益生菌发酵富含黄酮农产品关键技术研究

黄酮类化合物是一类多酚类物质，广泛存在于植物中，具有抗疲劳、抗氧化、免疫调节等药理和生理活性，但较低的溶解性与生物利用度限制了其广泛应用。通过微生物的生物转化作用可实现功能物质的结构修饰和活性改良。近年来，科学家们研究将益生菌发酵转化技术运用到黄酮类化合物转化中，以期得到富含新型功能活性小分子的高附加值农产品。

王欣欣等（2014）采用植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)、戊糖片球菌(Pediococcus pentosaceus)、肠膜明串珠菌(Leuconostoc mesenteroides)3种益生菌对黄浆水进行发酵，利用建立的高效液相色谱法考察菌种、乳粉和糖对发酵过程中大豆异黄酮含量的影响。结果表明：益生菌以1.0×107CFU/mL的接菌量接种到黄浆水中37℃发酵24 h后，糖苷型大豆异黄酮含量显著减少，而游离苷元型大豆异黄酮质量浓度显著增加(P＜0.05)，由1.54 mg/L增加至15.99～20.33 mg/L；黄浆水中添加乳粉和糖均使发酵过程中游离苷元型大豆异黄酮含量显著增加(P＜0.05)。马晓珂等（2014）开发的葛根醋饮料多菌种混合发酵的最优条件为乳酸菌、醋酸菌和酵母菌质量比2∶2∶1，菌种接种量为原料质量的0.5%，料液质量比1∶12，大米蛋白肽添加量为0.2 g/g，30℃发酵5 d，在此条件下可得发酵醋饮料总酸含量为17.90 g/L,葛根异黄酮量6.59 g/L。刘知非等（2021）以宁夏枸杞干果为主要原料，利用复合益生菌进行发酵。通过单因素和响应面试验设计，分别考察菌种比例、料水比、接种量和发酵时间对发酵枸杞汁品质的影响。结果表明，最佳发酵条件为复合益生菌配比为植物乳杆菌∶肠膜明串珠菌∶嗜热链球菌∶保加利亚乳杆菌=3∶3∶2∶1，料水质量体积比(枸杞干果:水)为1 g∶9 mL，接种量5%，发酵时间8 h。发酵后测得发酵枸杞汁中的乳酸含量为432 mg/dL，总黄酮含量为0.25 mg/dL。黄玉军等（2021）通过测定植物乳杆菌58在不同碳源中的生长和产β-葡萄糖苷酶情况，筛选菌株的最适碳源，并确定接种至豆乳的最佳时间。在接种量、糖含量、发酵时间和发酵温度等单因素实验基础上，根据Box-Behnken中心组合原理进行响应面实验设计，以大豆异黄酮苷元含量为指标，进一步优化菌株58发酵豆乳产大豆异黄酮苷元条件。结果显示，植物乳杆菌58生长和产β-葡萄糖苷酶的最适碳源为乳糖，酶活达0.66 U/mL。响应面优化实验得出发酵豆乳大豆异黄酮最佳转化条件为：接种量3.80%，糖质量分数5.80%，发酵温度38.10℃，发酵时间9.80 h。此条件下，大豆异黄酮苷元含量预测值达68.63 mg/L。中国专利CN201910288573.1公开了一种富含黄酮苷元和活性益生菌牛蒡酵素的生产方法，首先制备曲霉、乳酸菌、双歧杆菌和酵母种子；其次，基于中药配伍理论确定了以牛蒡为“君”及以豆类、莲藕和红枣为“辅”的原料搭配；再次，采用分段发酵和不同菌种分开酿造技术进行发酵，达到大量增殖益生菌及催化低活性糖苷型黄酮转变成高活性黄酮苷元的目的；最后，结合运用酵素稳态化和真空充氮技术使酵素中的活性益生菌和黄酮苷元保存。按照本发明方法生产的牛蒡酵素储存90 d时活性黄酮苷元和益生菌含量分别达到100～350μg/mL、活性益生菌数达到1.0×109CFU/mL。CN201210005607.X公开了一种能在豆乳发酵过程中转化为异黄酮的干酪乳杆菌，其干酪乳杆菌保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物菌种保藏中心，保藏号：CGMCC No.5469，可在豆乳发酵过程中使无活性的异黄酮转化为功能性活性异黄酮。CN201811284954.4公开了一株产β-葡萄糖苷酶乳酸菌及其筛选方法和富含活性黄酮苷元酸奶的制备方法，该乳酸菌分类命名为植物乳杆菌植物亚种PDD-1株，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为CGMCC No.15953，其酸奶制备方法为将大豆的植物提取物大豆异黄酮粉和蔗糖按一定比例加入纯牛奶中，杀菌，接种保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌发酵剂及能产生β-葡萄糖苷酶的植物乳酸菌发酵剂，混匀，发酵培养，冷却，即可制成富含活性黄酮苷元功能因子的特色风味酸奶制品，具有抗氧化、抗疲劳、增强机体免疫调节能力等作用。CN201110443845.4提供了一种含黄酮类化合物的活性乳酸菌饮料及其制作方法，其中是对黄酮类化合物进行预处理，然后将经预处理后的黄酮类化合物加入牛奶中，或将经预处理后的黄酮类化合物、乳粉充分溶解到水中，配制发酵底物料液，经均质、杀菌后发酵制作酸奶基料，再经稀释制得含有黄酮类化合物的活性乳酸菌饮料。

目前，研究人员对黄酮类化合物的生物活性及其提取等的研究取得了不少成果，但总体上还处于起步阶段。应进一步深入研究黄酮类化合物的生物活性和作用机制，创新、优化黄酮类化物的提取工艺，鉴定高活性单体化合物，应用现代生物技术开展黄酮类化合物的结构修饰研究，拓展黄酮类化合物在功能性食品和生物医药领域的应用市场，创造更大的社会效益和经济效益。