吴淑清,吴 琼
(长春大学 a.食品科学与工程系;b.农产品加工重点实验室,长春 130022)
发酵因素对提高染料木苷含量的影响
吴淑清a,吴 琼b
(长春大学 a.食品科学与工程系;b.农产品加工重点实验室,长春 130022)
本研究以大豆浓缩蛋白的副产物“废糖蜜”为原料,使用“安琪白酒王”酵母发酵,消耗废糖蜜中的单双糖来提高染料木苷的含量,并考察废糖蜜溶液浓度、pH值、酵母用量对提高染料木苷含量的影响。结果表明,废糖蜜溶液浓度为10%、pH值为5.0、酵母用量大于5%时染料木苷含量分别为最高,为进一步研究提供理论依据。
废糖蜜;发酵;染料木苷
从20世纪80年代起,很多研究报道以及动物实验表明,染料木苷(Genistin,大豆异黄酮的主要功效成分)具有弱雌激素活性、抗氧化活性、抗溶血活性和抗真菌活性,能有效预防和抑制白血病、骨质疏松、胃癌、乳腺癌和前列腺癌等多种疾病的发生,尤其是对乳腺癌和前列腺癌有积极的预防和治疗作用。自然界中染料木苷资源十分有限,大豆是唯一含有染料木苷且含量在营养学上有意义的食物资源[1]。
废糖蜜是醇法大豆浓缩蛋白加工过程必然产生的伴生副产物。是脱脂豆粕乙醇萃取液经浓缩后形成的一种棕色黏稠的浆状物,总糖量高达78%。废糖蜜经脱脂、脱蛋白、脱色、脱盐等提纯处理后所得的产品中,作为功能性成分的染料木苷、低聚糖含量偏低,多糖和单糖却很高,使其应用大受影响。利用微生物发酵法,选择合适的菌种将废糖蜜中的双糖和单糖去除掉,不仅提高了染料木苷的纯度,还可以制备功能性大豆低聚糖,同时通过其中糖源发酵得到乙醇,将乙醇回补到醇法大豆浓缩蛋白生产中,实现资源循环利用[2]。在此,笔者首先通过对废糖蜜发酵来提高染料木苷含量的工艺条件进行了初步研究,为以后深度研究打下了坚实的基石。
废糖蜜(长春吉科生物技术有限公司提供);染料木苷标准样品(北京普博斯生物科技有限公司)纯度≥98.0%;95%乙醇(长春紫金生物试剂有限公司);酵母:安琪白酒王(安琪酵母股份有限公司购于长春市于氏食品添加剂有限公司)。
恒温培养振荡器(型号:ZHWY-2102C 上海智城分析仪器制造有限公司);UV-2550紫外可见分光光度计(型号:2550 日本岛津公司);雷磁pHs-3C pH计(型号:E-201C 上海精密科学仪器有限公司);低速离心机(型号:LD4-2A 北京京立离心机有限公司);高压蒸汽灭菌锅、摩尔超纯水仪等。
本研究采用三波长紫外分光光度法测定废糖蜜中染料木苷的浓度。首先确定标准曲线,取染料木苷标准样品10mg溶解于95%乙醇中,定容至100mL。分别取3,6,9,12和15mL容量瓶中,定容。用UV-2550紫外可见分光光度计测定三个波长的吸光度A240、A260、A280,计算△A=A260-(A240+A280)/2。以染料木苷的浓度为横坐标,吸光度为纵坐标,用Excel软件处理,得回归标准曲线,既而得到其函数关系式。按上述方法依次取发酵、离心后样品的上清液2mL用乙醇定容至25mL,摇匀后测出吸光度,代入关系式,从而得出染料木苷的浓度[4]。通过计算得到其含量值。
本实验通过设置三个变量进行试验研究,即分别以废糖蜜溶液浓度、pH值、酵母用量为变量,利用发酵法消耗废糖蜜中可发酵的糖类成分,其利用率达96%[5],从而提高染料木苷的含量。具体步骤如下:
(1)废糖蜜溶液的浓度对染料木苷含量的影响。分别称取5.0g、10g、15g、20g、25g的废糖蜜,加入蒸馏水配制其浓度为5%、10%、15%、20%、25%的废糖蜜均匀的水溶液各100mL,将pH值调节为5.0后送入杀菌锅,采用上述“高压蒸汽灭菌法”灭菌15min。待灭菌后温度降至30℃,在无菌条件下加入“安琪白酒王”酵母粉,放入恒温培养振荡器采用下述条件发酵,见表3。
表3 以废糖蜜为变量的发酵条件
(2)废糖蜜溶液的pH值对染料木苷含量的影响。配制浓度为10%的废糖蜜溶液各100mL,用pH计测定并滴定,将 pH 值调节分别为3.0、4.0、5.0、6.0、7.0 后灭菌 15min。待灭菌后温度降至 30℃,在无菌条件下进行添加“安琪白酒王”酵母粉,放入恒温培养振荡器采用下述条件发酵,见表4。
表4 以pH值为变量的发酵条件
(3)酵母用量对染料木苷含量的影响。配制浓度为10%的废糖蜜水溶液各100mL,用pH计测定并滴定为5.0后送入杀菌锅灭菌15min。待灭菌后温度降至30℃,在无菌条件下加入1%、3%、5%、7%、9%的“安琪白酒王”酵母粉,放入恒温培养振荡器在下述条件下发酵。具体发酵条件见表5。
表5 以酵母用量为变量的发酵条件
用UV-2550紫外可见分光光度计分别在240、260、280 nm处测定不同浓度标准溶液的吸光度A240、A260、A280,计算吸光度△A。以吸光度△A为纵坐标,染料木苷浓度为横坐标,绘制标准曲线,检测浓度为6mg/L。得到关系式,见图1。
图1 标准曲线的制作
利用1.4中的方法,分别测定样品的吸光度各3次,计算△A,代入y=0.0389x-0.002得到染料木苷浓度,进而计算出染料木苷的含量。考察废糖蜜溶液浓度对染料木苷含量的影响,结果如图2所示。
图2 废糖蜜溶液浓度对染料木苷含量的影响
由图2可见,染料木苷含量在废糖蜜溶液浓度为10%时为最高,随着废糖蜜溶液的浓度增大,染料木苷含量呈下降的趋势,这是由于料液的渗透压增加影响了酵母的生长,使糖源消耗减少。因此,只有稀释至合适的浓度才能更好的发酵。通过实验可知,废糖蜜溶液浓度10%为宜。
不同pH值的废糖蜜溶液对染料木苷含量的影响研究,参照2.2得出染料木苷的含量,其与废糖蜜溶液pH值的关系如图3所示。
由图3可见,5个样品中随着废糖蜜溶液的pH值的变化,染料木苷含量也随着变化,pH值在5.0时为最佳。同时也说明了该酵母在pH值为5.0时最适宜生长。
图3 废糖蜜溶液pH值对染料木苷含量的影响
酵母用量对染料木苷含量的影响研究,参照2.2得出酵母用量与染料木苷含量的关系如图4所示。
由图4所见,5个样品中随着酵母用量的增加染料木苷含量也随之增大,在酵母用量大于5%时曲线较平缓,发酵效果较好。这是由于酵母用量加大时,对废糖蜜中的可利用糖消耗加大,分母变小,则染料木苷含量也随之提高。
图4 酵母用量对染料木苷含量的影响
以废糖蜜为原料,利用“安琪白酒王”酵母发酵去除糖蜜中的双糖和单糖来提高染料木苷的含量实验中,通过对废糖蜜溶液浓度、pH值、酵母用量等单因素影响的试验研究,得出废糖蜜溶液浓度为10%、pH值为5.0、酵母用量为5%时,染料木苷含量分别为最高。这为以后做进一步研究给出理论依据和打下基础。
在此只是做了初步研究,还有许多问题,如发酵时间、复合营养盐的添加、低聚糖的消耗、最佳工艺条件等等,有待于继续探讨和试验。
[1]Han K K,Soares J M,Haidar M A,et al.Benefits of Soy lsoflavone Therapeutic Regimen on Menopausal Symptoms[J].Obstet Gynecol,2002,99(3):389-394.
[2]刘玉兰,田原,鲍丹青.废糖蜜发酵制备功能性大豆低聚糖的研究[J].河南工业大学学报,2010(4):1-5.
[3]李荣和,姜浩奎主编.大豆深加工技术[M].北京:中国轻工业出版社,2010(9):96-98.
[4]魏福华,张永忠,井乐刚,等.紫外分光光度法测定大豆中大豆异黄酮[J].理化检验-化学分册,2006,42(6):461-463.
[5]崔元峰,田娟娟,白志明.废糖蜜制备酒精工艺的研究[J].中国油脂,2008(12):61-64.
Effects of Fermentation Factors on the Content of Genistin
WU Shu-qinga,WU Qiongb
(a.Department of Food Science and Engineering;b.Key Laboratory of Agricultural Products Processing,Changchun University,Changchun 130022,China;)
This study employs“waste molasses”,the by-product of soy concentrated protein as raw material,ferments waste molasses by“Angel distiller yeast”to improve the content of genistin by consuming monosaccharide and disaccharide in waste molasses.It also investigates the concentration,the pH of waste molasses,and the effect of the amount of yeast on the content of genistin.The results show that the concentration of the waste molasses is 10%,the pH value is 5.0,the content of genistin reaches the highest when the yeast is more than 5%,which provides a theoretical basis for further research.
waste molasses;fermentation;genistin
Q815
A
1009-3907(2012)06-0701-03
2011-12-27
吉林省教育厅“十一五”科学技术研究项目(吉教科合字2010第446号)
吴淑清(1969-),女,吉林敦化人,副教授,硕士,主要从事食品营养及生物学方面的教学与研究。
责任编辑:刘 琳