绿豆衣酵素发酵工艺及活性成分研究进展

柳雅丽， 夏秋霞

（ 宿州学院 生物与食品工程学院， 安徽 宿州 234000）

绿豆衣是绿豆的种皮， 常常在现代化的粮谷食品的加工过程中被除去， 其中所富含的营养物质也随之被废弃， 造成资源未被充分利用[1]。 绿豆衣有优良的感官特性[2]， 富含糖类[3]、 酚类[4]及黄酮类[5]等丰富的营养成分， 具有抗氧化、 延缓衰老和增强免疫力[6]等功效。 罗磊等人[7]用H2O2诱导建立HUVEC 细胞， 测定不同浓度下绿豆皮牡荆素对细胞存活率的影响。 大量的科学家利用科学有效的方法， 将绿豆皮物尽其用， 增加谷物类皮壳物质的利用。

酵素食品的基础是微生物接种体系， 酵素食品的应用发展同样是微生物多样性研究的重要来源，该技术作为酵素产品制作工艺的重要环节之一， 可产生多种酶、 短链脂肪酸、 醇、 酯等次级代谢产物，亦可能将原料的某些成分转化成高活性物质[8]。 随着人们生活意识的提高， 绿色食品、 功能性食品、 酵素慢慢深受人们喜爱。 采用绿豆衣为原料， 结合酵素技术， 以多糖类、 酚类、 黄酮类等物质指标为衡量标准， 探究绿豆衣酵素品质变化， 优化绿豆衣酵素自然发酵工艺， 以期为绿豆衣酵素产品质量控制和指导生产实践提供部分理论依据。

1 酵素的生产工艺

酵素的生产工艺从时间上来看， 大致上可以分为早期酵素的制备和现阶段改良酵素的制备2 个阶段。

早期的酵素大多是以家庭为单位进行制作， 更强调产品的食用口感， 或是更注重其对食物的保存和处理特点[9]。 原料大多选择自家种植或者采摘等获得方式便捷的谷物、 果蔬等， 经自然发酵制得。 所得产物能够满足家庭日常食用， 但普遍存在发酵周期长、 工艺无法科学计量、 产品品质不可控、 保质期短的问题。 受益于大众对于酵素食品具有的多重功能性的认知， 如促进新陈代谢、 保护肠胃健康、增强人体免疫、 抗氧化、 抗疲劳等， 对于酵素产品的生产工艺的科学改进成为现下的研究热点。

目前， 国内学者对于谷类酵素、 果蔬酵素的制作工艺研究相对较多， 主要通过改变各类酵素产品发酵的条件（ 发酵菌种、 发酵温度、 pH 值、 发酵时间等） ， 监测发酵过程中酵素产品理化性质、 活性成分、 感官分析的变化， 作为酵素产品的评价指标，从而确定酵素产品的最佳发酵工艺[10]。 朱文学等人[11]利用接种保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌， 从发酵绿豆皮浆中提取其中的可溶性膳食纤维。 经过制备绿豆皮浆- 接种- 发酵培养- 过滤- 滤液醇析- 干燥-研磨， 可溶性膳食纤维提取率高达10.67%。 綦菲等人[12]对于红树莓酵素发酵工艺的研究中得出， 最佳的红树莓酵素发酵工艺是红树莓60 g， 26 ℃恒温， 白砂糖8 g， 料液比1∶1（g∶mL） 发酵18 d。 有关更短时间的生产工艺， 在胡肖利[13]的研究中， 以当归、黄芪、 党参、 甘草为原料按质量百分比称取， 纤维素酶、 淀粉酶和糖化酶配比为1∶3∶1， 在温度37 ℃和转速60 r/min 振荡速度下发酵， 只需要48 h。 对比单一酵素的效果， 多种原料酵素的复合， 对各自由基的清除能力显著增强。

2 绿豆衣酵素主要活性成分

2.1 黄酮类

黄酮类化合物主要以牡荆素和异牡荆素2 种碳苷类化合物的形式存在于绿豆衣中， 其中牡荆素占比黄酮总量的51.99%， 异牡荆素占45.42%[14]。 植物提取是目前抗氧剂领域的研究热点， 已广泛应用于药品、 食品、 化妆品等领域[15]。 黄酮类化合物具有较强的自由基清除能力， 为了预防和控制过量自由基对人体带来的不利影响， 天然抗氧剂黄酮类化合物成为研究热点之一[16]。 李侠等人[14]采用Box-behnken法在超声功率192 W， 超声时间28 min， 加酶量0.24%， 酶解时间40 min 的条件下测得绿豆衣中的黄酮含量为0.831%±0.020%。 同时， 朱文学等人[1]得出， 在绿豆衣经水提得到的黄酮， 抗氧化效果和维C 相当。

2.2 酚类

植物多酚又名植物单宁， 是植物体内最常见的复杂次生代谢物[17]， 许多营养学、 食品科学、 医学等方面的专业人员对于其促进肠道健康、 抑菌抗炎及抗肿瘤[18]等活性作用进行研究。 长期适量的摄入对慢性疾病如癌症、 II 型糖尿病产生有利影响[19]。 梁雪梅[4]通过设计响应面试验优化多酚提取工艺， 最佳提取工艺条件下绿豆芽多酚提取量为24.12mg GAE/g DW，DPPH 自由基清除率（ 提取液质量浓度0.1 mg/mL）为94.57%， ABTS 自由基清除率达到94.54%。

2.3 超氧化物歧化酶

超氧化物歧化酶是存在于动物、 植物乃至于微生物体内常量存在的， 当生物体进行正常生理代谢活动而产生活性氧时， 超氧化物歧化酶会第一个与活性氧进行反应， 从而达到清除因为代谢异常而产生的大量活性氧， 防止生物发生体内氧中毒， 从而达到保护生物体的作用[20]。 李梅青等人[21]利用Plackett-burman 试验设计， 提取绿豆中的超氧化物歧化酶， 结果表明， 在一定的试验条件下， 绿豆SOD 含量水平较高， 可以作为新的植物SOD 源。

2.4 多糖类

多糖类化合物在绿豆、 绿豆皮和绿豆芽中是一种有效活性成分， 绿豆多糖是被糖苷键的形式连接多个单糖分子组成的具有复杂结构的天然高分子化合物。 达娃等人[22]利用离心浓缩乙醇沉淀绿豆皮粗多糖的方式确定了最佳的绿豆皮多糖提取工艺中经过浸提- 三氯乙酸溶液除蛋白， 乙醇浓度沉淀多糖-透析后冷冻干燥的方式， 得到灰白色粗多糖粉末，粗多糖得率为15.44%， 后经蒽酮硫酸法测定， 多糖得率为5.87%。

2.5 其他活性成分

除去以上提到的绿豆衣酵素中还富含着大量其他的活性成分， 如杂环类化合物、 有机酸类化合物、绿豆皮牡荆素等。 方晟等人[8]在植物源作物酵素当中提到， 以叶片、 花朵等植物部分作为主要材料混合糖基材料发酵而成的制剂， 其中除去营养物质之外还有生长调节物质， 如高活性的益生菌、 代谢产生的酶和生物激素等。

3 绿豆衣酵素的主要功效

绿豆衣酵素中活性生物酶的主要种类参考张红艳等人[23]在食用酵素的营养功效的研究中不难得出，主要包括淀粉酶、 纤维酶和超氧化物歧化酶。 超氧化物歧化酶是一种呈酸性的金属酶。 绿豆中也存在含量相对较多的超氧化物歧化酶[21]， 可以加速、 催化生物体内有关活性氧的清除反应， 对于肿瘤、 癌症、衰老等非正常内源性诱导因素的发生起到相对有效的抑制作用[24]。 而外源性的不健康生物行为习惯， 如抽烟、 喝酒、 作息紊乱等， 会导致人体内的自身产生的酶含量和活性与健康人体相比明显减少[25]， 情节严重时， 甚至会威胁生命安全。 此时及时补充以绿豆衣酵素为代表的高含量活性酶产品， 充分发挥绿豆衣酵素的抗氧化、 提高免疫力的功效。

3.1 抗氧化作用

抗氧化自由基指的是有效抑制或减少了生物体内自由基的氧化作用， 同时抗氧化自由基是以自身较少的剂量从而达到此目的。 朱文学等人[1]在绿豆衣的体外抗氧化研究当中发现， 黄酮对1,1- 二苯基-2- 三硝基苯肼自由基的清除能力和维C 相当， 而其对羟自由基清除能力低于维C。 多酚是绿豆衣中含有的主要活性物质， 梁雪梅[4]在有关绿豆芽多酚的抗氧化的研究中提到， 通过检测绿豆发芽过程中多酚的动态含量变化， 验证了检测绿豆芽多酚抗氧化自由基的抗氧化能力随清除效率呈正相关。

3.2 提高免疫力

随着多糖研究方向逐渐广泛化， 有关其越来越多有益于人体的功效被不断发掘。 有研究表明， 许多的植物天然多糖具有肠胃保护及肠道免疫功能[26]。经研究表明[3]， 非淀粉多糖可以不被人体中胃、 肠中的消化液所消化， 进而服务于肠道中的寄生菌。 绿豆多糖在被分离纯化后均获得2 种组分[27]， 进一步研究分离纯化后所得到的组分免疫活性， 发现用碱提和超声辅助提取的2 种工艺， 都出现了可根据剂量调整提高了小鼠相关疗效的情况。 膳食多糖， 作为人体中专属于肠道寄生菌的能量来源。 通过控制具有相关功能的膳食多糖的种类与含量， 就能间接控制肠道寄生菌群种类的多样性， 调节肠道寄生菌的比例， 从而改善肠道健康、 增加对于肠胃的保护，提高人体免疫力[28]。 宋倩倩[3]在其研究中采用对照试验， 对比了低、 中、 高剂量的绿豆衣多糖对于小鼠粪便的区别和对肠道的影响。 结果表明， 绿豆衣多糖在一定的浓度（ 中剂量组呈明显优势） 下可以增强小鼠的菌群丰富度， 调节小鼠肠道菌群的构成，从而维持肠道健康和免疫力。

4 结语

绿豆衣酵素就是用纯天然绿豆衣作为发酵基料，通过发酵获取绿豆衣中丰富的有益成分。 长久以来，绿豆衣作为中医药材， 用绿豆衣发酵酵素有望提高活性成分， 改善原料在入药时气味和口感上的不足。

总体来说， 我国的经济实力逐年增长， 作为在全球疫情的环境背景之下， 首批复工复产恢复经济发展的国家。 国内各行各业也都因此鼓足全力， 力争上游， 有关酵素食品的研究同样成为当下的热点。但在今天的酵素工业背后， 其中产生的各式酵素产品鱼龙混杂。 与此同时， 可食用酵素产品相关的法律法规或行业标准也尚未完善。 相对于欧美日等发达国家， 我国在酵素的研究实力上， 仍然处于追赶阶段， 但如今中国市场对于酵素产品的接受度高、需求量大， 酵素产品种类逐渐增多， 技术逐步更新改善。 研究绿豆衣酵素能够增加酵素种类， 为食品酵素发展提供理论基础。