CN116083312A - 一株高产β-葡萄糖苷酶的乳酸菌及其在发酵食品中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一株高产β‑葡萄糖苷酶的乳酸菌及其在发酵食品中的应用，本发明的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。保藏日期：2022年11月04日，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏号为CGMCC NO.26049。本发明的植物乳杆菌接种于灭菌的果蔬浆中，发酵方法操作简单，发酵时间短，可对原料中的黄酮糖苷实现最高效率转化，将果蔬浆制成富含活性黄酮苷元并且香气滋味丰富的发酵食品，提升了产品的益生价值，制备出兼具营养特性和风味优良的发酵食品，具有良好的经济效益和应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一株高产β-葡萄糖苷酶的乳酸菌及其在发酵食品中的应用，属于微生物技术领域。
背景技术
乳酸菌是可以代谢糖类产生乳酸的一类益生菌。乳酸菌发酵食品历史悠久，但主要以乳制品为主。近年来，越来越多的关注集中于以植物原料为基质的乳酸菌发酵。乳酸菌发酵既能改善植物基饮料的风味，提高营养价值，也能延长货架期，增强保健作用。由于兼具植物原料高纤维素特点和乳酸菌的益生特性，迎合消费者的健康需求，乳酸菌发酵成为植物型原料加工领域的新热点。
植物基原料中富含黄酮类化合物，研究表明其具有抗氧化、辅助降血糖和降血脂等功效，但其通常以糖苷形式存在，生物可及性较差，并且还会给食品带来一定的苦涩味。乳酸菌在发酵过程中能够产生β-葡萄糖苷酶，促进糖苷形式的黄酮类化合物转变为活性苷元形式，同时实现植物基原料的脱苦脱涩。因此若能得到高产β-葡萄糖苷酶的乳酸菌，并利用其对植物基原料进行发酵，从而获得富含黄酮苷元并且风味较好的功能性发酵食品，该技术将具有广阔的应用前景和经济效益。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一株高产β-葡萄糖苷酶的乳酸菌及其在发酵食品中的应用，本发明的乳酸菌可对原料中的黄酮糖苷实现最高效率转化，将果蔬浆制成富含活性黄酮苷元并且香气滋味丰富的发酵食品，提升了产品的益生价值，制备出兼具营养特性和风味优良的发酵食品，具有良好的经济效益和应用前景。
本发明的第一个目的是提供一株高产β-葡萄糖苷酶的乳酸菌，分类命名为植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。保藏日期：2022年11月04日，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏号为CGMCC NO.26049。
本发明的第二个目的是提供所述乳酸菌在发酵食品中的应用。
进一步地，所述食品为富含黄酮糖苷的植物基食品。
进一步地，所述食品为豆乳、桑葚汁或橙汁。
进一步地，所述应用是将所述乳酸菌的种子液，接种至植物基食品浆料中进行发酵。
进一步地，发酵时，按照体积百分比2％～4％将种子液接种至植物基食品浆料中，并按照质量百分含量为1％～9％向植物基食品浆料中添加蔗糖。
进一步地，发酵时间为10～28h。
进一步地，在食品为豆乳时，按照体积百分比2％～4％将种子液接种至豆乳中，并按照质量百分含量为3％～7％向豆乳中添加蔗糖，发酵9～11h。
进一步地，在食品为桑葚汁时，按照体积百分比2％～4％将种子液接种至桑葚汁中，并按照质量百分含量为1％～3％向桑葚汁中添加蔗糖，发酵10～18h。
进一步地，在食品为橙汁时，按照体积百分比2％～4％将种子液接种至植物基食品浆料中，并按照质量百分含量为2％～4％向植物基食品浆料中添加蔗糖，发酵20～28h。
本发明的第三个目的是提供一种包含所述乳酸菌的菌剂。
进一步地，所述菌剂为固态菌剂或液态菌剂。
本发明的第四个目的是提供一种采用所述乳酸菌发酵获得的植物基饮品。
本发明的有益效果是：
本发明的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)接种于灭菌的果蔬浆中，发酵方法操作简单，发酵时间短，可对原料中的黄酮糖苷实现最高效率转化，将果蔬浆制成富含活性黄酮苷元并且香气滋味丰富的发酵食品，提升了产品的益生价值，制备出兼具营养特性和风味优良的发酵食品，具有良好的经济效益和应用前景。
生物材料保藏
植物乳杆菌，分类命名为植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。保藏日期：2022年11月04日，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏号为CGMCC NO.26049。
附图说明：
图1为不同乳酸菌的β-葡萄糖苷酶活性；
图2为植物乳杆菌的生长曲线及β-葡萄糖苷酶积累曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1：高产β-葡萄糖苷酶乳酸菌的筛选
1)高产β-葡萄糖苷酶乳酸菌的初筛
采用96孔板法对实验室现有的80多株不同种属乳酸菌进行初筛。在MRS固体培养基中添加质量分数0.3％的七叶苷和0.05％的柠檬酸铁，灭菌后趁热加注250μL到每个微小的96孔板上。等平板凝固后取培养24h的乳酸菌液体培养基10μL按编号次序加到96孔板中。倒置48h培养后孔洞变成黑色的则为产酶目标菌株。
2)高产β-葡萄糖苷酶乳酸菌的复筛
采用国际通用的p-NPG法对步骤1)中筛选出的产β-葡萄糖苷酶乳酸菌进行复筛。取5mL在液体培养基中活化12h后的乳酸菌，将菌液在4℃下5000r/min离心10min，取离心沉淀用生理盐水溶液洗涤两次后，加入1mL生理盐水，混匀作为粗酶液。取100μL粗酶液加入1.8mL乙酸乙酸钠缓冲液在37℃下水浴5min，然后加入100μL底物p-NPG(20mmol/L)，空白组改用100μL缓冲液替代粗酶液。反应10min之后加入1mL的Na2CO3溶液(1mol/L)终止反应。400nm下测量其紫外吸收。酶单位(U)则定义为在上述条件下，每分钟催化生成1μmol对硝基苯酚所需的酶量即为1个酶活力单位。同时测定菌株在600nm下的OD值。测定结果显示植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)拥有最高的β-葡萄糖苷酶活性，为2.65U/mL，同时拥有最高的生长量，为10.14，如图1所示。
本发明提供的植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)16SrRNA的基因序列如SEQIDNO.1所示。
将上述植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏日期：2022年11月04日，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏号为CGMCC NO.26049。
实施例2：植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)的生长曲线、β-葡萄糖苷酶活性积累曲线
β-葡萄糖苷酶活性测定方法同实施例1中的步骤2)，菌株的生长曲线使用紫外-可见分光光度计在600nm处测定。
测定结果如图2所示，植物乳杆菌在生长4h后进入对数生长期，菌体急剧增加，16h～24h达到生长稳定期，此时菌体浓度保持相对稳定。其酶活性在培养大约4h后开始有酶活性，酶活性随着时间增加，与菌体生长趋势保持一致，最高达到2.65U/mL。
实施例3：采用上述植物乳杆菌对豆乳进行发酵
1.实验原料与方法
(1)原料：精选大豆、纯净水。
(2)豆乳制备：洗豆(浸泡，干豆：水＝1:3)、打豆浆(湿豆：水＝1:8)、高压均质(20Mpa，3min)、灭菌(65℃，30min)，得到全豆乳。
(3)菌种活化：取保存的上述植物乳杆菌，按2％接种量接种于MRS培养基中，37℃恒温静置培养16-20h，活化3次后得到上述植物乳杆菌种子液；
(4)豆乳发酵：将豆乳补充蔗糖1％-9％后，按1-5％接种量接种于豆乳中，于37℃培养8-12h。
原豆乳是未添加蔗糖，以及未经发酵处理豆乳。
2.实验结果
(1)接种量对豆乳品质的影响
豆乳添加5％的蔗糖后，分别接种1％、2％、3％、4％、5％的乳酸菌，于37℃恒温静置发酵10h，检测豆乳发酵末总酸、pH和大豆异黄酮含量并评价其感官品质；
表1接种量对豆乳总酸、pH和感官品质的影响
表2接种量对豆乳大豆异黄酮含量的影响
(2)蔗糖添加量对豆乳品质的影响
豆乳分别添加1％、3％、5％、7％、9％的蔗糖后，接种3％的乳酸菌，于37℃恒温静置发酵10h，检测豆乳发酵末总酸、pH和大豆异黄酮含量并评价其感官品质；
表3蔗糖添加量对豆乳总酸、pH和感官品质的影响
表4蔗糖添加量对豆乳大豆异黄酮含量的影响
(3)发酵时间对豆乳品质的影响
豆乳分别添加5％的蔗糖后，接种3％的乳酸菌，于37℃恒温静置分别发酵8h、9h、10h、11h、12h，检测豆乳发酵末总酸、pH和大豆异黄酮含量并评价其感官品质；
表5发酵时间对豆乳总酸、pH和感官品质的影响
表6发酵时间对豆乳大豆异黄酮含量的影响
综上，本发明在接种量3％、蔗糖添加量5％、发酵时间10h的条件下，利用植物乳杆菌发酵豆乳的大豆异黄酮活性苷元含量最高，风味质地最佳。
实施例4：采用上述植物乳杆菌对桑葚浆进行发酵
1.实验原料与方法
(1)原料：桑葚鲜果。
(2)果浆制备：将鲜果洗净后用破壁机打浆、高压均质(20Mpa，3min)、灭菌(65℃，30min)，得到桑葚浆。
(3)菌种活化：同实施例3中的步骤(3)
(4)桑葚发酵：将桑葚补充蔗糖1％-5％后，按1-5％接种量接种于桑葚中，于37℃培养10-26h。
桑葚原浆是未添加蔗糖，以及未经发酵处理桑葚浆料。
2.实验结果
(1)接种量对发酵桑葚浆品质的影响
桑葚浆添加2％的蔗糖后，分别接种1％、2％、3％、4％、5％的乳酸菌，于37℃恒温静置发酵18h，检测桑葚发酵末总酸、pH、白藜芦醇苷及其苷元含量并评价其感官品质；
表7接种量对发酵桑葚总酸、pH和感官品质的影响
表8接种量对桑葚白藜芦醇村苷及其苷元的影响
(2)蔗糖添加量对发酵桑葚浆品质的影响
桑葚浆分别添加1％、2％、3％、4％、5％的蔗糖后，接种3％的乳酸菌，于37℃恒温静置发酵18h，检测桑葚发酵末总酸、pH和白藜芦醇苷及其苷元含量并评价其感官品质；
表9蔗糖添加量对发酵桑葚浆总酸、pH和感官品质的影响
表10蔗糖添加量对桑葚白藜芦醇村苷及其苷元的影响
(3)发酵时间对发酵桑葚浆品质的影响
桑葚浆分别添加2％的蔗糖后，接种3％的乳酸菌，于37℃恒温静置分别发酵10h、14h、18h、22h、26h，检测桑葚发酵末总酸、pH和白藜芦醇苷及其苷元含量并评价其感官品质；
表11发酵时间对发酵桑葚浆总酸、pH和感官品质的影响
表12发酵时间对桑葚白藜芦醇村苷及其苷元含量的影响
综上，本发明在接种量3％、蔗糖添加量2％、发酵时间18h的条件下，利用植物乳杆菌发酵桑葚浆的白藜芦醇含量最高，风味质地最佳。
实施例5：采用上述植物乳杆菌对橙汁进行发酵
1.实验原料与方法
(1)原料：橙汁浓缩汁。
(2)果汁的制备：将浓缩汁用纯净水稀释到12Brix得到橙汁。
(3)菌种活化：同实施例3中的步骤(3)
(4)橙汁发酵：将橙汁补充蔗糖1％-5％后，按1-5％接种量接种于橙汁中，于37℃培养16-32h。
橙汁原汁是未添加蔗糖，以及未经发酵处理的橙汁。
2.实验结果
(1)接种量对发酵橙汁品质的影响
橙汁添加3％的蔗糖后，分别接种1％、2％、3％、4％、5％的乳酸菌，于37℃恒温静置发酵24h，检测橙汁发酵末总酸、pH、橙皮苷及橙皮素含量并评价其感官品质；
表13接种量对发酵橙汁总酸、pH和感官品质的影响
表14接种量对发酵橙汁橙皮苷和橙皮素含量的影响
(2)蔗糖添加量对发酵橙汁品质的影响
橙汁分别添加1％、2％、3％、4％、5％的蔗糖后，接种3％的乳酸菌，于37℃恒温静置发酵24h，检测橙汁发酵末总酸、pH、橙皮苷及橙皮素含量并评价其感官品质；
表15蔗糖添加量对发酵橙汁总酸、pH和感官品质的影响
表16蔗糖添加量对发酵橙汁橙皮苷和橙皮素含量的影响
(3)发酵时间对发酵橙汁品质的影响
橙汁分别添加3％的蔗糖后，接种3％的乳酸菌，于37℃恒温静置分别发酵16h、20h、24h、28h、32h，检测橙汁发酵末总酸、pH、橙皮苷及橙皮素含量并评价其感官品质；
表17发酵时间对发酵橙汁总酸、pH和感官品质的影响
表18发酵时间对发酵橙汁橙皮苷和橙皮素含量的影响
综上，本发明在接种量2％、蔗糖添加量2％、发酵时间24h的条件下，利用植物乳杆菌发酵橙汁的橙皮素含量最高，风味质地最佳。
实施例6：植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)发酵上述三种原料后的理化指标、活菌数及体外抗氧化活性变化
实验方法
pH值测定：使用pH计测定；
酸度测定：参照GB5009.239—2016《食品安全国家标准食品酸度的测定》；
活菌数检测：参照GB 4789.35—2016《食品安全国家标准食品微生物学检验乳酸菌检验》；
体外抗氧化活性检测：参照总抗氧化能力(T-AOC)检测试剂盒(ABTS法)、总抗氧化能力(T-AOC)检测试剂盒(FRAP法)、总抗氧化能力(T-AOC)检测试剂盒(DPPH法)使用说明，使用酶标仪对原豆乳和发酵豆乳样品重复测定3次，以Trolox当量/(mmol/L)表示豆乳的ABTS和DPPH自由基清除能力，以FeSO4当量/(mmol/L)表示豆乳FRAP抗氧化能力。
发酵食品的制备参照实施例3、4、5中的最佳工艺。
表19发酵果蔬汁的理化指标及活菌数
表20发酵果蔬汁的总抗氧化能力
结果表明，采用植物乳杆菌按照实施例3、4、5中最佳发酵工艺制备的发酵食品，与发酵前相比，酸度增加，挥发性风味物质总类显著增多，活性黄酮苷元含量显著增加，体外抗氧化活性显著增强。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一株高产β-葡萄糖苷酶的乳酸菌，其特征在于，分类命名为植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心。保藏日期：2022年11月04日，保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，保藏号为CGMCCNO.26049。
2.权利要求1所述乳酸菌在发酵食品中的应用。
3.根据权利要求2所述应用，其特征在于，所述食品为富含黄酮糖苷的植物基食品。
4.根据权利要求3所述应用，其特征在于，所述食品为豆乳、桑葚汁或橙汁。
5.根据权利要求3所述应用，其特征在于，所述应用是将所述乳酸菌的种子液，接种至植物基食品浆料中进行发酵。
6.根据权利要求5所述应用，其特征在于，发酵时，按照体积百分比2％～4％将种子液接种至植物基食品浆料中，并按照质量百分含量为1％～9％向植物基食品浆料中添加蔗糖。
7.根据权利要求5所述应用，其特征在于，发酵时间为10～28h。
8.一种包含权利要求1所述乳酸菌的菌剂。
9.根据权利要求8所述菌剂，其特征在于，所述菌剂为固态菌剂或液态菌剂。
10.一种采用权利要求1所述乳酸菌发酵获得的植物基饮品。
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| CN116751721A (zh) * | 2023-07-18 | 2023-09-15 | 陕西省微生物研究所 | 一株植物乳杆菌121-5及其在转化虎杖苷制备白藜芦醇中的应用 |
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Cited By (2)
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| CN116751721A (zh) * | 2023-07-18 | 2023-09-15 | 陕西省微生物研究所 | 一株植物乳杆菌121-5及其在转化虎杖苷制备白藜芦醇中的应用 |
| CN116751721B (zh) * | 2023-07-18 | 2024-02-13 | 陕西省微生物研究所 | 一株植物乳杆菌121-5及其在转化虎杖苷制备白藜芦醇中的应用 |
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