枸杞對泡菜植物乳桿菌生長及抗氧化性能影響的研究

廖 萌,余國航,吳正云,張文學

(四川大學輕紡與食品學院,四川成都 610065)

枸杞對泡菜植物乳桿菌生長及抗氧化性能影響的研究

廖 萌,余國航,吳正云*,張文學

(四川大學輕紡與食品學院,四川成都 610065)

為了探索枸杞在泡菜發酵中的作用,以菜汁為基礎,添加不同溶劑和不同濃度的枸杞提取液測定泡菜植物乳桿菌生長曲線及其發酵液的抗氧化性能。結果顯示,枸杞提取液濃度與促進植物乳桿菌的生長呈正向相關;添加0.2 g/mL枸杞水提取液的發酵液總酚和總黃酮含量分別達45和35 μg/mL,且發酵液對鐵還原能力最高;添加枸杞乙醇提取液的發酵液對DPPH自由基清除率可達80%左右,0.2 g/mL醇提取液的發酵液總酚量可達45 μg/mL。添加枸杞提取液,尤其是水提取液和乙醇提取液,能夠顯著促進泡菜植物乳桿菌的生長和發酵液抗氧化能力的提高。

枸杞,植物乳桿菌,促生作用,抗氧化

四川泡菜是以新鮮蔬菜為原料,加入食鹽等發酵而成[1]。泡菜發酵中乳酸菌是關鍵的菌群,其發酵性能與泡菜品質密切相關,提高乳酸菌發酵能力可提高泡菜的成品質量[2]。枸杞營養豐富,具有增強機體免疫力、延緩衰老等功效,在功能性食品的開發中廣泛應用[3-5]。將枸杞應用于保健泡菜的研制,具有重要意義。泡菜泡制中添加枸杞,不僅能夠促進乳酸菌生長,使泡菜水色澤誘人,同時具有枸杞的芳香味,并且有一定的營養保健功能[6-8]。學者們的研究側重對枸杞泡菜最佳工藝條件的探討,缺少了解枸杞對泡菜發酵的作用,并且不同溶劑提取枸杞對泡菜抗氧化能力的研究較少。本實驗探討了枸杞不同溶劑提取液對泡菜乳酸菌生長及抗氧化能力的影響,為探索枸杞在泡菜發酵中的作用機制,以及功能型泡菜和其他乳酸菌發酵食品的開發提供參考,為功能型泡菜和其他乳酸菌發酵食品的開發提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

植物乳桿菌Lactobacillusplantarum1S5R17 由四川省眉山市泡菜院提供;枸杞、大白菜和無碘鹽 購于成都市好又多超市(科華北店);乙醇、乙醚、福林酚、亞硝酸鈉、硝酸鋁、鐵氰化鉀等 均為分析純;胰蛋白胨、酵母膏、牛肉膏、硫酸鎂、硫酸錳、磷酸氫二鉀等 均為分析純;MRS培養基。

JSP-250高速多功能粉碎機 浙江省永康市金穗機械制造廠;RE52-1旋轉蒸發器 上海申順生物科技有限公司;JYL-C022九陽料理機 九陽股份有限公司;SpectraMax 90光吸收酶標儀 美谷分子儀器(上海)有限公司;TDZ5-WS低速離心機(4000 r/min) 湖南長沙湘儀離心機儀器有限公司。

1.2 枸杞提取液制備

枸杞用粉碎機27000 r/min粉碎10 min,每10 g粉碎的枸杞分別加蒸餾水、80%乙醇和80%乙醚各50 mL,浸泡24 h,濾紙過濾一次,濾液真空旋轉蒸餾濃縮至10 mL,制得枸杞提取液濃度約1 g/mL。分別用提取溶劑稀釋至0.05、0.1、0.15、0.2 g/mL,備用。

1.3 菜汁培養基制備

稱取干凈、無霉變的大白菜200 g,加入300 mL蒸餾水,料理機打漿,4000 r/min離心10 min。收集上清液,加入24 g無碘鹽,121 ℃高壓滅菌20 min。

1.4 菌懸液制備

取100 μL甘油保存的植物乳桿菌于5 mL無菌的MRS培養基中,37 ℃活化18 h。取活化一次的發酵液2 mL于100 mL無菌MRS培養基中,二次活化。18 h后,菌體以4000 r/min離心10 min,0.85%無菌生理鹽水清洗離心3次后,定容至50 mL制得菌懸液。

1.5 發酵培養

將300 μL菜汁培養基加入96孔板,按枸杞提取液6%(V/V),接種量3%(V/V)[6],分別添加0.05～0.2 g/mL的枸杞提取液18 μL,得到枸杞菜汁培養基,同時添加等量溶劑于菜汁培養基做對照。加入菌懸液9 μL在37 ℃下厭氧培養48 h。600 nm下每隔6 h測OD值[9]。

1.6 總酚、總黃酮與抗氧化活性的測定

在發酵前后取樣測定總酚、總黃酮含量與其抗氧化活性。總酚含量的測定采用Folin-Ciocalteu比色法[10];總黃酮含量的測定采用AlCl3顯色法[11];鐵還原能力的測定采用鐵氰化鉀法[12];DPPH自由基清除能力的測定采用DPPH法[13]。

1.7 統計分析方法

相關性分析和析因分析采用SAS8.1進行。

2 結果與討論

2.1 添加枸杞提取液對乳酸菌生長的影響

培養乳酸菌OD值測定結果如圖1。隨著培養時間的增加,乳酸菌的OD值增加,48 h逐漸平穩,不同溶劑的枸杞提取液各濃度OD值均高于對照,說明枸杞提取液對乳酸菌的生長具有一定的促進作用。析因分析顯示,提取溶劑、培養時間和提取液濃度對OD值都有顯著影響(p<0.05),表明不同溶劑提取枸杞液對植物乳桿菌的促進作用存在極顯著的差異。研究發現,中藥尤其是補益類中藥其多糖類成分對益生菌的生長具有一定的促進作用[14],枸杞中富含多糖成分,能夠促進植物乳桿菌的生長。添加枸杞水提取液的乳酸菌OD值整體較高于乙醇和乙醚提取液,說明枸杞多糖為水溶性成分,易溶于水不溶于乙醇,從而水提的效果較優。

圖1 添加枸杞提取液對發酵過程中乳酸菌OD值的影響Fig.1 Effect of the OD value of lactic acid bacteria adding wolfberry extracts in the fermentation process注:A蒸餾水;B乙醇;C乙醚。

2.2 添加枸杞提取液對于發酵液總酚、總黃酮與抗氧化活性的影響

表1 添加枸杞提取液發酵前后總酚、總黃酮與抗氧化活性的變化

發酵前后總酚、黃酮含量、DPPH自由基清除率和對鐵還原能力的測定結果如表1。經過48 h發酵,各樣品總酚含量均有所增加。有研究表明,乳酸菌產生的某些酚酸酯酶能夠水解結合酚,釋放果蔬中的游離酚[15]。析因分析結果顯示,提取溶劑、培養時間和添加濃度之間對總酚含量有極顯著影響(p<0.01);添加枸杞水和醇提取液的菜汁在48 h總酚含量(45 μg/mL)明顯高于添加醚提取液的菜汁(25 μg/mL),這可能與多數酚類物質在乙醚溶劑中溶解度較低有關[16]。

添加枸杞提取液的發酵液在0 h的總黃酮含量高于CK,說明部分枸杞黃酮類化合物得到有效提取。高濃度的乙醇尤其有利于黃酮苷元類化合物的提取[17]。析因分析結果顯示,提取液添加濃度對總黃酮含量有極顯著影響(p<0.01),隨著濃度的增加,總黃酮含量有所增加。有研究顯示,菌種分泌的酶系等物質可促進黃酮類物質生成[18],但發酵時間較短時黃酮類次級代謝產物無法大量積累[19-20],部分總黃酮可能經過微生物代謝使總黃酮含量減少[21]。

菜汁發酵液DPPH自由基清除率均在60%以上。經過48 h時發酵,發酵液的DPPH自由基清除能力提高了2%～15%。析因分析表明,提取溶劑、培養時間和添加濃度對DPPH·的清除率均有極顯著的影響(p<0.01);添加乙醇提取液的發酵液在48 h發酵后對DPPH自由基清除率達80%左右,清除效果優于蒸餾水和乙醚提取液。其原因可能是一些抗氧化活性成分更易溶于乙醇[17,22]。

添加枸杞提取液的發酵液在0 h還原能力高于CK,在發酵后期則下降;析因分析顯示,提取溶劑對鐵還原能力有顯著影響(p<0.05),添加水提取液效果最好。有研究顯示,發酵微生物數量是影響鐵還原過程的重要因素[23],枸杞水提取液提高發酵液鐵還原能力可能與其能更好地促進乳酸菌生長有關。

表2 OD值、總酚、總黃酮、DPPH·清除能力和鐵還原能力相關分析結果

注:**表示p<0.01。對總酚、總黃酮、DPPH·清除能力和鐵還原能力的相關性分析(表2)表明,總酚含量與總黃酮含量、DPPH·清除率和鐵還原能力存在極顯著的相關性。酚類物質通常有多個酚羥基,這些酚羥基具有清除自由基的能力和高的反應性。很多植物材料的抗氧化能力與其所含的酚類物質具有較高的相關性[24-27]。在本研究中總酚含量也是影響發酵液抗氧化能力的主要原因。

3 結論

枸杞提取液能夠促進植物乳桿菌的生長,這種促進效果與添加濃度呈正向相關;統計分析顯示,提取溶劑、培養時間和添加濃度對發酵液總酚含量和DPPH·清除能力均有極顯著影響(p<0.01),添加濃度對總黃酮含量有極顯著影響(p<0.01);總酚含量與總黃酮含量、清除DPPH·能力及鐵還原能力有較高的相關性,是發酵液抗氧化能力提高的主要因素。添加枸杞提取液,尤其是水和乙醇提取液,能夠顯著促進泡菜植物乳桿菌的生長和發酵液抗氧化活性的提高。

[1]陳功,余文華,張其圣,等. 四川泡菜與乳酸菌的研究[J]. 中國釀造,2012,31(9):151-154.

[2]胡書芳. 乳酸菌在泡菜生產中的應用[J]. 安徽農業科學,2008,36(21):9275-9276.

[3]張曉娟,王有科. 枸杞6個品種果實品質對比[J]. 安徽農業科學,2015,43(10):89-90.

[4]李躍森,吳水金,林江波,等. 4個菜用枸杞品種蛋白質及微量元素營養價值評價[J]. 福建農業學報,2014,29(12):1207-1210.

[5]張惠玲. 枸杞的綜合開發與利用[J]. 食品研究與開發,2012,33(2):223-227.

[6]林燕文,蔡漢權,陳曉蕓,等. 乳酸菌發酵型枸杞泡菜最佳工藝條件研究[J]. 現代食品科技,2006,22(3):131-133.

[7]林燕文,王茂先,陸寶君. 枸杞子、決明子對泡菜中乳酸菌生長的影響[J]. 食品研究與開發,2006,27(4):67-69.

[8]焦宇知. 低鹽功能糖枸杞、百合泡菜工藝研究[J]. 中國調味品,2010,35(10):88-90.

[9]劉陽,啟航,閆曉梅. 中藥黃芪有效成分對益生菌的促生作用[J]. 大連輕工業學院學報,2005,24(3):192-194.

[10]范瓊,周聰,趙敏,等. Folin-Ciocalteu比色法測定樹仔菜總多酚[J]. 南方農業學報,2014,45(12):2230-2235.

[11]王海敏,虞海霞,董蕊,等. 苕子蜜總酚酸和總黃酮含量測定及抗氧化活性的研究[J]. 食品科學,2010,31(1):54-57.

[12]張冬梅,李蘋蘋,趙強,等. 蘿卜泡菜抗氧化活性的研究[J]. 中國調味品,2012,37(9):29-32.

[13]Zhongmei He,Xiaohui Wang,Guofeng Li,et al. Antioxidant activity of prebiotic ginseng polysaccharides combined with potential probioticLactobacillusplantarumC88[J]. International Journal of Food Science and Technology,2015,50:1673-1682.

[14]劉晉仙,林永強,汪冰,等. 中藥促進益生菌生長的研究進展[J]. 藥學研究,2015,34(9):537-538.

[15]賴婷,劉漢偉,張名位,等.乳酸菌發酵對果蔬中主要活性物質及其生理功能的影響研究進展[J].中國釀造,2015,34(3):1-4.

[16]Galanakis CM,Goulas V,Tsakona S,et al. A knowledge base for the recovery of natural phenols with the different solvents[J]. International Journal of Food Properties,2013,16(2):328-396.

[17]于惠,康磊,張瑞,等. 枸杞中黃酮類化合物提取與分離純化工藝的研究進展[J]. 安徽農業科學,2015,43(5):62-64,66.

[18]郝紅梅,劉必旺. 酵母發酵技術對黃芪中黃酮含量的影響[J]. 山西中醫學院學報,2014,15(4):37-38.

[19]金紅,楊孝麗,任燦. 食用菌深層發酵物中生物活性物質含量的比較[J]. 食品研究與開發,2015,36(3):93-96.

[20]錢莊,周哲,石雪靜,等. 金蓮花藥渣及發酵物總黃酮含量測定[J]. 亞太傳統醫藥,2014,10(15):22-23.

[21]郭敏,張寶善,徐輝艷,等. 柿酒發酵過程中酚類物質的變化規律研究[J]. 食品工業科技,2010,31(10):219-222.

[22]夏娜,趙麗鳳. 黑果枸杞功能性成分抗氧化活性及對線粒體的保護作用研究[J]. 食品工業科技,2014,35(22):162-166,175.

[23]賈蓉,曲東,喬莎莎. 發酵脫氫產氫過程對微生物鐵還原的影響[J]. 農業環境科學學報,2013,32(12):2395-2402.

[24]蔡灝,吳翠萍,孫秀漫,等. 5種紫珠屬藥材中總酚、總黃酮與其抗氧化活性的相關性研究[J]. 中國實驗方劑學雜志,2013,19(20):55-60.

[26]張偉,尹震花,張勇,等. 黑莓籽總多酚、總黃酮含量及其抗氧化活性[J]. 食品工業科技,2015,36(8):125-128.

[27]劉海英,仇農學,姚瑞祺,等. 我國86種藥食兩用植物的抗氧化活性及其與總酚的相關性分析[J]. 西北農林科技大學學報(自然科學版),2009,37(2):173-180.

Effects of Chinese Wolfberry on the Growth and Antioxidant Ability PickleLactobacillusplantarum

LIAO Meng,YU Guo-hang,WU Zheng-yun*,ZHANG Wen-xue

(College of Light Industry,Textile and Food Engineering,Sichuan University,Chengdu 610065,China)

In order to study the role of wolfberry in pickle fermentation,based on the vegetable juice,the growth curve ofLactobacillusplantarumand antioxidant capacity were determined by adding different solvents and concentrations of the extracts. The results showed that the growth-promoting effect ofLactobacillusplantarumwas positively correlated with the concentration of wolfberry extracts. After fermentation,the total phenol and flavonoid contents of the fermentation liquid adding 0.2 g/mL water extract of wolfberry attained 45 and 35 μg/mL,respectively,and this fermentation liquid on iron reduction ability was the highest. The DPPH free radical scavenging rate of fermentation liquid adding ethanol extract of wolfberry reached 80%,and the total phenol content of the fermentation liquid containing 0.2 g/mL ethanol extract of wolfberry was 45 μg/mL. Wolfberry extracts,especially water and ethanol extract,can promote the growth ofLactobacillusplantarumand antioxidant capacity significantly.

Chinese wolfberry;Lactobacillusplantarum;growth-promoting effect;antioxidation

2016-05-06

廖萌(1991-),女,碩士研究生,研究方向:食品科學,E-mail:yan.yin.che@gmail.com。

*通訊作者:吳正云(1970-),男,副教授,研究方向:食品生態工程與生物技術,E-mail:wuzhengyun@scu.edu.cn。

食品加工四川省重點實驗室開放基金項目(15-S03);四川省科技支撐計劃(2013NZ0055)。

TS201.3

A

1002-0306(2016)24-0000-00

10.13386/j.issn1002-0306.2016.24.000