接種乳酸發酵對薇菜中硒富集和轉化的影響

孫曉彤，王常蘇，許曉梅，高澤鑫，高冰*

（1.武漢輕工大學生物與制藥工程學院，湖北武漢430023；2.武漢生物工程學院食品工程系，湖北武漢430000；3.湖北工業大學輕工學部，湖北武漢430068）

接種乳酸發酵對薇菜中硒富集和轉化的影響

孫曉彤1，王常蘇1，許曉梅1，高澤鑫2，高冰3*

（1.武漢輕工大學生物與制藥工程學院，湖北武漢430023；2.武漢生物工程學院食品工程系，湖北武漢430000；3.湖北工業大學輕工學部，湖北武漢430068）

首先對乳酸菌產酸能力及接種組合搭配進行正交試驗研究。通過對比接種乳酸發酵富硒和自然發酵富硒，研究薇菜中硒的富集和轉化規律。得到了接種乳酸發酵對薇菜中總硒的富集以及無機硒向有機硒的轉化有促進作用。并且在添加0.08‰食品級亞硒酸鈉的條件下，接種乳酸發酵的薇菜最終有機硒含量可達36.80mg/kg。

薇菜；乳酸菌；有機硒；轉化

薇菜屬紫萁科紫萁屬多年生蕨類植物，學名紫萁（Osmunda japonicaThunb），俗稱牛毛廣、野豌豆、貓兒蕨等[1-2]。薇菜具有很高的營養價值和保健功能，含有Ca、Fe、K、Zn等礦物質元素、維生素、紫萁多糖及多種氨基酸（其中含有人體必需的8種氨基酸）[3-6]。薇菜現主要采用速燙、揉搓、干燥等工藝加工成薇菜干，稱為赤干、青干[7]。由于鮮薇菜味苦澀且有種特殊的腥味，對其研究基本處于空白階段。

硒（Se）是一種人和動物必需的微量元素，具有防癌抗癌、消除自由基、延緩衰老、增強免疫力等功能[8-9]。硒可分為有機硒和無機硒2種，但只有有機硒對生物的抗氧化過程起作用，且來自植物的有機硒可與各種氨基酸結合形成硒代氨基酸，且毒副作用小[10-12]。

本研究主要對薇菜接種乳酸發酵富硒和自然發酵富硒進行對比，研究乳酸菌在薇菜富硒過程中的作用。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

薇菜：新鮮薇菜，由湖北長友現代農業股份有限公司提供；食品級亞硒酸鈉：由黃驊市津驊添加劑有限公司提供。

乳酸菌：L1（植物乳桿菌Lactobacillus plantarum），L27（短乳桿菌Lactobacillus brevis），R9（腸膜明串珠菌Leuconostoc mesnteroides）均由武漢輕工大學生化樓409實驗室提供。

3，3’-二氨基聯苯胺、氫氧化鈉、溴甲酚紫指示劑、甲苯、鹽酸萘乙二胺、硼酸鈉、乙酸鋅、冰醋酸、亞鐵氰化鉀、鹽酸等：市售，均為分析純。

MRS培養基：蛋白胨10g，酵母提取物5g，牛肉膏10g，葡萄糖2g，K2HPO42g，檸檬酸二銨2g，乙酸鈉5g，吐溫80 1mL，MgSO4·7H2O0.58g，MnSO4·H2O0.25g，蒸餾水1000mL，pH值6.2～6.4，121℃滅菌30min。

1.2 儀器與設備

UV-1800PC紫外可見分光光度計：上海美譜達儀器有限公司；PHS-3C雷磁pH計：上海越磁電子科技有限公司；78-1磁力加熱攪拌器：國華電器有限公司；DL-1型萬用電爐：北京市光明醫療器械有限公司；BS224S型分析天平：上海民橋精密科學儀器有限公司；QE-1000型高速萬能粉碎機：江陰市天元藥化機械有限公司等。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗步驟

將新鮮薇菜洗凈，并剪去老梗，瀝干至無明水稱質量后放入發酵罐中；用去離子水配制成6%的鹽水，向鹽水中加入食品級亞硒酸鈉（薇菜總質量的0.08‰）；向發酵罐中注入鹽水至薇菜被淹沒并接入一定質量的乳酸菌（空白對照），蓋上蓋子，用水封罐口后于常溫條件下自然發酵。

1.3.2 接種乳酸菌發酵

乳酸菌的產酸能力條件優化：為了優化高產酸乳酸菌的培養條件，根據各因素對乳酸菌生長的影響程度，選取了L9（34）做正交試驗，因素與水平見表1。乳酸菌的產酸值的測定參照國標GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》（以乳酸計）。

表1 乳酸菌產酸能力條件優化正交試驗因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for optimization of acid producing ability of lactic acid bacteria

根據試驗條件對優化后的菌株做不同的組合搭配，然后接種到薇菜中發酵，選擇視覺、嗅覺、味覺、口感這4種評價指標對發酵薇菜進行感官評價（滿分5分），以篩選出優良的菌株組合。具體評價標準及得分權重見表2。

表2 薇菜發酵感官指標評定標準Table 2 Sensory evaluation standard ofOsmunda japonicafermentation

1.3.3 薇菜中總硒的富集

對接種乳酸發酵的薇菜進行總硒含量的測定，方法采用3，3’-二氨基聯苯胺萃取分光光度法[13-14]。

1.3.4 薇菜中有機硒的測量[15]

將發酵完成的薇菜撈出，瀝干至無明水滴落后粉碎。準確稱取1g薇菜樣品粉末溶于一定量的水后，裝入透析袋（截留分子量7 000ku）中，在4℃條件下，二次蒸餾水中分別透析12h、24h、40h、48h、57h、72h、77h，每隔12h換水1次，除去無機硒。60℃條件下真空干燥12h后測定薇菜中硒含量，即有機硒含量。

2 結果與分析

2.1 接種乳酸菌發酵

2.1.1 乳酸菌的產酸能力條件優化

選取接種乳酸菌（L1）量（6mL/100mL、8mL/100mL、10mL/100mL），乳酸菌的培養溫度（32℃、37℃、42℃），培養時間（24h、48h、72h），培養基的pH值（5、6、7），通過對這4個因素進行正交試驗。試驗結果如表3，方差分析如表4。

從正交試驗結果（表3）及方差分析（表4）可以看出，4因素對乳酸菌的產酸能力的影響主次為B>D>A>C，其中B因素和D因素影響較為顯著，得出高產酸乳酸菌的最優培養方案為B2D2A1C1，即培養溫度37℃，培養基pH值為6，接種乳酸菌6mL/100mL，培養時間24h。按最優條件進行驗證，3次試驗乳酸菌的產酸能力的平均值為（1.85±0.05）%，重現性較好。

表3 乳酸菌產酸能力條件優化正交試驗結果與分析Table 3 Results and analysis of orthogonally experiment for optimization of acid producing ability of lactic acid bacteria

表4 乳酸菌產酸能力條件優化正交試驗方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonally experiment for optimization of acid producing ability of lactic acid bacteria

2.1.2 乳酸菌混合發酵對薇菜感官鑒評

試驗對單菌種采用接種6mL/100mL，混合菌種接種采用1∶1或者1∶1∶1的比例（總量為6mL/100mL）加入，對各方案乳酸菌的加入對薇菜口感進行評分。試驗結果如表5所示。

表5 接乳酸菌的組合搭配Table 5 Inoculation combination of lactic acid bacteria

由表5可以看出，混合發酵組別（7）即L1：R9：L27同時混合時，產酸以及風味都較好，感官評分較高，可以作為最優菌株組合。

2.2 薇菜中總硒的富集

圖1 薇菜總硒的含量Fig.1 Content of total selenium inOsmunda japonica

從薇菜發酵開始，每2d取樣測其總硒的含量，結果見圖1。由圖1可知，薇菜富硒的規律為先迅速增長后基本保持不變。接種發酵的薇菜硒含量在第8天后基本趨于平穩，總硒含量約為50mg/kg。自然發酵的薇菜硒含量在第10天以后基本趨于平穩，總硒含量約為39.60mg/kg。對比可知混合接種乳酸菌L1、R9、L27可促進薇菜對硒的吸收，縮短薇菜硒的富集時間。

2.3 薇菜中有機硒含量的測定

由于無機硒溶于水，因此采用粉碎后透析方式可測定出薇菜中有機硒的含量。分別取腌制第10天的薇菜進行的測量，其結果見圖2。

圖2 薇菜中有機硒含量的測定Fig.2 Determination of organic selenium inOsmunda japonica

由圖2可知，接種乳酸菌發酵的薇菜在透析時間大于48h后的含量基本不變，可知其有機硒含量為36.80mg/kg。而自然發酵的薇菜在透析時間大于72h后的含量基本不變，為11.30mg/kg。從兩組數據對比可知接種乳酸菌發酵對于薇菜中無機硒向有機硒的轉化有一定的促進作用。分析其機理，接種發酵的體系中乳酸菌活性較高，在乳酸發酵的同時伴隨著體系中蛋白酶作用的加劇，促進了薇菜中豐富的蛋白質分解產生氨基酸，而氨基酸可與無機硒結合成硒代氨基酸，因此接種乳酸菌發酵對薇菜中硒的轉化有促進作用。

3 結論

（1）本研究對薇菜進行了接種乳酸發酵富硒的研究，得到乳酸菌的最佳培養條件為接種量6mL/100mL，培養溫度37℃，培養時間48h，培養基pH值為6。乳酸菌最優接種搭配為L1、R9、L27按體積比為1∶1∶1接種發酵。

（2）通過對薇菜發酵富硒的研究，得到薇菜的富硒規律為先迅速增長后保持平穩。對比接種發酵和自然發酵富硒的薇菜可知乳酸菌對薇菜總硒的富集以及無機硒向有機硒的轉化有促進作用。按薇菜質量的0.08‰添加食品級亞硒酸鈉，可使接種乳酸發酵的薇菜有機硒含量達到36.80mg/kg。

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Effect of lactic acid bacteria fermentation on selenium enrichment and transformation in Osmunda japonica

SUN Xiaotong1,WANG Changsu1,XU Xiaomei1,GAO Zexin2,GAO Bing3*
(1.College of Biological and Pharmaceutical Engineering,Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023,China; 2.Department of Food Engineering,Wuhan Institute of Bioengineering,Wuhan 430000,China; 3.College of Light Industry,Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China)

The acid producing ability of lactic acid bacteria and inoculation combination was investigated by orthogonal experiment.The selenium enrichment and transformation regulation inOsmunda japonicawas studied by comparing the selenium in inoculated lactic acid bacteria fermentation and natural fermentation.Result showed that lactic acid fermentation could promote total selenium enrichment and inorganic selenium into organic selenium.Under the condition of 0.08‰sodium selenite addition,the content of organic selenium inO.japonicafermented by lactic acid bacteria was 36.80 mg/kg.

Osmunda japonica;lactic acid bacteria;organic selenium;transformation

TS205.5

A

0254-5071（2014）03-0045-04

10.3969/j.issn.0254-5071.2014.03.012

2014-01-04

企業橫向合作項目（EK2014A010018000073）

孫曉彤（1989-），女，碩士研究生，研究方向為微生物及食品發酵。

*通訊作者：高冰（1963-），男，教授級高級工程師，本科，研究方向為微生物及食品發酵。