Effect of Lactiplantibacillus plantarum LL6-1 on Quality and Antioxidant Activity of Highland Barley and Potentilla anserine L. Jiaosu
WEN Huaying, ZHANG Yuhong. Effect of Lactiplantibacillus plantarum LL6-1 on quality and antioxidant activity of highland barley and Potentilla anserine L. Jiaosu[J]. China Brewing, 2026, 45(6): 129-138. (in Chinese with English abstract)DOI:10.11882/j.issn.0254-5071.2026.06.017. http://www.chinabrewing.net.cn
青稞(Hordeum vulgare L.)是大麦属禾谷类作物,富含β-葡聚糖、多酚等功能因子[1],具有抗氧化、抗肿瘤、降血糖和心血管保护等生理功能[2-3],主要用于酿酒及烘焙[4-9]。食药两用植物蕨麻(Potentilla anserina L.)为蔷薇科委陵菜属植物鹅绒委陵菜的块根,主要分布在青藏高原地区[10-11],含多糖、黄酮类化合物和皂苷等活性化合物,具有抗缺氧、抗氧化、增强免疫和肝保护作用[12],主要应用于制作酸奶、饼干及复合饮料等[13-15]。
酵素是以植物、动物、食用菌等为原料,乳酸菌、酵母菌和霉菌等微生物为发酵剂,通过发酵生成富含有机酸、游离氨基酸、多酚和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)等多种活性物质的产品[16-17],通常具有抗氧化、抗炎等功能[18-19]。植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)等乳酸菌发酵可有效促进酵素基质释放功能酶、多酚、有机酸和多糖等活性成分[20-24],增强酵素的风味和抗氧化活性[25-27]。与单一菌种发酵相比,混菌发酵优势在于不同菌株通过共生或互生关系协同利用底物营养,既可缓解中间产物过度积累对终产物生成的不利影响,又有助于促进生物活性成分的释放[28-29]。目前,已有沙棘青稞复合酵素[30]、青稞蕨麻酵素[31]及青稞酵素含片[32]等相关研究报道,其研究集中在酵素发酵工艺优化及其功能活性评价,采用混菌发酵技术制备青稞蕨麻酵素发酵过程中品质分析的研究报道较少。
分离自西藏传统牦牛酸奶中的植物乳植杆菌LL6-1具有耐酸、耐糖和较强产酸能力,发酵性能良好[29]。本研究以青稞、蕨麻为原料制备青稞蕨麻酵素。以复合酵素发酵剂为对照组(JSJ),复合酵素发酵剂+植物乳植杆菌LL6-1为处理组(JSJ+LP),考察青稞蕨麻酵素发酵过程中理化指标、风味和抗氧化活性的变化。以期丰富青稞和蕨麻酵素种类,促进青稞蕨麻酵素的加工利用。
40只雌性9月龄SD大鼠(无特定病原体动物级)(使用许可证号为SYXK(陕)2018-009) 北京维通利华实验动物技术有限公司。
青稞、蕨麻 市售;浓缩苹果汁 丹尼食品有限公司;植物乳植杆菌LL6-1由西藏自治区农牧科学院农产品开发与食品科学研究所保存;甜酒曲(含米根霉)、复合酵素发酵剂(含植物乳植杆菌N13、保加利亚乳杆菌、瑞士乳杆菌、肠膜明串珠菌肠膜亚种、嗜热链球菌) 安琪酵母股份有限公司。
SOD活性测定试剂盒、氨基酸含量检测试剂盒 北京索莱宝科技有限公司;1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH)自由基测定试剂盒、羟自由基测定试剂盒、植物总酚检测试剂盒、植物类黄酮检测试剂盒、丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量测定试剂盒、蛋白质羰基含量测定试剂盒、还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)含量测定试剂盒 南京建成生物工程研究所有限公司;可滴定酸检测试剂盒上海抚生实业有限公司;MRS琼脂培养基、MRS肉汤培养基 北京路桥技术股份有限公司。
UV-7502PCS紫外-可见分光光度计 上海欣茂仪器有限公司;K6600-B酶标仪 北京凯奥科技发展有限公司;PH400 pH计 科邦检测集团有限公司;LRH-250生化培养箱 上海齐欣科学仪器有限公司;TGL-16MS台式高速冷冻离心机 上海卢湘仪离心机仪器有限公司;PEN3多功能电子鼻 德国AIRSENSE公司;TS-5000Z电子舌 日本INSENT公司;Clarus SQ 8气相色谱-质谱(gas chromatographymass spectrometry,GC-MS)仪 铂金埃尔默仪器有限公司;Alliance高效液相色谱(high performance liquid chromatography,HPLC)系统 美国Waters公司; BS-420全自动生化分析仪 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司。
1.3.1 青稞蕨麻酵素加工工艺流程及操作要点
参考文献[31]的工艺流程及操作要点。
工艺流程:青稞、蕨麻→拌甜酒曲、糖化→添加苹果浓缩汁稀释液→灭菌→接种发酵剂→发酵→过滤离心→ 巴氏杀菌→成品。
操作要点:
发酵剂制备:挑取菌株LL6-1单菌落接种至5 mL MRS液体培养基中,30 ℃恒温培养16 h,按3%(V/V)接种量将菌液接种至MRS液体培养基中,30 ℃恒温培养16 h,重复2次。4 500 r/min离心10 min,去上清液,收集菌泥,用生理盐水重悬制成108 CFU/mL菌悬液, 备用。
原料预处理:选取40 g颗粒饱满的干青稞,清洗干净后在无菌水中浸泡24 h,煮至爆腰后沥干水分并冷却至28 ℃备用。干蕨麻清洗干净后晾干,粉碎机粉碎后过100目 筛,称取20 g蕨麻粉与青稞混合。
拌曲、糖化:向青稞蕨麻混合物料中添加1.5%甜酒曲(以干物料质量计),拌曲搭窝,30 ℃密封糖化1.5 d。
接种发酵:糖化结束后按料液比1.0∶3.5(g/mL) 添加稀释为16.67%的浓缩苹果汁(增加复合酵素的甜味和风味),85 ℃恒温灭菌2 h后冷却至30 ℃,按2 g/100 mL接种量接种复合酵素发酵剂作为对照组(JSJ),在接入复合酵素发酵剂的基础上,再接种3%(V/V) 菌株LL6-1菌悬液作为处理组(JSJ+LP),混匀后30 ℃恒温发酵7 d,至JSJ组pH值稳定至3.10,结束发酵。
离心、灭菌:发酵结束后用纱布过滤,滤液室温离心(4 500 r/min、10 min),取上清液,60 ℃巴氏杀菌30 min,即得青稞蕨麻酵素成品。
1.3.2 理化指标测定
采用pH计测定pH值;采用可滴定酸测定试剂盒测定总酸含量;采用氨基酸含量检测试剂盒测定游离氨基酸含量;采用植物总酚检测试剂盒测定总酚含量;采用植物类黄酮检测试剂盒测定总黄酮含量;采用SOD活性测定试剂盒测定SOD活性。
采用HPLC法测定有机酸。HPLC条件:ZORBAX SB-C18色谱柱(4.6 mm×250 mm,5 μm),流动相为 20 mmol/L KH2PO4溶液,pH 2.3,检测波长210 nm,柱温35 ℃,流速0.8 mL/min,进样量20 μL。定性定量:根据保留时间定性,以不同有机酸标准品质量浓度(x,mg/L)为横坐标,峰面积(y)为纵坐标绘制标准曲线,得到标准曲线回归方程,进而计算样品中的有机酸含量。
1.3.3 感官风味分析
1.3.3.1 电子舌测定
参考文华英等[30]方法,进样体积25 mL、数据采集时间120 s、采集周期1 s、清洗时间为10 s。电子舌数据均为以人工唾液(参比溶液)为标准的绝对输出值,电子舌测试人工唾液的状态,模拟人口腔中只有唾液时的状态。其中参比溶液的输出值为无味点,参比溶液由氯化钾和酒石酸组成味觉值。数据在电子舌系统上由响应值转化成味觉值后导出,味觉值高于无味值时可被感知[33],其中,酸味的无味值为-13,咸味无味值为-6,而鲜味、苦味、涩味、苦味回味、涩味回味、丰富度及甜味的无味值均为0。
1.3.3.2 电子鼻测定
参考Yin Xiaoqing等[34]方法,准确称取10 mL样品于50 mL顶空瓶中,封口,40 ℃水浴30 min,样品准备时间5 s、传感器清洗时间120 s、传感器归零时间10 s、进样速率400 mL/min、分析采样时间90 s,特征值提取时间57~59 s。PEN3电子鼻传感器阵列包括10个金属氧化物传感器,各传感器名称及性能特点见表1。
表1 传感器名称及性能特点
Table1 Sensors and the corresponding performances

阵列序号传感器名称性能特点R7W1W对硫化物灵敏R1W1C对芳香成分灵敏R2W5S对氮氧化合物很灵敏R3W3C对氨、芳香成分灵敏R4W6S对氢气有选择性R5W5C对烷烃、芳香成分灵敏R6W1S对甲烷灵敏R8W2S对乙醇灵敏R9W2W对芳香成分、有机硫化物灵敏R10W3S对烷烃灵敏
1.3.4 挥发性风味物质测定
顶空固相微萃取条件:将5 mL酵素样品转移至20 mL顶空瓶中,加入3 g氯化钠,涡旋混匀,加入20 μL仲辛醇溶液(10 mg/L,内标),萃取及孵化温度50 ℃、孵化时间30 min、萃取时间30 min、解吸时间5 min,萃取前240 ℃老化5 min。
GC条件:Elite-5MS色谱柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm),初始温度35 ℃保持3 min,2 ℃/min升至90 ℃,10 ℃/min升至220 ℃,恒温10 min;进样口温度240 ℃;载气为高纯氦气,流速1 mL/min。
MS条件:连接杆温度250 ℃;电子电离源,电子能量70 eV,离子源温度230 ℃;溶剂延迟时间为2 min;质量扫描范围为m/z 35~400。
定性定量:采用NIST 2011标准谱库对目标化合物进行初步定性,选取匹配度大于800的化合物,按面积归一化法计算各组分的相对含量。
1.3.5 抗氧化活性检测
1.3.5.1 体外抗氧化活性
采用试剂盒测定DPPH自由基清除能力与羟自由基清除能力。DPPH自由基清除能力以Trolox当量计,单位 为μg/mL;羟自由基清除能力以1 mL样品在37 ℃反应 1 min使体系H2O2含量降低1 mmol表示,单位为U/mL。
1.3.5.2 体内抗氧化活性
大鼠分组与给药参照赖幸菲等[35]的方法。饲养环境光照/黑暗12 h交替,温度保持20~25 ℃,相对湿度45%~65%,适应性饲养30 d后,将大鼠随机分为老龄对照组、高剂量组(10.00 mL/kg)、中剂量组(5.00 mL/kg)、 低剂量组(2.50 mL/kg),采血测定4组大鼠血清中MDA含量。各剂量组大鼠每日灌胃1次菌株LL6-1与复合酵素发酵剂发酵7 d酵素,对照组用蒸馏水灌胃,连续灌胃30 d,自由摄食、饮水。末次灌胃后,禁食16 h,麻醉后取血,静置30 min,4 ℃离心(3 000 r/min、20 min)得到血清,采用试剂盒测定大鼠血清蛋白质羰基含量、GSH含量、SOD活性与MDA含量。
采用SPSS 21.0软件进行单因素方差分析,Origin 2021软件绘图。
2.1.1 青稞蕨麻酵素发酵过程中pH值变化
由图1可知,随着发酵时间在0~3 d范围内增加,JSJ组与JSJ+LP组pH值均迅速降低。发酵时间超过3 d后,pH值变化趋于平稳;在发酵7 d时,JSJ+LP组青稞蕨麻酵素pH值(2.96)显著低于JSJ组(3.10)(P<0.05)。其原因可能是菌株LL6-1耐酸性较强,能够在较低pH值环境下增殖与代谢,从而有效积累乳酸[36]。综上,添加菌株LL6-1可使复合酵素pH值快速降低,加速发酵进程。

图1 青稞蕨麻酵素发酵过程中pH值变化
Fig.1 pH change of highland barley and P. anserina L.Jiaosu during the fermentation
2.1.2 青稞蕨麻酵素发酵过程中有机酸含量变化
由表2可知,在青稞蕨麻酵素发酵过程中共出7种有机酸,分别为乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸、苹果酸、草酸和抗坏血酸。随着发酵的进行,JSJ组与JSJ+LP组有机酸总质量浓度均呈上升趋势,分别由1 236.76 mg/L 增至12 221.71 mg/L和12 769.70 mg/L,其中JSJ+LP组积累了更多有机酸。
表2 青稞蕨麻酵素发酵过程中有机酸含量变化
Table2 Organic acids content change of highland barley and P. anserina L. Jiaosu during the fermentation

mg/L有机酸0 dJSJ 1 dJSJ+LP 1 dJSJ 3 dJSJ+LP 3 dJSJ 5 dJSJ+LP 5 dJSJ 7 dJSJ+LP 7 d草酸8.85±0.40b——0.54±0.02a1.64±0.01a18.97±0.85c18.78±0.85c31.56±0.74e26.57±0.73d苹果酸290.39±1.27d103.36±0.36b64.31±0.17a63.55±9.43a81.55±0.27a77.98±15.15a110.82±10.77b146.62±12.88c133.33±7.78c抗坏血酸22.03±0.28c—8.48±2.45a8.16±1.66a15.70±2.59b9.00±0.78a16.01±0.02b14.08±0.77b16.08±3.93b乳酸13.97±0.35a2 414.85±76.42b2 747.34±106.09c4 747.04±48.20d4 877.71±25.41d5 602.93±86.02e6 485.26±59.98f8 155.42±127.23g8 867.69±321.11h乙酸37.21±0.08a1 306.55±88.25b1 307.03±31.50b1 349.43±32.56b1 378.81±3.46b1 655.01±76.40c1 999.22±15.98e1 801.87±30.58d1 887.19±87.38d柠檬酸69.11±0.02a2 502.97±350.47d1 181.19±142.25b1 170.75±31.73b1 133.69±57.61b1 402.97±81.63bc1 492.38±76.42bc1 674.68±149.77c1 592.92±95.72c琥珀酸795.20±1.25e291.89±51.54b273.26±21.78ab207.82±27.50a213.99±4.57a479.61±74.98d443.92±4.30cd397.48±28.92c245.92±55.35ab总计1 236.766 6196.625 581.617 547.297 703.099 246.4710 566.3912 221.7112 769.70
注:同行小写字母不同表示差异显著(P<0.05)。—.未检出,表3同。
JSJ组、JSJ+LP组乳酸质量浓度在发酵过程中持续上升,分别由13.97 mg/L增至8 155.42 mg/L和8 867.69 mg/L。在发酵过程中,JSJ+LP乳酸含量均高于JSJ组,且在发酵1、5、7 d差异显著(P<0.05),表明菌株LL6-1对乳酸的生成具有促进作用。JSJ组乙酸含量在发酵过程中逐渐增加,而JSJ+LP组则呈先升后降的趋势,在发酵5 d达到最高值,在发酵过程中,JSJ+LP组乙酸含量均较高。发酵结束时,JSJ组、JSJ+LP组乙酸质量浓度分别由37.21 mg/L增至1 801.87 mg/L和1 887.19 mg/L。
草酸、苹果酸和抗坏血酸含量变化趋势在JSJ组、JSJ+LP组发酵过程中有所不同。发酵结束后,草酸质量浓度分别由8.85 mg/L增至31.56 mg/L和26.57 mg/L; 苹果酸质量浓度由290.39 mg/L降至146.62 mg/L和133.33 mg/L;抗坏血酸质量浓度由22.03 mg/L降至14.08 mg/L和16.08 mg/L;其中草酸含量在JSJ组更高,而2组间苹果酸和抗坏血酸含量无显著差异。值得注意的是,在发酵过程中,JSJ+LP组的抗坏血酸含量高于JSJ组,表明LL6-1对抗坏血酸的生成具有促进作用。
发酵过程中,琥珀酸含量呈先降后升再降的变化趋势,而柠檬酸含量则相反,呈先升后降再升的趋势。这一动态变化与二者作为三羧酸循环中间体的代谢特征有关,其含量随乳酸菌的生长和代谢而发生相应变化[37]。发酵结束时,琥珀酸质量浓度在JSJ组、JSJ+LP组由795.20 mg/L分别降至397.48 mg/L和245.92 mg/L, 柠檬酸质量浓度由69.11 mg/L分别升至1 674.68 mg/L和1 592.92 mg/L。
综上,发酵5 d时,JSJ+LP组乳酸、乙酸、苹果酸、抗坏血酸含量均显著高于JSJ组;至发酵7 d时,仅乳酸含量仍保持显著差异。这表明在发酵后期(5~7 d),菌株LL6-1能够持续促进乳酸生成,而苹果酸、抗坏血酸、乙酸积累速率则相对放缓,使得组间差异逐步缩小。总体而言,菌株LL6-1可通过显著提升乳酸含量,并在发酵中期促进多种有机酸积累,有效提高青稞蕨麻酵素中有机酸的整体积累效率。
2.2.1 电子舌测定结果
由图2A可知,经发酵后,青稞蕨麻酵素的苦味、苦味回味、涩味回味、鲜味、咸味和甜味均显著降低,酸味和丰富度显著上升(P<0.05)。JSJ+LP组在发酵1~3 d的苦味显著低于对应JSJ组(P<0.05),发酵1 d的酸味显著高于JSJ组,鲜味则相反(P<0.05)。此外,发酵3 d的苦味回味和涩味回味更低。由图2B可知,未发酵酵素的苦味、苦味回味、涩味回味、鲜味、丰富度和甜味高于无味点,菌株LL6-1较强的产酸能力[33]使JSJ+LP 1 d组酵素酸味迅速上升并超过无味点。随着发酵时间延长,各组酵素的滋味特征逐渐趋同,最终产品有效保留了酸味、丰富度和鲜味。综上,菌株LL6-1能有效保留酸味、丰富度和鲜味,降低苦味、苦味回味和涩味回味等刺激性滋味。

图2 青稞蕨麻酵素发酵过程中电子舌响应强度柱状图(A)及雷达图(B)
Fig.2 Bar chart(A) and radar diagram(B) of electronic tongue response intensity of highland barley and P. anserina L. Jiaosu during the fermentation
2.2.2 电子鼻测定结果
电子鼻可识别样品风味轮廓[38],传感器响应强度与样品中相应化合物的含量密切相关。由图3A可知,青稞蕨麻酵素对传感器W1W(对硫化物灵敏)、W2W(对芳香成分、有机硫化物灵敏)、W2S(对乙醇灵敏)、W1S(对甲烷灵敏)、W5S(对氮氧化合物很灵敏)响应值高,其他传感器响应值较低,反映了酵素中挥发性物质的整体特性。与未发酵样品(0 d)相比,其他各组在气味轮廓上差异明显,表明发酵过程显著改变了酵素的气味特征。其中,JSJ+LP 1 d整体风味特征复杂度最高。基于电子鼻响应值进行主成分分析(principal component analysis,PCA)。由图3B可知,样品分布于4个不同象限,表明各组气味存在明显差异。在发酵前期(1 d和3 d),JSJ+LP组与JSJ组在PC空间中的分布存在明显分离。综上,PCA可有效区分不同组别样品。

图3 青稞蕨麻酵素发酵过程中电子鼻响应值雷达图(A)和PCA得分图(B)
Fig.3 Radar diagram(A) and principal component analysis score plot(B) of electronic nose response intensity of highland barley and P. anserina L. Jiaosu during the fermentation
2.2.3 挥发性风味物质
由表3可知,在发酵过程中,青稞蕨麻酵素样品共检出41种挥发性风味物质,包括醇类11种、醛类11种、酯类8种、酸类4种、酮类4种及其他类3种。其中,JSJ+LP组和JSJ组分别检出36种和33种挥发性风味物质,其中异丁醛、2-甲基丁醛和2-壬酮仅在JSJ+LP组检出。在整个发酵过程中,JSJ+LP组检出的风味物质种类更丰富。在香气物质总含量方面,发酵1、3、7 d,JSJ+LP组挥发性风味物质总含量均高于JSJ组,其中,JSJ+LP组发酵1 d时总质量浓度最高,达420.23 μg/L,较对照JSJ组增加45.63%,这与电子鼻检测结果一致。上述结果表明,菌株LL6-1可有效提高风味物质的种类与总含量。
表3 青稞蕨麻酵素挥发性风味物质GC-MS检测结果
Table3 Detection results of volatileflavor compounds of highland barley and P. anserina L. Jiaosu by GC-MS

序号化合物保留时间/min香味特征质量浓度/(μg/L)0 dJSJ 1 dJSJ+LP 1 dJSJ 3 dJSJ+LP 3 dJSJ 5 dJSJ+LP 5 dJSJ 7 dJSJ+LP 7 d醇类1正丙醇6.355酒味0.44±0.041.92±0.142.49±0.051.06±0.041.43±0.022.00±0.052.26±0.011.41±0.022.14±0.292异丁醇8.492酒味0.59±0.3817.10±0.2723.15±0.3311.44±0.7116.38±0.6821.01±1.399.82±0.7511.74±0.1519.40±0.613正戊醇14.120酒味10.24±1.6768.32±0.5184.43±1.1652.01±1.3472.12±0.32119.44±2.4339.05±3.5651.44±1.1376.29±0.9242-庚醇20.914果香、青草香————0.43±0.041.41±0.01———51-辛烯-3-醇28.708青草味、蔬菜味———4.46±0.12—4.16±0.13——5.05±0.146正庚醇28.893水果香0.40±0.012.50±0.172.80±0.013.75±0.104.25±0.072.97±0.153.57±0.221.75±0.074.22±0.1372-乙基己醇30.984水果甜香—2.27±0.272.50±0.082.09±0.102.24±0.212.94±0.112.62±0.121.57±0.043.27±0.058正辛醇33.351花香、果香0.20±0.010.72±0.05—1.47±0.101.95±0.050.45±0.011.91±0.04—1.87±0.049糠醇35.432焦糖味、咖啡味—1.72±0.258.50±0.31——0.46±0.027.93±0.013.92±0.22—10苯甲醇38.539甜味,花果香味———1.04±0.041.47±0.111.76±0.361.68±0.141.49±0.152.52±0.0111苯乙醇38.964甜味,花香味0.82±0.0811.53±2.0521.51±1.5011.46±0.0417.28±0.1730.58±0.6811.22±0.0611.80±0.8414.46±0.24小计12.69106.08145.3888.78117.55187.1880.0685.12129.22醛类1乙醛1.720新鲜水果味—1.68±0.161.04±0.100.47±0.020.75±0.041.85±0.021.31±0.021.78±0.130.91±0.052异丁醛2.230花香——0.95±0.02—0.59±0.00—0.50±0.01——32-甲基丁醛3.036果香、绿叶味——1.96±0.08———0.71±0.14——4异戊醛3.346坚果味、水果味—1.57±0.043.25±0.09———0.74±0.05——
续表3

序号化合物保留m时in间/香味特征0 dJSJ 1 dJSJ+LP 1 dJSJ 3 d质量J浓SJ度+L/P( μ3 gd/L)JSJ 5 dJSJ+LP 5 dJSJ 7 dJSJ+LP 7 d 5正己醛7.721果香、脂肪味—0.81±0.061.07±0.031.13±0.020.97±0.040.71±0.071.90±0.100.66±0.021.06±0.026正辛醛16.777柑橘味2.85±2.55————————7壬醛24.731柑橘味、坚果香—————0.44±0.062.38±0.29—1.22±0.218糠醛28.478坚果味、焦糖味—28.90±0.2475.30±2.4422.49±1.5612.80±0.0630.46±0.2045.97±5.1258.29±0.6228.65±0.259苯甲醛31.289水果味,坚果味—0.47±0.000.75±0.254.14±0.197.62±0.19—3.73±0.370.80±0.014.49±0.07105-甲基-2-糠醛33.246甜味、焦糖味—1.66±0.137.31±0.29——1.38±0.107.82±0.086.61±0.21—112-苯基乙醛34.826花香—4.28±0.2311.01±0.071.52±0.141.67±0.040.80±0.011.77±0.09—1.92±0.03小计2.8539.37102.6429.7524.4035.6466.8368.1438.25酯类1乙酸乙酯2.956水果香、甜香—2.67±0.062.99±0.053.52±0.135.30±0.214.51±0.132.67±0.113.29±0.086.45±0.012丁酸乙酯5.390水果香、甜香0.18±0.03————————3乙酸丁酯7.521果香、甜香—1.20±0.091.45±0.010.96±0.040.80±0.07———0.72±0.154乙酸戊酯9.667水果、香甜香5.19±0.303.28±0.143.53±0.032.95±0.023.01±0.072.49±0.301.54±0.181.06±0.022.56±0.045乙酸己酯17.772水果香—2.03±0.271.03±0.270.68±0.021.39±0.031.26±0.341.07±0.05——6甲酸己酯22.709水果香—110.13±1.91128.73±1.48112.37±2.40128.04±1.1876.28±3.3177.48±5.0873.76±0.81124.47±1.077甲酸芳樟酯33.126青草味————0.75±0.041.05±0.161.19±0.00——8棕榈酸乙酯42.601香醋味、果味—————0.52±0.020.54±0.00——小计5.37119.31137.73120.48139.2986.1184.4978.11134.20酸类1冰醋酸27.847辛辣的酸醋味—19.17±1.2725.70±1.1719.29±0.2826.87±0.2627.95±2.5017.77±0.1123.16±1.5018.98±1.602苯甲酸35.382——0.25±0.01————0.68±0.110.22±0.03—3正己酸38.163酸味,脂肪味—0.70±0.020.48±0.034.99±0.128.20±0.64—3.14±0.161.76±0.153.93±0.744辛酸40.580油脂味———0.76±0.001.72±0.01—0.97±0.13—1.32±0.08小计0.0020.1226.1825.0436.7927.9522.5625.1424.23酮类12-庚酮12.389水果香,奶油味0.32±0.06—3.78±0.002.21±0.022.80±0.02—1.26±0.120.39±0.061.73±0.0322-辛酮16.531奶酪味0.17±0.04————————32-壬酮24.416青草香0.33±0.11—1.17±0.00—0.90±0.05————4苯乙酮34.967坚果味、香草味0.48±0.113.68±0.013.35±0.082.64±0.064.19±0.063.26±0.093.32±0.032.46±0.044.97±0.01小计1.303.688.304.857.893.264.582.856.70其他类1愈创木酚37.469烟熏味0.15±0.03————————2麦芽酚38.409水果香、焦糖味———1.13±0.07—2.50±0.461.56±0.382.23±0.283.64±0.0732-甲氧基苯-酚4-乙烯基41.061烟熏味0.16±0.02————————小计0.310.000.001.130.002.501.562.233.64总计22.52288.56420.23270.03325.92342.64260.08261.59336.24
注:香味特征来源于The Good Scents Company Information System (http://www.thegoodscentscompany.com/)。
JSJ组、JSJ+LP组均共检出11种醇类化合物。其中,正戊醇和苯乙醇质量浓度较高,分别为10.24~119.44 μg/L和0.82~30.58 μg/L,主要赋予酵素酒香、甜香和花香。值得注意的是,在相同发酵时间下,JSJ+LP组中正庚醇含量均高于JSJ组,提示添加菌株LL6-1可丰富青稞蕨麻酵素果香。
JSJ组、JSJ+LP组分别检出9、11种醛类物质,异丁醛和2-甲基丁醛仅在JSJ+LP组中检出。糠醛是检出质量浓度最高的醛类物质(12.80~75.30 μg/L),主要赋予酵素坚果味和焦糖味。在产生苯甲醛、异戊醛、2-苯基乙醛的样品中,JSJ+LP组含量均高于对照组,提示添加菌株LL6-1可丰富青稞蕨麻酵素果香、花香、清香和坚果味。
JSJ组、JSJ+LP组均共检出8种酯类化合物。其中,甲酸己酯是质量浓度最高的酯类物质(73.76~128.73 μg/L)。在产生甲酸己酯和甲酸芳樟酯的样品中,JSJ+LP组含量均高于相应对照组,提示添加菌株LL6-1可赋予青稞蕨麻酵素更丰富的果香和青草香味。
JSJ组、JSJ+LP组均共检出4种酸类化合物。其中,冰醋酸是质量浓度最高的酸类物质(17.77~27.95 μg/L)。 此外,JSJ+LP组辛酸含量均高于JSJ组,表明添加菌株LL6-1可赋予青稞蕨麻酵素油脂味。
JSJ组、JSJ+LP组分别检出3、4种酮类化合物,2-壬酮仅在JSJ+LP组检出。JSJ+LP组酮类物质总质量浓度(4.58~8.30 μg/L)高于JSJ组(2.85~4.85 μg/L)。其中,苯乙酮是质量浓度最高的酮类物质(0.48~4.97 μg/L)。 此外,JSJ+LP组2-庚酮含量均高于对照组,表明LL6-1添加菌株可赋予青稞蕨麻酵素水果香、奶油味和青草香味。
2.3.1 体外抗氧化活性
由图4可知,随着发酵时间的延长,JSJ组、JSJ+ LP组青稞蕨麻酵素的DPPH自由基和羟自由基清除能力逐渐增加。由图4A可知,发酵结束时,JSJ组、JSJ+LP组青稞蕨麻酵素的DPPH自由基清除能力由528.65 μg/mL 分别升至800.59 μg/mL和806.44 μg/mL,组间无显著差异(P>0.05)。由图4B可知,发酵结束时,JSJ组、JSJ+LP组青稞蕨麻酵素的羟自由基清除能力分别由41.99 U/mL升至3 751.74 U/mL和3 824.10 U/mL, 且JSJ+LP组显著高于JSJ组(P<0.05),表明添加 菌株LL6-1能够加强青稞蕨麻酵素的羟自由基清除能力。综上,发酵7 d的JSJ+LP组酵素体外抗氧化活性 最强。

图4 青稞蕨麻酵素发酵过程中DPPH自由基(A)和羟自由基(B)清除能力的变化
Fig.4 Changes ofDPPH radical(A) and hydroxyl radical(B)scavenging capacities of highland barley and P. anserina L.Jiaosu during the fermentation
2.3.2 体内抗氧化活性
由表4可知,与老龄对照组大鼠血清蛋白质羰基含量(0.70 nmol/mg)相比,低、中、高各剂量组大鼠血清蛋白质羰基含量(0.60、0.58、0.42 nmol/mg)均有所下降,其中高剂量组降幅达40%(P<0.05),说明高剂量酵素能显著减轻蛋白质氧化损伤。其次,GSH作为机体重要的非酶抗氧化物质,其含量与抗氧化能力呈正相关。低、中、高各剂量组血清GSH质量浓度(5.71、5.91、7.09 mg/L)均高于对照组(3.77 mg/L),高剂量组为对照组的1.88倍(P<0.05),表明高剂量组酵素可显著提升机体GSH水平。此外,SOD是关键的抗氧化酶,能够保护细胞免受氧化应激损伤。与对照组大鼠血清SOD活性(202.35 U/mL)相比,低、中、高剂量组血清SOD活性增加,高剂量组血清SOD活性达218.91 U/mL。MDA含量可反映机体脂质过氧化与细胞损伤程度。灌胃30 d后,各剂量组MDA浓度均低于对照组(7.26 nmol/mL),其中高剂量组最低(5.42 nmol/mL),较对照组降低25%;与灌胃0 d的高剂量组MDA浓度(7.00 nmol/mL)相比,灌胃30 d高剂量组MDA浓度下降23%。综上,高剂量酵素不仅能显著降低蛋白质羰基含量、提升GSH水平,还具有增强SOD活性及降低MDA浓度的能力,表明该酵素有一定的抗氧化活性。
表4 青稞蕨麻酵素对大鼠血清中蛋白质羰基、GSH含量、SOD活性和MDA含量的影响
Table4 Effects ofhighland barley andP. anserina L. Jiaosu on serum protein carbonylcontent,GSH content,SOD activity,and MDAcontentin rats

(U/mL)高剂量组0.42±0.13a7.09±2.80a218.91±33.20a7.00±1.37a5.42±1.24a组别蛋白质羰基含量/GSH质量浓度/SOD活性/MDA浓度/(nmol/mL)(nmol/mg)(mg/L)灌胃0 d灌胃30 d老龄对照组0.70±0.26b3.77±0.80b202.35±29.85a6.98±1.04a7.26±2.73a低剂量组0.60±0.31b5.71±1.90b213.81±41.61a6.98±1.02a6.68±1.53a中剂量组0.58±0.25b5.91±2.73b211.30±42.12a6.96±1.08a7.02±1.59a
注:同列小写字母不同表示组间差异显著(P<0.05)。
2.3.3 青稞蕨麻酵素成品理化指标
对菌株LL6-1与复合酵素发酵剂发酵7 d的青稞蕨麻酵素成品的理化指标进行检测。由表5可知,酵素产品总酸体积分数为4.20%,pH值为2.96,游离氨基酸质量浓度为3 817.96 mg/L,总酚质量浓度为0.97 mg/L,类黄酮质量浓度为50.71 mg/L,SOD活性为1 745.19 U/mL,满足QB/T 5323—2018 《植物酵素》的要求(总酸体积分数≥0.8%,SOD活性≥1 500 U/L,游离氨基酸含量≥33 mg/100 g)[39]。此外,该酵素还含有多酚和黄酮活性物质,表明该青稞蕨麻酵素具有一定的抗氧化活性。
表5 青稞蕨麻酵素成品理化指标
Table5 Physicochemicalindexes offinished highland barley and P. anserina L. Jiaosu

指标结果总酸体积分数/%4.20±0.07 pH2.96±0.02游离氨基酸质量浓度/(mg/L)3 817.96±44.10总酚质量浓度/(mg/L)0.97±0.02类黄酮质量浓度/(mg/L)50.71±2.74 SOD活性/(U/mL)1 745.19±7.22
本研究考察添加植物乳植杆菌LL6-1对青稞蕨麻酵素理化特性、感官风味及抗氧化活性的影响。结果表明,菌株LL6-1的添加可快速降低发酵体系pH值,促进乳酸及总有机酸积累。在感官风味方面,菌株LL6-1可降低青稞蕨麻酵素苦味、苦味回味和涩味回味等刺激性滋味,丰富气味轮廓;可使挥发性风味物质种类 (36种)增加,产生异丁醛、2-甲基丁醛和2-壬酮3种新挥发性风味物质,赋予青稞蕨麻酵素果香、花香、清香等特征。抗氧化活性结果表明,添加菌株LL6-1可增强酵素体外抗氧化能力,可降低大鼠血清蛋白质羰基与MDA含量,增加GSH含量及SOD活性。综上,植物乳植杆菌LL6-1能够提升感官风味和增强抗氧化活性,改善青稞蕨麻酵素的品质与功能,为功能性酵素产品的开发提供了理论依据。
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