利用液態(tài)深層發(fā)酵從洋蔥固體廢物中高效回收抗氧化多酚閱讀次數(shù) [691] 發(fā)布時(shí)間 :2024-07-30
總結(jié)：采用經(jīng)選育的發(fā)酵菌種液態(tài)深層發(fā)酵處理洋蔥皮，有效提高洋蔥皮中多酚等生物活性物質(zhì)的釋放和回收，實(shí)現(xiàn)洋蔥加工副產(chǎn)物高值化利用。
背景：
洋蔥 (Allium cepa) 是百合科 (Liliaceae) 蔥屬 (Allium) 二生或多年生植物，作為全球最常見(jiàn)的蔬菜之一，以肥大的肉質(zhì)鱗莖為食用部分，歐美國(guó)家譽(yù)其為“菜中皇后”。洋蔥原產(chǎn)亞洲西部，已有5000多年栽培歷史，近代傳入我國(guó)，在我國(guó)栽培僅有100余年的歷史。據(jù)估計(jì)，世界洋蔥總產(chǎn)量約為9323萬(wàn)噸，然而無(wú)論是在家庭還是工業(yè)層面，洋蔥加工都會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢物。據(jù)報(bào)道，僅在歐洲每年洋蔥生產(chǎn)和加工產(chǎn)生的固體廢物就高達(dá)約60萬(wàn)噸，如莖、根和皮等，其成分和氣味不適宜用作填埋垃圾或動(dòng)物飼料。但是它們富含纖維和生物活性物質(zhì)，可用于開(kāi)發(fā)生物產(chǎn)品，如多酚和酶。
洋蔥皮中的酚類化合物，主要為槲皮素及其衍生物，具有眾多藥用特性，如抗氧化、抗菌、抗癌、抗誘變以及降糖等功效。發(fā)酵被認(rèn)為是從農(nóng)副產(chǎn)物中獲得酚類化合物的有效方法，該文報(bào)道了研究團(tuán)隊(duì)采用液態(tài)深層發(fā)酵處理洋蔥皮，提高多酚類物質(zhì)的釋放和回收，以實(shí)現(xiàn)洋蔥加工副產(chǎn)物高值化利用。
1.研究方法
該研究選取了適用于植物原料及發(fā)酵食品生產(chǎn)相關(guān)的94種細(xì)菌和45種酵母菌，采用浸沒(méi)式分批發(fā)酵對(duì)洋蔥皮原料進(jìn)行處理，預(yù)實(shí)驗(yàn)確定適宜的洋蔥皮培養(yǎng)基濃度，通過(guò)生長(zhǎng)評(píng)分、微生物學(xué)與理化分析等，篩選適合在不同種類、濃度的洋蔥皮下具有生長(zhǎng)能力的微生物菌株。
2.結(jié)果與結(jié)論
3.1 探究細(xì)菌在不同種類、濃度的洋蔥皮下的生長(zhǎng)情況
紅洋蔥皮組細(xì)菌的WMG值在0~3.8之間，平均值為0.7；黃洋蔥皮組細(xì)菌的WMG值在0~3.5之間，平均值為0.4。
洋蔥皮作為主要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源時(shí)，細(xì)菌的生長(zhǎng)水平各不相同，部分測(cè)試菌株未能生長(zhǎng)。在兩種洋蔥皮中均有較好生長(zhǎng)效果的是熱帶醋酸桿菌，其次是液化沙雷菌、巴氏葡萄球菌、短乳酸桿菌、植物乳酸桿菌。鞘脂單胞菌屬和簡(jiǎn)單芽胞桿菌則在黃洋蔥皮中表現(xiàn)出優(yōu)先生長(zhǎng)的特性。
圖1 不同細(xì)菌在不同濃度洋蔥皮勻漿中的加權(quán)平均生長(zhǎng)值
3.2 探究酵母菌在不同種類、濃度的洋蔥皮下的生長(zhǎng)情況
紅洋蔥皮組酵母菌的WMG值在1~2.8之間，平均值為1.6；黃洋蔥皮組酵母菌的WMG值在1.7~3.5之間，平均值為2.1。結(jié)果表明，作為碳源，黃洋蔥皮對(duì)酵母菌生長(zhǎng)的影響更小。
洋蔥皮作為主要營(yíng)養(yǎng)來(lái)源時(shí)，酵母菌的生長(zhǎng)水平各不相同，所有測(cè)試菌株均能生長(zhǎng)。其中黑酵母菌、念珠菌屬（博伊丁念珠菌、近平滑念珠菌、熱帶念珠菌）、漢斯德巴氏酵母菌等均生長(zhǎng)效果較好。
除部分菌株外，酵母菌的WMG值均高于細(xì)菌。
圖2 不同酵母菌在不同濃度洋蔥皮勻漿中的加權(quán)平均生長(zhǎng)值
3.3 細(xì)菌和酵母菌發(fā)酵提高洋蔥皮總酚含量
發(fā)酵10天后，紅洋蔥皮組的總酚含量顯著高于未發(fā)酵組，其中接種植物乳酸桿菌的樣品中總多酚含量最高，達(dá)到90.96±3.74 mg GAE/g DW。發(fā)酵10天后，黃洋蔥皮組的總多酚含量增加，其中接種釀酒酵母菌的樣品中總多酚含量最高，達(dá)到34.24±0.36 mg GAE/g DW。
表1 未發(fā)酵組和洋蔥皮液態(tài)發(fā)酵組總多酚含量對(duì)比
綜上所述，液態(tài)發(fā)酵能夠提高洋蔥皮中生物活性物質(zhì)的回收，以及產(chǎn)生相關(guān)酶類。黃洋蔥皮經(jīng)發(fā)酵后總酚釋放顯著增加，此外，經(jīng)植物乳酸桿菌和釀酒酵母菌處理后，有利于槲皮素苷元回收以及相關(guān)酶活表現(xiàn)。
4.展望
該研究表明在特定菌株驅(qū)動(dòng)下微生物發(fā)酵預(yù)處理可替代傳統(tǒng)的物理和化學(xué)方法，其低成本、可持續(xù)地提高洋蔥皮中多酚類物質(zhì)的提取和槲皮素苷元的回收。微生物發(fā)酵工藝配合其他領(lǐng)域技術(shù)（如下游處理），可進(jìn)一步提高洋蔥皮中活性物質(zhì)的產(chǎn)量，并且降低其活性損耗，。
5.參考資料
[1]Ramires FA, Bavaro AR, D'Antuono I, Linsalata V, D'Amico L, Baruzzi F, Pinto L, Tarantini A, Garbetta A, Cardinali A, Bleve G. Liquid submerged fermentation by selected microbial strains for onion skins valorization and its effects on polyphenols. World J Microbiol Biotechnol. 2023 Jul 26;39(10):258. doi: 10.1007/s11274-023-03708-y. PMID: 37493825; PMCID: PMC10371881.
[2] 從洋蔥固體廢物中高效回收抗氧化多酚_研究_溶劑_處理 (sohu.com)
撰寫：郭銳婷
審核：祁姣姣、朱劍鋒
文宣：楊曉媚