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本文作者：路鍶田北趙丹姚世聰作者單位：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營(yíng)養(yǎng)工程學(xué)院

蕎麥多產(chǎn)于中國(guó)北方內(nèi)蒙古和龍貴地區(qū)，年產(chǎn)量約1200000t，居世界前列。其適應(yīng)性廣，抗逆性強(qiáng)，生長(zhǎng)發(fā)育快，當(dāng)年可多次播種多次收獲。通過微生物包括乳酸菌、酵母菌、各種安全的霉菌的作用，使一些食品原有的功能活性得到增強(qiáng)或者產(chǎn)生新的功能。從國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)各種發(fā)酵食品的功能特性研究成果中可知，如日本的納豆具有顯著的降血脂功能[1]，同時(shí)產(chǎn)生了較強(qiáng)的溶栓能力[2]；印尼的天培通過發(fā)酵使豆渣的蛋白含量升高，不溶性纖維含量降低[3]，還有中國(guó)的黃酒等均具有較強(qiáng)的抗氧化活性[4]。

γ-氨基丁酸(GBGA)是一種天然存在的功能性氨基酸，廣泛分布于動(dòng)植物體內(nèi)，是目前研究較為深入的一種重要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)[5]，參與多種代謝活動(dòng)，可從根本上鎮(zhèn)靜神經(jīng)，從而起到抗焦慮的效果，具有很高的生理活性。另有研究表明，它具有降低血壓、改善腦功能、增強(qiáng)長(zhǎng)期記憶及提高肝、腎機(jī)能[6]，促進(jìn)酒精代謝作用和消臭效果以及高效減肥等活性等多種生理功能[7]。人們?nèi)粘奶烊皇澄镏袛z取GABA，尚不能滿足人體生理需要。對(duì)植物性食品原料采用一定的技術(shù)處理后，可使Glu轉(zhuǎn)化成GABA，用這種原料可制造富含GABA的功能性食品[8]。由于GABA具有較好的生理功效和廣闊的應(yīng)用前景，近年來人們對(duì)GABA的富集研究越來越深入，目前，日本科學(xué)家已經(jīng)利用米胚芽等原料開發(fā)制造的富含GBGA的功能食品配料，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于飲料、果醬、糕點(diǎn)、餅干、調(diào)味料等制品中[8]，通過研究也了解了多種富含GABA的食品，如米糠、發(fā)芽糙米、桑葉、豆芽、南瓜等[9-10]。在我國(guó)，利用大豆為原料制作醬油、豆豉、腐乳、豆醬等傳統(tǒng)發(fā)酵豆制品的歷史已逾兩千多年，這些制品中也含有較為豐富的GBGA[8]，另有報(bào)道在人參[11]、中藥黃芪[12]、國(guó)賓茶[13]、桑茶[14]等食品中也可檢測(cè)到GABA。

目前，在我國(guó)部分地區(qū)蕎麥作為主食食用，而食品加工中常用的真菌發(fā)酵對(duì)蕎麥及其功能影響的研究相對(duì)較少。本文通過使用食品生產(chǎn)中認(rèn)為安全的真菌對(duì)蕎麥進(jìn)行發(fā)酵，研究此過程中對(duì)蕎麥γ-氨基丁酸等營(yíng)養(yǎng)成分的影響與變化，從而為發(fā)酵蕎麥，生產(chǎn)相關(guān)發(fā)酵產(chǎn)品打下基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1原料與試劑

谷來豐牌蕎麥；曲霉、米根霉3.1175、米根霉3.2751：中國(guó)科學(xué)院微生物研究所；γ-氨基丁酸、甘氨酸、葡萄糖：Sigma公司；其他試劑均為分析試劑。

1.2儀器與設(shè)備

MLS-3020滅菌釜；LRH-250生化培養(yǎng)箱；熒光酶標(biāo)儀：SpetraMaxM2e；AY220島津托盤電子分析天平；SL-電子天平：上海民橋精密科學(xué)儀器有限公司；TDL-5-A型離心機(jī)；超聲波藥品處理機(jī)：濟(jì)寧金百特電子有限責(zé)任公司；pHS-25型pH計(jì)：上海雷磁儀器廠；CS101-AB電熱鼓風(fēng)干燥箱：重慶實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1發(fā)酵蕎麥的制備

稱取蕎麥1kg，清洗后，加水至浸沒蕎麥，浸泡2h后將水濾去，然后將小麥表面的水于60℃烘箱中烘干，用粉碎機(jī)粉碎，使粒度小于30目。分裝于玻璃罐中，每罐20g，透氣膜封口后在115℃下采用高壓滅菌鍋蒸煮蕎麥120min，冷卻至室溫后，將米曲霉、米根霉3.1175、米根霉3.2751接入蕎麥麥中(接種量106孢子/g)，在27℃、濕度90%培養(yǎng)箱中培養(yǎng)；分別于0、24、48、60、72h取樣，對(duì)發(fā)酵小麥進(jìn)行成分的分析。

1.3.2pH及可滴定酸含量測(cè)定

(1)樣品制備：20g發(fā)酵蕎麥用100mL蒸餾水超聲提取30min，3000r/min離心15min；沉淀再用100mL水以相同條件提取，合并2次上清液，定容到一定體積取上清用于可滴定酸測(cè)定。

(2)測(cè)定pH：吸取一定量的樣液，使用pH計(jì)直接測(cè)定樣液pH值。

(3)測(cè)定酸度：用移液管吸取50mL樣液，加入酚酞指示劑5滴，用氫氧化鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，至出現(xiàn)微紅色30s內(nèi)不退色為終點(diǎn)，記下所消耗的體積。

(4)結(jié)果計(jì)算試樣的可滴定酸度以每100g中氫離子毫摩爾數(shù)表示，按下式計(jì)算：（略）。

1.3.3還原糖測(cè)定

(1)樣品制備：20g發(fā)酵小蕎麥用100mL蒸餾水超聲提取30min，3000r/min離心15min；沉淀再用100mL水以相同條件提取，合并2次上清液，定容到一定體積取上清用于還原糖含量的測(cè)定。

(2)樣品測(cè)定：采用DNS法測(cè)定還原糖含量，取1.0mL待測(cè)樣品，加水1mL，再加入1.5mL反應(yīng)試劑。沸水浴加熱5min后，流水迅速冷卻，加水10mL。冷卻后540nm下，測(cè)定各管吸光值。根據(jù)測(cè)得的光密度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得還原糖的含量，結(jié)果表示為g/100g干物質(zhì)。

1.3.4氨基酸態(tài)氮測(cè)定

采用水合茚三酮方法測(cè)定：20g發(fā)酵蕎麥加入100mL蒸餾水，室溫下超聲提取30min，3000r/min，離心15min；沉淀再用100mL水以相同條件提取，合并2次上清。然后定容到一定體積用來測(cè)定氨基酸態(tài)氮。表示為FANmg/100g干物質(zhì)。

1.3.5γ-氨基丁酸測(cè)定

(1)樣品制備：20g發(fā)酵蕎麥加入50mL正己烷，在室溫下超聲脫脂30min；減壓抽濾后，固體加200mL水，室溫下超聲提取2h，3000r/min離心15min，取上清液用于γ-氨基丁酸的測(cè)定。

(2)樣品測(cè)定：取600μL待測(cè)樣品溶液，依次加入硼酸緩沖液400μL，6%重蒸酚1000μL，混勻，再加入5%NaClO溶液400μL，充分混勻，沸水水浴10min，冰水冷卻20min，加入60%乙醇4.0mL，充分混勻，于645nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光值，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得γ-氨基丁酸的含量，結(jié)果表示為mg/g干物質(zhì)。

2結(jié)果與討論

2.1發(fā)酵對(duì)蕎麥可滴定酸含量和pH的影響

微生物在發(fā)酵過程中，可以將淀粉等大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為有機(jī)酸，如蘋果酸、阿魏酸、乳酸等。食品中，有機(jī)酸是重要的呈味物質(zhì)，一些有機(jī)酸還有抑菌等多種生理功效，從而改善口感，延長(zhǎng)食品的保質(zhì)期。如圖1所示，米曲霉與米根霉3.2751在整個(gè)發(fā)酵過程中，可滴定酸含量升高較多，米曲霉在發(fā)酵48h時(shí)，其可滴定酸含量達(dá)到9.84mmol/100g，米根霉3.2751在發(fā)酵60h時(shí)，其可滴定酸含量達(dá)到11.5mmol/100g，說明在發(fā)酵過程中，這2株真菌可將淀粉等大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化成有機(jī)酸，從而提高了發(fā)酵蕎麥中的可滴定酸含量，并且測(cè)得pH值有所下降。但是米根霉3.1175在發(fā)酵過程中，可滴定酸含量雖然有上升，但是和未發(fā)酵蕎麥中可滴定酸含量沒有顯著性差異，這可能是因?yàn)槊浊?.1175本身不具有產(chǎn)酸的特性，或作用較慢造成，pH值變化也不是很明顯。

2.2發(fā)酵對(duì)蕎麥氨基酸態(tài)氮含量的影響

通過3株真菌的發(fā)酵，蕎麥中氨基態(tài)氮含量逐漸上升，隨著發(fā)酵時(shí)間增加，蕎麥蛋白不斷被水解，釋放出大量的游離氨基酸。在發(fā)酵過程中，米曲霉與米根霉3.2751發(fā)酵的蕎麥中氨基態(tài)氮含量均顯著升高，而米根霉3.1175發(fā)酵的蕎麥在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)上氨基態(tài)氮的含量不如前2株菌所發(fā)酵的含量高，可能是因?yàn)槊赘?.1175產(chǎn)蛋白酶的活性或和產(chǎn)酶量不如另兩株真菌，發(fā)酵至72h時(shí)，米曲霉與米根霉3.2751發(fā)酵的蕎麥氨基態(tài)氮含量分別增加了606.5%與278.0%，有顯著的升高。

2.3發(fā)酵對(duì)蕎麥還原糖含量的影響

蕎麥淀粉是蕎麥中主要組成物質(zhì)，其含量一般在60%~70%。在3株真菌的發(fā)酵過程中，蕎麥中還原糖含量均有上升，但米根霉3.1175發(fā)酵的蕎麥測(cè)得還原糖含量與未發(fā)酵蕎麥還原糖含量基本相同，在發(fā)酵至60h時(shí)，米曲霉中還原糖含量達(dá)到最大值，隨后開始下降。而米根霉3.1175與米根霉3.2751仍呈上升趨勢(shì)，米曲霉與米根霉3.2751發(fā)酵的蕎麥中還原糖含量顯著高于米根霉3.2751發(fā)酵的蕎麥中還原糖含量。

2.4發(fā)酵對(duì)蕎麥γ-氨基丁酸含量的影響

γ-氨基丁酸有較高的生理活性與功能，開發(fā)GABA產(chǎn)品及其功能性食品、保健品是當(dāng)前食品及醫(yī)藥領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一[15]，但其化學(xué)合成成本較高，早在20世紀(jì)60年代，已開發(fā)出固定化大腸桿菌細(xì)胞生產(chǎn)GABA的方法，并達(dá)到較高的轉(zhuǎn)化率，然而用這種方法制備的GABA用于食品工業(yè)或保健品、保健藥劑的添加存在很大的安全隱患和衛(wèi)生問題[16]。隨著基因技術(shù)的發(fā)展，采用具有食品安全性的微生物，如某些酵母菌、乳酸菌和霉菌等發(fā)酵富含谷氨酸的原料可制得γ-氨基丁酸，采用生物合成法相對(duì)來說是一種既安全、又低成本的方法。在蕎麥發(fā)酵過程中，米根霉3.2751對(duì)γ-氨基丁酸含量沒有顯著影響，發(fā)酵后含量與發(fā)酵前基本持平，而米根霉3.1175發(fā)酵的蕎麥γ-氨基丁酸含量有所下降，在米曲霉發(fā)酵的過程中，蕎麥的γ-氨基丁酸顯著升高，在48h時(shí)達(dá)到最大值，之后基本維持不變。說明采用米曲霉發(fā)酵對(duì)蕎麥中γ-氨基丁酸含量有較大的影響，可用于開發(fā)富含γ-氨基丁酸的功能性食品。

3結(jié)論

通過對(duì)3株真菌發(fā)酵蕎麥并研究其營(yíng)養(yǎng)成分變化及影響發(fā)現(xiàn)，米曲霉與米根霉3.2751均能顯著提高蕎麥中氨基酸、還原糖的含量，米曲霉發(fā)酵的蕎麥所含γ-氨基丁酸的含量升高較大，而米根霉3.1175對(duì)于這些指標(biāo)沒有顯著性影響。結(jié)果可表明利用米曲霉及米根霉3.2751開發(fā)營(yíng)養(yǎng)更豐富的功能產(chǎn)品。發(fā)酵過程中相關(guān)酶活性變化需要進(jìn)一步研究，以便闡明發(fā)酵造成相關(guān)變化原因。