人参(Panax ginseng C.A.Meyer.)是指五加科人参属草本植物的根或者根茎,明朝时期著名医学家、药物学家李时珍所著《本草纲目》有如下记载:人参易气生血、补五脏血脉;现代药理学临床验证人参中主要生理活性成分人参皂苷在抗氧化、抗衰老、抗疲劳等方面具有显著的功效。Rg3重要性除人参皂苷外,人参多糖、人参蛋白等营养素的重要性日趋受到重视,人参高效综合利用逐步成为人参研究的热点。本研究将鲜人参经过预处理获得人参浆原液,选择一种可食用的微生物资源—Kefir粒发酵,达到人参的全价利用。研究主要针对提高稀有人参皂苷Rg3微生物转化为目的,同时兼顾食品工业化生产时产品的稳定性和可控性,作了如下四个方面的研究,结论如下:(1)Kefir粒发酵人参浆中人参总皂苷和稀有人参皂苷Rg3含量的变化驯化后的Kefir粒,按5%(w/w)接种量发酵人参浆,28℃条件下培养3d后,发酵液人参总皂苷含量为40.3285mg/g,比未发酵人参(32.4485mg/g)提高了24%;发酵人参人参皂苷Rb1含量比未发酵人参降低了41%,人参皂苷Rd含量提高了104%,稀有人参皂苷Rg3含量提高了134%,人参皂苷Rg3的生物转化率为27%。(2)宏基因组法检测Kefir粒发酵人参浆过程中微生物的动态变化采用宏基因组测序法对Kefir粒无氧、有氧发酵人参浆过程中微生物菌群进行了检测分析。结果表明,在发酵时间24-72h内,无论是有氧、无氧Kefir粒发酵人参浆,其优势菌属变化不大,各菌属相对丰度变化不明显。Kefir粒发酵人参浆中,细菌在phylm水平上优势菌门为厚壁菌门(Firmicutes);真菌的优势门为子囊菌门(Ascomycota)。在genus水平上细菌优势菌属为乳杆菌属(Lactobacillus);真菌的优势菌属为克鲁维菌属(Kluyveromycesc)。(3)产β葡萄糖苷酶微生物的筛选鉴定使用改良七叶苷培养基从Kefir粒发酵人参浆中筛选出产β葡萄糖苷酶微生物,结合菌落形态以及菌株26S rDNA D1/D2区核酸序列对该微生物进行鉴定分析,该菌种与马克斯克鲁维酵母(Kluyveromyces marxianus)同源相似性达99%。(4)马克斯克鲁维酵母发酵人参浆提高人参皂苷Rg3产量工艺优化采用中心组合试验Box-Behnken响应面设计,以参水比、发酵时间、接种量3因素对马克斯克鲁维酵母发酵人参浆提高人参皂苷Rg3产量进行了工艺优化。通过图形分析、函数求导等手段获得影响人参皂苷Rg3产量的影响因素顺序为:参水比>接种量>发酵时间。经响应面优化后的发酵条件是,参水比为1:2.65,发酵时间为3d,接种量为2.94%,在该条件下发酵人参浆的人参皂苷Rg3含量为3.33mg/g,比未发酵人参浆提高249.5%。