富含SOD的玫瑰花紅棗酵素工藝研究

蔡文煊 趙天歌 胡燃 王瑋辰 劉杰 劉全文 袁懷波

摘 要：為促進玫瑰花紅棗酵素中活性成分的產生，以重瓣玫瑰花、新疆紅棗為主要原料，乳酸菌和醋酸菌為發酵菌種，通過單因素以及響應面試驗探究玫瑰花紅棗酵素不同發酵工藝條件對酵素產品中總酚濃度和SOD（超氧化物歧化酶）活力的影響。結果表明：最佳發酵工藝為菌種添加量3%，菌種配比乳酸菌∶醋酸菌=2∶1，白糖添加量15%，發酵溫度30℃;該條件下發酵90d，酵素產品總酚質量濃度為7.86mg/100mL，SOD酶活力為372.36U/mL。

關鍵詞：紅棗;玫瑰;酵素;發酵工藝

中圖分類號 TQ920.6 文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）15-0168-04

Processing Technology of Rose and Jujube Enzyme Rich in SOD

CAI Wenxuan1 et al.

（1School of Food and Biological Engineering，Hefei University of Technology，Hefei 230009，China）

Abstract： In order to promote the production of active ingredients in the rose flower and jujube enzyme. This study used double rose flower and Xinjiang jujube as the main raw materials， and lactic acid bacteria and acetic acid bacteria as fermentation strains. Testing the influence of different fermentation conditions on the total phenol concentration and SOD （superoxide dismutase） activity in enzyme through single factor and response surface experiment. The experiment results show that the best fermentation process is 3% of strains， the ratio of lactic acid bacteria to acetic acid bacteria is 2∶1， the amount of sugar is 15%， the fermentation temperature is 30℃. Under these conditions， the total phenol mass concentration of the product after 90 days of fermentation is 7.86mg/100mL， and the SOD enzyme activity is 372.36U/mL.

Key words： Jujube;Rose;Enzyme;Fermentation process

玫瑰花瓣富含花青素、黃酮類物質、多酚類物質、維生素、氨基酸、微量元素以及生物堿等，具有較高的食用價值和藥用價值。紅棗富含蛋白質、脂肪、糖類、維生素、礦物質和環磷酸腺苷等營養物質，具有一定的保健作用。紅棗與玫瑰營養保健功能與其所含營養成分密切相關，因此玫瑰紅棗復合型功能產品的研究與開發具有現實意義。酵素是一種具有保健功能，包括了由酶、產酶微生物以及發酵生成的生理活性物質所構成的整體。酵素是一個復雜的發酵體系，各種微生物和原料底物之間相互作用，其蘊含的益生菌可以調節腸道菌群，同時原料中的小分子物質通過發酵可以得到充分釋放，從而更易被人體吸收。本研究以玫瑰花、紅棗為主要原料，探究玫瑰花酵素加工工藝，確定玫瑰花酵素生產的最佳工藝參數，為玫瑰花產品開發提供技術參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器 市售重瓣玫瑰花、紅棗、白砂糖;醋酸菌、乳酸菌（安琪股份有限公司）;山梨糖醇、檸檬酸、羧甲基纖維素鈉（河南萬邦實業有限公司）。KH-45AS電熱恒溫干燥箱（廣州市德工機械設備有限公司）;HH-2數顯恒溫水浴鍋（上海力辰邦西儀器科技有限公司）;UV755B紫外可見分光光度計（上海佑科儀器儀表有限公司）;MS105DU電子天平（賽多利斯（上海）貿易有限公司）;D3024R高速微量冷凍離心機（北京大龍興創實驗儀器有限公司）;Multiskan GO1510全波長酶標儀（賽默飛世爾科技有限公司）。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程 材料預處理→接種→發酵→過濾→灌裝→成品。

1.2.2 操作要點 玫瑰花與紅棗預處理：新鮮玫瑰花瓣經蒸餾水沖洗干凈后晾干，沸水燙漂2min，取出晾干，磨漿機粉碎磨漿。挑選無蟲蛀、無霉變優質紅棗，去除棗核，蒸餾水洗凈晾干，沸水燙漂2min，取出晾干，磨漿機粉碎磨漿，2種果漿按1∶1比例混合均勻后備用。菌種的接種：按質量比3∶1將醋酸菌和乳酸菌添加到5%的白糖溶液中，置于30℃恒溫水浴鍋中活化120min，混合果漿加入發酵罐中，按體積比3∶10加入純凈水，調節pH至6.25、糖度20%，然后按一定比例添加活化好的混合菌種攪拌均勻。發酵條件：調節溫度為30℃，密封發酵90d。發酵過程中每2d攪拌1次，取上清液測定pH。當發酵液pH降至4.0且不再產生氣泡時，發酵結束。將發酵液過濾后灌裝即得成品。

1.3 發酵條件優化

1.3.1 單因素試驗 選取發酵溫度（28、30、32、34、36℃）、醋酸菌與乳酸菌比例（1∶1、2∶1、3∶1、4∶1、5∶1）、菌種添加量（1%、2%、3%、4%、5%）、糖添加量（15%、20%、25%、30%）4個因素進行單因素試驗，以發酵液pH、SOD活力值以及菌落數為考察指標。

1.3.2 正交優化試驗 在單因素試驗基礎上，選取發酵溫度（A）、醋酸菌與乳酸菌比例（B）、菌種添加量（C）、糖添加量（D）4個因素，SOD酶活力、總酚含量為考察指標，進行正交試驗，優化發酵條件，試驗設計見表1。

[SOD抑制率（%）=（A對照-A對照空白）-（A測定-A測定空白）（A對照-A對照空白）×100]

[SOD活力（U/mL）=SOD抑制率÷50%×][反應體系稀釋倍數（0.24mL0.02mL）×樣本測試前稀釋倍數]

1.5 總酚質量濃度測定 沒食子酸準曲線繪制：用移液管分別移取10、20、30、40、50、60、70μg/mL沒食子酸工作液各1.0mL于刻度試管中，再分別加入5.0mL福林酚（Folin-Ciocalteu）試劑，搖勻，反應3～8min后加入4.0mL的7.5%Na2CO3溶液，加蒸餾水定容至刻度，搖勻，室溫下放置60min，在765nm波長下用分光光度計分別測定吸光度。根據各工作液的沒食子酸濃度與測定的吸光度制定標準曲線。含量測定：將發酵液稀釋40倍后，置于1mL刻度試管中，按上述方法進行測定。

2 結果與分析

2.1 不同因素對發酵條件的影響

2.1.1 菌種配比 菌種配比會影響紅棗和玫瑰的發酵效果，在混合發酵中不同菌種的生長也會相互影響。在保證充分溶氧的條件下，將發酵溫度設為28℃、菌種添加量為5%、白糖添加量為25%，在乳酸菌與醋酸菌比例為2∶1、3∶1、4∶1、5∶1、1∶5條件下發酵90d，探究菌種配比對發酵液pH、SOD活性和菌落數量的影響。由圖1可知，不同菌種比例會影響發酵液的pH，隨著醋酸菌在混合菌種中比例的不斷增加，發酵液pH呈下降趨勢，乳酸菌∶醋酸菌=1∶5時發酵液pH最低（2.3），這可能是由于醋酸菌代謝生成醋酸降低了pH;隨著醋酸菌所占比例的不斷增加，發酵液的SOD活性整體呈下降趨勢，當乳酸菌∶醋酸菌=2∶1時SOD活性最高（2.017U/mL）;隨著混合菌種配比的變化，發酵液中菌群數量發生了明顯變化，乳酸菌∶醋酸菌=2∶1時菌落數量達到最大（35.6×109CFU/mL）。由此可見，混合菌種最佳配比為乳酸菌∶醋酸菌=2∶1。

2.1.2 菌種添加量 菌種添加量會影響原料液的發酵效果，接種量過少會導致發酵液中菌種生長緩慢，降低發酵效率;接種量過大則會導致菌種生長過快，發酵液粘度增加，造成溶氧不足，發酵產物減少。在保證充分溶氧的條件下，將發酵溫度設為28℃、菌種比例為乳酸菌∶醋酸菌=2∶1、白糖添加量為25%，在菌種接種量1%、2%、3%、4%、5%條件下發酵90d，探究菌種接種量對發酵液pH、SOD活性和菌落數量的影響。由圖2可知，發酵液pH受菌種添加量的影響較小。當菌種添加量在1%～3%時，菌落數量和SOD酶活力呈明顯上升趨勢，當菌種添加量為3%時達到最大值，此時SOD活性為335.45U/mL，菌落數量為30.3×109CFU/mL;當接種量在3%～5%時，SOD活性和菌落數量均呈緩慢下降趨勢。因此最佳菌種添加量為3%。

2.1.3 發酵溫度 環境溫度對發酵菌株的生長速率、產物活性、生物合成方向都有一定影響。在保證充分溶氧的條件下，設置發酵時間為30d、菌種添加量為3%、菌種比例乳酸菌∶醋酸菌=2∶1、白糖添加量為25%，在發酵溫度28、30、32、34℃條件下發酵90d，探究發酵溫度對發酵液pH、SOD活性和菌落數量的影響。由圖3可知，隨著發酵溫度的升高，發酵液pH呈緩慢下降趨勢，這可能是由于隨著溫度上升，微生物代謝速率增大，導致代謝產物增多引起。發酵溫度在28～30℃時，發酵液SOD酶活性逐漸增加，溫度為30℃時達到最大（350.32U/mL）;當溫度大于30℃時SOD酶活性開始逐漸下降，這可能是由于隨著溫度的升高，超過了酶的最適溫度，對酶活性造成了破壞。發酵溫度在28～32℃時，菌落數量呈明顯上升趨勢，在32℃時達到最大（33.4×109CFU/mL）;當發酵溫度大于32℃時，菌落數量開始呈下降趨勢。因此，最佳發酵溫度為30℃。

2.1.4 白糖添加量 不同的白糖添加量會影響酶促反應底物的含量以及發酵液中還原糖的含量。過高的白糖添加量會抑制發酵過程中菌群的生長繁殖。在保證充分溶氧的條件下，將發酵溫度設為30℃、菌種添加量為3%、菌種比例乳酸菌∶醋酸菌=2∶1，在白糖添加量15%、20%、25%、30%條件下發酵90d，探究白糖添加量對發酵液pH、SOD活性和菌落數量的影響。由圖4可知，隨著白糖添加量的不斷增加，發酵液pH趨于平穩，最終穩定在3左右;白糖添加量在15%～25%時，發酵液SOD酶活性逐漸增大，并在白糖添加量為25%時達到最大（313.85U/mL）;發酵液中菌落數量隨白糖添加量的增加而增加，并在白糖添加量為25%后增加速率放緩。因此，可設最佳白糖添加量為25%。

2.2 發酵條件的優化 由表3可知，4個因素對紅棗玫瑰復合酵素中SOD含量的影響結果順序為菌種比例>發酵溫度>糖添加量>菌種添加量。從SOD含量看，7號試驗組的SOD含量最高。綜合各因素的R值篩選出A2B1C2D1為最優組合。對最優組合進行驗證試驗，SOD酶活力為372.36U/mL，總酚含量為7.86mg/100mL。此最優組合的工藝條件為發酵溫度30℃、菌種比例乳酸菌∶醋酸菌=2∶1、菌種添加量3%、糖添加量15%。4個因素對紅棗玫瑰復合酵素中總酚含量的影響結果順序為發酵溫度>糖添加量>菌種比例>菌種添加量。從總酚含量看，11號試驗組的總酚含量最高。綜合各因素的R值篩選出A4B4C2D3為最優組合。對最優組合進行驗證試驗，SOD酶活力為276.68U/mL，總酚含量為11.56mg/100mL。此最優組合的工藝條件為發酵溫度34℃、菌種比例乳酸菌∶醋酸菌比例=5∶1、菌種添加量3%、白糖添加量20%。綜合考慮，紅棗酵素復合菌種發酵工藝以A2B1C2D1組合為最佳發酵工藝。此工藝條件下SOD酶活力為372.36 U/mL，總酚含量為7.86mg/100mL。

3 結論與討論

玫瑰花紅棗酵素飲料制備的工藝研究關鍵在于發酵條件的選擇與控制，不適宜的發酵環境和發酵條件會影響產品的最終質量。本研究以重瓣玫瑰、紅棗為原料，分別對菌種添加量、乳酸菌與醋酸菌添加比例、發酵溫度進行考察，通過單因素試驗和正交試驗進行條件優化，最終確定玫瑰花紅棗酵素飲料的最佳工藝條件為：菌種比例乳酸菌∶醋酸菌=2∶1，菌種添加量3%，糖添加量15%，發酵溫度30℃。該條件下發酵90d的玫瑰花紅棗酵素產品，SOD酶活力為372.36U/mL，總酚含量為7.86mg/100mL。

參考文獻

[1]楊小幸，周家春，陳啟明，等.蘋果酵素天然發酵過程中代謝產物的變化規律[J].食品科學，2017，38（24）：15-19.

[2]徐輝艷，孫曉東，張佩君，等.紅棗汁中總酚含量的福林法測定[J].食品研究與開發，2009，30（3）：126-128.

[3]史競艷，羅辛茹，鮑江鴻，等.超氧化物歧化酶活性的測定[J].湖北大學學報（自然科學版），2012，34（4）：373-377.

[4]趙光遠，梁曉童，陳美麗，等.紅棗酵素飲料的研制[J].食品工業，2015，36（9）：124-128.

[5]樊丹敏.玫瑰花酵素加工工藝研究[J].現代食品，2018（09）：154-157，161.

[6]肖夢月，曹新志，張楷正，等.拐棗果蔬酵素發酵條件的優化[J].中國釀造，2019，38（10）：188-192.

[7]彭寧，楊永峰，魯云風.獼猴桃酵素生產工藝條件優化[J].南陽師范學院學報，2019，18（01）：32-37.

[8]許牡丹，楊艷艷，王俊華，等.多菌種液態發酵紅棗醋工藝研究[J].中國調味品，2011，36（12）：79-82.

[9]舒旭晨，杜萬根，姜東，等.混菌發酵石斛酵素及其抗氧化活性研究[J].徐州工程學院學報（自然科學版），2019，34（02）：63-70.

[10]毛建衛，吳元鋒，方晟.微生物酵素研究進展[J].發酵科技通訊，2010，39（3）：42-44.

[11]熊濤，王韻，曾哲靈，等.一種改良的乳酸菌活菌數快速測定方法[J].食品與發酵工業，2009，35（10）：132-134.

（責編：徐世紅）