大醬發酵過程中活性物質的變化

單 婷 婷, 蘆 明 春, 李 永 淳, 張 春 枝, 魚 紅 閃, 金 鳳 燮

( 大連工業大學 生物工程學院, 遼寧 大連 116034 )

0 引 言

大醬發酵起源于我國,已有幾千年的歷史,現在已普及到日本、韓國、東南亞等國家。大醬在發酵過程中生成很多活性物質,對人類健康、保健起到了重要的作用。而大醬發酵的主要原料大豆中含有2%的配糖體(苷類),主要成分是異黃體酮苷和大豆皂苷[1]。大豆異黃酮一般情況下主要以糖結合的苷類形式存在,以染料木苷和大豆苷為主,約占總量的97%～98%,而游離型的苷元僅占2%～3%。大豆異黃酮是天然雌激素,可防治乳腺癌、子宮內膜炎、更年期綜合征、骨質疏松、血脂升高等[2]。大豆皂苷是由低聚糖與齊墩果烯三萜縮合形成的一類化合物,目前所知的大豆皂苷的生理活性作用包括抗脂質氧化、降低過氧化脂質、抗血栓、減肥、抗疲勞、抗癌、抗艾滋病毒等[3-4]。

帶有糖基的大豆異黃酮和大豆皂苷是大豆食品中豆腥味(DMF,dry mouth feel)的主要成分,糖基越大豆腥味越大,并妨礙人體對其吸收。若大豆發酵過程中部分水解大豆皂苷糖鏈,可降低溶血作用,大豆異黃酮水解糖基變成苷元,其雌激素受體結合能力提高30倍。不僅消除了豆腥味,易被人體吸收,也提高了其生理活性[1-2]。本實驗室魚紅閃[5]研究大醬發酵過程中大豆皂苷的變化和殘留的皂苷,但目前還沒有對生產出生理功能更強的大醬制品進行系統性研究。基于上述情況,本文主要考察了大醬發酵過程中大豆異黃酮和大豆皂苷的轉化情況,以期在其發酵過程中生產出更多更有效的生理活性物質,為今后生產大豆發酵食品提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

豆粕,大石橋市環城油脂有限責任公司；大米、食鹽,市售；大豆皂苷標準品,Wako Chemicals公司；大豆異黃酮標準品,大連綠峰天然生物制品有限公司；SPX-250型生化培養箱,上海躍進醫療器械廠；紫外分析儀HS-3001,上海光譜儀器有限公司；凝膠圖像分析系統,美國UVP公司；薄層層析板Kiesel gel 60 F254,德國Merck公司；有機試劑,均為分析純。

1.2 實驗方法

1.2.1 菌體的培養

1.2.1.1 培養基

斜面培養基:V(麥芽汁)∶V(水)=1∶4,55 ℃糖化3～4 h,糖化后過濾,濾液煮沸,按2%的體積分數加入瓊脂,繼續加熱,待完全溶化后,趁熱分裝,121 ℃滅菌20 min后,擺成斜面待用。

固體培養基:在250 mL三角瓶中加入20 g豆粕,去離子水10 mL,攪拌均勻放置2～3 h,121 ℃滅菌20 min,待用。

1.2.1.2 培養方法

斜面培養:將制成的斜面培養基,28 ℃培養箱中空培一夜,確保斜面無菌,接入Aspergillusoryzesp. 3042菌,28 ℃培養7 d。

固體培養:將Aspergillusoryzesp. 3042接種于已滅菌的固體培養基中,于28 ℃培養5 d。

1.2.2 大醬的制備

種曲:將100 g豆粕、50 mL水裝入1 000 mL三角瓶中,攪拌均勻放置2～3 h,于121 ℃滅菌20 min,冷卻后接入Aspergillusoryzesp. 3042菌,于28 ℃培養4 d,制成種曲,平行制備12份。

制曲:原料采用兩種配比方案,一種是采用質量分數為50%種曲和50%蒸熟大米作為原料,另一種是采用質量分數為70%種曲和30%蒸熟大米作為原料。

大醬的發酵:取上述兩種曲子各1 000 g,補加質量分數為50%的水和12%的食鹽。混勻后裝入小壇子中,用塑料封口,在30 ℃下進行30 d的發酵。

1.2.3 大豆異黃酮和大豆皂苷的提取[6]

上述兩種大醬發酵過程中,每隔5 d取樣一次,取發酵中大醬各2 g,加入8倍體積75%的乙醇常溫浸提1 d,濾液濃縮蒸干溶于水,石油醚脫脂,乙酸乙酯萃取分層,上層為大豆異黃酮溶液,水飽和正丁醇萃取,正丁醇層為大豆皂苷溶液。

1.2.4 薄層層析法

微量點樣器吸取標準品及提取出的大豆異黃酮溶液,點樣于薄層層析板,然后置于盛有展開劑[V(乙酸乙酯)∶V(丁酮)∶V(甲醇)∶V(水)= 10∶7∶1∶1]的層析缸中展開,在紫外線254 nm下觀測斑點,確定大豆異黃酮苷的轉化情況[7]。

微量點樣器吸取標準品及提取出的大豆皂苷溶液,點樣于薄層層析板,然后置于盛有展開劑[V(氯仿)∶V(甲醇)∶V(水)=65∶35∶10]的層析缸中展開,經10%硫酸加熱顯色后,觀測斑點的變化情況,確定大豆皂苷的轉化情況。

1.2.5 BandScan軟件分析法

利用BandScan軟件分析大豆異黃酮苷和大豆皂苷的轉化率。

1.2.6 大醬發酵過程中的感官指標

上述兩種大醬發酵過程中,每隔5 d進行一次感官評定,評定指標包括色澤、氣味和口味,并進行比較。

1.2.7 大醬成品成分分析

大醬發酵30 d后,對其水分、食鹽、氨基態氮、酸度以及還原糖和總糖的含量進行分析。

1.2.7.1 水 分

水分用直接干燥法進行測定[8]。

1.2.7.2 食 鹽

取10 g大醬,加入150 mL蒸餾水,混勻后煮沸2 h,冷卻,定容至250 mL。取2 mL定容液,以硝酸銀滴定法進行了氯化鈉含量的測定[8]。

1.2.7.3 氨基酸態氮

采用中國黃豆醬標準(ZBX66019—87)的規定進行了測定。取10 g大醬,加入150 mL蒸餾水,混勻后煮沸2 h,冷卻,定容至250 mL。取20 mL定容液,以甲醛滴定法進行了氨基態氮的測定[8]。

1.2.7.4 酸 度

取10 g大醬,用0.05 mol/L NaOH溶液進行滴定。以滴定至pH 8.2時消耗0.05 mol/L NaOH溶液的毫升數來計算總酸含量[8]。

1.2.7.5 還原糖及總糖

利用3,5-二硝基水楊酸法測定大醬中還原糖和總糖的含量。

2 結果與討論

2.1 大醬發酵過程中大豆異黃酮的轉化

以質量分數為30%蒸熟大米和70%豆粕以及50%蒸熟大米和50%豆粕作為原料,經Aspergillusoryzesp. 3042菌曲進行大醬發酵,其過程中5、10、15、30 d分別取樣分析大豆異黃酮的轉化,結果如圖1所示。由圖1可見,發酵過程中隨著天數的增加大豆異黃酮苷逐漸轉化為大豆異黃酮苷元。發酵5 d時,多數大豆苷轉化為大豆素、染料木苷轉化為染料木素；10 d時全部轉化；10～30 d無明顯變化,轉化率約為90%。

底,大豆異黃酮標準品；3∶7,質量分數為30%的蒸熟大米和70%豆粕發酵；5∶5,質量分數為50%的蒸熟大米和50%豆粕發酵

2.2 大醬發酵過程中大豆皂苷的轉化

大醬發酵過程中,5、10、15、30 d分別取樣分析大豆皂苷的轉化,如圖2所示。

底,大豆皂苷標準品；3∶7,質量分數為30%的蒸熟大米和70%豆粕發酵；5∶5,質量分數為50%的蒸熟大米和50%豆粕發酵

由圖2可見,大醬發酵過程中大豆皂苷的組分發生了明顯的變化。發酵5 d時,5個大豆皂苷斑點消失,其糖基發生了改變,轉化成相應的皂苷苷元；10～30 d的發酵過程中,大豆皂苷的組分沒有明顯變化,轉化率約為50%。

2.3 大醬發酵過程中的感官指標

分別采用兩種不同配比原料,在大醬發酵過程中每5 d進行色澤、氣味、口味的感官評定,指標如表1所示。發酵過程中兩種原料的感官基本相同,15～30 d為大醬風味形成期,30 d時第二種配比方案的大醬口味較第一種的甜。

表1 大醬感官指標

2.4 大醬成品成分分析

大醬發酵30 d后,對其水分、食鹽、氨基態氮和酸度以及還原糖和總糖的含量進行測定,結果如表2所示。在兩種大醬的發酵過程中,食鹽和水分變化不明顯,水分質量分數約是60%,食鹽質量分數是8.0%～10.2%。酸度質量分數為0.14%～0.23%,氨基態氮在發酵30 d時質量分數達0.6%以上,符合國家標準,發酵30 d后制成大醬。從大醬成品成分的變化,可確定本實驗的大醬發酵是正常的發酵。

表2 大醬成品成分分析

3 結 論

以質量分數為30%的蒸熟大米和70%豆粕以及50%蒸熟大米和50%豆粕作為原料,經Aspergillusoryzesp. 3042菌曲進行大醬發酵,分析發酵過程中的大豆異黃酮和大豆皂苷的轉化情況。

大醬在發酵5 d時,多數大豆苷轉化為大豆素、染料木苷轉化為染料木素,10 d時全部轉化,10～30 d無明顯變化,轉化率約為90%；發酵過程中大豆皂苷的組分也發生了明顯變化,發酵5 d時,5個大豆皂苷斑點消失,其糖基發生了改變,轉化成相應的皂苷苷元,10～30 d的發酵過程中,大豆皂苷的組分沒有明顯變化,轉化率約為50%。

采用兩種配比方案發酵的大醬在發酵30 d時,對其水分、食鹽、氨基態氮和酸度以及還原糖和總糖的含量進行測定,結果符合國家標準,是正常發酵,都生產出了味鮮醇厚、咸淡適口、生理功能更高的大醬制品。

[1] 大久保一良,吉城由美子,吉越昌樹. 大豆配糖體成分に關する研究[J]. 大豆月報, 1994(6/7):4-17.

[2] 金鳳燮. 天然產物生物轉化[M]. 北京:化學工業出版社, 2009:203-243.

[3] YOSHIKI Y, KINUMI M, KAHARA T, et al. Chemiluminescence of soybean saponins in the presence of active oxygen species[J]. Plant Science, 1996, 116(1):125-129.

[4] 吉城由美子,加原卓,大久保一良. 大豆配糖體成分の活性酸素消去能[J]. 大豆月報, 1996(8/9):20-29.

[5] 魚紅閃,金鳳燮. 大醬發酵過程中大豆皂甙變化的研究[J]. 食品科學, 1995, 20(5):20-24.

[6] 徐龍權,韓穎,田晶,等. 大豆皂甙的提取[J]. 大連輕工業學院學報, 2000, 19(1):51-53.

(XU Long-quan, HAN Ying, TIAN Jing, et al. Studies on extraction of soybean saponin[J]. Journal of Dalian Institute of Light Industry, 2000, 19(1):51-53.)

[7] 崔洪斌. 大豆異黃酮活性研究與應用[M]. 北京:科學出版, 2005:4-29.

[8] 胡振洲. 調味品及醬貨腌制品質量檢驗[M]. 北京:中國計量出版社, 2006:109-121.