金銀花嫩枝葉發(fā)酵條件研究

朱會(huì)霞 代文欣 李云婷 王思垚 趙文慧 李午滕

摘 要：本文以金銀花嫩枝葉為原料測(cè)定發(fā)酵條件對(duì)多酚溶出的影響。通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)確定最佳發(fā)酵條件為pH=6.25、接種2.75%乳酸鏈球菌、發(fā)酵5.5 d、搖床轉(zhuǎn)速160 r·min-1，發(fā)酵液中多酚含量最多，為0.921 g·L-1。各因素對(duì)多酚溶出的影響排序?yàn)榻臃N量>pH值>時(shí)間>搖床轉(zhuǎn)速，結(jié)果為金銀花嫩枝葉中多酚提取提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

關(guān)鍵詞：金銀花；嫩枝葉；發(fā)酵；多酚；乳酸鏈球菌

Abstract： This paper used the tender branches and leaves of honeysuckle as raw materials to determine the effect of fermentation conditions on the dissolution of polyphenols. Through single factor and orthogonal experiments， the optimal fermentation conditions were determined to be pH=6.25， inoculation with 2.75% Streptococcus lactis， fermentation for 5.5 d， and shaking speed of 160 r·min-1. The polyphenol content in the fermentation broth was the highest， at 0.921 g·L-1. The order of influencing factors is inoculation amount>pH value>time>shaking speed， providing experimental basis for extracting polyphenols from the tender branches and leaves of honeysuckle.

Keywords： honeysuckle; tender branches and leaves; fermentation; polyphenols; Streptococcus lactis

金銀花是我國傳統(tǒng)中藥材，在全國各地均有種植[1]，其莖葉及花均含有金銀花黃酮、綠原酸、金銀花多糖和多酚等功能性成分，被廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥領(lǐng)域。我國金銀花主要以花入藥，莖葉的利用率很低。近年來，隨著我國金銀花的栽培面積不斷擴(kuò)大，大量金銀花嫩枝葉作為農(nóng)產(chǎn)品廢棄物被丟棄，因此研究金銀花嫩枝葉功能性成分的提取，如金銀花鮮葉發(fā)酵提取多酚的工藝具有重要意義[2-4]。本文以金銀花嫩枝葉為研究對(duì)象，研究發(fā)酵工藝條件對(duì)金銀花嫩枝葉多酚溶出的影響，為金銀花嫩枝葉功能成分提取提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

金銀花嫩枝葉采自河北長益生物科技有限公司下屬益聯(lián)合作社；釀酒酵母Y2、畢赤酵母GS115、乳酸鏈球菌hs-5、乳酸桿菌CECT5716、醋酸菌ATCC 23768由衡水學(xué)院發(fā)酵工程實(shí)驗(yàn)室保藏。

小型多功能粉碎機(jī)YF3-5，瑞安市永歷制藥機(jī)械有限公司；紫外可見分光光度儀UV-5500，上海元析儀器有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 金銀花嫩枝葉選擇

去除新鮮金銀花嫩枝葉中的雜質(zhì)，清洗粉碎，按1∶9比例加水混勻。

1.2.2 發(fā)酵菌種及溫度的測(cè)定

分別接入1%的釀酒酵母Y2、畢赤酵母GS115、乳酸鏈球菌hs-5、乳酸桿菌CECT5716和醋酸菌ATCC 23768，分別在28 ℃、31 ℃、34 ℃、37 ℃和40 ℃下恒溫培養(yǎng)7 d，確定最適發(fā)酵菌種和溫度。

1.2.3 pH值的測(cè)定

pH值分別為5.0、5.5、6.0、6.5和7.0發(fā)酵7 d，確定發(fā)酵最適pH值。

1.2.4 接種量的測(cè)定

在最適pH值條件下，微生物接種量分別為1.5%、2.0%、2.5%、3.0%和3.5%，發(fā)酵7 d，確定發(fā)酵最適接種量。

1.2.5 發(fā)酵時(shí)間的測(cè)定

在最適菌種和最佳接種量條件下，分別發(fā)酵4 d、5 d、6 d、7 d和8 d，確定最優(yōu)發(fā)酵時(shí)間。

1.2.6 搖床轉(zhuǎn)速的測(cè)定

在其他單因素條件確定下，控制轉(zhuǎn)速分別為110 r·min-1、130 r·min-1、150 r·min-1、170 r·min-1和190 r·min-1，裝液量150 mL/500 mL，發(fā)酵7 d，測(cè)定發(fā)酵液的多酚量。

1.2.7 正交實(shí)驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)接種量、時(shí)間、pH值和搖床轉(zhuǎn)速4個(gè)因素設(shè)計(jì)正交實(shí)驗(yàn)（表1）。

1.2.8 多酚含量的測(cè)定

多酚含量的測(cè)定采用福林酚比色法[5]。

2 結(jié)果與分析

2.1 發(fā)酵溫度、發(fā)酵菌種對(duì)金銀花嫩枝葉發(fā)酵液多酚溶出的影響

由圖1可知，發(fā)酵溫度對(duì)金銀花嫩枝葉發(fā)酵液中多酚含量的影響較大。乳酸鏈球菌在34 ℃時(shí)發(fā)酵效果最好，金銀花嫩枝葉發(fā)酵液中的多酚含量達(dá)到0.468 g·L-1。在溫度大于34 ℃的條件下，乳酸鏈球菌發(fā)酵的金銀花嫩枝葉發(fā)酵液中的多酚含量明顯下降，可能是溫度過高影響了乳酸鏈球菌菌株的活性。因此確定最佳接種菌種為乳酸鏈球菌，最佳發(fā)酵溫度為34 ℃。

2.2 發(fā)酵pH值對(duì)金銀花嫩枝葉發(fā)酵液多酚溶出的影響

pH值也是影響發(fā)酵液多酚含量的主要因素。隨著pH值的升高，金銀花嫩枝葉發(fā)酵液中多酚含量呈先上升又下降的趨勢(shì)。pH值分別為5.0、5.5、6.0、6.5和7.0，測(cè)得發(fā)酵液中的多酚含量分別為0.582 g·L-1、0.638 g·L-1、0.673 g·L-1、0.632 g·L-1、0.597 g·L-1，在pH為6.0時(shí)發(fā)酵液中的多酚含量達(dá)到最大值0.673 g·L-1，因此確定pH=6.0是金銀花嫩枝葉發(fā)酵時(shí)乳酸鏈球菌的最佳發(fā)酵pH值。

2.3 發(fā)酵菌種接種量對(duì)金銀花嫩枝葉發(fā)酵液多酚溶出的影響

當(dāng)乳酸鏈球菌接種量為1.5%、2.0%、2.5%時(shí)，發(fā)酵液中的多酚含量分別為0.659 g·L-1、0.715 g·L-1、0.756 g·L-1。當(dāng)乳酸鏈球菌的接種量為3.0%和3.5%時(shí)，發(fā)酵液中的多酚含量分別為0.751 g·L-1和0.746 g·L-1。

因此，本實(shí)驗(yàn)確定金銀花嫩枝葉發(fā)酵液的乳酸鏈球菌的最佳接種量應(yīng)在2.5%。

2.4 發(fā)酵時(shí)間對(duì)金銀花嫩枝葉發(fā)酵液多酚溶出的影響

隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，多酚含量隨之增加，發(fā)酵時(shí)間為4 d、5 d、6 d、7 d和8 d，測(cè)得發(fā)酵液中的多酚含量分別是0.615 g·L-1、0.723 g·L-1、0.808 g·L-1、0.800 g·L-1和0.798 g·L-1。乳酸鏈球菌發(fā)酵時(shí)間6 d時(shí)，多酚含量達(dá)到最大值0.808 g·L-1。因此確定金銀花嫩枝葉發(fā)酵液的乳酸鏈球菌的最佳發(fā)酵時(shí)間為6 d。

2.5 搖床轉(zhuǎn)速對(duì)金銀花嫩枝葉發(fā)酵液多酚溶出的影響

設(shè)置搖床轉(zhuǎn)速分別為110 r·min-1、130 r·min-1、150 r·min-1、170 r·min-1和190 r·min-1，測(cè)得發(fā)酵液中的多酚含量分別是0.621 g·L-1、0.719 g·L-1、0.883 g·L-1、0.733 g·L-1和0.618 g·L-1。乳酸鏈球菌在搖床轉(zhuǎn)速為150 r·min-1時(shí)發(fā)酵效果最好，多酚含量達(dá)到0.883 g·L-1。再增加搖床轉(zhuǎn)速金銀花嫩枝葉發(fā)酵液中的多酚含量開始有下降趨勢(shì)，因此確定150 r·min-1為金銀花嫩枝葉發(fā)酵的最佳搖床轉(zhuǎn)速。

2.6 正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析

由表2可知，影響金銀花嫩枝葉發(fā)酵液中多酚含量的主次因素為接種量>pH值>時(shí)間>搖床轉(zhuǎn)速。由K值得，最優(yōu)水平為A3B3C3D3，即接種量為2.75%，發(fā)酵時(shí)間為5.5 d，pH=6.25，搖床轉(zhuǎn)速160 r·min-1，此時(shí)金銀花嫩枝葉發(fā)酵液中多酚含量最多，為0.921 g·L-1，高于正交實(shí)驗(yàn)組合的最高結(jié)果0.899 g·L-1。

3 結(jié)論

本文以金銀花嫩枝葉為研究對(duì)象，先通過單因素實(shí)驗(yàn)縮小發(fā)酵各條件范圍，接著在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)確定發(fā)酵溫度、發(fā)酵菌種、pH值、接種量、發(fā)酵時(shí)間和搖床轉(zhuǎn)速，為金銀花嫩枝葉功能成分提取及工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。通過正交實(shí)驗(yàn)確定各因素的最佳水平組合為A3B3C3D3，即接種量為2.75%、發(fā)酵時(shí)間為5.5 d、pH=6.25、搖床轉(zhuǎn)速為160 r·min-1，此時(shí)在34 ℃下金銀花嫩枝葉中用乳酸鏈球菌發(fā)酵得到的多酚含量最多，為0.921 g·L-1。隨著我國金銀花栽培面積的不斷擴(kuò)大，研究金銀花嫩枝葉功能性成分多酚的溶出與提取有重要的意義。通過優(yōu)化金銀花嫩枝葉發(fā)酵條件來溶出并提取多酚，將為金銀花嫩枝葉功能成分提取及工業(yè)化生產(chǎn)提供理論依據(jù)。

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