论文部分内容阅读
诺丽(Noni,Morinda citrifolia Linn.),又称海巴戟天,系茜草科巴戟天属药食两用植物。早在2000多年前,波利尼西亚土著居民就将诺丽用于治疗各种疾病,认为其对糖尿病、高血压、心脏病以及关节炎等疾病都有较好的预防和治疗作用。诺丽发酵汁作为最受关注的诺丽产品,普遍采用传统的整果避光自然发酵工艺,存在发酵时间较长、出汁率较低、生产过程中微生物污染严重、产品风味不佳等问题,致使诺丽发酵汁的品质和价值难以得到提升。因此,本研究首先通过外加果胶酶、纤维素酶对诺丽进行高效水解,并优化酶解条件,提高诺丽的出汁率及抗氧化活性。继而将从诺丽自然发酵汁中筛选的优良菌株接种于诺丽汁进行发酵;再利用代谢组学技术结合主成分分析(PCA)、偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)等统计分析方法解析接种发酵过程中主要活性物质及其变化,对比分析诺丽鲜果与诺丽发酵汁挥发性成分的差异,对发酵体系进行评价,初步探索微生物在诺丽发酵过程中的作用机制,揭示关键菌株对产品品质的影响,对诺丽产品的工业化、标准化生产和开发利用具有极其重要的意义。主要实验结果如下:(1)以诺丽为原料,通过单因素试验及Box-Behnken响应面实验,研究复合酶酶解工艺条件对诺丽出汁率及ABTS自由基清除率的影响,并分析酶解后诺丽汁的体外抗氧化能力。结果表明:果胶酶和纤维素酶复合酶解效果优于单酶酶解。最佳酶解条件为:果胶酶、纤维素酶复配比2:3、复合酶添加量0.46%、酶解温度49.43℃、酶解时间4.21 h。在此条件下,出汁率达65.48%、ABTS自由基清除率达62.76%,分别比酶解前提高了 82.30%、18.48%。对比酶解前诺丽汁,其·OH清除能力、DPPH·清除能力、总还原能力、总酚含量均显著提高(P<0.05)。(2)选择从不同发酵阶段诺丽自然发酵汁中分离的发酵性能优良的乳酸菌Lactobacillus plantarum A33、醋酸菌Acetobacter lambici C20-14,以及实验室保藏的非酿酒酵母Metschnikowia agaves P3-3,对其进行菌种驯化后,单菌接种于诺丽汁进行发酵。发酵至15d时,各菌种诺丽发酵汁中东莨菪素、去乙酰车叶草苷酸活性成分含量及抗氧化能力趋于稳定。经接种发酵后,诺丽果汁中的有机酸含量显著提高,且不同菌种发酵诺丽汁其有机酸含量差异较为显著,发酵后半乳糖醛酸、乳酸、乙酸、甲酸含量均有一定积累,琥珀酸含量变化不大。乳酸菌A33在总酚含量、体外抗氧化能力以及保持诺丽本身东莨菪素、去乙酰车叶草苷酸等活性成分方面均优于其他菌种,更适于诺丽发酵,为进一步开发具有保健功能的诺丽产品提供新的方向。(3)为了进一步深入分析诺丽汁接种乳酸菌A33发酵前后品质的变化,采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术(SPME-GC-MS)分析了发酵前后诺丽汁的香气成分种类及含量的变化,结果表明:经发酵后果汁中的挥发性物质种类及含量增加,共检测出109种挥发性成分,酯类、酸类和醇类对诺丽汁香气成分形成贡献较大,且酯类含量最高。诺丽鲜果汁中检测出85中挥发性物质,其中酯类物质总含量为12162.15μg/kg(相对含量56.90%),经接种发酵后,共检测出105种挥发性化合物,酯类物质含量为25257.11 μg/kg(相对含量55.36%)。经发酵后新生成甲酸甲酯、3-戊酸甲酯、苯乙酸甲酯、2-甲基-3-丁烯-2-醇等29种挥发性成分,酯类物质总含量也显著提高,是诺丽风味发生变化的主要原因。(4)采用液相色谱与质谱联用技术(LC-MS)对接种乳酸菌A33发酵前后诺丽样品进行代谢组学研究,以主成分分析(PCA)和偏最小二乘法-判别分析(PLS-DA)、正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)进行多元统计分析,探讨发酵过程对其代谢物的影响。结果共筛选出经发酵后具有显著变化的74种差异代谢物,主要包括生物碱、脂肪酸、有机酸、糖苷、及其他次生代谢产物。接种发酵后发生显著变化的74种物质中含量上升的有54种,占显著差异代谢物总量的72.97%。其中生物碱类物质为最主要的差异物质,包括6"-O-乙酰黄豆黄苷、假荆芥属苷、异鼠李素、槲皮素、山奈酚、大豆甙、3-羟基香豆素、表儿茶素、黄豆黄素等。