金银花嫩枝叶发酵条件研究

朱会霞 代文欣 李云婷 王思垚 赵文慧 李午滕

摘 要：本文以金银花嫩枝叶为原料测定发酵条件对多酚溶出的影响。通过单因素实验和正交实验确定最佳发酵条件为pH=6.25、接种2.75%乳酸链球菌、发酵5.5 d、摇床转速160 r·min-1，发酵液中多酚含量最多，为0.921 g·L-1。各因素对多酚溶出的影响排序为接种量>pH值>时间>摇床转速，结果为金银花嫩枝叶中多酚提取提供实验依据。

关键词：金银花；嫩枝叶；发酵；多酚；乳酸链球菌

Abstract： This paper used the tender branches and leaves of honeysuckle as raw materials to determine the effect of fermentation conditions on the dissolution of polyphenols. Through single factor and orthogonal experiments， the optimal fermentation conditions were determined to be pH=6.25， inoculation with 2.75% Streptococcus lactis， fermentation for 5.5 d， and shaking speed of 160 r·min-1. The polyphenol content in the fermentation broth was the highest， at 0.921 g·L-1. The order of influencing factors is inoculation amount>pH value>time>shaking speed， providing experimental basis for extracting polyphenols from the tender branches and leaves of honeysuckle.

Keywords： honeysuckle; tender branches and leaves; fermentation; polyphenols; Streptococcus lactis

金銀花是我国传统中药材，在全国各地均有种植[1]，其茎叶及花均含有金银花黄酮、绿原酸、金银花多糖和多酚等功能性成分，被广泛应用于食品、医药领域。我国金银花主要以花入药，茎叶的利用率很低。近年来，随着我国金银花的栽培面积不断扩大，大量金银花嫩枝叶作为农产品废弃物被丢弃，因此研究金银花嫩枝叶功能性成分的提取，如金银花鲜叶发酵提取多酚的工艺具有重要意义[2-4]。本文以金银花嫩枝叶为研究对象，研究发酵工艺条件对金银花嫩枝叶多酚溶出的影响，为金银花嫩枝叶功能成分提取提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与设备

金银花嫩枝叶采自河北长益生物科技有限公司下属益联合作社；酿酒酵母Y2、毕赤酵母GS115、乳酸链球菌hs-5、乳酸杆菌CECT5716、醋酸菌ATCC 23768由衡水学院发酵工程实验室保藏。

小型多功能粉碎机YF3-5，瑞安市永历制药机械有限公司；紫外可见分光光度仪UV-5500，上海元析仪器有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 金银花嫩枝叶选择

去除新鲜金银花嫩枝叶中的杂质，清洗粉碎，按1∶9比例加水混匀。

1.2.2 发酵菌种及温度的测定

分别接入1%的酿酒酵母Y2、毕赤酵母GS115、乳酸链球菌hs-5、乳酸杆菌CECT5716和醋酸菌ATCC 23768，分别在28 ℃、31 ℃、34 ℃、37 ℃和40 ℃下恒温培养7 d，确定最适发酵菌种和温度。

1.2.3 pH值的测定

pH值分别为5.0、5.5、6.0、6.5和7.0发酵7 d，确定发酵最适pH值。

1.2.4 接种量的测定

在最适pH值条件下，微生物接种量分别为1.5%、2.0%、2.5%、3.0%和3.5%，发酵7 d，确定发酵最适接种量。

1.2.5 发酵时间的测定

在最适菌种和最佳接种量条件下，分别发酵4 d、5 d、6 d、7 d和8 d，确定最优发酵时间。

1.2.6 摇床转速的测定

在其他单因素条件确定下，控制转速分别为110 r·min-1、130 r·min-1、150 r·min-1、170 r·min-1和190 r·min-1，装液量150 mL/500 mL，发酵7 d，测定发酵液的多酚量。

1.2.7 正交实验

在单因素实验的基础上，对接种量、时间、pH值和摇床转速4个因素设计正交实验（表1）。

1.2.8 多酚含量的测定

多酚含量的测定采用福林酚比色法[5]。

2 结果与分析

2.1 发酵温度、发酵菌种对金银花嫩枝叶发酵液多酚溶出的影响

由图1可知，发酵温度对金银花嫩枝叶发酵液中多酚含量的影响较大。乳酸链球菌在34 ℃时发酵效果最好，金银花嫩枝叶发酵液中的多酚含量达到0.468 g·L-1。在温度大于34 ℃的条件下，乳酸链球菌发酵的金银花嫩枝叶发酵液中的多酚含量明显下降，可能是温度过高影响了乳酸链球菌菌株的活性。因此确定最佳接种菌种为乳酸链球菌，最佳发酵温度为34 ℃。

2.2 发酵pH值对金银花嫩枝叶发酵液多酚溶出的影响

pH值也是影响发酵液多酚含量的主要因素。随着pH值的升高，金银花嫩枝叶发酵液中多酚含量呈先上升又下降的趋势。pH值分别为5.0、5.5、6.0、6.5和7.0，测得发酵液中的多酚含量分别为0.582 g·L-1、0.638 g·L-1、0.673 g·L-1、0.632 g·L-1、0.597 g·L-1，在pH为6.0时发酵液中的多酚含量达到最大值0.673 g·L-1，因此确定pH=6.0是金银花嫩枝叶发酵时乳酸链球菌的最佳发酵pH值。

2.3 发酵菌种接种量对金银花嫩枝叶发酵液多酚溶出的影响

当乳酸链球菌接种量为1.5%、2.0%、2.5%时，发酵液中的多酚含量分别为0.659 g·L-1、0.715 g·L-1、0.756 g·L-1。当乳酸链球菌的接种量为3.0%和3.5%时，发酵液中的多酚含量分别为0.751 g·L-1和0.746 g·L-1。

因此，本实验确定金银花嫩枝叶发酵液的乳酸链球菌的最佳接种量应在2.5%。

2.4 发酵时间对金银花嫩枝叶发酵液多酚溶出的影响

随着发酵时间的延长，多酚含量随之增加，发酵時间为4 d、5 d、6 d、7 d和8 d，测得发酵液中的多酚含量分别是0.615 g·L-1、0.723 g·L-1、0.808 g·L-1、0.800 g·L-1和0.798 g·L-1。乳酸链球菌发酵时间6 d时，多酚含量达到最大值0.808 g·L-1。因此确定金银花嫩枝叶发酵液的乳酸链球菌的最佳发酵时间为6 d。

2.5 摇床转速对金银花嫩枝叶发酵液多酚溶出的影响

设置摇床转速分别为110 r·min-1、130 r·min-1、150 r·min-1、170 r·min-1和190 r·min-1，测得发酵液中的多酚含量分别是0.621 g·L-1、0.719 g·L-1、0.883 g·L-1、0.733 g·L-1和0.618 g·L-1。乳酸链球菌在摇床转速为150 r·min-1时发酵效果最好，多酚含量达到0.883 g·L-1。再增加摇床转速金银花嫩枝叶发酵液中的多酚含量开始有下降趋势，因此确定150 r·min-1为金银花嫩枝叶发酵的最佳摇床转速。

2.6 正交实验的结果分析

由表2可知，影响金银花嫩枝叶发酵液中多酚含量的主次因素为接种量>pH值>时间>摇床转速。由K值得，最优水平为A3B3C3D3，即接种量为2.75%，发酵时间为5.5 d，pH=6.25，摇床转速160 r·min-1，此时金银花嫩枝叶发酵液中多酚含量最多，为0.921 g·L-1，高于正交实验组合的最高结果0.899 g·L-1。

3 结论

本文以金银花嫩枝叶为研究对象，先通过单因素实验缩小发酵各条件范围，接着在单因素实验的基础上进行正交实验确定发酵温度、发酵菌种、pH值、接种量、发酵时间和摇床转速，为金银花嫩枝叶功能成分提取及工业化生产提供理论依据。通过正交实验确定各因素的最佳水平组合为A3B3C3D3，即接种量为2.75%、发酵时间为5.5 d、pH=6.25、摇床转速为160 r·min-1，此时在34 ℃下金银花嫩枝叶中用乳酸链球菌发酵得到的多酚含量最多，为0.921 g·L-1。随着我国金银花栽培面积的不断扩大，研究金银花嫩枝叶功能性成分多酚的溶出与提取有重要的意义。通过优化金银花嫩枝叶发酵条件来溶出并提取多酚，将为金银花嫩枝叶功能成分提取及工业化生产提供理论依据。

参考文献

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