一种酵素的配方优化研究.pdf

中国酿造 2016 年 第 35 卷 第 1 期 总第 287 期 酵素食品是含有丰富酶类、 维生素、 矿物质及多种生 物活性成分的功能性发酵食品， 不仅可以促进正常新陈代 谢， 增强机体免疫， 还具有消炎、 抗菌、 抗衰老、 解毒、 抗癌 等功效1。由于生活压力增大、 环境污染等因素造成人体 内源性酶减少， 食品精加工又使外源性酶受到破坏， 不合 理的饮食结构引起营养素缺乏， 机体易出现酶失衡或作用 减弱， 营养不均衡而呈现亚健康状态。酵素食品可以有效 调整机体酶系和营养平衡， 使人体保持健康状态， 因此， 酵 素作为一种养生食品越来越受到认可和推崇。目前已在日 本、 美国、 台湾等地盛行， 而在中国大陆发展相对缓慢， 绝 大多数酵素食品都源自进口， 市场价格昂贵， 对其制备方 法进行科学研究具有巨大的价值。 混料设计法是研究产品中各种成分比例与指标关系， 进行配方优化的有效方法， 已在生产实践中广泛用于食品、 医药、 化工等领域2-4， 但对酵素配方的优化研究目前少见 报道。本研究主要应用D-最优混料设计试验法研究配方 中各原料不同组合对酵素酶活及活性成分含量等主要品 质指标的影响， 在酵素制备过程中加入明确发酵菌种， 在 发酵条件可控的条件下拟得到综合酵素的最优配方， 为 酵素食品的制备提供科学有效的参考方法。 1 材料与方法 1.1 材料与试剂 新鲜山药、 新鲜山楂、 新鲜芦荟： 购自昆明菜市； 枸杞、 薏苡仁： 购自昆明一心堂药房； 葡萄酒酵母、 啤酒酵母 （按 11比例混合使用 ） ： 云南中医学院微生物实验室菌种；L-酪 氨酸标准品： 上海阿拉丁生化科技股份有限公司； 所用其 他试剂均为国产分析纯。 1.2 仪器与设备 一种酵素的配方优化研究 杨婧娟， 李娜， 赵声兰* （云南中医学院 中药学院， 云南 昆明 650500 ） 摘要： 以芦荟、 山楂、 山药、 薏苡仁和枸杞为主要原料研制一种酵素食品。应用最优混料设计法研究各主要原料的不同组合对产品 主要品质指标的影响， 建立各原料配比与目标值的回归模型， 最终获得酵素最优原料配方为： 芦荟10.00%、 枸杞45.29%、 山楂24.71%、 山药10.00%、 薏苡仁10.00%。 以该原料配方进行发酵， 得到的产品蛋白酶活力293.04 U/g， 超氧物歧化酶 （SOD ） 酶活力57.00 U/g， 多糖 含量11.42 mg/g， 综合评分为0.905 9。每克酵素样对超氧阴离子的清除能力相当于1 mg抗坏血酸； 每克酵素样对Fe3+的还原能力相当 于129.25 mg抗坏血酸； 对大肠杆菌和金黄色葡萄球抑菌圈直径分别为12 mm、 10 mm， 抑菌能力与阳性对照苯甲酸钠相当。 说明酵素 产品具有一定的抗氧化作用及抑菌活性。 关键词： 酵素； 混料设计； 酶活； 抗氧化作用； 抑菌活性 中图分类号： TS205.5文章编号： 0254-5071 （2016 ） 01-0095-05doi:10.11882/j.issn.0254-5071.2016.01.021 Research on the formula optimization of a ferment YANG Jingjuan, LI Na, ZHAO Shenglan* (College of Traditional Chinese Medicine, Yunnan University of Traditional Chinese Medicine, Kunming 650500, China) Abstract：A kind of ferment food, was developed with aloe, hawthorn, yam, coix seed and medlar as raw material. The effect of the main materials on the main quality indicators of product was researched by the optimum mixture design method. The regression model of the raw materials ratio and target value was established. Finally, the optimum formula of ferment was obtained as follows: aloe 10.00%, medlar 45.29%, hawthorn 24.71%, yam 10.00%, and coix seed 10.00%. Under the optimum formula, the quality parameters of product obtained were protease activity 293.04 U/g, superoxide dismutase (SOD) activity 57.00 U/g, polysaccharide content 11.42 mg/g, comprehensive score 0.905 9. The ultra oxygen anion scavenging capacity was expressed as 1 mg ascorbic acid equivalents per gram ferment. The Fe3+reducing antioxidant power was expressed as 129.25 mg ascorbic acid equivalents per gram ferment. The antibacterial circle diameter of ferment onEscherichia coliandStaphylococcus ballwas 12 mm and 10 mm, re- spectively. The antimicrobial activity of ferment was equivalent to sodium benzoate (positive control). The study indicated that the ferment had a cer- tain antioxygenation and bacteriostatic activity. Key words：ferment; mixture design; enzyme activity; antioxygenation; bacteriostatic activity 收稿日期： 2015-10-10 作者简介： 杨婧娟 （1986- ） ， 女， 助教， 硕士， 研究方向为天然产物研究与开发。 *通讯作者： 赵声兰 （1962- ） ， 女， 教授， 硕士， 研究方向为功能食品， 药食资源开发与利用。 研究报告 95 China Brewing 2016 Vol.35 No1 Serial No287 样品号A芦荟/%B枸杞/%C山楂/%D山药/%E薏苡仁/%蛋白酶活力/ （U g-1）SOD酶活力/ （U g-1）多糖含量/ （mg g-1） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 35 35 35 35 10 10 10 15 10 10 15 10 15 50 10 10 35 10 10 10 35 20 10 10 10 10 10 20 10 10 10 35 35 20 10 15 10 35 50 35 50 10 10 35 10 10 35 50 35 15 35 10 10 10 10 10 35 10 10 10 10 10 10 35 35 35 15 35 15 10 92.00 86.78 304.64 112.52 126.09 151.13 271.59 131.65 95.48 106.26 145.57 144.17 124.00 143.52 38.00 29.06 35.42 50.67 44.33 46.52 32.36 45.17 49.01 52.15 51.64 48.13 53.71 28.42 6.59 6.97 11.98 5.20 7.01 8.78 10.65 7.26 5.67 6.08 5.33 6.38 7.98 7.60 DK-98A型水浴锅： 天津市泰斯特仪器有限公司； SC-3614型离心机： 安徽中科中佳科学仪器有限公司； SW- CJ-2D型超净工作台： 苏州净化设备有限公司； LDZX-40BI 型灭菌锅： 上海申安医疗器械厂； UV-1800PC型紫外-可见 分光光度计： 翱艺仪器 （上海） 有限公司； GPZ14型分析天 平： 奥豪斯仪器 （上海 ） 有限公司； LRH-250生化培养箱： 上 海医疗器械五厂。 1.3 实验方法 1.3.1 酵素制备工艺流程5-6 芦荟、 山楂、 山药、 枸杞、 薏苡仁无菌水清洗沥干、 切 丁按设计的比例混匀调节糖度 （10% ） 及料水比 （51 ） 按3% 比例接种酵母菌种搅拌均匀30 固态发酵7 d发酵产物按 一定比例稀释打浆离心取上清为酵素液。 1.3.2 酵素指标检测 蛋白酶活力测定： 按国标GB/T 235272009 蛋白酶 制剂 中福林法。 蛋白酶活力定义： 1 mL液体酶 （或1 g固体 酶粉） ， 在40 条件下， 1 min水解酪蛋白产生1 g酪氨酸 为一个酶活力单位 （U ） 。 以L-酪氨酸为标准品， 在波长680nm 处测定吸光度值， 绘制L-酪氨酸标准曲线 （y=0.009 3x+ 0.011 0，R2=0.999 0 ） 。取稀释至一定倍数的供试样与酪蛋 白反应， 反应滤液按标准曲线测定方法操作。 超氧化物歧化酶 （superoxide dismutase， SOD ） 活力测 定： 采用邻苯三酚自氧化法7-8。超氧化物歧化酶活定义： 在1 mL反应液中， 每分钟抑制邻苯三酚自氧化速率达50% 时的酶量定为一个活力单位 （U ） 。 多糖含量测定： 采用苯酚-硫酸法9。 以葡萄糖为标准 品， 于波长490 nm处测定吸光度值， 绘制标准曲线 （y= 20.214 0 x-0.011 3，R2=0.998 0 ） 。取一定量酵素液， 加入无 水乙醇使含醇量达80%， 静置过夜， 抽滤后弃上清液， 残渣 用体积分数为80%乙醇洗涤3次， 低温烘干， 残渣用蒸馏水 溶解并定容至250 mL， 得样品供试液备用。按照标准物质 测定方法操作并根据标准曲线回归方程计算酵素样中的 多糖含量。 1.3.3 试验设计 采用试验设计软件DesignExpert中混料设计D-Optional 方法对酵素制备的配方进行优化， 确定出各原料的最佳比 例。试验选用芦荟、 枸杞、 薏苡仁、 山楂、 山药为配方原料 成分， 并设定各成分在配方中所占百分比 （10%50% ） 进 行试验。 1.3.4 酵素产品的抗氧化及抑菌活性评价 超氧阴离子自由基清除能力的测定9： 利用邻苯三酚 自氧化法测定酵素对超氧阴离子自由基清除能力， 以不同 质量浓度的抗坏血酸 （ascorbic acid ） 同法制作标准曲线， 计 算酵素样的抗坏血酸当量抗氧化能力 （ascorbicacidequiva- lentantioxidant capacity， AEAC ） 。 铁离子还原能力的测定10： 酵素还原力的评价参照文 献10中铁离子还原能力测定方法进行， 以不同质量浓度 的抗坏血酸 （ascorbic acid） 同法制作标准曲线， 计算酵素 样的还原能力。 抑菌活性测定11： 以大肠杆菌 （Escherichia coli） 和金黄 色葡萄球菌 （Staphylococcus aureus） 为指示菌， 采样打孔法 测定酵素样的抑菌活性， 同时设置试剂空白 （无