大麦天然酵素抗氧化性能的初步探究

郭艳萍， 赵金安

（太原工业学院环境与安全工程系，山西 太原 030008）

酵素是一种功能性微生物发酵产品，通常以水果和蔬菜为原料，经过一种或多种有益菌发酵取得，含有丰富的矿物质、维生素以及微生物次生代谢产物［1］。人类几乎所有的生理生化反应都离不开酵素的参与，体内酵素活力的高低和数量的多少与人体的衰老、疾病密切相关。随着年龄的增加，酵素在体内的活力及含量逐渐降低，衰老加速，疾病来袭，适当地补充所需酵素势在必行。

酵素源于日本，主要以稻米为原料发酵生产。截至目前，其研发和生产工艺均是世界先进水平，且尚属保密阶段。鉴于此，酵素产品无论是发酵过程还是生产工艺都有进一步研究的必要。

大麦是世界上四大粮食作物之一，也是我国最主要的农作物之一，在我国的产量非常高。近年来，许多研究表明，大麦中含有许多功能性成分，这些成分大多对人体有益，可以调节人体的新陈代谢［2］。本实验以大麦为原料，研究其经天然发酵过程产生的大麦天然酵素具有的抗氧化能力，为进一步探明天然酵素中的活性物质提供一定的数据资料，同时，为进一步改进生产工艺提供一定的技术支持，为大麦的多功能开发利用提供新的思路。

1 材料与方法

1.1 实验材料

大麦，山西省农科院；白糖，市售一级。

1.2 实验方法

1.2.1 大麦酵素的制备

无菌环境下用无菌水洗净大麦，放置于超净工作台中自然晾干。晾干后用植物细胞粉碎机将其磨成粉末，再用电子天平称取9份，每份质量均为20g。白糖也对应称取9份，质量分别为10、20、30g，各3份。之后，放置于超净工作台中，用紫外灯灭菌1h。选用9个已灭菌的玻璃瓶，贴签备用。将已灭菌的白糖以及大麦粉末放入对应的玻璃瓶当中，封口，放置于恒温培养箱中于35℃发酵49d。间隔7d取一定量的发酵液，经过高速离心后取上清液，进行抗氧化性的测定。

1.2.2 总酚含量的测定［3］

9.18mL去离子水、0.2mL酚试剂中加入20μL酵液样品，经过3min完全反应后，加入0.6mL Na2CO3溶液（质量体积比20%），25℃水浴锅中恒温振荡2h，测定吸光度A760（去离子水作参比溶液）。

1.2.3 羟基自由基清除率的测定［4］

2mL 1.5mmol／L FeSO4，1.4mL 6mmol／L H2O2、0.6mL 20mmol／L水杨酸钠的混合溶液中加入135μL酵液样品，37℃恒温水浴1h。在562nm处测定吸光度A260（去离子水作参比溶液）。羟基自由基清除率的计算公式见式（1）。

式中：A0为空白对照液的吸光度；A1为样品测定管的吸光度；A2为样品本底管的吸光度。

1.2.4 DPPH 清除率的测定［4］

4mL 0.1mmol／L DPPH－甲醇溶液、450μL 50mmol／L tris－盐酸缓冲溶液（pH＝7.4）的混合溶液中加入40μL酵液样品，25℃恒温水浴1h。在517nm处测定吸光度值A517（去离子水作参比溶液）。自由基清除率计算公式同式（1）。

1.2.5 超氧自由基清除率的测定［4］

50μL酵液样品，950μL磷酸缓冲液（0.1mol／L，pH＝7.4），1mL 120μmol／L PMS，1mL 936μmol／L NADH和1mL 300μmol／L NBT，室温反应5min。在560nm处测定吸光度值A560（去离子水作参比溶液）。自由基清除率计算公式同式（1）。

1.2.6 ABTS自由基清除率的测定［4］

7mmol／L ABTS，加 入 K2S2O8至 浓 度 为2.45mmol／L，20℃下暗反应16h。加入稀释过的酵液样品10μL，在30℃温度下充分反应5min。在734nm处测定相应吸光度值A734（去离子水作参比溶液）。自由基清除率计算公式同式（1）。

2 结果与讨论

2.1 大麦酵素发酵过程中总酚含量的变化

本实验中总酚的含量采用酚试剂法来测定，吸光度值与总酚含量成正比。大麦酵素的总酚含量随发酵时间延长而不断变化，结果见图1。

图1 总酚含量在发酵过程中的变化

在天然发酵过程中，大麦天然酵素总酚含量变化呈现一定的规律，从图1可见，其变化规律呈逐渐上升的趋势。在发酵的第6周，即发酵42d时，总酚含量达到最大，相对于发酵初期平均增加了52.92%，到发酵结束为止总酚含量平均增加29.25%。我们推测，酵液中大分子酚类物质被微生物转化成小分子酚类物质，引起了总酚含量的增加。

研究过程中发现，白糖含量不同的对照组的总酚含量差别不大，且变化趋势相同。而从图1可以看出，在第5周时总酚含量均达到最大值，表明在此发酵过程中，白糖的加入量对整个发酵过程中总酚含量的变化基本没有影响。

2.2 大麦天然酵素对羟基自由基清除率的变化

羟基自由基是自然界中仅次于氟的强氧化剂，具有高度的损伤性，每一个活细胞都能被其氧化。以清除率来表示发酵过程中大麦天然酵素对羟基自由基的清除能力，结果见图2。

图2 羟基自由基清除率在发酵过程中的变化

从图2可看出，羟基自由基的清除能力呈波浪式变化，波动范围较大，但基本无规律可循。同样，对于大麦酵素来说，白糖的加入量与羟基自由基的清除能力之间也没有一定的规律。

2.3 大麦天然酵素对DPPH自由基清除率的变化

DPPH自由基清除能力是短时间内测定抗氧化能力的重要方法。DPPH自由基更广泛地用于抗氧化性能的评价，因为其较羟基自由基和超氧自由基更稳定。发酵过程中大麦天然酵素对DPPH自由基的清除能力，以清除率来表示，结果见图3。

图3 DPPH自由基清除率在发酵过程中的变化

由图3可看出，随着天然发酵的进行，大麦天然酵素对DPPH自由基的清除率上升了2.89%，在第35d达到最高值，平均清除率为96.58%。同其他3种自由基相比，大麦天然酵素对DPPH自由基的清除率最高。

2.4 大麦天然酵素对超氧自由基清除率的变化

超氧自由基是人体内产生的活性氧自由基，能引发体内脂质过氧化，加快肌体的衰老过程，并可诱发癌症、心血管疾病等，严重危害人体健康。以清除率来表示发酵过程中大麦天然酵素对超氧自由基的清除能力，结果见图4。从图4看出，大麦天然酵素对超氧自由基的清除率整体呈增长趋势，但变化不显著。在发酵过程中上升了2.95%，并在第35d达到最高值，平均清除率为58.70%。同样，糖量对于超氧自由基的清除无影响。

图4 超氧自由基清除率在发酵过程中的变化

2.5 大麦天然酵素对ABTS自由基清除率的变化

图5为ABTS自由基清除率在发酵过程中的变化。从图5看出，在天然发酵的进行过程中，大麦天然酵素对ABTS自由基清除能力不断增加，前5周增加幅度较大，后期趋于平稳。经过7周后，酵液对ABTS自由基的平均清除率升高至83.82%，发酵前后提高了10.20%。与DPPH自由基和超氧自由基相比，大麦天然酵素对ABTS自由基清除提高幅度最大。糖量对于ABTS自由基的清除能力无影响。

图5 ABTS自由基清除率在发酵过程中的变化

2.6 大麦酵素发酵过程中抗氧化能力与总酚含量的相关性

通过计算羟基自由基、DPPH自由基、超氧自由基及ABTS自由基清除能力与总酚含量的相关性系数，分析大麦天然酵素发酵过程中抗氧化性能与总酚含量的相关性。各组酵液样品对羟基自由基的清除能力与总酚含量之间的相关性系数基本小于0.3，可以认定羟基自由基的清除能力与总酚含量之间没有相关性。DPPH自由基、超氧自由基和ABTS自由基清除能力与总酚含量之间的相关系数分别为0.922、0.838、0.964，均显示具有显著正相关性。

3 结论

以大麦为原料，在天然条件下经过大麦原有的有益微生物发酵产生的大麦酵素有较好的抗氧化能力。发酵过程中总酚含量上升了29.25% ；DPPH自由基、超氧自由基和ABTS自由基清除能力呈逐渐增加趋势，发酵前后分别提高了2.89%、2.95%和10.20%。结论表明，在天然发酵过程中，大麦酵素展现了与酚类物质含量相关性较大的抗氧化能力。本研究结果可为大麦的多功能开发利用、天然酵素产品的研发和生产工艺的改进提供一定的支持。

［1］ 毛建卫，吴元锋，方晟.微生物酵素研究进展［J］.发酵科技通讯，2010，39（3）：42－43.

［2］ 夏向东，吕飞杰，台建祥.大麦中的生理活性成分及其生理功能［J］.中国食品学报，2002，2（3）：63－66.

［3］ Singleton V L，Orthofer R，Lamuela－Raventos R M.A－nalysis of total polyphenols and other oxidationsubstrates and antioxidants by means of Folin－Ciocalteau reagent［J］.Methods in Enzymology，1999，299：152－178.

［4］ Larrauri J A，Snchezmoreno C，Sauracallixto.Effect of temperature on the free radical scavenging capacity of extracts from red and white grape peels［J］.Agric Food Chem，1998，46：2694.