圣女果酵素的制備工藝及抗氧化性質研究

韋青海，沈瑞敏，周偉澤，梅道源

（武漢設計工程學院食品與生物科技學院，湖北 武漢 430205）

“酵素”是以果蔬或糧食為原料，或保留或經微生物發酵代謝形成一些活性成分[1]，具有潤腸通便、解酒護肝、凈化血液、消炎抗菌等功能，在食品、化妝品和農業中有較廣泛的應用[2]。近年來，關于酵素的研究也在逐步深入，但大多采用固態發酵生產酵素，生產周期較長。黃海、戰偉偉、楊婧娟等人[3-5]分別采用固態發酵研制了不同的復合酵素。梁貴秋等人[6]以桑葚為原料自然發酵，通過錯流過濾系統分離出混合菌群，利用混合菌群制備桑葚酵素。楊培青等人[7]對以藍莓加工過程產生的廢棄物-果渣為核心原料，完善優化了發酵工藝。另外，蔣增良、盧夢瑤等人[8-9]也分別對酵素的生物活性進行了研究，以及從酵素中分離鑒定了一株高產醋酸菌。試驗以圣女果為原料直接利用活性干酵母和乳酸菌粉分步液態發酵制備圣女果酵素，并研究其抗氧化活性，不僅大大縮短酵素的生產周期，簡化生產步驟，而且可以利用圣女果的營養價值制備出具有通便、美白、抗前列腺癌效果的健康食品。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

圣女果，產自廣西百色；酵素（食品級），世康食品專營店提供；安琪活性干酵母（食品級），安琪酵母提供；酸奶發酵劑（食品級），北京川秀科技有限公司提供；乙二胺四乙酸二鈉（AR）、三羥甲基氨基甲烷（AR）、鄰苯三酚（AR）、維C（AR），國藥集團化學試劑有限公司提供；DPPH（優級純），福建領江生物科技有限公司提供。

1.2 主要儀器

TS-2102型振蕩培養箱，上海天呈實驗儀器制造有限公司產品；SPX-250B-Z型生化培養箱，上海博迅實業有限公司產品；UV-2000型可見紫外分光光度計，尤尼柯（上海）儀器有限公司產品；AL104型電子天平，梅勒特-托利多儀器（上海）有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

圣女果→預處理→打漿→殺菌→發酵→檢測。

1.3.2 操作要點

（1）圣女果預處理。圣女果去皮、去梗、切碎。

（2）打漿。將稱取好的圣女果，加50%純凈水，20%糖混合均勻打漿。

（3）殺菌。將上述圣女果原漿于95℃水浴條件下殺菌30 min。

（4）發酵。將滅菌后的圣女果原漿接種經活化的酵母菌，放置于振蕩培養箱中一次發酵后，再接種酸奶發酵劑二次發酵。

（5）檢測。對一次發酵液進行SOD酶活力檢測，對二次發酵液進行SOD酶活力和總酸檢測。

1.3.3 一次發酵條件的優化

取100 g圣女果進行預處理、打漿、滅菌后接種活化后的酵母菌，進行發酵溫度（20，24，28，30，34，38，42℃）、接種量（0，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，0.6%，0.7%）、pH值（3.7，3.8，3.9，4.0，4.1）、和發酵時間（8，16，24，32，40 h）的單因素試驗，并用四因素三水平L9（34）正交試驗優化一次發酵條件。

1.3.4 二次發酵條件優化

在上述1.3.3的最優條件下繼續接種酸奶發酵劑，進行發酵溫度（33，36，39，42，45℃）、接種量（0，0.1%，0.2%，0.3%，0.4%，0.5%）、pH值（5.0，5.5，6.0，6.5，7.0，7.5）、和發酵時間（8，16，24，32，40，48 h）的單因素試驗，并用雙指標四因素三水平L9（34）正交試驗優化二次發酵條件。

1.3.5 圣女果酵素的性質研究

用上述最優條件制備圣女果酵素，并以維C為對照品對自制圣女果酵素和市售酵素進行抗氧化活性研究。

1.3.6 檢測方法

SOD酶活檢測方法參考GB/T 5009.171，總酸檢測方法參考GB/T 12456，抗氧化活性測定方法參考陳爽等人[10]的研究。

2 結果與分析

2.1 一次發酵單因素試驗結果

一次發酵單因素試驗結果見圖1。

圖1 一次發酵單因素試驗結果

由圖1可知，在一次發酵過程中，溫度的增加，中間產物中SOD酶活先增加后減小；酵母菌接種量的增加，SOD酶活先急劇增加后趨于平緩；pH值的增加，SOD酶活基本呈先增后減的趨勢；發酵時間的增加，SOD酶活先急劇增加后趨于平緩。考慮成本和效率因素，把一次發酵的溫度32℃，活性干酵母接種量0.5%，pH值4.0，發酵時間16 h作為單因素發酵最佳條件，并在此基礎上進行正交試驗，進一步優化一次發酵條件。

2.2 一次發酵正交試驗結果

一次發酵正交試驗結果見表1。

表1 一次發酵正交試驗結果

由表1可知，在一次發酵的各因素中，發酵溫度為主要影響因素，接種量、pH值、發酵時間的影響程度依次遞減，此時最優組合為A2B2C3D2，而在9組試驗中，最優組合為A2B2C3D1。相同環境下通過驗證試驗得出A2B2C3D2條件下SOD酶活為593.231 U/mL，A2B2C3D1條件下SOD酶活為560.268 U/mL。故一次發酵最優組合為A2B2C3D2。

2.3 二次發酵單因素試驗結果

二次發酵單因素試驗結果見圖2。

由圖2可知，在二次發酵中，發酵溫度的增加圣女果酵素中總酸和SOD酶活均呈下降趨勢；酸奶發酵劑接種量的增加，圣女果酵素中總酸和SOD酶活均呈先增加后減小的趨勢；隨著pH值的增加，酵素中總酸的含量逐漸減小，而SOD酶活先增加后減小；隨著發酵時間的增加，酵素中總酸和SOD酶活均基本呈先增后減的趨勢。綜合考慮，酵素中SOD酶活和總酸的含量，分別選擇最佳的二次發酵單因素條件為發酵溫度33℃，酸奶發酵劑接種量0.2%，pH值5.5，發酵時間40 h，并在此基礎上進行正交試驗進一步優化二次發酵條件。

圖2 二次發酵單因素試驗結果

2.4 二次發酵正交試驗結果

二次發酵正交試驗結果見表2。

由表2可知，影響二次發酵的主次因素依次為發酵溫度（A）>發酵時間（D）>接種量（B）>pH值（C），二次發酵最優組合為A1B1C1D2，此時總酸含量為0.219 g/L，SOD酶活為324 U/mL。

表2 二次發酵正交試驗結果

2.5 圣女果酵素抗氧化性質研究

圣女果酵素抗氧化性質結果見圖3。

由圖3可知，對比自制圣女果酵素、市售酵素和維C，對DPPH自由基清除能力大小依次為自制酵素>市售酵素>維C標準品；對羥自由基清除能力大小依次為維C標準品>自制酵素>市售酵素；對超氧陰離子清除能力排序為維C標準品>市售酵素>自制酵素。且從質量分數增長趨勢可以看出，該圣女果酵素適宜抗氧化質量分數為2.5%。

圖3 圣女果酵素抗氧化性質結果

3 結論

圣女果酵素最優發酵條件為水添加量50%，白砂糖添加量20%，發酵溫度32℃，活性干酵母接種量0.5%，pH值4.1，發酵時間16 h進行一次發酵；發酵溫度30℃，乳酸菌接種量0.1%，pH值5.0，發酵時間36 h進行二次發酵。此時SOD酶活為324 U/mL，總酸含量為0.219 g/mL。

該圣女果酵素的抗氧化能力較強，其中DPPH自由基的清除能力超過了維C，對羥自由基的清除能力接近維C，但對超氧陰離子的清除能力明顯低于維C，適宜抗氧化質量分數為2.5%。