水豆豉是解淀菌发酵以大豆為原料,由芽孢杆菌、粉芽分溶少量乳酸菌及酵母菌等微生物自然發酵獲得的孢杆中國傳統發酵豆製品。水豆豉富含多種營養物質,种水具有潛在的豆豉的营降血壓、降血脂、养成抗氧化等能力,栓及產品豉香濃鬱,抗氧風味獨特,化活深受消費者的解淀菌发酵喜愛。水豆豉與日本納豆同是粉芽分溶細菌型豆豉的代表,兩者在原料、孢杆菌株、种水工藝等方麵較為相似,豆豉的营納豆有很強的养成溶栓活性,被廣泛研究並作為改善血栓類疾病的功能食品而聞名世界。納豆及部分豆豉具有的溶栓活性主要來自於發酵過程中微生物生長代謝所產的纖溶酶類物質。常見的產纖溶酶菌株主要是枯草芽孢杆菌。雖然解澱粉芽孢杆菌也具有產纖溶酶的能力,但是研究較多的是產酶條件優化及酶學特性等,尚未見用其純種發酵製備具有溶栓活性的水豆豉的報道。
目前,國內外關於水豆豉的研究較少,且多集中於產品輔料配比和不同工藝流程對產品性質的影響,對水豆豉的活性成分及功能的研究起步較晚。尹爽等研究不同工藝條件下水豆豉曲的氨基酸態氮、水分、總酸等理化指標的變化情況,並對加入的輔料用量進行優化設計。劉佳慧等研究了製曲溫度、裝載量、製曲時間、生長因子添加量等對水豆豉曲氨基酸態氮含量的影響。馮霞等通過體外抗氧化試驗及動物實驗發現玻璃容器發酵的水豆豉比陶瓷和塑料容器發酵的水豆豉有更好的抗氧化效果。龐慶芳等發現不同微生物發酵的豆豉中細菌型豆豉的溶栓活性差異顯著,其中,自然發酵水豆豉的溶栓活性較低,純種發酵可能會提高產品的溶栓活性。
本課題組早期從豆豉樣品中篩選到1株產纖溶酶的解澱粉芽孢杆菌CAUnDJ118。本文用該菌株發酵大豆類原料(黃豆、黑豆、雙青豆)製備3種水豆豉,並研究其營養成分、溶栓及抗氧化活性,為進一步開發能改善心血管疾病的水豆豉功能食品提供試驗數據。
解澱粉芽孢杆菌CAUnDJ118,中國農業大學食品科學與營養工程學院酶工程實驗室篩選並保藏;黃豆、黑豆、雙青豆,產自黑龍江省齊齊哈爾市;辣椒粉、薑粉、食鹽,購於北京市美廉美超市學清路店。
凝血酶、纖維蛋白原、Gly-Leu、DPPH、ABTS、Trolox、TPTZ,美國SIgma公司;胰蛋白腖、酵母提取物,英國OxoId公司;蘆丁,上海源葉生物科技有限公司;沒食子酸,上海麥克林公司;肝素鈉,北京拜爾迪公司;其它試劑無特別說明均為國產分析純級。
全溫振蕩培養箱(HZQ-F160),太倉市豪城實驗儀器製造有限公司;立式壓力蒸汽滅菌鍋(TYAIB),寧波久興醫療器械有限公司;恒溫水浴鍋(DK-S24),上海精宏實驗設備有限公司;紫外可見分光光度計(TU-1800PC),北京普析通用儀器設備有限責任公司;酶標儀(ThermoMulTISkanFC),美國ThermoFISherSCIenTIFIC公司。
將解澱粉芽孢杆菌CAUnDJ118在固體培養基上活化後,挑取1環接入液體種子培養基(0.5%酵母提取物,1%蛋白腖,1%naCl,pH7.2~7.5),在37℃,200r/min下培養10h左右,當菌落數在109CFU/mL時作為種子液。
黃豆、雙青豆、黑豆→篩選→浸泡→蒸煮→接種→前酵→後熟→拌料→後酵→成品
選用顆粒飽滿、大小均勻、無蟲害黴變的黃豆、雙青豆、黑豆原料各100g,加入300mL蒸餾水於室溫下浸泡18h,浸泡後各類濕豆質量約250g(濕豆質量為幹豆質量的2.4~2.5倍為宜)。將浸泡結束後的豆子瀝水、分裝(直徑25Cm的玻璃平皿中裝200g濕豆原料),121℃蒸煮滅菌20mIn,冷卻後接入濕豆質量5%的解澱粉芽孢杆菌CAUnDJ118種子液,於37℃培養24h,然後置於4℃後熟1d。將滅菌冷卻後的調料水(含5%食鹽、3%辣椒粉、3%薑粉)按濕豆質量50%的添加量加入後熟完成的豆豉中,於45℃後發酵1d,獲得水豆豉成品。
未發酵水豆豉除在接種時將種子液替換成等量無菌水外,其餘工藝與發酵水豆豉相同。
將水豆豉成品放入真空冷凍幹燥機中,冷凍幹燥48~60h,粉碎過20目篩獲得水豆豉凍幹粉樣品,密封保存於-20℃,備用。樣品待測液的製備方法如下:
水豆豉凍幹粉水提液製備方法:稱取5.0g水豆豉凍幹粉樣品,加入50mL蒸餾水,25℃,200r/mIn搖床浸提2h,10000r/mIn離心10mIn,收集上清液,獲得水豆豉樣品水提液。水提液中折合水豆豉樣品凍幹粉含量為100mg/mL。
水豆豉凍幹粉醇提液製備方法:稱取5.0g水豆豉凍幹粉樣品,加入15mL體積分數80%甲醇,以480W功率超聲處理20mIn後,4000r/mIn離心10mIn獲得上清液。重複3次,合並上清液並將提取液體積定容50mL,獲得水豆豉樣品醇提液。醇提液中折合水豆豉凍幹粉含量為100mg/mL。
將1.4mL50mmol硼酸緩衝液、0.4mL0.72%纖維蛋白原溶液混勻後於37℃水浴鍋中預熱5mIn,加入0.1mL20U/mL凝血酶,混勻,在37℃下反應10mIn待其凝固。將水豆豉凍幹粉水提液(100mg/mL)稀釋5倍,在反應體係中加入0.1mL水豆豉凍幹粉水提液稀釋液(20mg/mL),混勻後於37℃下反應60mIn,每隔20mIn振蕩混勻1次。反應結束時立刻加入500μL0.2mol三氯乙酸溶液(TCA)終止反應,10000r/min離心10mIn,取上清液在275nm處測定吸光值。陰性對照的處理為先加終止劑TCA溶液,後加樣品稀釋液。酶活的定義:在上述條件下,與對照相比,測定時所用樣品稀釋液的吸光值每分鍾增加0.01相當於一個酶活單位,單位為FU/mL。根據水豆豉凍幹粉水提液中折合水豆豉凍幹粉質量,將結果換算為FU/g。計算公式如下:
式中,x—樣品溶液的纖溶酶活力,FU/mL;Ar—樣品的吸光值;AC—陰性對照的吸光值;60—反應時間60mIn,以1mIn計;0.1—反應的酶液體積是0.1mL;N—稀釋倍數。
參考劉夢潔等的方法並稍作調整。纖維蛋白原、凝血酶均用凝血酶均用50mmolpH7.2的TrIS-HCl緩衝液(含0.12mmolnaCl)稀釋溶解。將水豆豉凍幹粉水提液(100mg/mL)依次稀釋10,20,40,80,160,320,640倍獲得不同濃度的水豆豉凍幹粉水提液稀釋液。在96孔板中加入140μL0.1%纖維蛋白原、40μL不同濃度的水豆豉凍幹粉水提液稀釋液,置酶標儀中,在405nm處測定吸光值。5mIn後加入10μL12U/mL凝血酶,37℃反應10min後在405nm處測定吸光值。陽性對照為等量10mg/mL肝素鈉代替樣品。空白對照為等量TrIS-HCl緩衝液代替樣品。樣品的抗凝血活性按下式計算,根據樣品濃度與抗凝血活性的關係計算樣品的抗凝血活性IC50值。
式中,x—某濃度樣品待測液的抗凝血活性百分比,%;Ac10min—反應10mIn後空白對照的吸光度;Ac5min—預熱5min後空白對照的吸光度;As10min—反應10mIn後樣品待測液的吸光度;As10min—預熱5mIn後樣品待測液的吸光度。
采用鄰苯二甲醛法測定水豆豉的多肽含量,待測液為稀釋20倍的水豆豉凍幹粉水提液(5mg/mL),用Gly-Leu二肽作為標準品製作標準曲線,單位為mg/mL,然後根據水豆豉凍幹粉質量,將結果換算為mg/g。
將部分未凍幹處理的水豆豉樣品攪拌均勻後放入研缽中,在10mIn內迅速研磨至無肉眼可見顆粒,裝入磨口瓶中備用。用已知質量的稱量瓶稱取攪拌均勻的水豆豉樣品5.0g,用50mL80℃的蒸餾水分數次洗入100mL燒杯中,冷卻後轉入100mL容量瓶中,用少量水分次洗滌燒杯,將洗液並入容量瓶中定容100mL,混勻後過濾獲得水豆豉待測液。按照國家標準《食品中氨基酸態氮的測定》GB5009.235-2016酸度計法測定水豆豉的氨基酸態氮含量,單位為g/100g。
采用福林(FolIn)-酚試劑法測定水豆豉的總酚含量,將水豆豉凍幹粉醇提液(100mg/mL)稀釋10倍後作待測液,以沒食子酸作為標準品繪製標準曲線,單位為mgGAE/mL,根據水豆豉凍幹粉質量將結果換算為mgGAE/g。
參考Herald等的方法測定水豆豉的總異黃酮含量,將水豆豉凍幹粉醇提液(100mg/mL)稀釋10倍後作待測液,以蘆丁為標準品製作標準曲線,單位為mgRE/mL,根據水豆豉凍幹粉質量將試驗結果換算為mgRE/g。
參考DaI等和Gan等的方法測定水豆豉的DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力、FRAP還原能力。將水豆豉凍幹粉醇提液(100mg/mL)分別稀釋適宜倍數,得到不同質量濃度的稀釋液,測定並計算不同水豆豉凍幹粉質量濃度下的DPPH、ABTS清除率。
DPPH、ABTS清除率按下式計算,以Trolox作為標準品製作標準曲線,根據水豆豉凍幹粉質量,將結果用μmolTE/g表示。
水豆豉的FRAP還原能力測定以FeSO4溶液製作標準曲線,換算還原力,待測液的FRAP還原能力單位為μmolFe2+/mL,根據待測液中折合水豆豉凍幹粉質量進行換算,結果以μmolFe2+/g表示。
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