蓝靛果酵素粉体制备及加工特性的研究

李广志 关莹 陈玉芳 郭津津 刘周莹 吴卓君 李倩 马永强

DOI：10.3969/j.issn.1000-9973.2024.07.012

引文格式：李广志，关莹，陈玉芳，等.蓝靛果酵素粉体制备及加工特性的研究.中国调味品，2024，49（7）：79-85.

LI G Z， GUAN Y， CHEN Y F， et al.Study on preparation and processing characteristics of honeyberry enzyme powder.China Condiment，2024，49（7）：79-85.

摘要：为探究蓝靛果酵素粉的发酵工艺及其加工特性，选取蓝靛果为原料，通过单因素试验研究酵母菌添加量、发酵温度、醋酸菌添加量、发酵时间对总酚含量、总黄酮含量、花色苷含量、SOD活力的影响，结合正交试验确定最佳发酵条件。通过试验探究不同贮藏温度4，25，37 ℃对粉体的堆密度、滑角、休止角等加工特性的影响。结果表明，酵母菌添加量1.5%、发酵温度22 ℃、无氧发酵10 d，再接种醋酸菌1.5%、发酵温度34 ℃、有氧发酵5 d，此时感官评分最高，为93分，在此条件下总酚含量为7.63 mg/L，总黄酮含量为38.63 mg/L，花色苷含量为6.56 mg/L，SOD活力为7 539 U/mL，将蓝靛果酵素经冷冻干燥避光磨粉，在4，25，37 ℃下测定粉体的加工特性，结果表明随着温度的升高，堆密度、滑角、休止角的变化逐渐增大，在4 ℃时蓝靛果酵素粉的加工特性指标最高。该试验为蓝靛果的深加工及应用提供了理论参考。

关键词：蓝靛果酵素；醋酸菌；花色苷；加工特性

中图分类号：TS255.36      文献标志码：A      文章编号：1000-9973（2024）07-0079-07

Study on Preparation and Processing Characteristics of

Honeyberry Enzyme Powder

LI Guang-zhi1，2， GUAN Ying2， CHEN Yu-fang2， GUO Jin-jin2， LIU Zhou-ying2，

WU Zhuo-jun1， LI Qian2， MA Yong-qiang1*

（1.College of Food Engineering， Harbin University of Commerce， Harbin 150028， China;

2.College of Tourism Cuisine， Harbin University of Commerce， Harbin 150028， China）

Abstract： In order to explore the fermentation process and processing characteristics of honeyberry enzyme powder， honeyberry is selected as the raw material， the effects of yeast addition amount， fermentation temperature， acetic acid bacteria addition amount and fermentation time on the content of total phenols， total flavonoids， anthocyanins and SOD activity are  studied by single factor test， and the optimal fermentation conditions are determined by orthogonal test. The effects of different storage temperatures of 4， 25， 37 ℃ on the processing characteristics of powder such as bulk density， slip angle and rest angle are investigated. The results show that the sensory score is the highest of 93 points by adding 1.5% yeast， fermentation temperature 22 ℃， anaerobic fermentation for 10 d， and then inoculation with 1.5% acetic acid bacteria， fermentation temperature 34 ℃， aerobic fermentation for 5 d. Under these conditions， the content of total phenols is 7.63 mg/L， the content of total flavonoids is 38.63 mg/L， the content of anthocyanins is 6.56 mg/L， and the SOD activity is 7 539 U/mL. The honeyberry enzyme is freeze-dried and ground into powder in dark conditions， the processing characteristics of the powder are determined at 4， 25， 37 ℃. The results show that with the increase of temperature， the changes of bulk density， slip angle and rest angle gradually increase， and the processing characteristic indexes of honeyberry enzyme powder are the highest at 4 ℃. This test has provided theoretical references for the deep processing and application of honeyberry.

Key words： honeyberry enzyme; acetic acid bacteria; anthocyanins; processing characteristics

收稿日期：2024-02-26

基金项目：2023年中国烹饪协会全国餐饮职业教育教学指导委员会一般课题“多菌种蓝靛果酵素产品研发”（CYHZW-YB2023021）；2023年度哈尔滨商业大学“青年科研创新人才”培育计划（2023-KYYWF-0994）

作者简介：李广志（1993—），男，讲师，博士研究生，研究方向：农产品加工及综合利用、烹饪科学。

*通信作者：马永强（1963—），男，教授，硕士，研究方向：食品化学。

蓝靛果，又名黑瞎子果、脱皮子等，富含花青素、花色苷、多酚、多糖等活性成分，在我国东北地区大量分布。蓝靛果含有大量的糖类、花青素、花色苷等一些有益于身体健康的营养成分，具有抗氧化、降血糖、降血压等功效，在食品、药品和保健品等领域具有加工价值和研究潜力，是理想的医疗保健食品加工原料。蓝靛果果实味道微酸，稍带苦涩，直接食用口感一般，因此蓝靛果经常被加工成各种蓝靛果制品。随着蓝靛果被逐渐开发研究，蓝靛果的经济价值逐渐提高，我国对蓝靛果的需求量日益增大，蓝靛果具有十分广阔的市场前景，蓝靛果加工的产业化、规模化是未来蓝靛果加工发展的必然趋势。

食用酵素含有黄酮类、超氧化物歧化酶（SOD）、乳酸、醋酸等生物活性成分，具有抗氧化、保护心血管、清除自由基等多种健康保健功效。由于蓝靛果口味酸涩，通常与其他食品共同制成酵素制品，包怡红等利用蓝靛果与米糠共同发酵开发出一种新型复合酵素，优化工艺过程并研究其代谢产物制得的酵素产品。战伟伟等利用蓝靛果和椰子制备酵素产品，确定发酵温度、原料配比、菌种比例。于思文等为开发不同风味的蓝靛果酵素，对黑曲霉纤维素酶在蓝靛果酵素中的作用进行研究，确定挥发性化合物的种类。

因为蓝靛果含水量高，易出现腐烂现象，并且酸涩口感较突出，所以常与其他水果复合制成饮品，影响单一蓝靛果产业发展。同时由于人体缺乏相关的代谢酶而使蓝靛果中部分营养成分不能被人体利用，所以市场上需要一种可以根据个人口味需求添加到液体食品或菜品中的蓝靛果酵素粉产品。试验通过酵母菌和醋酸菌对蓝靛果进行发酵，并将其冷冻干燥制成酵素粉，对粉体的加工特性和分散效果进行表征，为蓝靛果的深加工提供了理论支撑。

1  材料与方法

1.1  材料与试剂

蓝靛果：选用吉林长白山新鲜蓝靛果。

试剂：盐酸-氯化钾缓冲溶液、盐酸-乙酸钠缓冲溶液、氯化铝晶体（科密欧品牌）、醋酸-醋酸钠缓冲溶液、没食子酸标准液（科密欧品牌）、福林酚试剂（宇电品牌）、碳酸钠溶液（科密欧品牌）、三羟甲基氨基甲烷（科密欧品牌）、EDTA-2Na（科密欧品牌）、邻苯三酚（科密欧品牌），所有试剂均为分析纯。

1.2  仪器与设备

SP-1920型紫外可见分光光度计  上海光谱仪器有限公司；Scientz-10N冷冻干燥机  宁波新芝生物科技股份有限公司；PHS-2F型pH计  上海仪电科学仪器股份有限公司；LKTC-E恒温磁力搅拌器  天津市赛得利斯实验分析仪器制造厂；HWS-2电热恒温水浴锅  上海力辰邦西仪器科技有限公司；BPG-9070A电热鼓风干燥箱、ZHWY-2102C恒温培养摇床  上海一恒科学仪器有限公司；TC-M600D空冷型台式低速离心机  宁波拓普森科学仪器有限公司。

1.3  蓝靛果酵素制备流程

蓝靛果选择→冲洗→榨汁（蓝靛果∶水为1∶1）→酶解→灭菌→酵母菌发酵→醋酸菌发酵→冷冻干燥→用研钵研磨成粉末→密封保存。

1.4  蓝靛果酵素单因素试验

考察酵母菌添加量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%）、酵母菌发酵温度（18，22，25 ℃）、醋酸菌添加量（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%）、醋酸菌发酵温度（30，32，34，36 ℃）、醋酸菌发酵时间（5，6，7，8，9 d）对蓝靛果酵素总酚含量、总黄酮含量、花色苷含量、SOD活力的影响。

1.5  蓝靛果酵素工艺配方优化

在单因素试验的基础上，以感官评分为指标，进行正交试验，确定醋酸菌发酵工艺条件。正交试验因素与水平见表1。

1.6  蓝靛果酵素指标的测定

1.6.1  花色苷含量的测定

以pH色差法测定酵素中花色苷含量。

C（mg/mL）=（Amax-A700）pH 1.0（Amax-A700）pH 4.5×Mwε×I×DF×1 000。

C（mg/mL）=A×Mwε×I×DF×1 000。

式中：Amax为最大吸收波长处的吸光度值（Abs）；C为样品中花色苷含量（mg/mL）；Mw为矢车菊素-3-O-葡萄糖苷的分子量449.2 mg/mol；DF为总稀释倍数；ε为矢车菊素-3-葡萄糖苷的摩尔消光系数29 600 L/（mol·cm）；I为比色皿光程（cm）。

1.6.2  总黄酮含量的测定

以芦丁法测定蓝靛果酵素中的总黄酮含量。

1.6.3  总酚含量的测定

参考张洋婷等的福林酚比色法测定蓝靛果酵素中总酚含量。

1.7  蓝靛果酵素抗氧化能力的测定

参照GB/T 5009.171—2003中邻苯三酚自氧化法测定蓝靛果酵素超氧化物歧化酶（SOD）活力。

SOD=×9/V×N。

式中：A0为邻苯三酚自氧化速率；ΔA为样液或SOD酶液抑制邻苯三酚自氧化速率；V为样液体积（mL）；N为稀释倍数9。

1.8  蓝靛果酵素粉体加工特性

1.8.1  堆密度

称取2.0 g冻干粉粉体质量记为m，全部装入10.0 mL量筒中，每隔2 s将量筒从3 cm处垂直落下，直到桶内粉体体积停止改变，记最后的体积为V。

1.8.2  滑角、休止角

称取3.00 g冻干粉放在一块平滑玻璃板上，轻轻振荡使其均匀分布在玻璃板上，然后将玻璃板一边缓慢匀速提起，当粉体开始在玻璃板上滑动时，所测量出的夹角即为滑角。

取一漏斗，将其固定于距离台面3 cm的铁架台上，在漏斗正下方放一张空白纸，将漏斗下端口堵住，然后将粉体全部倒入漏斗中，打开漏斗下端口，直到漏斗中的粉体下落完毕，测量粉体堆圆锥底部直径为2R，高度为H，休止角记为α。

1.9  蓝靛果酵素成品感官分析

蓝靛果酵素成品制备过程中，发酵液受不同霉菌添加量、温度、时间的影响，其澄清度、色泽、气味、品质均不相同，选取10名感官评价人员对1.5%醋酸菌添加量、34 ℃、发酵9 d的成品蓝靛果酵素进行澄清度、色泽、气味的分析。蓝靛果酵素感官评价标准见表2。

1.10  数据分析

使用SPSS、Excel软件进行试验基础数据分析、绘图、精确度计算。

2  结果分析

2.1  酵母菌添加量对蓝靛果酵素的影响

由图1可知，当酵母菌接种量为1.5%时，花色苷含量达到最高，为6.93 mg/L，接种量大于1.5%时，花色苷含量呈下降趋势，这可能是因为酵母菌对花色苷的吸附作用，酵母菌越多，颜色越浅，花色苷被吸附的量越大，随着酵母菌接种量的增大，总黄酮含量呈先上升后下降的趋势，整体波动较小，这是由于酵母菌发酵时分泌的多种胞外酶破坏了蓝靛果细胞壁的结构，促进了黄酮的溶出。当酵母菌接种量为1.5%时，总黄酮含量为38.32 mg/L，总酚含量为48.12 mg/L，SOD活力为7 517.2 U/mL。当接种量超过1.5%时，总酚含量、SOD活力都呈下降趋势，这可能是因为酵母菌大量生长繁殖，氧气和糖消耗殆尽，开始分解有机酸，致使pH上升，总酚含量和SOD活力下降。

2.2  酵母菌发酵温度对蓝靛果酵素的影响

由图2可知，在发酵过程中，随着发酵温度的增加，总酚和花色苷含量均呈现先上升后下降的趋势。酒精发酵产生的乙醇有利于果肉中酚类和花色苷的溶出，发酵初期，随着酒精浓度的增加，总花色苷含量显著增加，总酚质量浓度变化不显著，这可能是单宁类物质聚合、酚类物质氧化和微生物产生的酶促使多酚类物质发生降解，与王胜利等在猕猴桃酒酿造过程中多酚和抗氧化性的研究结论相似。随后由于酵母菌在生长发酵期间对花色苷进行了降解转化，故而总酚和花色苷含量逐渐减少，花色苷的降解还与酵母在发酵过程中所产生的β-葡萄糖苷酶和发酵后期酚类物质的氧化有关。

2.3  醋酸菌添加量对蓝靛果酵素的影响

由图3可知，蓝靛果在发酵过程中，随着醋酸菌添加量的增加，总黄酮、总酚、花色苷含量整体均呈现先上升后下降的趋势，在醋酸菌添加量为1%时，总黄酮、总酚、花色苷含量均最大，分别为40.8，11.9，7.9 mg/L，SOD活性最高，为7 997.9 U/mL。当继续增加醋酸菌添加量时，生物活性物质呈现下降趋势，这是由于随着醋酸菌添加量的增加，代谢产物随之增加，阻碍了发酵的进行。

2.4  醋酸菌发酵温度对蓝靛果酵素的影响

由图4可知，当发酵温度为34 ℃时，花色苷含量达到最大值7.17 mg/L，随后花色苷含量开始下降。这可能是因为随着温度的升高，微生物的代谢活动变得越发旺盛，营养物质不再充足，加之花色苷自身并不稳定，容易在温度较高的环境下降解。在发酵过程中，随着温度的升高，总黄酮含量随之升高，在34 ℃时达到最大值41.88 mg/L，随后开始下降。这可能是由于发酵温度过高使酶失活，且温度过高也会破坏蓝靛果中的活性成分，温度过高或过低都会导致酶促反应不能顺利进行，温度过低时也会降低酶的活性，都会导致总黄酮含量降低。总酚含量、SOD活力在发酵温度超过34 ℃后开始下降，可能是因为温度过高影响醋酸菌的生长，阻碍发酵进行，使总酚含量和SOD活力下降。

2.5  醋酸菌发酵时间对蓝靛果酵素的影响

由图5可知，随着醋酸菌发酵时间的增加，发酵过程中出现的生物活性物质含量呈现先上升后下降的趋势，在发酵第6天时达到峰值，发酵时间继续增加，活性物质含量迅速下降，这是代谢产物逐渐增加、单宁类物质聚合、活性物质被氧化所致。

2.6  蓝靛果酵素最佳发酵工艺分析

蓝靛果酵素发酵工艺配方正交试验结果见表3，蓝靛果酵素发酵工艺配方正交试验方差分析见表4。

由表3可知，各因素对蓝靛果酵素发酵工艺感官评分影响的大小顺序为A＞C＞B，最优条件为A3B2C1，最佳蓝靛果酵素发酵工艺配方为醋酸菌接种量1.5%、醋酸菌发酵温度34 ℃、醋酸菌发酵时间5 d，此时感官评分为93分，平行3次试验测得总酚含量为7.63 mg/L，总黄酮含量为38.63 mg/L，花色苷含量为6.56 mg/L，SOD活力为7 539 U/mL。

2.7  蓝靛果粉扫描电镜（SEM）微观结构分析

使用扫描电子显微镜观察蓝靛果原浆、酵母菌发酵、醋酸菌发酵后冷冻干燥粉颗粒的表面特性，见图6。在分析之前对颗粒进行喷金处理，放大倍率范围为200×～10 000×。

注：A为蓝靛果原浆冻干粉，B为酵母菌发酵后冻干粉，C为醋酸菌发酵后冻干粉。

由图6中A可知，未经过发酵的蓝靛果颗粒呈连续片状，碎片较少，黏度较大，这可能是果粉中果糖、果胶等物质含量较高所致。由图6中B可知，经过酵母菌发酵后的果粉表面呈现“山峦状”，表面较疏松，这可能是果粉中的糖分被酵母菌代谢，粉体黏度下降所致。由图6中C可知，经过醋酸菌发酵后的果粉呈絮状结构骨架和片状结构，这可能是由于果粉中糖分进一步被代谢，黏度进一步下降，使得粉体之间孔隙较多且大，结构疏松，更有利于果粉的溶解和分散。

2.8  抗氧化性

由表5可知，当粉体pH为3.0，5.0，7.0时，随着贮藏时间的增加，DPPH自由基清除率和SOD活力均下降，在贮藏过程中粉体的抗氧化能力呈现下降趋势，当粉体pH为3.0时，粉体的抗氧化能力随贮藏时间的增加下降趋势明显，损失率较大。当pH为5.0时，DPPH自由基清除能力下降较不明显，SOD活力有所下降。当pH为7.0时，粉体的DPPH自由基清除能力和SOD活力均下降。

2.9  蓝靛果酵素冻干粉加工特性研究

2.9.1  贮藏温度对粉体堆密度的影响

堆密度用于反映粉体在加工过程中的填充性，堆密度越大，粉体的填充性越好。由图7可知蓝靛果酵素冻干粉在贮藏期间堆密度的变化趋势，粉体的堆密度在贮藏期间缓慢下降，而不同温度下贮藏的粉体的堆密度差异不大，在贮藏过程中，由于温度的升高，冻干粉之间水分增多，会团聚成大颗粒使空隙增大，导致堆密度减小。因此，低温条件更适合冻干粉的保存。

2.9.2  贮藏温度对粉体滑角和休止角的影响

滑角越小，表明粉体的流动性越好。由图8中A可知蓝靛果酵素冻干粉在贮藏15 d期间滑角的变化趋势，粉体滑角的上升趋势不明显。休止角是指粉体颗粒堆积层表面在相对静止的情况下与平面形成的最大夹角，通常情况下休止角越小，表明粉体的流动性越好。由图8中B可知粉体在贮藏15 d期间休止角的变化趋势，休止角逐渐上升，但是上升趋势不明显。在相同贮藏时间，4 ℃条件下蓝靛果酵素粉体的滑角和休止角均小于25 ℃和37 ℃条件下，所以在低温条件下贮藏有利于保持蓝靛果酵素粉体的流动性。

3  总结

本研究表明酵母菌添加量1.5%、发酵温度22 ℃、无氧发酵10 d，再接种醋酸菌1.5%、发酵温度34 ℃、有氧发酵5 d，此时感官评分最高，为93分，在此条件下平行3次试验，测得总酚含量为7.63 mg/L，总黄酮含量为38.63 mg/L，花色苷含量为6.56 mg/L，SOD活力为7 539 U/mL，将蓝靛果酵素经冷冻干燥避光磨粉，在4，25，37 ℃下测量粉体的加工特性，结果表明随着温度的升高，堆密度、滑角、休止角的变化逐渐加大，在4 ℃时蓝靛果酵素粉的加工特性指标最高。

参考文献：

刘育颖，张源生.高速逆流色谱分离蓝靛果花色苷及其对α-葡萄糖苷酶抑制活性研究.中国食品添加剂，2022，33（7）：75-82.

张龄予，潘丽佳，侯苏芯，等.蓝靛果多酚对免疫抑制小鼠调节肠道微生态的作用机制.食品科学，2023，44（15）：147-155.

韩笑.蓝靛果产业发展存在的问题与对策.广东蚕业，2021，55（3）：116-117，146.

SUN T L， CUI S N， MA W Y， et al. Study on the changes of antioxidant activity of fruit enzymes with different formulas resistance to environmental pollution.IOP Conference Series： Earth and Environmental Science，2021，859（1）：1-7.

连悦汝，甘慧，孟志云，等.新型蓝莓花色苷含量测定及抗氧化性能研究.食品研究与开发，2022，43（7）：30-36.

包怡红，赵鑫磊，唐妍，等.蓝靛果米糠酵素发酵工艺优化及其代谢产物变化分析.中南林业科技大学学报，2022，42（2）：147-158.

战伟伟，魏晓宇，高本杰，等.蓝靛果椰子复合酵素发酵工艺优化.中国酿造，2017，36（1）：191-195.

于思文，王玉超，黄一承，等.黑曲霉纤维素酶对蓝靛果酵素中挥发性化合物和有机酸的影响.食品研究与开发，2023，44（11）：36-42.

张玮圳.白藜芦醇-壳聚糖可食性复合膜的制备及其在蓝靛果保鲜中的应用.哈尔滨：哈尔滨商业大学，2018.

黄祥童，朴龙国，孟庆江，等.蓝靛果发酵制酒工艺研究.酿酒科技，2003（2）：82-84.

胡秦佳宝，王建芳，熊文霸，等.固定化醋酸菌发酵载体对芒果醋品质影响.中国调味品，2021，46（2）：65-69，74.

孟鑫，雷虹，张彦龙，等.蓝靛果酵素发酵菌种筛选及发酵工艺的优化.黑龙江大学工程学报，2023，14（1）：98-105.

李凤凤.蓝靛果花色苷提取、抗氧化性研究及饮料研制.哈尔滨：东北农业大学，2019.

BU F Z， ZHAO Y Q， LI B， et al. The effect of choline chloride-butanediol based deep eutectic solvents on ultrasound-assisted extraction， antioxidant activity and stability of anthocyanins extracted from Perilla frutescens （L.） Britt..Sustainable Chemistry and Pharmacy，2023，32：101000.

张国权，罗崧方，黄建蓉，等.三氯化铝比色法检测桑叶提取物总黄酮的研究.农产品加工，2018（7）：52-54，57.

张洋婷，郗艳丽，葛红娟，等.福林酚比色法测定酸浆宿萼中总多酚含量.食品研究与开发，2016，37（23）：138-141.

中华人民共和国卫生部，国家标准化管理委员会.保健食品中超氧化物歧化酶（SOD）活性的测定：GB/T 5009.171—2003.北京：中国标准出版社，2003.

张星，毕金峰，陈芹芹，等.蓝莓-蓝靛果复合冻干粉贮藏期品质及加工特性.食品科学，2022，43（17）：240-247.

梁敏，包怡红.蓝靛果酒发酵工艺优化及发酵过程对花色苷的影响.食品科学，2018，39（10）：151-157.

张巧，叶春玲，商飞飞，等.大果山楂酵素的多菌种发酵工艺研究.河南工业大学学报（自然科学版），2019，40（5）：70-76.

王胜利，李国薇，樊明涛.猕猴桃酒酿造过程中多酚及抗氧化性的研究.酿酒科技，2012（10）：55-58.

黄晓杰，柴哲，杨钟燕，等.蓝莓酒发酵过程中抗氧化物质变化规律研究.食品工业科技，2013，34（17）：103-105，109.

张诗卿，高银爽，赵雪.酶-超声波法提取桑葚中花青素及其稳定性的研究.现代农业研究，2019（7）：35-36，38.

孙国霞，王俊，龚敏，等.不同叶位桑叶及发酵温度对桑红茶中活性成分含量的影响.蚕业科学，2011，37（6）：1061-1066.

钱慧碧，辛秀兰，张东升，等.溶剂提取蓝莓果渣中总黄酮的研究.食品工业科技，2010，31（11）：272-274.

李滨，张茂富，廖祥儒，等.“药食同源”菊花酵素抗氧化活性发酵工艺优化研究.伊犁师范学院学报（自然科学版），2021，15（2）：40-44，55.

刘艳辉，赵映.车前草中黄酮类化合物的提取及其含量的测定.湖南理工学院学报（自然科学版），2009，22（2）：63-64.