利用黄浆水制备富含苷元型大豆异黄酮发酵乳的研究

黄浆水是豆腐生产的副产物，大豆中40%的大豆异黄酮在浸泡大豆的废水和压榨豆腐生产的黄浆水中流失，其中的大豆异黄酮主要以结合型糖苷形式存在（占总量的97%98%），而高生物活性的游离型异黄酮苷元含量极少（占总量的2%3%）。通过开展对发酵过程中大豆异黄酮的生物转化的系统研究，利用高产苷元型大豆异黄酮发酵菌株发酵黄浆水提高大豆异黄酮的利用率，本论文可为进一步开发具有较高营养功能的黄浆水发酵乳提供工艺参数和理论依据，为探讨黄浆水的资源化利用提供新思路和途径。 本文对黄浆水营养成分进行了综合分析，建立了测定黄浆水中大豆异黄酮各组分大豆苷、染料木苷、大豆苷元、染料木素含量的高效液相色谱法。以豆腐黄浆水为原料，采用植物乳杆菌（Lactobacillus plantarum）、戊糖片球菌（Pediococcus pentosaceus）、肠膜明串珠菌（Leuconostoc mesenteroides）三株乳酸菌对黄浆水进行发酵，研究了乳酸菌在黄浆水中的生长特性，发酵黄浆水过程中糖苷型、苷元型大豆异黄酮的组分和含量、β-葡萄糖苷酶活性变化，考察乳粉和不同种类的糖对发酵过程的影响。以苷元型大豆异黄酮（大豆苷元、染料木素）的含量为指标，通过各单因素和响应面分析对制备富含苷元型大豆异黄酮黄浆水发酵乳工艺进行优化研究。对黄浆水发酵乳稳定性和贮藏期间品质进行感官评定和理化指标分析。研究结果表明： 黄浆水基本营养成分可以满足微生物的生长需求，是乳酸菌生长良好的培养基。黄浆水中水分97.2g·100g-1，总糖含量为4.3g·100g-1，蛋白质含量为0.21g·100g-1，脂肪含量0.18g·100g-1，灰分含量0.49g·100g-1。黄浆水中含有较为丰富的钙、铁、锌、镁，以铁含量最为丰富。黄浆水中含量最高的有机酸是酒石酸（8.02mg·L-1），其次是富马酸（5.23mg·L-1），是黄浆水风味的重要组成因素。黄浆水中四种大豆异黄酮含量分别为：大豆苷25.64mg·L-1，染料木苷48.12mg·L-1，大豆苷元0.37mg·L-1，染料木素1.17mg·L-1。糖苷型大豆异黄酮占四种异黄酮总量的97.95%，而生物活性高的苷元型大豆异黄酮仅占2.05%。 植物乳杆菌、戊糖片球菌、肠膜明串珠菌均能实现大豆异黄酮糖苷向苷元的转化，三株乳酸菌单菌和复合菌（V/V1:1）以7.0log CFU·mL-1接菌量接种到黄浆水中37°C发酵12h，β-葡萄糖苷酶酶活增加，由0.042～0.106IU·mL-1增加至0.131～0.144IU·mL-1，充分发挥酶解作用将黄浆水中大豆异黄酮中糖苷转化为苷元，苷元型大豆异黄酮含量显著增加（p<0.05），由1.54mg·L-1增加至13.85～19.40mg·L-1，糖苷型大豆异黄酮含量显著减少（p<0.05），由73.76mg·L-1减少至43.75～46.67mg·L-1。单菌发酵以戊糖片球菌水解糖苷型大豆异黄酮为苷元型大豆异黄酮的效果较为理想，复合菌发酵黄浆水转化大豆异黄酮效果优于单菌发酵。复合菌发酵黄浆水6～18h苷元型大豆异黄酮的含量显著增加（p<0.05），由7.18～12.38mg·L-1增加至18.44～21.47mg·L-1，高于单菌发酵黄浆水苷元型大豆异黄酮的含量，由5.04～6.48mg·L-1增加至15.99～20.56mg·L-1，因此，复合菌发酵能提高大豆异黄酮转化效果。其中以植物乳杆菌/戊糖片球菌（V/V1:1）发酵18h后苷元型大豆异黄酮含量最高为21.47mg·L-1。 黄浆水中添加乳粉和糖（葡萄糖、蔗糖、果糖、乳糖）均使发酵过程中苷元型大豆异黄酮含量显著增加（p<0.05）。添加葡萄糖的黄浆水发酵后苷元型大豆异黄酮的含量总体较高，果糖、蔗糖次之，乳糖最低。以植物乳杆菌/戊糖片球菌（V/V1:1）发酵添加葡萄糖的黄浆水苷元型大豆异黄酮的含量最高为24.91mg·L-1。 制备富含苷元型大豆异黄酮黄浆水发酵乳的最佳发酵条件为：菌株配比为植物乳杆菌/戊糖片球菌（V/V）1:2，葡萄糖添加量1.98%，乳粉添加量7%，接菌量5.59%，通过验证实验，确定优化条件下苷元型大豆异黄酮含量为31.31mg·L-1。与未发酵黄浆水相比，苷元型大豆异黄酮含量增加了29.77mg·L-1。 在植物乳杆菌和戊糖片球菌制得黄浆水发酵乳中加入稳定剂，能够提高发酵乳的稳定性且有利于贮藏。最佳稳定剂复配结果：果胶，卡拉胶添加量分别为0.36%，0.2%，在此条件下能显著提高发酵乳稳定性。贮藏期间，乳酸菌活菌数、pH值略有下降，大豆苷和染料木苷的含量略有下降，大豆苷元和染料木素的含量略有增加，但无显著性差异。发酵乳表观组织细腻，性状良好，无析水分层，微有豆奶味，无明显豆腥味，但稍有不明气味。在贮藏6天时开始有明显的感官变化，贮藏9天感官指标出现不同程度异常。