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铁皮石斛(Dendrobium candidum)隶属于兰科(Orchidaceae)、石斛属(Dendrobium Sw.),是一种药食同源的名贵药材,含有多糖、生物碱、多酚等多种营养成分,具有降血糖、调节肠道菌群、抗肿瘤、抗氧化和增强免疫力等多种活性作用。近年来,乳酸菌发酵技术由于其在防腐保质、改善风味、提高营养等方面具有显著的优势,广泛应用于果蔬汁发酵中。随着铁皮石斛种植规模的不断扩大,迫切需要对其产品和功能性进行深入开发与研究,满足人们对健康食品的需求。论文采用乳酸菌发酵铁皮石斛汁(Dendrobium candidum juice,DCJ),分析72 h发酵过程中DCJ的活菌数、p H、总糖、总酚、抗氧化能力的动态变化以及活性成分与抗氧化能力的相关性;通过单因素实验和响应面分析对发酵工艺进行优化,并结合UPLC-QTOF-MS/MS和GC-MS等技术分析比较发酵前后铁皮石斛汁营养和风味组分的变化,从而为得到极具丰富营养和独特风味的铁皮石斛发酵液(fermented Dendrobium candidum juice,FDCJ)提供理论参考和数据支持,为其他药食同源植物食品的开发与研究提供新的思路。论文的主要研究结果如下:(1)DCJ的制备与发酵菌株的筛选。新鲜铁皮石斛切段后进行不同条件的烫漂处理用于榨汁,分析其色泽和总酚含量的变化,并采用巴氏灭菌法探究最佳灭菌条件。结果表明,当烫漂条件为100℃、1 min时,DCJ的总酚损失最少且色泽相对较好,此时总酚含量为33.64 mg/L,色度值(L*值)为39.23,a*值为1.14,△E值为1.80;最佳灭菌条件为90℃、5 min,此时DCJ中的菌落总数达到未检出状态。选择植物乳杆菌(植)、嗜酸乳杆菌(嗜)、副干酪乳杆菌(副)对DCJ进行单菌发酵和1:1两两混菌(v/v)发酵实验。结果表明:混菌发酵无论是活菌数,还是产酸能力都要优于单菌发酵。(2)72 h发酵过程中DCJ的活菌数、p H、总糖、总酚、抗氧化能力的动态变化分析。三种混菌组均能在DCJ中良好生长,其中活菌数最高的一组是嗜+副,为8.72 lg(CFU/m L)。对总糖消耗最少的是嗜+副,比初始值降低了24.89%,其次是植+副40.72%和植+嗜42.31%。总酚在发酵前期随着发酵时间的增加而不断增加,在发酵后期出现下降趋势,其中嗜+副对总酚的增幅最大,提高了23.58%。乳酸菌发酵对DCJ的DPPH自由基清除能力影响最大,同时对羟基自由基和ABTS自由基的清除能力也有较高的提升,其中植+副对ABTS自由基的清除能力提高了41.42%,嗜+副对羟基自由基的清除能力提高了32.73%。研究表明乳酸菌发酵能提高相关活性成分和抗氧化功能,进一步提升铁皮石斛品质。(3)发酵前后铁皮石斛活性营养成分的分析。分析比较DCJ发酵前后总酚、多糖研究发现:在DCJ和FDCJ中总共鉴定出了18种多酚类化合物,总共包括5种羟基苯甲酸及其衍生物,3种羟基肉桂酸及其衍生物,7种类黄酮及其衍生物和3种其他化合物;DCJ中有14种,FDCJ中有12种,二者共有8种。DCJ的多糖分子量主要分布在1701~352904 Da之间,其平均分子量为175778 Da;乳酸菌发酵后多糖的分子量分布变成了1448~313601 Da,其平均分子量为91281Da。(4)发酵前后铁皮石斛风味营养成分的分析。分析比较DCJ发酵前后挥发性物质、氨基酸、有机酸等风味营养组分的变化,在DCJ中鉴定出了21种挥发性化合物,其中醇类2种(3.96%)、醛类3种(4.73%)、烯烃类8种(65.16%)、酮类1种(2.31%)、酯类1种(10.3%)、其他6种(13.53%);在FDCJ中鉴定出了26种挥发性化合物,其中醇类6种(53.57%)、醛类5种(7.71%)、烯烃5种(24.46%)、酮类3种(1.85%)、酚类3种(3.87%)、酯类1种(5.04%)、其他3种(3.5%),主要挥发性组分由发酵前的烯烃类化合物变成了醇类化合物。再者,研究发现DCJ经乳酸菌发酵后游离氨基酸的种类和含量都有较明显的变化,在DCJ中检测出9种游离氨基酸,含量为1.48 mmol/L;在FDCJ中检测出15种游离氨基酸,含量为5.85 mmol/L。在DCJ中共检测出3种有机酸,分别为琥珀酸、苹果酸、柠檬酸;在FDCJ中检测出4种有机酸,分别为乳酸、琥珀酸、苹果酸和乙酸,有机酸总量从1671.9 mg/L增加到2045.4 mg/L。(5)响应面优化发酵工艺。通过单因素实验分析了接种量、发酵时间、发酵温度对发酵液多糖含量、总酚含量、羟基自由基清除能力以及总抗氧化能力的影响,并在单因素的基础上进行响应面分析,从而得出最优发酵条件为:接种量4%,发酵时间46 h,发酵温度33.5℃。