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以核桃饼粕为原料,分别采用枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌等益生菌发酵以及自然发酵,并通过对发酵制品的感官评价、主要理化指标、酶活性和抗氧化活性、微生物组学和代谢组学分析,及与市售六神曲、沉香曲和建曲进行比较分析,为核桃饼粕的高效利用及核桃饼粕发酵制品的制备奠定基础。1.感官评价核桃饼粕发酵制品表面较六神曲、沉香曲和建曲光滑,不易散落;气味有发酵香,入口甜中带饼粕特有的微涩感,无其它异味,有良好的可食性,口感、色泽和气味均优于市售六神曲、沉香曲和建曲。2.主要理化指标分析由枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌分别发酵的核桃饼粕制品的总糖含量分别为22.54%和22.67%,还原糖含量分别为7.32%和7.04%,总酸度分别为0.95%和0.8%,蛋白质含量分别为10.25%和12.14%,总黄酮含量分别为7.95mg/mL和8.32mg/mL,总多酚分别含量为7.68 mg/mL和7.56mg/mL。而市售六神曲、沉香曲和建曲的总糖含量分别为3.945%、4.56%和14.09%,还原糖含量分别为1.27%、1.36%和4.26%,总酸度分别为0.3%、0.33%和0.72%,蛋白质含量分别为9.83%,9.44%和9.52%,总黄酮含量分别为8.012%,8.521%和7.16%,总多酚分别含量为2.12%、1.40%和7.81%。即:枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌分别发酵的核桃饼粕制品的总糖、还原糖、总酸度、蛋白质及总多酚均显著高于市售六神曲、建曲和沉香曲。地衣芽孢杆菌发酵的核桃饼粕制品总黄酮含量高于与市售六神曲和沉香曲。3.酶活性及抗氧化活性检测由枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌分别发酵的核桃饼粕制品的酶活高,淀粉酶活性、脂肪酶活性、蛋白酶活性大于市售六神曲、建曲,SOD酶活性大于市售六神曲、建曲和沉香曲。其中分别由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌发酵的核桃饼粕制品的淀粉酶活性分别为248.45 U/mL和225.13 U/mL,脂肪酶活性分别为14.67 U/mL和8.37 U/mL,蛋白酶活性分别为98.43U/mL 和 84.13 U/mL,SOD 酶活性分别为 393.75 U/mL 和 236.44 U/mL。市售六神曲、建曲和沉香曲的淀粉酶活性分别为219.06 U/mL、198.76 U和 236.15 U/mL,脂肪酶活性分别为 1.33 U/mL、6.67 U/mL 和 16.06 U/mL,蛋白酶活性分别为85.76 U/mL,35.29 U/mL和99.13 U/mL,SOD酶活性分别为 156.35 U/mL、178.13 U/mL 和 80.30 U/mL。核桃饼粕发酵制品具有良好的抗氧化能力,1%的核桃饼粕发酵食品水溶液对DPPH·清除率77.31%,与0.6%的Vc相当;7%的核桃饼粕发酵食品水溶液中的.OH清除率89.26%,而同浓度Vc对·OH清除率85.38%。核桃饼粕发酵制品对羟自由基的清除能力大于对DPPH自由基的清除率。4.微生物组学分析由枯草芽孢杆菌发酵的核桃饼粕制品的微生物菌群结构较好,主要是由芽孢杆菌构成,占94.93%。市售曲类的细菌结构比较复杂,特别是在市售六神曲和建曲类中检测出了蓝藻细菌分别的占12.48%和20.16%,此外,建曲中含有相当数量的克雷白氏杆菌(Klebsiella),约为8%。核桃饼粕自然发酵制品中最主要的真菌是酵母菌属,占84.77%。六神曲和沉香曲中曲霉为主要的真菌菌种,分别占97.26%和63.29%;建曲样品中最主要真菌为曲霉和酵母菌属,分别占31.12%和41.84%。5.核桃饼粕发酵制品及市售六神曲的代谢组学分析采用代谢组学方法从本研究发酵制品中共检测出27种氨基酸,79种黄酮类物质,31种维生素类物质,7种糖类物质,15种有机酸类物质,30种多酚类物质以及3 1种包括毒素和有毒物质的其他物质。其中,核桃饼粕发酵制品相对含量最多的氨基酸为L-亮氨酸,约占30.57%,六神曲中最高的氨基酸为L-苯丙氨酸,约占总氨基酸含量的28.89%;维生素类方面,核桃饼粕发酵制品中,甲酰四氢叶酸和sn-甘油-3-磷酸胆碱含量很丰富,分别占34.65%和12.46%,D-泛酸占27.42%,六神曲维生素类含量最多的前三位是甲酰四氢叶酸、sn-甘油-3-磷酸胆碱和1-甲基烟酰胺,相对含量分别为19.43%,16.78%和13.64%;黄酮类物质方面,核桃饼粕发酵制品中含量最高的为3,4,5’-五羟黄酮O-己糖苷,约为37.93%,六神曲中含量最高为异鼠李素和槲皮素,分别占52.42%和27.50%;多酚类物质方面,六神曲中的相对含量比核桃饼粕发酵制品的少,但是4-香豆酸的含量在六神曲中高达47.7%;在糖类方面,六神曲与核桃饼粕复合发酵食品基本相同,最高为甘露醇1-磷酸,相对含量分别为89.00%和78.92%;15种有机酸中,核桃饼粕发酵制品和六神曲中主要有机酸为吡啶甲酸和磷酸,核桃饼粕发酵制品中吡啶甲酸70.73%,磷酸10.16%,六神曲中吡啶甲酸57.13%,磷酸23.53%;另有其他物质31种,其中甜菜碱含量较高,其次为苦茶生物碱Ⅱ;核桃饼粕发酵制品中甜菜碱53.146%,苦茶生物碱Ⅱ 15.454%,六神曲中甜菜碱46.631%,苦茶生物碱Ⅱ 18.587%。除此之外,六神曲中含有10.9%和25.7%的4-甲氧基-肉桂酸和松柏醛。核桃饼粕发酵食品中含有31.9%的苯甲脒和11.8%的绿原酸。这些研究结果为核桃饼粕的高效利用及核桃饼粕曲类功能制品的制备奠定了较好的科学基础。