接种乳酸发酵对薇菜中硒富集和转化的影响

孙晓彤，王常苏，许晓梅，高泽鑫，高冰*

（1.武汉轻工大学生物与制药工程学院，湖北武汉430023；2.武汉生物工程学院食品工程系，湖北武汉430000；3.湖北工业大学轻工学部，湖北武汉430068）

接种乳酸发酵对薇菜中硒富集和转化的影响

孙晓彤1，王常苏1，许晓梅1，高泽鑫2，高冰3*

（1.武汉轻工大学生物与制药工程学院，湖北武汉430023；2.武汉生物工程学院食品工程系，湖北武汉430000；3.湖北工业大学轻工学部，湖北武汉430068）

首先对乳酸菌产酸能力及接种组合搭配进行正交试验研究。通过对比接种乳酸发酵富硒和自然发酵富硒，研究薇菜中硒的富集和转化规律。得到了接种乳酸发酵对薇菜中总硒的富集以及无机硒向有机硒的转化有促进作用。并且在添加0.08‰食品级亚硒酸钠的条件下，接种乳酸发酵的薇菜最终有机硒含量可达36.80mg/kg。

薇菜；乳酸菌；有机硒；转化

薇菜属紫萁科紫萁属多年生蕨类植物，学名紫萁（Osmunda japonicaThunb），俗称牛毛广、野豌豆、猫儿蕨等[1-2]。薇菜具有很高的营养价值和保健功能，含有Ca、Fe、K、Zn等矿物质元素、维生素、紫萁多糖及多种氨基酸（其中含有人体必需的8种氨基酸）[3-6]。薇菜现主要采用速烫、揉搓、干燥等工艺加工成薇菜干，称为赤干、青干[7]。由于鲜薇菜味苦涩且有种特殊的腥味，对其研究基本处于空白阶段。

硒（Se）是一种人和动物必需的微量元素，具有防癌抗癌、消除自由基、延缓衰老、增强免疫力等功能[8-9]。硒可分为有机硒和无机硒2种，但只有有机硒对生物的抗氧化过程起作用，且来自植物的有机硒可与各种氨基酸结合形成硒代氨基酸，且毒副作用小[10-12]。

本研究主要对薇菜接种乳酸发酵富硒和自然发酵富硒进行对比，研究乳酸菌在薇菜富硒过程中的作用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

薇菜：新鲜薇菜，由湖北长友现代农业股份有限公司提供；食品级亚硒酸钠：由黄骅市津骅添加剂有限公司提供。

乳酸菌：L1（植物乳杆菌Lactobacillus plantarum），L27（短乳杆菌Lactobacillus brevis），R9（肠膜明串珠菌Leuconostoc mesnteroides）均由武汉轻工大学生化楼409实验室提供。

3，3’-二氨基联苯胺、氢氧化钠、溴甲酚紫指示剂、甲苯、盐酸萘乙二胺、硼酸钠、乙酸锌、冰醋酸、亚铁氰化钾、盐酸等：市售，均为分析纯。

MRS培养基：蛋白胨10g，酵母提取物5g，牛肉膏10g，葡萄糖2g，K2HPO42g，柠檬酸二铵2g，乙酸钠5g，吐温80 1mL，MgSO4·7H2O0.58g，MnSO4·H2O0.25g，蒸馏水1000mL，pH值6.2～6.4，121℃灭菌30min。

1.2 仪器与设备

UV-1800PC紫外可见分光光度计：上海美谱达仪器有限公司；PHS-3C雷磁pH计：上海越磁电子科技有限公司；78-1磁力加热搅拌器：国华电器有限公司；DL-1型万用电炉：北京市光明医疗器械有限公司；BS224S型分析天平：上海民桥精密科学仪器有限公司；QE-1000型高速万能粉碎机：江阴市天元药化机械有限公司等。

1.3 试验方法

1.3.1 试验步骤

将新鲜薇菜洗净，并剪去老梗，沥干至无明水称质量后放入发酵罐中；用去离子水配制成6%的盐水，向盐水中加入食品级亚硒酸钠（薇菜总质量的0.08‰）；向发酵罐中注入盐水至薇菜被淹没并接入一定质量的乳酸菌（空白对照），盖上盖子，用水封罐口后于常温条件下自然发酵。

1.3.2 接种乳酸菌发酵

乳酸菌的产酸能力条件优化：为了优化高产酸乳酸菌的培养条件，根据各因素对乳酸菌生长的影响程度，选取了L9（34）做正交试验，因素与水平见表1。乳酸菌的产酸值的测定参照国标GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》（以乳酸计）。

表1 乳酸菌产酸能力条件优化正交试验因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment for optimization of acid producing ability of lactic acid bacteria

根据试验条件对优化后的菌株做不同的组合搭配，然后接种到薇菜中发酵，选择视觉、嗅觉、味觉、口感这4种评价指标对发酵薇菜进行感官评价（满分5分），以筛选出优良的菌株组合。具体评价标准及得分权重见表2。

表2 薇菜发酵感官指标评定标准Table 2 Sensory evaluation standard ofOsmunda japonicafermentation

1.3.3 薇菜中总硒的富集

对接种乳酸发酵的薇菜进行总硒含量的测定，方法采用3，3’-二氨基联苯胺萃取分光光度法[13-14]。

1.3.4 薇菜中有机硒的测量[15]

将发酵完成的薇菜捞出，沥干至无明水滴落后粉碎。准确称取1g薇菜样品粉末溶于一定量的水后，装入透析袋（截留分子量7 000ku）中，在4℃条件下，二次蒸馏水中分别透析12h、24h、40h、48h、57h、72h、77h，每隔12h换水1次，除去无机硒。60℃条件下真空干燥12h后测定薇菜中硒含量，即有机硒含量。

2 结果与分析

2.1 接种乳酸菌发酵

2.1.1 乳酸菌的产酸能力条件优化

选取接种乳酸菌（L1）量（6mL/100mL、8mL/100mL、10mL/100mL），乳酸菌的培养温度（32℃、37℃、42℃），培养时间（24h、48h、72h），培养基的pH值（5、6、7），通过对这4个因素进行正交试验。试验结果如表3，方差分析如表4。

从正交试验结果（表3）及方差分析（表4）可以看出，4因素对乳酸菌的产酸能力的影响主次为B>D>A>C，其中B因素和D因素影响较为显著，得出高产酸乳酸菌的最优培养方案为B2D2A1C1，即培养温度37℃，培养基pH值为6，接种乳酸菌6mL/100mL，培养时间24h。按最优条件进行验证，3次试验乳酸菌的产酸能力的平均值为（1.85±0.05）%，重现性较好。

表3 乳酸菌产酸能力条件优化正交试验结果与分析Table 3 Results and analysis of orthogonally experiment for optimization of acid producing ability of lactic acid bacteria

表4 乳酸菌产酸能力条件优化正交试验方差分析Table 4 Variance analysis of orthogonally experiment for optimization of acid producing ability of lactic acid bacteria

2.1.2 乳酸菌混合发酵对薇菜感官鉴评

试验对单菌种采用接种6mL/100mL，混合菌种接种采用1∶1或者1∶1∶1的比例（总量为6mL/100mL）加入，对各方案乳酸菌的加入对薇菜口感进行评分。试验结果如表5所示。

表5 接乳酸菌的组合搭配Table 5 Inoculation combination of lactic acid bacteria

由表5可以看出，混合发酵组别（7）即L1：R9：L27同时混合时，产酸以及风味都较好，感官评分较高，可以作为最优菌株组合。

2.2 薇菜中总硒的富集

图1 薇菜总硒的含量Fig.1 Content of total selenium inOsmunda japonica

从薇菜发酵开始，每2d取样测其总硒的含量，结果见图1。由图1可知，薇菜富硒的规律为先迅速增长后基本保持不变。接种发酵的薇菜硒含量在第8天后基本趋于平稳，总硒含量约为50mg/kg。自然发酵的薇菜硒含量在第10天以后基本趋于平稳，总硒含量约为39.60mg/kg。对比可知混合接种乳酸菌L1、R9、L27可促进薇菜对硒的吸收，缩短薇菜硒的富集时间。

2.3 薇菜中有机硒含量的测定

由于无机硒溶于水，因此采用粉碎后透析方式可测定出薇菜中有机硒的含量。分别取腌制第10天的薇菜进行的测量，其结果见图2。

图2 薇菜中有机硒含量的测定Fig.2 Determination of organic selenium inOsmunda japonica

由图2可知，接种乳酸菌发酵的薇菜在透析时间大于48h后的含量基本不变，可知其有机硒含量为36.80mg/kg。而自然发酵的薇菜在透析时间大于72h后的含量基本不变，为11.30mg/kg。从两组数据对比可知接种乳酸菌发酵对于薇菜中无机硒向有机硒的转化有一定的促进作用。分析其机理，接种发酵的体系中乳酸菌活性较高，在乳酸发酵的同时伴随着体系中蛋白酶作用的加剧，促进了薇菜中丰富的蛋白质分解产生氨基酸，而氨基酸可与无机硒结合成硒代氨基酸，因此接种乳酸菌发酵对薇菜中硒的转化有促进作用。

3 结论

（1）本研究对薇菜进行了接种乳酸发酵富硒的研究，得到乳酸菌的最佳培养条件为接种量6mL/100mL，培养温度37℃，培养时间48h，培养基pH值为6。乳酸菌最优接种搭配为L1、R9、L27按体积比为1∶1∶1接种发酵。

（2）通过对薇菜发酵富硒的研究，得到薇菜的富硒规律为先迅速增长后保持平稳。对比接种发酵和自然发酵富硒的薇菜可知乳酸菌对薇菜总硒的富集以及无机硒向有机硒的转化有促进作用。按薇菜质量的0.08‰添加食品级亚硒酸钠，可使接种乳酸发酵的薇菜有机硒含量达到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

企业横向合作项目（EK2014A010018000073）

孙晓彤（1989-），女，硕士研究生，研究方向为微生物及食品发酵。

*通讯作者：高冰（1963-），男，教授级高级工程师，本科，研究方向为微生物及食品发酵。