黑果腺肋花楸花青素纯化及益生菌对果汁品质的影响研究

作     者：王申萌 

作者单位：东北林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨成君

授予年度：2023年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083203[工学-农产品加工及贮藏工程] 

主      题：黑果腺肋花楸 低共熔溶剂 干制方式 益生菌发酵 代谢组学 化学动力学 

摘      要：黑果腺肋花楸(Aronia melanocarpa)作为东北地区近些年来新引进的经济树种,拥有极高营养价值,不仅富含以花青素为首的功能活性物质,还具有抗炎、防衰老等保健特性。然而,我国市场上能见到的对于黑果腺肋花楸的加工产品较少,虽然国内外对其已有较多研究与相关文献报道,但无论是关于相关可食用产品的开发还是对于营养成分的分析与鉴定都仍处于初级阶段,无法满足不同种类消费人群的需要。因此,如何通过分析市场需要从而进行针对性的黑果腺肋花楸相关产品开发,具有一定的研究价值。本论文以黑果腺肋花楸鲜果作为试验原料,借助正交试验、单因素试验、响应面试验、代谢组学分析试验、化学动力学模型构筑等一系列分析试验方法,以产品各项理化指标、营养价值、功能表达与感官评价等为依据,对黑果腺肋花楸中所含有的花青素进行提取、纯化与鉴定,并将黑果腺肋花楸与市面上常见的益生菌相结合后针对其发酵过程差异进行表型价值测定与代谢组学分析评价,最终根据发酵结果结合模糊数学法设计一款营养丰富,口感独特的黑果腺肋花楸发酵果饮。本研究旨在为黑果腺肋花楸的开发提供更多理论依据与数据支撑,从而提高黑果腺肋花楸资源的开发利用价值,为相关乡村振兴计划提供更多选择性。主要研究结果如下:(1)黑果腺肋花楸花青素提纯工艺优化。本试验采用超声辅助低共熔溶剂提取黑果腺肋花楸花青素,分别采用1,2-丙二醇、丙三醇、乳酸、柠檬酸、葡萄糖作为氢键供体(HBS)与氢键受体氯化胆碱(HBA)共熔反应,根据花青素提取率对低共熔溶剂进行表征。结果表明;最优低共熔溶剂原料为氯化胆碱与丙三醇;最佳提取条件为超声功率165 w,超声时间20 min、溶剂含水率40%,此时花青素提取量为42.541±0.15 mg/g,结果与回归模型预测情况相接近;花青素纯化条件为:洗脱流动相为质量分数80%乙醇溶液,大孔树脂选用X-5型,花青素最佳提取波长为540 nm。(2)不同干制方式对花青素粉品质的影响。探究不同干制方式对上述提纯得到花青素稳定性与理化性质影响,研究花青素在不同条件下的稳定性,并根据高效液相色谱法对花青素进行鉴定。结果表明:对于花青素而言,最佳干制方式是冷冻干燥法,冷冻干燥法对花青素的影响相对最小,而从成本角度考虑的话,热风干燥法同样可以在进一步试验后使用;提取得到的花青素对绝大多数外界不良条件,例如p H、光照、氧化还原剂等影响都较为敏感;利用高效液相色谱质谱联用法对花色苷提取物分析后,共得到6种花色苷类化合物,其中4种为矢车菊类花色苷,另两种为锦葵素类花色苷。(3)不同益生菌发酵对黑果腺肋花楸果汁营养价值的影响。研究不同益生菌对黑果腺肋花楸果汁中菌落生长、总糖与还原糖消耗、花青素含量变化等各项表型价值影响,并根据代谢组学测定结果探究对黑果腺肋花楸影响最佳益生菌。结果表明:干酪乳杆菌在各项表型价值研究中总体表现最佳,营养成分的保存情况最好,且在发酵过程中对果汁的颜色影响较小。植物乳杆菌在果汁中的生长情况最好,对果汁中糖类的消耗最明显,可用于制备相关低糖产品。嗜热链球菌在代谢组学的研究中表现出对特定营养物质的高转化率,且对果汁颜色的影响最大;因此,不同益生菌的代谢机制差异显著,干酪乳杆菌的综合表现最佳,嗜热链球菌则拥有更大的开发潜力。(4)基于模糊数学法的黑果腺肋花楸益生菌发酵饮料的制备与货架期鉴定。本试验选用干酪乳杆菌发酵制作发酵果饮,利用正交试验法确定复配稳定剂配方,利用模糊数学法结合响应面模型法对发酵果饮配方进行优化,最终通过化学动力学模型判断常温环境下该发酵果饮的货架期。结果表明:复配稳定剂的工艺参数为卡拉胶0.13%、β-环状糊精含量0.17%、羧甲基纤维素钠0.14%,该配比下离心沉淀率为9.15%;发酵果饮的最佳工艺参数是发酵原浆60%,白砂糖含量15.2%,柠檬酸含量为0.06%。在此条件下的感官评分为83.8294±0.081分。根据化学动力学模型计算得到该工艺制得的发酵果饮在常温下的货架期约为42天。