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作为一种常见的香辛料,生姜含有多种生物活性成分,包括不挥发且有刺激性气味的姜辣素,具有抗氧化、抑菌、散寒、活血等作用。姜油树脂是经超临界CO2萃取干姜而得到的半液态混合物,充分保留了生姜的活性成分与独特风味,可作为生姜的替代品,是天然的香料与防腐剂。但由于其特有的辛辣刺激性气味,使产品不易被大众接受,而且姜油树脂中生物活性更高、不良气味较弱的姜烯酚类等含量很少,既影响了功效发挥,也限制了应用。目前,对生姜活性的提升主要采用化学物理方法,效率低,成本高,副作用还多,而对以微生物发酵转化生姜活性物质的研究较少。本实验分别选取根霉、酵母和乳酸菌三类具有代表性的微生物,接种于适宜的培养基中,添加适量姜油树脂进行发酵,通过测定微生物生物量、培养液pH值、抗氧化活性等指标,分析微生物发酵对姜油树脂抗氧化性能的影响。以单因素实验为基础,选姜油树脂添加量、发酵温度及发酵时间为自变量,抗氧化活性为响应值,采用BBD试验设计和响应面分析优化发酵工艺,确立了米根霉Rhizopus oryzae MG1、异常汉逊酵母Wickerhamomyces anomalus J2-5和乳酸杆菌Lacotobacillus sp.LAB2的最佳发酵条件,并进行发酵产物的液相色谱(HPLC)分析。在此基础上利用实验室酿酒模型,设计发酵型姜酒的酿酒实验,将优势菌种应用到其中,优化工艺参数,开发一款保健姜酒。主要结果如下:(1)根霉是传统发酵工业的优良菌种,可在特定的条件下发酵生产特异性酶及其他特殊代谢产物,分析根霉发酵对生姜活性物质抗氧化活性的影响,可为高附加值生姜风味发酵食品的开发及天然生姜资源优势的利用提供理论基础。在研究Rhizopus oryzae MG1发酵对姜油树脂抗氧化活性影响的实验中,通过单因素试验及响应面分析,发现最优发酵条件是在20 mL PDA培养基中添加姜油树脂70μL,接种1%的孢子悬液后,33℃震荡(150 r/min)培养4 d。在此条件下,发酵液气味更清新,辛辣的气味减弱,有淡淡的柠檬香味;培养物的总抗氧化活性提高了69.15±1.01%。(2)酵母菌是最常见的食品微生物。本实验考察了Wickerhamomyces anomalus J2-5发酵对姜油树脂抗氧化性能的影响,通过单因素试验及响应面分析,发现最优发酵条件是在20 mL YPD培养基中添加50μL姜油树脂,接种1%的对数期种子液,27℃培养72 h,发酵后姜油树脂的总抗氧化活性比发酵前提高了47.60±1.77%。(3)乳酸菌是肠道益生菌,其发酵对产品风味、保藏性能、营养保健功能的改善效果显著,分析乳酸菌发酵对姜油树脂抗氧化活性的影响,为高附加值生姜风味发酵食品开发提供实验参考。先比较5株乳酸菌对姜油树脂抗氧化活性的影响,结果发现Lacotobacillus sp.LAB2发酵后总抗氧化活性显著高于其他菌株,通过分子生物学方法对其16S rDNA进行序列比对,与Lacotobacillus plantarum相似性为99%;然后通过单因素试验及响应面分析,发现Lacotobacillus sp.LAB2发酵姜油树脂的最优条件是在20 mL MRS培养基中添加120μL姜油树脂,接种1%的对数期种子液,37℃培养60 h,发酵后姜油树脂的总抗氧化活性提高了36.59±1.02%。(4)以高效液相色谱(HPLC)比较标品、精油树脂及微生物发酵萃取液,结果发现姜油树脂的微生物发酵液中活性物质的含量均发生了不同程度的变化,且有多种新物质生成。经三种微生物发酵后,15号物质含量均显著降低,5号8-姜烯酚的峰面积显著增加,R.oryzae MG1新生成16、17、18号物质,W.anomalus J2-5新生成19、10、21号物质,Lacotobacillus sp.LAB2新生成19、20号物质。(5)R.oryzae MG1能显著提高生姜的抗氧化活性,且发酵液气味清新,可用于生姜酒的发酵过程中以改善酒体风味。在生姜发酵酒的原料及发酵发艺优化过程中,先在新鲜姜汁中分别添加适量的白砂糖、红糖、果葡糖浆、高粱汁、苹果汁等接种微生物发酵后,发现添加果葡糖浆的感官评价最高;再以新鲜姜汁与果葡糖浆为原料,以酿酒酵母与Rhizopus oryzae MG1混合发酵,通过单因素与响应面优化,表明初始糖度17o Bx,Rhizopus oryzae MG1与酿酒酵母接种量分别为0.47%、0.53%,发酵时间为8天的条件下,得到的发酵型姜酒,酒体鲜亮,酸度适中,口感极佳,姜香浓郁,酒香醇厚,受欢迎程度较高,且抗氧化活性较新鲜姜汁与单一菌种发酵的姜酒均有所提高。