水开菲尔粒是一种天然形成的复合菌系,菌系中某些微生物产生胞外多糖,将各种微生物包裹在一起形成不规则的透明胶状颗粒。它是由乳酸菌,醋酸菌,酵母菌组成,传统上利用它发酵红糖水或者果汁制作成饮料。前期宏基因组测序结果表明水开菲尔粒中有丰富的糖苷酶基因,推测其具有较强的水解糖苷类化合物的能力,而目前国内外均无水开菲尔粒中糖苷酶的相关研究。大多天然活性成分常与糖基连接以糖苷形式存在,往往不具有生物活性或活性较低,需特定糖苷酶将其转化为苷元后生物活性才明显提高。大豆异黄酮苷元比大豆异黄酮糖苷具有更高的生物活性。本论文采用水开菲尔粒发酵大豆粉转化大豆异黄酮糖苷增加大豆异黄酮苷元含量,同时研究β-葡萄糖苷酶活力与大豆异黄酮苷元产率的相关性;香蕉皮中含有大量以糖苷形式存在的香味前体物质,且果胶、多酚等可利用成分丰富,本论文采用水开菲尔粒发酵香蕉皮,释放出多酚及挥发性成分且降解果胶等多糖分子,获得具有浓郁的发酵果蔬香气的发酵液。本论文的主要研究结果如下:(1)分析了水开菲尔粒和水开菲尔粒发酵液中多种糖苷酶的酶活力,在48 h红糖水发酵液中,果胶酶活力在水开菲尔粒和发酵液中的分别为210±2 U/g、322±2 U/mL;木聚糖苷酶活力分别为2.67±0.05 U/g、1.68±0.05 U/mL;β-葡萄糖苷酶活力分别为0.22±0.01 U/g、0.12±0.01 U/mL;纤维素酶活力分别为0.01±0.02 U/g、0.03±0.01 U/mL。果胶酶活力在水开菲尔粒、发酵液中都较高;木聚糖苷酶、β-葡萄糖苷酶活力都是水开菲尔粒>发酵液,而纤维素酶活力在两部分都比较低。在62 h大豆粉发酵液中,水开菲尔粒、发酵液离心所得沉淀物和发酵液上清液中β-葡萄糖苷酶活力分别为0.07±0.01 U/g、57.9±0.1 U/mL和0.24±0.01 U/mL,离心所得沉淀物中的β-葡萄糖苷酶活力显著性高于水开菲尔粒和上清液,说明大豆粉中糖苷类化合物能诱导发酵液中的微生物产生β-葡萄糖苷酶,并且该酶为胞内酶。(2)研究了水开菲尔粒发酵大豆粉,将大豆异黄酮糖苷转化为大豆异黄酮苷元的发酵工艺条件,结果显示发酵时间、发酵温度、大豆粉量对大豆异黄酮苷元产率影响显著,并采用响应面法优化得到最优工艺条件如下:以蒸馏水体积为100%计,加入大豆粉5.5%,接种量5%,发酵时间62 h,不添加红糖,发酵温度30℃,在此条件下可将大豆异黄酮糖苷全部转化为大豆异黄酮苷元,发酵后大豆粉中大豆异黄酮苷元总量可达1320μg/g,发酵后增加了5.47倍,同时发现发酵液中β-葡萄糖苷酶活力与大豆异黄酮苷元含量的变化趋势一致。(3)研究了水开菲尔粒发酵香蕉皮的工艺条件,通过单因素(发酵时间、香蕉皮添加量、红糖添加量)试验,得到最优发酵条件为:以蒸馏水体积为100%计,红糖添加量10%,香蕉皮添加量30%,接种量5%,发酵时间6 d。香蕉皮发酵液中的乳杆菌数量在0~6 d内随发酵时间的延长而增加,最高可达8.5±0.2 lgcfu/mL,相比于益生菌饮料标准活菌数高10~3倍;发酵前总酚含量是58.1±1.2μg/mL,发酵后总酚含量最高可达105±2μg/mL,发酵后总酚含量提高了79.88%;第6 d发酵液中乳酸、乙酸含量分别为5.9 mg/mL、10.5 mg/mL,可溶性固形物含量为4.0%。(4)香蕉皮液发酵前后挥发性成分变化显著,未发酵香蕉皮液中总离子峰面积为3.2×10~6,而第6 d的香蕉皮发酵液总离子峰面积达到7.5×10~6,发酵后增加了2.3倍;在未发酵香蕉皮液中共检出47种挥发性香气成分,占总挥发性成分79.89%,而第6 d香蕉皮发酵液中共检出64种挥发性香气成分,占总挥发性成分88.35%,发酵后挥发性香气成分增加了9.46%,种类增加了17种。未发酵香蕉皮液中主要为酯类物质共22种(相对含量60.08%),而第6 d的香蕉皮发酵液中酯类物质共33种(相对含量64.62%),发酵后酯类物质种类增加了11种,相对含量增加了4.54%,其中香蕉的特征香气成分异戊酸异戊酯在未发酵香蕉皮液中相对含量为2.95%,而在第6 d香蕉皮发酵液中相对含量为7.19%,发酵后增加了2.4倍;丁酸异戊酯在未发酵香蕉皮中相对含量为21.63%,而在第6 d香蕉皮发酵液中相对含量为21.79%。香蕉皮经水开菲尔粒发酵后酯类、酮类、醇类物质相对含量上升,其赋予发酵液良好的发酵果蔬香味。