50%接種量為最佳接種量。

2.2.4 培養(yǎng)溫度的優(yōu)化結(jié)果

溫度對(duì)類胡蘿卜素的影響較大，在上述優(yōu)化條件下，繼續(xù)對(duì)培養(yǎng)溫度進(jìn)行優(yōu)化，在26、28、30和32℃條件下對(duì)鎖擲酵母固態(tài)發(fā)酵膨化大豆產(chǎn)類胡蘿卜素進(jìn)行分析，結(jié)果如圖7所示。

圖7 不同培養(yǎng)溫度對(duì)油脂和豆粕中類胡蘿卜素含量的影響Fig.7 Effects of culture temperature on carotenoids content in oil and soybean meal

由圖7可知：隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，油脂和豆粕中類胡蘿卜素的含量均先增加后降低，且在培養(yǎng)時(shí)間為72 h時(shí)類胡蘿卜素的含量皆達(dá)到最大值。其中，培養(yǎng)溫度為30℃的油脂中類胡蘿卜素的含量最高（16.200 μg／g），培養(yǎng)溫度為30℃的豆粕中類胡蘿卜素的含量也達(dá)到最大值（8.630 μg／g）。

培養(yǎng)溫度過高或者過低都會(huì)影響類胡蘿卜素的積累，發(fā)酵溫度升高，酶反應(yīng)速率增大，生長(zhǎng)代謝加快，類胡蘿卜素的生產(chǎn)期提前；溫度過高，酶易因過熱而失去活性，菌體容易衰老，發(fā)酵周期縮短，影響類胡蘿卜素的最終產(chǎn)量。研究發(fā)現(xiàn)紅酵母固態(tài)發(fā)酵產(chǎn)類胡蘿卜素的適宜溫度在25～35℃，與文獻(xiàn)［32］結(jié)果相似。因此，選取30℃為最佳培養(yǎng)溫度。

綜上，合適的培養(yǎng)條件有助于類胡蘿卜素的積累，提高發(fā)酵效率。經(jīng)過對(duì)鎖擲酵母固態(tài)發(fā)酵工藝的優(yōu)化，確定最佳的培養(yǎng)條件：培養(yǎng)基含水量50%、接種量50%、培養(yǎng)溫度30℃、發(fā)酵時(shí)間72 h。優(yōu)化后油脂中類胡蘿卜素含量為16.200 μg／g，較優(yōu)化前提高了7.928%；豆粕中類胡蘿卜素的含量為8.630 μg／g，較優(yōu)化前提高了34.382%。

2.3 理化指標(biāo)分析結(jié)果

2.3.1 油脂理化指標(biāo)

對(duì)鎖擲酵母固態(tài)發(fā)酵膨化大豆前后提取的油脂的色澤、氣味、酸值和過氧化值進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表3所示。由表3可知：發(fā)酵前后的油脂都具有大豆原油固有的氣味，無異味，色澤、酸值及過氧化值都均符合大豆原油的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［25］。

表3 油脂理化指標(biāo)Table 3 Physical and chemical parameters of oil

經(jīng)過鎖擲酵母發(fā)酵膨化大豆提取的油脂的酸值和過氧化值均高于未發(fā)酵樣品，這可能是因?yàn)樵诮湍傅纳L(zhǎng)過程中分泌較多的脂肪酶，加速了大豆脂肪的水解，從而使得發(fā)酵后樣品的酸值增高。同時(shí)，在酵母生長(zhǎng)過程中，會(huì)增加脂肪酸與氧氣接觸的機(jī)會(huì)，致使過氧化值有所增高。

2.3.2 豆粕理化指標(biāo)

對(duì)鎖擲酵母發(fā)酵前后的豆粕的蛋白含量、灰分、水分和pH按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［33］進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如表4所示。由表4可知：發(fā)酵后豆粕的蛋白含量增加約5.260%，水分提高23.245%，灰分降低9.208%；豆粕pH變化更為顯著，由原始中性6.791降低至酸性4.557，可以減少飼料中酸化劑的使用，降低成本。由此可見，經(jīng)過鎖擲酵母發(fā)酵膨化大豆所得豆粕，其營(yíng)養(yǎng)價(jià)值有所提高，有助于其在飼料領(lǐng)域的高值化應(yīng)用。

表4 豆粕理化指標(biāo)Table 4 Physical and chemical parameters of soybean meal

3 結(jié)論

本研究應(yīng)用鎖擲酵母對(duì)膨化大豆進(jìn)行發(fā)酵預(yù)處理和培養(yǎng)條件初步優(yōu)化，得到富含類胡蘿卜素的功能性油脂以及營(yíng)養(yǎng)豆粕，且油脂中脂肪酸組成沒有發(fā)生變化。發(fā)酵樣品油脂中類胡蘿卜素含量較未發(fā)酵樣品提高了5.526倍，經(jīng)過進(jìn)一步發(fā)酵工藝的優(yōu)化后，油脂中類胡蘿卜素含量為16.200 μg／g，較優(yōu)化前提高了7.928%；豆粕中類胡蘿卜素的含量為8.630 μg／g，較優(yōu)化前提高了34.382%。本研究為新型功能性油脂的開發(fā)研究提供了新的思路和方法，可以依據(jù)不同的微生物所具有的生物活性物質(zhì)的特異性，開發(fā)針對(duì)不同人群的、具有不同功能性成分的油脂產(chǎn)品。

鎖擲酵母固態(tài)發(fā)酵膨化大豆所提取的油脂含有豐富的類胡蘿卜素，為開發(fā)富含微生物來源的生物活性物質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值提升的功能油脂產(chǎn)品奠定了研究基礎(chǔ)，提供了新的思路。根據(jù)不同的微生物產(chǎn)生物活性物質(zhì)的含量與種類，可以開發(fā)出針對(duì)不同人群的功能性油脂產(chǎn)品。同時(shí)，鎖擲酵母預(yù)處理膨化大豆提取油脂后所得豆粕的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值也有所提高，即通過一步發(fā)酵預(yù)處理實(shí)現(xiàn)了膨化大豆的綜合高價(jià)值開發(fā)利用。