微生物法去除柚子皮苦味的工艺研究

作者: 戚启琼 韦倩妮 唐秋霞 莫培铭 张美林

微生物法去除柚子皮苦味的工艺研究0

摘 要:本研究以柚皮干为原料,用乳杆菌作为发酵菌种,以柚子皮中的主要苦味物质柚皮苷为标准物制作标准曲线,通过单因素试验得到去除柚子皮苦味的最佳条件为乳杆菌添加量5%、柚皮浆添加量40%、培养温度35 ℃以及培养时间48 h,柚皮苷苦味降低率最大。

关键词:乳杆菌;柚皮苷;柚子皮;发酵;去苦

Study on Bitter Removal of Grapefruit Peel by Microbial Method

QI Qiqiong, WEI Qianni, TANG Qiuxia, MO Peiming, ZHANG Meilin

(Beihai Vocational College, Beihai 536100, China)

Abstract: In this study, dried grapefruit peel was used as raw material, Lactobacillus was used as fermentation strain, and naringin, the main bitter substance in grapefruit peel, was used as the standard material to make the standard curve. Through single factor test, it was found that the best conditions to remove the bitter taste of grapefruit peel were the addition of Lactobacillus 5%, the addition of grapefruit pulp 40%, the culture temperature 35 ℃ and the culture time 48 h, the bitterness reduction rate of naringin was the largest.

Keywords: Lactobacillus; naringin; grapefruit peel; fermentation; go bitter

柚子果肉口感好,柚子皮的活性成分多,但柚子皮味辛苦甘,其苦味在使用柚子皮制作产品时影响较大,因此在开发利用柚子皮制作果脯、果酒等产品时,需去除柚子皮的苦味物质[1-2]。柚子皮味苦,但不同品种、不同部位的苦味程度差距较大,其中柚皮苷是主要苦味物质。本文利用微生物乳杆菌发酵法去除柚子皮中的苦味物质柚皮苷,通过接种、发酵培养,利用柚皮苷标准品制作标准曲线,紫外分光光度计于420 nm处测柚皮苷的含量,从而判定乳杆菌去除柚子皮中柚皮苷的效果[3-4]。

1 材料与方法

1.1 菌种

乳杆菌,上海保藏生物技术中心

1.2 材料

柚皮干,市售;纤维素酶、果胶酶,河南万邦实业有限公司;蛋白胨、牛肉膏,北京奥星生物技术有限公司;葡萄糖、酵母浸膏,广东环凯生物科技有限公司;硫酸镁、磷酸氢二钾、碳酸钠、氢氧化钠和盐酸,广东省化学试剂工程技术研究开发中心;一缩二乙二醇,国药集团化学试剂有限公司;柚皮苷标准品,标准品库——中药对照品。

1.3 仪器与设备

紫外分光光度计,上海翱艺仪器有限公司;超净工作台、高压灭菌锅,上海博讯实业有限公司医疗设备厂;恒温水浴锅,上海齐欣科学仪器有限公司;离心机,四川蜀科仪器有限公司;振荡培养箱,金坛市宏华仪器厂。

1.4 实验方法

1.4.1 柚皮浆的配制

①柚子复水。柚子皮与蒸馏水的比例为1∶10,浸泡过夜。②打浆。将切成小块的柚子皮放入破壁机加蒸馏水打成浆。③酶解。将打好的柚皮浆倒入烧杯,加入0.5%果胶酶和0.5%纤维素酶,放在45 ℃

恒温水浴锅中酶解1 h,期间要不断搅拌。④调节pH值。柚皮浆酶解完成后用1 mol/L碳酸钠溶液调节pH值至6.5。⑤灭菌。调节好pH值的柚皮浆放在高温灭菌锅中95 ℃灭菌15 min,冷却至室温,备用。

1.4.2 培养基的配制

称取磷酸氢二钾2 g、硫酸镁0.2 g、葡萄糖20 g、蛋白胨10 g、牛肉膏5 g和酵母浸膏4 g,加1 000 mL蒸馏水搅拌溶解,用1 mol/L盐酸溶液调整pH值至6.5,分装到三角瓶中,包扎,于121 ℃灭菌20 min。

1.4.3 活化、接种与发酵

将乳杆菌接入培养基后于振荡培养箱中30 ℃ 180 r/min振荡培养24 h,得到乳杆菌种子液,调整乳杆菌溶液的OD值为0.359。在无菌操作下将乳酸杆菌液和已灭菌的柚皮浆接入培养基中,于振荡培养箱中180 r/min振荡培养24 h。

1.4.4 离心和检测

取出1.4.3得到的发酵液,于离心机4 000 r/min离心10 min,取上清液检测柚皮苷含量。

1.4.5 制作柚皮苷标准曲线

(1)配制4 mol/L氢氧化钠。称取16 g氢氧化钠于小烧杯中,加入少量蒸馏水使用玻璃棒搅拌进行溶解,溶解后转入100 mL容量瓶中,使用蒸馏水润洗烧杯和玻璃棒,将润洗的蒸馏水也转入容量瓶中,反复操作两次,最后定容到刻度线摇匀即可,备用。

(2)配制柚皮苷标准使用液。准确称取8 mg柚皮苷标准品置于小烧杯中,加入少量蒸馏水溶解,再转入100 mL容量瓶中,使用少量蒸馏水冲洗小烧杯和玻璃棒,冲洗的蒸馏水也转入容量瓶中,反复操作两次,最后加蒸馏水定容至刻度线,摇匀备用。

(3)制作柚皮苷标准曲线。取6支具塞试管,分别加入0 mL、1 mL、2 mL、3 mL、4 mL和5 mL柚皮苷标准使用液,再加入5 mL、4 mL、3 mL、2 mL、1 mL、0 mL空白液于试管中。分别加入5 mL 90%二甘醇(一缩二乙二醇)和0.1 mL 4 mol/L氢氧化钠,摇匀后置于40 ℃恒温水浴锅中显色10 min,立即使用分光光度计在波长420 nm处测吸光度,以柚皮苷含量为横坐标,吸光度为纵坐标,得到柚皮苷标准曲线,见图1[5]。标准曲线方程为y=0.282 9x+0.017 5,R2=0.999 4。

1.4.6 单因素试验设计

(1)乳杆菌添加量的单因素试验。准备4个

100 mL的培养基,在4个培养基内分别加入5%、10%、15%和20%的乳杆菌,再分别加入40%的柚皮浆在25 ℃下培养24 h,培养完成后离心,取0.5 mL上清液,加入5 mL一缩二乙二醇和0.5 mL 1 mol/L NaOH溶液,摇匀后在30 ℃恒温水浴中保温显色30 min,在440 nm波长下测吸光度值。测试时以0.5 mL蒸馏水加入同比例其他试剂作空白对照。同时做不加乳杆菌的柚皮浆的培养基摇瓶发酵。

(2)柚皮浆添加量的单因素试验。在4个培养基内分别加入40%、50%、60%和70%的柚皮浆,再分别加入5%的乳杆菌在25 ℃下培养24 h,培养完成后离心,取0.5 mL上清液,加入5 mL一缩二乙二醇和0.5 mL 1 mol/L NaOH溶液,摇匀后在30 ℃恒温水浴中保温显色30 min,在440 nm波长下测吸光度值。测试时以0.5 mL蒸馏水加入同比例其他试剂作空白对照。同时做不加乳杆菌的柚皮浆的培养基摇瓶发酵。

(3)培养温度的单因素试验。在4个培养基内,分别加入40%的柚皮浆和5%的乳杆菌,分别在25 ℃、30 ℃、35 ℃和40 ℃下培养24 h,培养完成后离心,取0.5 mL上清液,加入5 mL一缩二乙二醇和0.5 mL 1 mol/L NaOH溶液,摇匀后在30 ℃恒温水浴中保温显色30 min,在440 nm波长下测吸光度值。测试时以0.5 mL蒸馏水加入同比例其他试剂作空白对照。同时做不加乳杆菌的柚皮浆的培养基摇瓶发酵。

(4)培养时间的单因素试验。在4个培养基内,分别加入40%的柚皮浆和5%的乳杆菌,在25 ℃下分别培养24 h、48 h、72 h和96 h,培养完成后离心,取0.5 mL上清液,加入5 mL一缩二乙二醇和0.5 mL 1 mol/L NaOH溶液,摇匀后在30 ℃恒温水浴中保温显色30 min,在440 nm波长下测吸光度值。测试时以0.5 mL蒸馏水加入同比例其他试剂作空白对照。同时做不加乳杆菌的柚皮浆的培养基摇瓶发酵。

1.4.7 柚皮苷降解率

柚皮苷降解率计算公式为:

柚皮苷降解率=

(1)

2 结果与分析

2.1 乳杆菌添加量对柚皮苷降解率的影响

由表1可知,乳杆菌添加量为5%时,柚皮苷浓度最低,柚皮苷降解率最高。因此,加入乳杆菌添加量为5%时最优。

2.2 柚皮浆添加量对柚皮苷降解率的影响

由表2可知,柚皮浆添加量为50%及以上时,乳杆菌不能将柚皮苷分解,发酵液中柚皮苷含量随着柚皮浆添加量增加而上升。因此,在柚皮浆的添加量为40%时柚皮苷降低率最大,故柚皮浆添加量为40%时最优。

2.3 培养温度对柚皮苷降解率的影响

由表3可知,柚皮苷降解率随着培养温度的升高先升高后降低,当培养温度为35 ℃时,柚皮苷浓度最低,柚皮苷降解率最高。因此,在培养温度为35 ℃时最优。

2.4 培养时间对柚皮苷降解率的影响

由表4可知,柚皮苷降解率随着培养时间的延长先升高后降低,培养时间为48 h时,柚皮苷浓度最低,柚皮苷降解率最高。因此,培养时间为48 h时最优。

3 结论

本文采用微生物法研究去除柚子皮的苦味,从乳杆菌添加量、柚皮浆添加量、培养温度和培养时间4个方面进行单因素试验得到去除柚子皮苦味的最佳条件。结果表明,当乳杆菌添加量为5%、柚皮浆添加量为40%、培养温度为35 ℃、培养时间为48 h时为最优方案。

参考文献

[1]张任豹,林英庭,朱风华.柚子皮营养组分分析与评价[J].天津农业科学,2020,26(6):76-78.

[2]郑旭煦,郭育铭,殷钟意,等.柚皮渣脱苦发酵菌种及工艺条件优化研究[J].饲料研究,2009(2):35-38.

[3]唐琴,陈先勇,宋航.柚皮苷的溶剂热法提取及其抗氧化性、稳定性测定[J].食品科学,2011,32(12):287-291.

[4]束文秀,吴祖芳,翁佩芳,等.植物乳杆菌和发酵乳杆菌对胡柚汁发酵品质及其抗氧化性的影响[J].食品科学,2019,40(2):152-158.

[5]张素芳,肖安风,杨远帆,等.柚苷酶处理对琯溪蜜柚果汁抗氧化活性的影响[J].中国食品学报,2016,16(9):60-67.

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