蔡文煊 趙天歌 胡燃 王瑋辰 劉杰 劉全文 袁懷波

摘 要：為促進(jìn)玫瑰花紅棗酵素中活性成分的產(chǎn)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(fā)酵菌種，通過單因素以及響應(yīng)面試驗(yàn)探究玫瑰花紅棗酵素不同發(fā)酵工藝條件對酵素產(chǎn)品中總酚濃度和SOD（超氧化物歧化酶）活力的影響。結(jié)果表明：最佳發(fā)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(fā)酵溫度30℃;該條件下發(fā)酵90d，酵素產(chǎn)品總酚質(zhì)量濃度為7.86mg/100mL，SOD酶活力為372.36U/mL。

關(guān)鍵詞：紅棗;玫瑰;酵素;發(fā)酵工藝

中圖分類號 TQ920.6 文獻(xiàn)標(biāo)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(zhì)、多酚類物質(zhì)、維生素、氨基酸、微量元素以及生物堿等，具有較高的食用價(jià)值和藥用價(jià)值。紅棗富含蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、維生素、礦物質(zhì)和環(huán)磷酸腺苷等營養(yǎng)物質(zhì)，具有一定的保健作用。紅棗與玫瑰營養(yǎng)保健功能與其所含營養(yǎng)成分密切相關(guān)，因此玫瑰紅棗復(fù)合型功能產(chǎn)品的研究與開發(fā)具有現(xiàn)實(shí)意義。酵素是一種具有保健功能，包括了由酶、產(chǎn)酶微生物以及發(fā)酵生成的生理活性物質(zhì)所構(gòu)成的整體。酵素是一個(gè)復(fù)雜的發(fā)酵體系，各種微生物和原料底物之間相互作用，其蘊(yùn)含的益生菌可以調(diào)節(jié)腸道菌群，同時(shí)原料中的小分子物質(zhì)通過發(fā)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(chǎn)的最佳工藝參數(shù)，為玫瑰花產(chǎn)品開發(fā)提供技術(shù)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(shí)業(yè)有限公司）。KH-45AS電熱恒溫干燥箱（廣州市德工機(jī)械設(shè)備有限公司）;HH-2數(shù)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(jì)（上海佑科儀器儀表有限公司）;MS105DU電子天平（賽多利斯（上海）貿(mào)易有限公司）;D3024R高速微量冷凍離心機(jī)（北京大龍興創(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司）;Multiskan GO1510全波長酶標(biāo)儀（賽默飛世爾科技有限公司）。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程 材料預(yù)處理→接種→發(fā)酵→過濾→灌裝→成品。

1.2.2 操作要點(diǎn) 玫瑰花與紅棗預(yù)處理：新鮮玫瑰花瓣經(jīng)蒸餾水沖洗干凈后晾干，沸水燙漂2min，取出晾干，磨漿機(jī)粉碎磨漿。挑選無蟲蛀、無霉變優(yōu)質(zhì)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(jī)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(zhì)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(fā)酵罐中，按體積比3∶10加入純凈水，調(diào)節(jié)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(fā)酵條件：調(diào)節(jié)溫度為30℃，密封發(fā)酵90d。發(fā)酵過程中每2d攪拌1次，取上清液測定pH。當(dāng)發(fā)酵液pH降至4.0且不再產(chǎn)生氣泡時(shí)，發(fā)酵結(jié)束。將發(fā)酵液過濾后灌裝即得成品。

1.3 發(fā)酵條件優(yōu)化

1.3.1 單因素試驗(yàn) 選取發(fā)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(gè)因素進(jìn)行單因素試驗(yàn)，以發(fā)酵液pH、SOD活力值以及菌落數(shù)為考察指標(biāo)。

1.3.2 正交優(yōu)化試驗(yàn) 在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取發(fā)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(gè)因素，SOD酶活力、總酚含量為考察指標(biāo)，進(jìn)行正交試驗(yàn)，優(yōu)化發(fā)酵條件，試驗(yàn)設(shè)計(jì)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(yīng)體系稀釋倍數(shù)（0.24mL0.02mL）×樣本測試前稀釋倍數(shù)]

1.5 總酚質(zhì)量濃度測定 沒食子酸準(zhǔn)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(yīng)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(jì)分別測定吸光度。根據(jù)各工作液的沒食子酸濃度與測定的吸光度制定標(biāo)準(zhǔn)曲線。含量測定：將發(fā)酵液稀釋40倍后，置于1mL刻度試管中，按上述方法進(jìn)行測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同因素對發(fā)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(fā)酵效果，在混合發(fā)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(fā)酵溫度設(shè)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(fā)酵90d，探究菌種配比對發(fā)酵液pH、SOD活性和菌落數(shù)量的影響。由圖1可知，不同菌種比例會影響發(fā)酵液的pH，隨著醋酸菌在混合菌種中比例的不斷增加，發(fā)酵液pH呈下降趨勢，乳酸菌∶醋酸菌=1∶5時(shí)發(fā)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(fā)酵液的SOD活性整體呈下降趨勢，當(dāng)乳酸菌∶醋酸菌=2∶1時(shí)SOD活性最高（2.017U/mL）;隨著混合菌種配比的變化，發(fā)酵液中菌群數(shù)量發(fā)生了明顯變化，乳酸菌∶醋酸菌=2∶1時(shí)菌落數(shù)量達(dá)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(fā)酵效果，接種量過少會導(dǎo)致發(fā)酵液中菌種生長緩慢，降低發(fā)酵效率;接種量過大則會導(dǎo)致菌種生長過快，發(fā)酵液粘度增加，造成溶氧不足，發(fā)酵產(chǎn)物減少。在保證充分溶氧的條件下，將發(fā)酵溫度設(shè)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(fā)酵90d，探究菌種接種量對發(fā)酵液pH、SOD活性和菌落數(shù)量的影響。由圖2可知，發(fā)酵液pH受菌種添加量的影響較小。當(dāng)菌種添加量在1%～3%時(shí)，菌落數(shù)量和SOD酶活力呈明顯上升趨勢，當(dāng)菌種添加量為3%時(shí)達(dá)到最大值，此時(shí)SOD活性為335.45U/mL，菌落數(shù)量為30.3×109CFU/mL;當(dāng)接種量在3%～5%時(shí)，SOD活性和菌落數(shù)量均呈緩慢下降趨勢。因此最佳菌種添加量為3%。

2.1.3 發(fā)酵溫度 環(huán)境溫度對發(fā)酵菌株的生長速率、產(chǎn)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(shè)置發(fā)酵時(shí)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(fā)酵溫度28、30、32、34℃條件下發(fā)酵90d，探究發(fā)酵溫度對發(fā)酵液pH、SOD活性和菌落數(shù)量的影響。由圖3可知，隨著發(fā)酵溫度的升高，發(fā)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(dǎo)致代謝產(chǎn)物增多引起。發(fā)酵溫度在28～30℃時(shí)，發(fā)酵液SOD酶活性逐漸增加，溫度為30℃時(shí)達(dá)到最大（350.32U/mL）;當(dāng)溫度大于30℃時(shí)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(fā)酵溫度在28～32℃時(shí)，菌落數(shù)量呈明顯上升趨勢，在32℃時(shí)達(dá)到最大（33.4×109CFU/mL）;當(dāng)發(fā)酵溫度大于32℃時(shí)，菌落數(shù)量開始呈下降趨勢。因此，最佳發(fā)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(yīng)底物的含量以及發(fā)酵液中還原糖的含量。過高的白糖添加量會抑制發(fā)酵過程中菌群的生長繁殖。在保證充分溶氧的條件下，將發(fā)酵溫度設(shè)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(fā)酵90d，探究白糖添加量對發(fā)酵液pH、SOD活性和菌落數(shù)量的影響。由圖4可知，隨著白糖添加量的不斷增加，發(fā)酵液pH趨于平穩(wěn)，最終穩(wěn)定在3左右;白糖添加量在15%～25%時(shí)，發(fā)酵液SOD酶活性逐漸增大，并在白糖添加量為25%時(shí)達(dá)到最大（313.85U/mL）;發(fā)酵液中菌落數(shù)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(shè)最佳白糖添加量為25%。

2.2 發(fā)酵條件的優(yōu)化 由表3可知，4個(gè)因素對紅棗玫瑰復(fù)合酵素中SOD含量的影響結(jié)果順序?yàn)榫N比例>發(fā)酵溫度>糖添加量>菌種添加量。從SOD含量看，7號試驗(yàn)組的SOD含量最高。綜合各因素的R值篩選出A2B1C2D1為最優(yōu)組合。對最優(yōu)組合進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，SOD酶活力為372.36U/mL，總酚含量為7.86mg/100mL。此最優(yōu)組合的工藝條件為發(fā)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(gè)因素對紅棗玫瑰復(fù)合酵素中總酚含量的影響結(jié)果順序?yàn)榘l(fā)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(yàn)組的總酚含量最高。綜合各因素的R值篩選出A4B4C2D3為最優(yōu)組合。對最優(yōu)組合進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，SOD酶活力為276.68U/mL，總酚含量為11.56mg/100mL。此最優(yōu)組合的工藝條件為發(fā)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(fù)合菌種發(fā)酵工藝以A2B1C2D1組合為最佳發(fā)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(jié)論與討論

玫瑰花紅棗酵素飲料制備的工藝研究關(guān)鍵在于發(fā)酵條件的選擇與控制，不適宜的發(fā)酵環(huán)境和發(fā)酵條件會影響產(chǎn)品的最終質(zhì)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(fā)酵溫度進(jìn)行考察，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)進(jìn)行條件優(yōu)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(fā)酵溫度30℃。該條件下發(fā)酵90d的玫瑰花紅棗酵素產(chǎn)品，SOD酶活力為372.36U/mL，總酚含量為7.86mg/100mL。

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（責(zé)編：徐世紅）