綠豆衣酵素發酵工藝及活性成分研究進展

柳雅麗， 夏秋霞

（ 宿州學院 生物與食品工程學院， 安徽 宿州 234000）

綠豆衣是綠豆的種皮， 常常在現代化的糧谷食品的加工過程中被除去， 其中所富含的營養物質也隨之被廢棄， 造成資源未被充分利用[1]。 綠豆衣有優良的感官特性[2]， 富含糖類[3]、 酚類[4]及黃酮類[5]等豐富的營養成分， 具有抗氧化、 延緩衰老和增強免疫力[6]等功效。 羅磊等人[7]用H2O2誘導建立HUVEC 細胞， 測定不同濃度下綠豆皮牡荊素對細胞存活率的影響。 大量的科學家利用科學有效的方法， 將綠豆皮物盡其用， 增加谷物類皮殼物質的利用。

酵素食品的基礎是微生物接種體系， 酵素食品的應用發展同樣是微生物多樣性研究的重要來源，該技術作為酵素產品制作工藝的重要環節之一， 可產生多種酶、 短鏈脂肪酸、 醇、 酯等次級代謝產物，亦可能將原料的某些成分轉化成高活性物質[8]。 隨著人們生活意識的提高， 綠色食品、 功能性食品、 酵素慢慢深受人們喜愛。 采用綠豆衣為原料， 結合酵素技術， 以多糖類、 酚類、 黃酮類等物質指標為衡量標準， 探究綠豆衣酵素品質變化， 優化綠豆衣酵素自然發酵工藝， 以期為綠豆衣酵素產品質量控制和指導生產實踐提供部分理論依據。

1 酵素的生產工藝

酵素的生產工藝從時間上來看， 大致上可以分為早期酵素的制備和現階段改良酵素的制備2 個階段。

早期的酵素大多是以家庭為單位進行制作， 更強調產品的食用口感， 或是更注重其對食物的保存和處理特點[9]。 原料大多選擇自家種植或者采摘等獲得方式便捷的谷物、 果蔬等， 經自然發酵制得。 所得產物能夠滿足家庭日常食用， 但普遍存在發酵周期長、 工藝無法科學計量、 產品品質不可控、 保質期短的問題。 受益于大眾對于酵素食品具有的多重功能性的認知， 如促進新陳代謝、 保護腸胃健康、增強人體免疫、 抗氧化、 抗疲勞等， 對于酵素產品的生產工藝的科學改進成為現下的研究熱點。

目前， 國內學者對于谷類酵素、 果蔬酵素的制作工藝研究相對較多， 主要通過改變各類酵素產品發酵的條件（ 發酵菌種、 發酵溫度、 pH 值、 發酵時間等） ， 監測發酵過程中酵素產品理化性質、 活性成分、 感官分析的變化， 作為酵素產品的評價指標，從而確定酵素產品的最佳發酵工藝[10]。 朱文學等人[11]利用接種保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌， 從發酵綠豆皮漿中提取其中的可溶性膳食纖維。 經過制備綠豆皮漿- 接種- 發酵培養- 過濾- 濾液醇析- 干燥-研磨， 可溶性膳食纖維提取率高達10.67%。 綦菲等人[12]對于紅樹莓酵素發酵工藝的研究中得出， 最佳的紅樹莓酵素發酵工藝是紅樹莓60 g， 26 ℃恒溫， 白砂糖8 g， 料液比1∶1（g∶mL） 發酵18 d。 有關更短時間的生產工藝， 在胡肖利[13]的研究中， 以當歸、黃芪、 黨參、 甘草為原料按質量百分比稱取， 纖維素酶、 淀粉酶和糖化酶配比為1∶3∶1， 在溫度37 ℃和轉速60 r/min 振蕩速度下發酵， 只需要48 h。 對比單一酵素的效果， 多種原料酵素的復合， 對各自由基的清除能力顯著增強。

2 綠豆衣酵素主要活性成分

2.1 黃酮類

黃酮類化合物主要以牡荊素和異牡荊素2 種碳苷類化合物的形式存在于綠豆衣中， 其中牡荊素占比黃酮總量的51.99%， 異牡荊素占45.42%[14]。 植物提取是目前抗氧劑領域的研究熱點， 已廣泛應用于藥品、 食品、 化妝品等領域[15]。 黃酮類化合物具有較強的自由基清除能力， 為了預防和控制過量自由基對人體帶來的不利影響， 天然抗氧劑黃酮類化合物成為研究熱點之一[16]。 李俠等人[14]采用Box-behnken法在超聲功率192 W， 超聲時間28 min， 加酶量0.24%， 酶解時間40 min 的條件下測得綠豆衣中的黃酮含量為0.831%±0.020%。 同時， 朱文學等人[1]得出， 在綠豆衣經水提得到的黃酮， 抗氧化效果和維C 相當。

2.2 酚類

植物多酚又名植物單寧， 是植物體內最常見的復雜次生代謝物[17]， 許多營養學、 食品科學、 醫學等方面的專業人員對于其促進腸道健康、 抑菌抗炎及抗腫瘤[18]等活性作用進行研究。 長期適量的攝入對慢性疾病如癌癥、 II 型糖尿病產生有利影響[19]。 梁雪梅[4]通過設計響應面試驗優化多酚提取工藝， 最佳提取工藝條件下綠豆芽多酚提取量為24.12mg GAE/g DW，DPPH 自由基清除率（ 提取液質量濃度0.1 mg/mL）為94.57%， ABTS 自由基清除率達到94.54%。

2.3 超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶是存在于動物、 植物乃至于微生物體內常量存在的， 當生物體進行正常生理代謝活動而產生活性氧時， 超氧化物歧化酶會第一個與活性氧進行反應， 從而達到清除因為代謝異常而產生的大量活性氧， 防止生物發生體內氧中毒， 從而達到保護生物體的作用[20]。 李梅青等人[21]利用Plackett-burman 試驗設計， 提取綠豆中的超氧化物歧化酶， 結果表明， 在一定的試驗條件下， 綠豆SOD 含量水平較高， 可以作為新的植物SOD 源。

2.4 多糖類

多糖類化合物在綠豆、 綠豆皮和綠豆芽中是一種有效活性成分， 綠豆多糖是被糖苷鍵的形式連接多個單糖分子組成的具有復雜結構的天然高分子化合物。 達娃等人[22]利用離心濃縮乙醇沉淀綠豆皮粗多糖的方式確定了最佳的綠豆皮多糖提取工藝中經過浸提- 三氯乙酸溶液除蛋白， 乙醇濃度沉淀多糖-透析后冷凍干燥的方式， 得到灰白色粗多糖粉末，粗多糖得率為15.44%， 后經蒽酮硫酸法測定， 多糖得率為5.87%。

2.5 其他活性成分

除去以上提到的綠豆衣酵素中還富含著大量其他的活性成分， 如雜環類化合物、 有機酸類化合物、綠豆皮牡荊素等。 方晟等人[8]在植物源作物酵素當中提到， 以葉片、 花朵等植物部分作為主要材料混合糖基材料發酵而成的制劑， 其中除去營養物質之外還有生長調節物質， 如高活性的益生菌、 代謝產生的酶和生物激素等。

3 綠豆衣酵素的主要功效

綠豆衣酵素中活性生物酶的主要種類參考張紅艷等人[23]在食用酵素的營養功效的研究中不難得出，主要包括淀粉酶、 纖維酶和超氧化物歧化酶。 超氧化物歧化酶是一種呈酸性的金屬酶。 綠豆中也存在含量相對較多的超氧化物歧化酶[21]， 可以加速、 催化生物體內有關活性氧的清除反應， 對于腫瘤、 癌癥、衰老等非正常內源性誘導因素的發生起到相對有效的抑制作用[24]。 而外源性的不健康生物行為習慣， 如抽煙、 喝酒、 作息紊亂等， 會導致人體內的自身產生的酶含量和活性與健康人體相比明顯減少[25]， 情節嚴重時， 甚至會威脅生命安全。 此時及時補充以綠豆衣酵素為代表的高含量活性酶產品， 充分發揮綠豆衣酵素的抗氧化、 提高免疫力的功效。

3.1 抗氧化作用

抗氧化自由基指的是有效抑制或減少了生物體內自由基的氧化作用， 同時抗氧化自由基是以自身較少的劑量從而達到此目的。 朱文學等人[1]在綠豆衣的體外抗氧化研究當中發現， 黃酮對1,1- 二苯基-2- 三硝基苯肼自由基的清除能力和維C 相當， 而其對羥自由基清除能力低于維C。 多酚是綠豆衣中含有的主要活性物質， 梁雪梅[4]在有關綠豆芽多酚的抗氧化的研究中提到， 通過檢測綠豆發芽過程中多酚的動態含量變化， 驗證了檢測綠豆芽多酚抗氧化自由基的抗氧化能力隨清除效率呈正相關。

3.2 提高免疫力

隨著多糖研究方向逐漸廣泛化， 有關其越來越多有益于人體的功效被不斷發掘。 有研究表明， 許多的植物天然多糖具有腸胃保護及腸道免疫功能[26]。經研究表明[3]， 非淀粉多糖可以不被人體中胃、 腸中的消化液所消化， 進而服務于腸道中的寄生菌。 綠豆多糖在被分離純化后均獲得2 種組分[27]， 進一步研究分離純化后所得到的組分免疫活性， 發現用堿提和超聲輔助提取的2 種工藝， 都出現了可根據劑量調整提高了小鼠相關療效的情況。 膳食多糖， 作為人體中專屬于腸道寄生菌的能量來源。 通過控制具有相關功能的膳食多糖的種類與含量， 就能間接控制腸道寄生菌群種類的多樣性， 調節腸道寄生菌的比例， 從而改善腸道健康、 增加對于腸胃的保護，提高人體免疫力[28]。 宋倩倩[3]在其研究中采用對照試驗， 對比了低、 中、 高劑量的綠豆衣多糖對于小鼠糞便的區別和對腸道的影響。 結果表明， 綠豆衣多糖在一定的濃度（ 中劑量組呈明顯優勢） 下可以增強小鼠的菌群豐富度， 調節小鼠腸道菌群的構成，從而維持腸道健康和免疫力。

4 結語

綠豆衣酵素就是用純天然綠豆衣作為發酵基料，通過發酵獲取綠豆衣中豐富的有益成分。 長久以來，綠豆衣作為中醫藥材， 用綠豆衣發酵酵素有望提高活性成分， 改善原料在入藥時氣味和口感上的不足。

總體來說， 我國的經濟實力逐年增長， 作為在全球疫情的環境背景之下， 首批復工復產恢復經濟發展的國家。 國內各行各業也都因此鼓足全力， 力爭上游， 有關酵素食品的研究同樣成為當下的熱點。但在今天的酵素工業背后， 其中產生的各式酵素產品魚龍混雜。 與此同時， 可食用酵素產品相關的法律法規或行業標準也尚未完善。 相對于歐美日等發達國家， 我國在酵素的研究實力上， 仍然處于追趕階段， 但如今中國市場對于酵素產品的接受度高、需求量大， 酵素產品種類逐漸增多， 技術逐步更新改善。 研究綠豆衣酵素能夠增加酵素種類， 為食品酵素發展提供理論基礎。