牛蒡根果蔬復合酵素的研發

韓欣悅，胡曉晴，劉 強，樊 宇，江思雨，陳紅玲

（宿州學院生物與食品工程學院，安徽宿州 234000）

牛蒡（Arctium lappaL.），又名大力子、東洋參，是菊科牛蒡屬直根系二年生草本植物[1]，在世界各地方均有種植，并且在我國已有近2 000 年的種植史，分布于江蘇、安徽、黑龍江、山東等地區，其中在江蘇徐州豐縣、沛縣和山東蘭陵縣種植歷史最悠久，面積規模最大。作為我國傳統中藥，其果實、根和葉均可作為藥用，現已被世界公認為保健食品。牛蒡根中含有豐富的多糖、酚類物質、蛋白質[2]、氨基酸、維生素，以及鈣、鋅、磷、鐵等多種人體所需的營養物質和礦物質。已有研究表明，牛蒡根具有抗氧化、抗炎、調節神經、降糖降脂、調節免疫[3]等作用，鑒于其豐富的藥理活性，有研究報道了不同基因型牛蒡根中咖啡?？鼘幩岷湍局氐亩糠治鼋Y果，并對其抗氧化活性進行了研究，開發了具有較強抗氧化活性和良好色澤的牛蒡根茶，對焙燒效果進行了測定，該試驗為后續對牛蒡根的研究提供了理論支持[4]。

近年來，隨著酵素產品應用市場的擴展[5]，消費者逐漸認識到酵素的營養價值。研究表明[2]，酵素中含有豐富的維生素類、氨基酸和酚類、黃酮苷類化合物、礦物質、功效性低聚糖和功效酶等多種功能性成分，部分研究報道也表明酵素有抑菌消炎、抗衰、優化體內環境、抗癌、凈化血液、調節免疫、修復機體損傷等方面的藥物活性。因此，若能開發出一種牛蒡（主要原料） 與酵素結合的[7]具有保健功能的新型產品[6]，不僅能夠進一步綜合產品的保健性能，還能拓展牛蒡類休閑食品的范疇，提高對牛蒡植物的資源利用。

通過對牛蒡根（主要原料） 復合山藥、火龍果、葡萄、蘋果、檸檬等果蔬進行試驗[7]。以米曲霉（Aspergillus oryzae）[8]為發酵菌種，進行人工發酵處理，合理調整發酵過程，減少發酵周期以制備牛蒡根復合果蔬酵素。以pH 值、糖度、酒精度、菌落數、大腸桿菌數（Number ofEscherichia coli）、致病菌數作為評價指標，通過單因素方差試驗分析（ANOVA）[10]和Box-behnken 響應曲面試驗[11]設計完善發酵條件，整合最優發酵條件組合，為牛蒡根復合果蔬酵素的綜合性研發提供一定理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

新鮮牛蒡（Arctium lappaL.） 品種為柳川理想，購自江蘇省徐州市豐縣；土豆、山藥、火龍果、葡萄、蘋果、檸檬、枸杞等，均購自當地市場；米曲霉（Aspergillus oryzae≥90%），上海麥克林生化科技有限公司提供；食品級二氧化氯（ClO2），遼寧眾發生物科技有限公司提供；食品級檸檬酸，河南萬?；ぎa品有限公司提供；異抗壞血酸鈉，濟南魯輝化工有限公司提供；葡萄糖（C6H12O6），天津市致遠化學試劑有限公司提供。

1.2 儀器與設備

FA2004 型電子天平，山東濰坊盛翔試驗設備有限公司產品；BBS-SSC 型超凈工作臺，山東博科生物產業有限公司產品；JJ-2 型組織搗碎機，安慶結佳儀器設備有限公司產品；SHA-C 型水浴恒溫振蕩器，常州潤華電器有限公司產品；TGL-20B 型離心機，上海雙旭電子有限公司產品；JX-24 型打漿機，福州金翔食品機械設備有限公司產品；DSX-24L-1型高壓蒸汽滅菌器，四川高能科迪儀器有限公司產品；UV752 型紫外- 可見分光光度計，山東歐萊博醫療器械有限公司產品；PB-10 型標準型pH 計，廣東正一實驗設備有限公司產品。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

①制備米曲霉菌。參考文獻[13]第二章、第三章進行米曲霉菌的分離篩選；

②新鮮牛蒡→低溫貯存→切除保鮮頭→清洗去皮→殺菌→糖化→去表皮→碎裂→浸漬；

③復合果蔬（山藥、火龍果、蘋果等） →清洗去皮→殺菌→去表皮→切塊→打漿；

④紫皮葡萄→清洗→殺菌→去表皮→搗碎；

①+②+③+④→混合攪拌均勻→密封發酵→牛蒡根果蔬復合酵素。

1.3.2 試驗方法

（1） 將新鮮牛蒡在置于-5 ℃恒溫中貯存2 d 以上，將貯存后的牛蒡在超凈工作臺上切除保鮮頭、清洗去皮、在殺菌液75%乙醇溶液中殺菌3 h 后，將其放在糖化庫內糖化70 d，糖化過的牛蒡去表皮，去皮的厚度為0.3～0.5 mm，將去皮過的牛蒡用粉碎機碎裂，按牛蒡的質量分數加入25%白砂糖，15%護色液，護色液由（質量百分比） 檸檬酸0.02%～0.10%，氯化鈣0.5%～1.5%、食鹽0.5%～0.8%和余量的水配制而成，均勻攪拌，用200 目過濾網過濾，在25 ℃條件下恒溫80 min。

（2） 將復合果蔬（山藥、火龍果、蘋果等） 分別在超凈工作臺上清洗去皮，在殺菌液中殺菌1 h后去表皮、切塊、打漿，打漿溫度控制在7～9 ℃，打漿速度為600～700 r/min，打漿時每隔1 min 加入各質量分數15%的護色液。

（3） 將紫皮葡萄在超凈工作臺上清新干凈后，在殺菌液中殺菌30 min 后去皮搗碎備用。

（4） 將碎牛蒡、復合果蔬（山藥、火龍果、蘋果等） 分別混合，然后加入備用的按混合物總質量分數的6%紫皮葡萄后放入密封發酵玻璃罐，于20～30 ℃恒溫箱中發酵45～55 d，pH 值穩定在3.0～3.5 即判斷發酵結束。

1.3.3 樣品液的制備

在整個發酵過程中，每隔8 d 取樣一次進行相關指標測定。樣品的制備：取20 mL 酵素原液（發酵罐內發酵物分層，上層為發酵果肉殘渣，中層液體為酵素） 以轉速3 500 r/min 離心10 min，取上清液得到樣品。

1.3.4 理化指標測定

pH 值測定，參考文獻[14]中pH 計測定方法；糖度測定，參考文獻[15]中糖度計折光儀測定方法；酒精度測定，參考文獻[16]中酒度計測定方法。

1.3.5 微生物指標測定

菌落總數測定：參考文獻[17]中GB 4789.2—2010 菌落總數測定方法；大腸桿菌群數測定：參考文獻[18]中GB 2789.3—2010 大腸桿菌群數測定方法；致病菌數測定：參考文獻[19]中GB 4789.15—2010 致病菌數測定方法。

1.3.6 感官評分標準

試驗中由10 位具有專業知識的教師感官鑒評，小組根據試驗結果進行感官鑒定。

牛蒡根果蔬復合酵素的感官評分見表1。

表1 牛蒡根果蔬復合酵素的感官評分

2 結果與分析

2.1 單因素試驗分析[23]

2.1.1 發酵溫度對果蔬復合酵素感官評分的影響

發酵溫度對果蔬復合酵素感官評分的影響見圖1。

圖1 發酵溫度對果蔬復合酵素感官評分的影響

由圖1 可知，隨著發酵溫度的升高，果蔬復合酵素的評分呈現先上升再下降的趨勢。因為發酵溫度過低，微生物代謝緩慢；發酵溫度過高，米曲霉菌的活性受到抑制；當發酵溫度為25 ℃時，評分最高，即果蔬復合酵素的最適發酵溫度為25 ℃時口感最佳。

2.1.2 發酵時間對果蔬復合酵素感官評分的影響

發酵時間對果蔬復合酵素感官評分的影響見圖2。

圖2 發酵時間對果蔬復合酵素感官評分的影響

由圖2 可知，隨著酵素發酵時間的延長，果蔬復合酵素的評分呈現先上升后下降的趨勢。因為由于發酵時間的延長，米曲霉菌的種類和數量不斷減少，發酵過程接近終止。當發酵時間為50 d 時，評分最高，即果蔬復合酵素的最適發酵時間為50 d 時香味濃郁醇厚。

2.1.3 米曲霉菌種接種量對果蔬復合酵素感官評分的影響

米曲霉菌種接種量對果蔬復合酵素感官評分的影響見圖3。

圖3 米曲霉菌種接種量對果蔬復合酵素感官評分的影響

由圖3 可知，隨著米曲霉菌種接種量的增加，果蔬復合酵素的評分呈現先上升再下降的趨勢，在菌種接種量為2%時，評分最高，即果蔬復合酵素加入的最適米曲霉菌種量為2%時發酵最好。

2.1.4 紫皮葡萄添加量對果蔬復合酵素感官評分的影響

紫皮葡萄添加量對果蔬復合酵素感官評分的影響見圖4。

圖4 紫皮葡萄添加量對果蔬復合酵素感官評分的影響

由圖4 可知，隨著加入紫皮葡萄量的增加，果蔬復合酵素的評分呈現先增加后下降的趨勢。在紫皮葡萄添加量為6%時，評分最高，即果蔬復合酵素中最適紫皮葡萄量為6%時口感細膩爽滑。

2.2 正交試驗分析

根據單因素試驗結果分析，選取發酵溫度、發酵時間、菌種接種量、紫皮葡萄添加量對感官評分的影響進行正交試驗分析。

正交試驗分析結果見表2。

表2 正交試驗分析結果

由表2 可知，各因素對果蔬復合酵素品質和風味的影響主次順序為D＞C＞A＞B，通過正交試驗結果分析可知，果蔬復合酵素研發的最優配方組合為A3B2C3D2，此時產品的感官評分為90.25 分，即最適發酵溫度為25 ℃，發酵時間為50 d，米曲霉菌種接種量為2%，紫皮葡萄添加量為6%。

2.3 產品品質檢測結果

2.3.1 感官指標

色澤有澤感，澄清透亮；風味，濃郁清香；口感，清新爽口，口感細膩；澄清度，均勻透明，無可見雜質；質地，富有彈性。

2.3.2 理化指標測定

pH 值小于4，糖度小于600 mg/mL，酒精度小于0.50/100 g，符合酵素理化指標檢測要求。

2.3.3 微生物指標

經檢測，細菌總數小于100 CFU/g，大腸菌群小于3 MPN/100 g，致病菌未檢出，符合酵素微生物指標檢測要求。

3 結論

通過試驗分析可知，牛蒡根果蔬復合酵素的最佳工藝參數為發酵溫度25 ℃，發酵時間50 d，米曲霉菌接種量2%，紫皮葡萄添加量6%。在此生產工藝下的酵素產品口感清新爽口、口味最佳，更進一步綜合性發揮酵素產品的保健性能。