乳桿菌發(fā)酵對(duì)生姜副產(chǎn)物蒸餾液活性成分及抗氧化活性的影響

朱倩，楊松，伍玉菡，郭家剛，杜京京，江艦*

1(安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，安徽 合肥，230031)2(安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院安徽省食品微生物發(fā)酵與功能應(yīng)用工程實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥，230031)

生姜(ZingiberOfficinaleRoscoe)屬姜科植物，是世界廣泛應(yīng)用的香辛保健類(lèi)蔬菜，也是我國(guó)衛(wèi)生部首批頒布的藥食兼用資源之一[1]，在食品加工生產(chǎn)中常作為重要原料。中國(guó)生姜資源豐富，分布廣泛，栽培面積和產(chǎn)量均位居世界第一[2]。生姜中富含姜辣素、黃酮、多酚、姜黃素、揮發(fā)性化合物和蛋白質(zhì)等多種特征成分，是其生物活性功能的主要來(lái)源[2]。生姜常被加工成高價(jià)值的姜油樹(shù)脂和精油，姜油樹(shù)脂只占根莖總干重的4%～10%，因此而產(chǎn)生的蒸餾液、姜渣等副產(chǎn)物數(shù)量可觀。這些副產(chǎn)物通常被直接丟棄或堆肥處理，造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。生姜副產(chǎn)物中仍然含有大量的植物化學(xué)物質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)成分，因此利用副產(chǎn)物進(jìn)行高值化產(chǎn)品開(kāi)發(fā)是實(shí)現(xiàn)加工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的有利途徑之一。

近年來(lái)，乳酸菌發(fā)酵是解決各種果蔬生產(chǎn)過(guò)剩、促進(jìn)果蔬及其副產(chǎn)物綜合利用的最佳途徑[3]。其中，乳桿菌是食品加工中最常見(jiàn)的益生菌，如嗜酸乳桿菌、植物乳桿菌和副干酪乳桿菌等因具有優(yōu)良的發(fā)酵特性已被廣泛應(yīng)用于果蔬發(fā)酵[4-5]。果蔬發(fā)酵過(guò)程中，乳桿菌可通過(guò)酶系代謝將復(fù)雜分子分解成更加自由和簡(jiǎn)單的化合物形式或者通過(guò)脫糖基化從植物細(xì)胞壁中釋放更多活性物質(zhì)，從而提高發(fā)酵產(chǎn)品的生物利用度和生物活性，增強(qiáng)其營(yíng)養(yǎng)特性[6-7]。LI等[8]研究發(fā)現(xiàn)植物乳桿菌通過(guò)發(fā)酵去除酚類(lèi)化合物的糖基和水解沒(méi)食子醇基，導(dǎo)致酚譜發(fā)生變化，產(chǎn)生羥基較多的游離苷元，從而提高蘋(píng)果汁的抗氧化活性。YAN等[4]研究發(fā)現(xiàn)鼠李糖乳桿菌和植物乳桿菌混合發(fā)酵可以誘導(dǎo)藍(lán)莓渣植物細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)分解，進(jìn)而釋放總酚、黃酮類(lèi)化合物，增加了藍(lán)莓渣的抗氧化活性。此外，乳酸菌本身還具有抗氧化活性，許多乳酸菌具有酶促和非酶促抗氧化機(jī)制，可以最大限度地減少活性氧的產(chǎn)生[7]。

因此，乳桿菌發(fā)酵是改善食品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、強(qiáng)化其生物活性的重要加工技術(shù)手段，且其發(fā)酵效率高、成本低，具有廣闊的開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景。目前有關(guān)生姜副產(chǎn)物再利用的研究較少，尤其是利用生物發(fā)酵技術(shù)實(shí)現(xiàn)生姜蒸餾液高值化利用的研究尚未見(jiàn)報(bào)道?；诖?，本研究采用植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌作為發(fā)酵劑分別對(duì)生姜精油副產(chǎn)物蒸餾液進(jìn)行發(fā)酵，分析發(fā)酵對(duì)蒸餾液主要活性成分和抗氧化活性的影響，旨在為研發(fā)生姜副產(chǎn)物高值化利用技術(shù)和發(fā)酵姜茶飲料等生姜發(fā)酵食品提供研究基礎(chǔ)，促進(jìn)生姜加工產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

生姜品種為舒城黃姜，由安徽谷瑞農(nóng)業(yè)科技開(kāi)發(fā)有限公司提供。植物乳桿菌CICC 22699(Lactobacillusplantarum，Lp)、嗜酸乳桿菌GIM 1.132(Lactobacillusacidophilus，La)分別購(gòu)自中國(guó)工業(yè)微生物菌種保藏中心、廣東省微生物菌種保藏中心。

6-姜酚、8-姜酚、10-姜酚、6-姜烯酚、姜酮標(biāo)準(zhǔn)品，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；沒(méi)食子酸、蘆丁、ABTS，上海源葉生物科技有限公司；DPPH、維生素C、福林-酚、鉬酸銨、乙腈(色譜純)，北京索萊寶科技有限公司；鐵氰化鉀、亞硝酸鈉，上海麥克林生化科技有限公司；鄰菲羅啉，北京酷來(lái)博科技有限公司；MRS培養(yǎng)基，青島海博生物技術(shù)有限公司；其他試劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

BL1036A破壁料理機(jī)，美的集團(tuán)；PHS-3C pH計(jì)，上海雷磁儀器有限公司；DNP-9022電熱恒溫培養(yǎng)箱，上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司；JA5003B電子天平，上海越平科學(xué)儀器有限公司；UV-5200紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)，上海元析儀器有限公司；SC-3610低速離心機(jī)，安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司；LC-20A高效液相色譜儀，日本島津公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 生姜蒸餾液的制備

干姜粉碎后，按姜粉∶蒸餾水以1∶40的質(zhì)量比加水蒸餾5 h，油水分離后，將剩余的殘?jiān)鸵后w用4層紗布過(guò)濾，得到生姜蒸餾液。

1.3.2 菌懸液制備

將La、Lp凍干菌粉分別接入MRS液體培養(yǎng)基進(jìn)行活化，活化2代后，3 000 r/min離心10 min，棄去上清液，用0.85%的無(wú)菌生理鹽水清洗、離心2～3次，再用生理鹽水重懸沉淀得到活菌數(shù)為5.0×109CFU/mL的菌懸液。

1.3.3 生姜蒸餾液發(fā)酵工藝

取30 mL生姜蒸餾液于發(fā)酵瓶中，添加10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的果葡糖漿作為碳源，80 ℃滅菌10 min。冷卻后，按照2%(體積分?jǐn)?shù))的接種量分別接種La、Lp菌懸液，使生姜蒸餾液中的初始乳桿菌濃度≥1×108CFU/mL，于(37±1) ℃培養(yǎng)24 h。每隔一段時(shí)間收集樣品，置于-20 ℃保存待測(cè)。

1.3.4 pH值與總酸的測(cè)定

pH值：采用pH計(jì)測(cè)定；總酸：按照GB/T 12456—2021《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中總酸的測(cè)定》pH計(jì)電位滴定法測(cè)定(以乳酸計(jì))。

1.3.5 總酚和總黃酮含量的測(cè)定

采用Folin-Ciocalteu法測(cè)定總酚的含量[4]，結(jié)果以沒(méi)食子酸當(dāng)量(mg GAE/mL)表示，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=5.811x+0.018 9，R2=0.998。采用NaNO2-Al(NO3)3法測(cè)定總黃酮的含量[4]，結(jié)果以蘆丁當(dāng)量(mg RE/mL)表示，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=6.143 6x-0.232，R2=0.997 3。

1.3.6 姜辣素含量的測(cè)定

取適量發(fā)酵液過(guò)0.22 μm微孔濾膜后進(jìn)行高效液相色譜分析。標(biāo)準(zhǔn)品6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、姜酮制備成混合標(biāo)準(zhǔn)液，稀釋為不同濃度梯度。

高效液相色譜檢測(cè)條件：色譜柱：InertSustain C18(250 mm×4.6 mm，5 μm)；流動(dòng)相：乙腈(B)-超純水(A)，梯度洗脫(0～10 min：45%～50% B；10～20 min：50%～65% B；20～40 min：65%～100% B；40～45 min：100%～45% B；45～48 min：45% B)；柱溫45 ℃；檢測(cè)波長(zhǎng)280 nm；流速1.0 mL/min；進(jìn)樣量10 μL。

1.3.7 抗氧化能力的測(cè)定

1.3.7.1 DPPH自由基清除能力

參考周穎等[9]所述方法。取適量發(fā)酵液，蒸餾水稀釋5倍。將2.0 mL樣品稀釋液加入2.0 mL的DPPH無(wú)水乙醇溶液(0.2 mmol/L)中，振蕩混勻，室溫避光反應(yīng)30 min后，4 500 r/min離心3 min，取上清液測(cè)定其在517 nm處的吸光值。DPPH自由基清除率計(jì)算如公式(1)所示：

(1)

式中：A1，樣品吸光值；A0，以無(wú)水乙醇代替DPPH溶液的吸光值；A2，以無(wú)水乙醇代替樣品的吸光值。

1.3.7.2 ABTS陽(yáng)離子自由基清除能力

參考范金波等[10]所述方法。將20 mL ABTS溶液(7 mmol/L)與350 μL的過(guò)硫酸鉀溶液(140 mmol/L)，混合均勻，于室溫下避光靜置14 h，制成ABTS陽(yáng)離子自由基儲(chǔ)備液。使用前，將ABTS陽(yáng)離子自由基儲(chǔ)備液用無(wú)水乙醇稀釋?zhuān)敝疗湓?34 nm處的吸光值為0.7±0.02。取適量發(fā)酵液，蒸餾水稀釋5倍。分別取0.4 mL樣品稀釋液與4.6 mL稀釋后的ABTS陽(yáng)離子自由基溶液混合均勻，30 ℃避光水浴3 min后，4 500 r/min離心3 min，取上清液測(cè)定其在734 nm處的吸光值。以稀釋后的ABTS陽(yáng)離子自由基溶液為空白對(duì)照。ABTS陽(yáng)離子自由基清除率計(jì)算如公式(2)所示：

(2)

式中：A1，樣品與ABTS陽(yáng)離子自由基溶液反應(yīng)后的吸光值；A2，樣品溶液本底吸光值；A0，空白對(duì)照的吸光值。

1.3.7.3 羥自由基(·OH)清除能力

參考周穎等[9]所述方法。吸取3.8 mL的PBS溶液(0.2 mol/L，pH 7.4)于試管中，依次加入1.0 mL鄰菲羅啉(0.75 mmol/L)，1.5 mL硫酸亞鐵(0.75 mmol/L)，1.0 mL發(fā)酵液和1.0 mL 0.1%(體積分?jǐn)?shù))的過(guò)氧化氫，混勻后置于37 ℃反應(yīng)60 min。反應(yīng)完成后，4 500 r/min離心5 min，取上清液測(cè)定其在536 nm處的吸光值?！H清除率計(jì)算如公式(3)所示：

(3)

式中：A1，樣品吸光值；A2，不加樣品的吸光值；A3，不加樣品和過(guò)氧化氫的吸光值。

(4)

式中：A0，未添加樣品的吸光度；A1，樣品的吸光度；A2，樣品本底吸光度。

1.3.7.5 還原力

參考YAN等[4]所述方法。取1 mL發(fā)酵液與2.5 mL PBS溶液(0.2 mol /L，pH 6.6)、2.5 mL 1%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))鐵氰化鉀混合均勻，50 ℃水浴反應(yīng)20 min后迅速冷卻，加入2.5 mL 10%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))三氯乙酸終止反應(yīng)。然后在4 500 r/min離心10 min，取2.5 mL上清液與2.5 mL蒸餾水、0.5 mL 0.1%三氯化鐵混合，靜置反應(yīng)10 min后在700 nm處測(cè)定吸光值，蒸餾水作為參比溶液。結(jié)果以維生素C當(dāng)量表示，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.006 4x-0.040 4，R2=0.993。

1.3.7.6 總抗氧化能力

參考范金波等[10]所述方法。分別稱(chēng)取四水合鉬酸銨、濃硫酸、磷酸三鈉溶于蒸餾水中，使其濃度分別為4 mmol/L、0.6 mol/L和28 mmol/L，混合均勻，制成鉬酸銨反應(yīng)試劑。取適量發(fā)酵液，蒸餾水稀釋100倍。取0.5 mL樣品稀釋液與3 mL鉬酸銨反應(yīng)試劑混勻，90 ℃水浴反應(yīng)90 min，待冷卻至室溫后，在695 nm處測(cè)定吸光值，以不加樣品的空白試劑為參比溶液?？偪寡趸芰σ跃S生素C當(dāng)量表示，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.006 4x+0.017 1，R2=0.999 1。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差形式表示。采用Origin 9.0軟件繪制圖表，采用SPSS 25軟件進(jìn)行顯著性和Pearson相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 生姜蒸餾液發(fā)酵特性動(dòng)態(tài)研究

pH和總酸可以反映乳酸菌發(fā)酵過(guò)程中微生物的生長(zhǎng)代謝情況。從圖1可以看出，生姜蒸餾液接種兩種乳桿菌后發(fā)酵情況均正常，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，pH呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，總酸呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。Lp、La發(fā)酵生姜蒸餾液的pH在發(fā)酵10 h內(nèi)下降幅度較大，由5.7分別降至3.32、3.94；10 h之后下降幅度減小，最終Lp、La發(fā)酵液的pH值分別為3.09、4.06。乳酸菌在無(wú)氧條件下利用碳源產(chǎn)生乳酸等有機(jī)酸，降低發(fā)酵液中的pH[12]。發(fā)酵的0～10 h，Lp發(fā)酵液的pH下降速率顯著大于La發(fā)酵液；10 h之后，La發(fā)酵液的pH值趨于穩(wěn)定，Lp發(fā)酵液pH仍緩慢降低，說(shuō)明植物乳桿菌在低pH條件下仍能進(jìn)行生長(zhǎng)代謝。從圖1-B中可以看出，La發(fā)酵液的總酸含量在發(fā)酵的0～10 h快速積累，從0.18 g/kg上升至0.74 g/kg。然而，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，總酸和次級(jí)代謝產(chǎn)物的不斷累積以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消耗，使得這種酸性環(huán)境不適宜乳酸菌的大量生長(zhǎng)[12]。10 h之后，La發(fā)酵速度減慢，產(chǎn)酸量減少，環(huán)境中的總酸趨于穩(wěn)定。Lp發(fā)酵液的產(chǎn)酸量則在發(fā)酵24 h內(nèi)呈現(xiàn)持續(xù)上升的趨勢(shì)，在24 h達(dá)到最大酸度2.89 g/kg。由pH值和總酸含量變化程度來(lái)看，植物乳桿菌發(fā)酵生姜蒸餾液的速率明顯優(yōu)于嗜酸乳桿菌，能更好的利用生姜蒸餾液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。雖然研究表明生姜具有一定的抗菌活性，但也有研究證實(shí)了生姜汁適宜乳酸菌的生長(zhǎng)，嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌等菌種可使發(fā)酵生姜汁的pH值由5.5降至3.0[13]，這與我們的研究結(jié)果一致。

A-pH；B-總酸圖1 生姜蒸餾液發(fā)酵過(guò)程中pH和總酸含量的變化Fig.1 Changes in the pH value and total acid content of ginger distillate during fermentation

2.2 乳酸菌發(fā)酵對(duì)生姜蒸餾液中活性成分的影響

2.2.1 乳酸菌發(fā)酵對(duì)生姜蒸餾液中總酚和總黃酮的影響

由圖2可知，在0～24 h連續(xù)發(fā)酵過(guò)程中，Lp、La發(fā)酵液中的總酚和總黃酮含量均隨發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢(shì)，其中，總酚含量變化顯著。在發(fā)酵的0～12 h，Lp發(fā)酵液中總酚含量由0.200 mg/mL下降至0.174 mg/mL。發(fā)酵的0～8 h，La發(fā)酵液中總酚含量由0.206 mg/mL下降至0.181 mg/mL。發(fā)酵24 h后，Lp、La發(fā)酵液中總酚含量均升高至0.193 mg/mL。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，24 h后Lp和La發(fā)酵液中總黃酮的含量由初始的0.126 mg/mL分別降至0.111 mg/mL、0.115 mg/mL。發(fā)酵24 h后，Lp和La發(fā)酵液中的總酚和總黃酮含量均顯著低于初始含量。以往的一些研究顯示出了相似的變化趨勢(shì)[5, 14]。MUSTAFA等[14]采用干酪乳桿菌發(fā)酵石榴汁24 h后總酚含量減少了30%。植物乳桿菌發(fā)酵蘋(píng)果汁的總酚含量由115.6 g/mL降至89.3 g/mL，總黃酮含量由119 g/mL降至77.7 g/mL[8]。番木瓜發(fā)酵飲料的總酚含量在發(fā)酵期間顯著降低，從0 h的32.06 mg/100g下降到48 h的28.96 mg/100g[15]。

發(fā)酵液中總酚和總黃酮含量的降低，一方面可能是多酚、黃酮類(lèi)物質(zhì)被乳桿菌降解，乳桿菌的存在促進(jìn)了簡(jiǎn)單酚類(lèi)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化和高分子質(zhì)量酚類(lèi)化合物的解聚[8]，另一方面酚類(lèi)化合物可以與葡萄糖、蛋白質(zhì)等組合或吸附，導(dǎo)致含量降低[9]。發(fā)酵后期總酚和總黃酮含量呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，可能是植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌能夠分泌一些有利于細(xì)胞壁降解的酶系，提高胞內(nèi)物質(zhì)的釋放效率[16-17]，從而進(jìn)一步提高蒸餾液中多酚、黃酮的含量。

A-總酚；B-總黃酮圖2 生姜蒸餾液發(fā)酵過(guò)程中總酚和總黃酮含量的變化Fig.2 Changes in the contents of total phenols and total flavonoids of ginger distillate during fermentation注：不同小寫(xiě)字母表示差異顯著(P<0.05)(下同)

2.2.2 乳酸菌發(fā)酵對(duì)生姜蒸餾液中姜辣素類(lèi)化合物的影響

姜辣素是由多種成分組成的混合物，是生姜中重要的活性物質(zhì)，具有較強(qiáng)的抗氧化能力[1]。由表1可知，發(fā)酵前生姜蒸餾液中的主要姜辣素成分為6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚和姜酮，其中6-姜酚含量最高，為68.589 mg/L。隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，Lp、La發(fā)酵液中6-姜酚含量呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢(shì)，姜酮含量無(wú)顯著性變化；發(fā)酵2 h后，8-姜酚、6-姜烯酚含量減少，低于檢測(cè)限。羅松明[18]采用5種乳酸菌劑發(fā)酵仔姜時(shí)也發(fā)現(xiàn)姜辣素含量呈現(xiàn)不同程度的減少趨勢(shì)。周穎等[9]研究酵母菌、副干酪乳桿菌和醋酸桿菌混合發(fā)酵制備生姜酵素時(shí)發(fā)現(xiàn)6-姜酚含量從130.02 mg/L降至81.09 mg/L，而姜辣素總量基本不變，可能是6-姜酚與其他姜辣素類(lèi)化合物在發(fā)酵過(guò)程中發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化。CHOI等[19]研究發(fā)現(xiàn)裂殖酵母發(fā)酵可以促進(jìn)生姜提取物中6-姜烯酚向6-姜酮酚的生物轉(zhuǎn)化。發(fā)酵過(guò)程中，姜辣素類(lèi)化合物可能被乳桿菌作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)消耗降解，且發(fā)酵產(chǎn)酸導(dǎo)致的低酸環(huán)境可能催化姜辣素結(jié)構(gòu)改變，從而轉(zhuǎn)化成其他物質(zhì)。

表1 生姜蒸餾液發(fā)酵過(guò)程中姜辣素類(lèi)化合物含量的變化Table 1 Changes in the contents of gingerol compounds of ginger distillate during fermentation

2.3 乳酸菌發(fā)酵對(duì)生姜蒸餾液抗氧化活性的影響

2種乳桿菌發(fā)酵均顯著提高了生姜蒸餾液的DPPH自由基清除能力和總抗氧化能力(圖3-A、圖3-F)。在發(fā)酵的0～4 h，Lp、La發(fā)酵液的自由基清除率迅速上升，發(fā)酵12 h之后趨于穩(wěn)定，最終DPPH自由基清除率分別達(dá)到93.35%、93.73%。發(fā)酵2 h時(shí)，Lp發(fā)酵液的總抗氧化能力達(dá)到了78.396 μg/mL，相較于發(fā)酵前提高了10.50%，之后基本穩(wěn)定。在0～24 h發(fā)酵過(guò)程中，La發(fā)酵液總抗氧化能力持續(xù)上升，在24 h達(dá)到了85.635 μg/mL，相較于發(fā)酵前提高了41.72%。范金波等[10]研究表明總抗氧化能力與酚類(lèi)物質(zhì)的乙烯基和羥基等活性基團(tuán)有關(guān)。

未發(fā)酵樣品經(jīng)過(guò)稀釋后仍具有較強(qiáng)的ABTS陽(yáng)離子自由基清除能力，清除率高達(dá)98.91%。由圖3-B可知，ABTS陽(yáng)離子自由基清除率隨發(fā)酵時(shí)間呈現(xiàn)先降低后穩(wěn)定的趨勢(shì)。在發(fā)酵的0～12 h，Lp、La發(fā)酵液的自由基清除率從98.91%迅速降低到78.06%、85.17%，之后不再發(fā)生顯著性變化。ABTS自由基為陽(yáng)離子自由基，可從抗氧化劑分子中獲得1個(gè)電子形成穩(wěn)定的中性分子[22]。發(fā)酵后清除率降低，可能與提供電子的姜辣素類(lèi)化合物、酚類(lèi)物質(zhì)減少有關(guān)。

結(jié)果表明適當(dāng)?shù)娜樗岚l(fā)酵可顯著提高生姜蒸餾液的抗氧化活性，而植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌發(fā)酵液中抗氧化能力的差異可能與發(fā)酵過(guò)程中乳酸菌的代謝產(chǎn)物和生姜蒸餾液中活性物質(zhì)的變化有關(guān)。

2.4 抗氧化能力與主要活性物質(zhì)的相關(guān)性分析

植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌發(fā)酵生姜蒸餾液過(guò)程中抗氧化能力與活性成分的相關(guān)性分析如表2所示，活性成分與抗氧化能力之間存在一定的量效關(guān)系。

2種乳桿菌發(fā)酵過(guò)程中，DPPH自由基清除能力均與6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)，La發(fā)酵過(guò)程中DPPH自由基清除能力與總酚、黃酮呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05)，說(shuō)明6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、總酚和黃酮含量的變化是導(dǎo)致發(fā)酵過(guò)程中DPPH自由基清除能力變化的重要原因。

A-DPPH自由基清除率；B-ABTS陽(yáng)離子自由基清除率；C-·OH清除率；清除率；E-還原力；F-總抗氧化能力圖3 生姜蒸餾液發(fā)酵過(guò)程中抗氧化活性的變化Fig.3 Changes in the antioxidant activities of ginger distillate during fermentation

表2 生姜蒸餾液發(fā)酵過(guò)程中抗氧化能力與活性成分相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis of the antioxidant activity and active components of ginger distillate during fermentation

由此可以看出，兩種乳桿菌發(fā)酵過(guò)程中6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、總酚和黃酮對(duì)生姜蒸餾液抗氧化活性起決定性作用，但在不同乳桿菌發(fā)酵體系和不同抗氧化體系中，它們的影響程度不完全一致。此外，生姜蒸餾液發(fā)酵液中抗氧化活性物質(zhì)來(lái)源較復(fù)雜，除姜辣素、總酚、黃酮外，乳桿菌發(fā)酵產(chǎn)生的有機(jī)酸及其他代謝物也可能通過(guò)直接淬滅或抑制自由基、提供質(zhì)子或電子等方式，共同發(fā)揮抗氧化作用[24-25]。

3 結(jié)論

本研究采用提取精油后的廢棄物生姜蒸餾液作為發(fā)酵底物，對(duì)比分析了植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌發(fā)酵過(guò)程中生姜蒸餾液的發(fā)酵特性、主要活性成分及抗氧化活性的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明植物乳桿菌和嗜酸乳桿菌在生姜蒸餾液中均生長(zhǎng)良好，其中，植物乳桿菌在產(chǎn)酸方面表現(xiàn)最佳。雖然發(fā)酵后總酚、黃酮和姜辣素類(lèi)化合物的含量有所下降，但發(fā)酵液清除自由基的活性得到了一定程度的提高。抗氧化活性的提高與6-姜酚、8-姜酚、6-姜烯酚、總酚、總黃酮含量的變化顯著相關(guān)(P<0.05)。因此，生姜蒸餾液可作為乳桿菌特別是植物乳桿菌良好的益生菌載體且具有較高的抗氧化活性，通過(guò)發(fā)酵達(dá)到了提質(zhì)增效的目的，為高抗氧化活性的發(fā)酵姜茶飲料、生姜風(fēng)味發(fā)酵食品的開(kāi)發(fā)及生姜副產(chǎn)物的高值化利用提供了研究基礎(chǔ)。但乳桿菌發(fā)酵生姜蒸餾液過(guò)程中活性物質(zhì)的代謝途徑及其與抗氧化活性之間的關(guān)系有待進(jìn)一步研究。