一种提高紫薯花青素功能特性的方法

1.本发明属于食品发酵技术领域，具体涉及一种提高紫薯花青素功能特性的方法。

背景技术：

2.紫薯属旋花科一年生草本植物，不仅富含蛋白质、淀粉、维生素、黄酮、多酚和果胶等对健康有益的活性成分，还含有大量的花青素；紫薯花青素不仅具有良好的抗氧化效果，还兼具降血糖、抑制肥胖、抗肿瘤、保护神经和护肝等多种保健作用；研究表明，紫薯的营养保健价值主要通过花青素的种类和含量来体现，但由于花青素具有水溶性强而脂溶性差、稳定性差、对细胞膜的透过性较差等特性，导致其生物利用度、抗氧化、降血糖等功能特性较低；目前对于紫薯花青素的研究主要集中在花青素含量测定、体外生物活性物质的评价等，不同种类花青素的特定功能及生物可利用度还有待进一步研究，因此，寻求提高特定功能花青素代谢谱和增强花青素生物利用率的方法成为研究的热点。
3.目前报道的提高花青素特定功能及生物利用度的方法多为体外转化法，如化学法、酶法和生物转化法等，他们均是将其转化为易消化吸收的分子形态，但是化学法区域选择性差，易产生大量副产物，分离困难；酶法在选择特异性酶时难度大，而且成本高；有研究报道膳食中乳酸菌和原花青素相互作用的影响，表明乳酸菌和花青素之间具有双向调控作用，其有可能成为一种提高花青素生物利用率的外源膳食，但是不同种类植物基的细胞壁结构和营养成分差异较大，乳酸菌在不同植物基中的适应性和作用效果存在很大差异，因此探索合适的乳酸菌发酵紫薯汁以提高紫薯花青素的抗氧化、降血糖和生物利用率，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种提高紫薯花青素功能特性的方法，以克服现有技术中存在的不足；为实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种提高紫薯花青素功能特性的方法，包括如下步骤：1）、制备紫薯浆：挑选新鲜完整无虫害的紫薯，将紫薯清洗并切块后，按料液比1:1.5-1:3.5进行混匀榨汁，获得紫薯浆；2）、紫薯浆酶解：采用α-淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶、纤维素酶、果胶酶对紫薯浆酶解，灭菌，获得紫薯汁发酵底物，冷藏备用；3）、复合乳酸菌发酵剂制备：将植物乳杆菌zrx03、鼠李糖乳杆菌zrx01、嗜酸乳杆菌zrx02和戊糖片球菌mi515分别在mrs液体培养基中活化，使得乳酸菌的活菌数达109～10
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cfu/ml，即得乳酸菌种子液，四株乳酸菌种子液按照体积比（1～4）：（1～4）：（1～4）：（1～4）进行复配，得到复合乳酸菌发酵剂，于4-10℃冷藏备用；4）、发酵：复合乳酸菌发酵剂接入紫薯汁发酵底物中，接种量为1%～4%，混合均匀，恒温培养，得到乳酸菌紫薯发酵汁。
5.优选的，步骤2）的具体步骤为：称取适量紫薯浆调ph为5.0-6.0加热到90-100℃后加入15-20 u/g的α-淀粉酶，酶解20-30 min；降温至55-65℃，调整ph为4.0-5.0，加入15-20 u/g糖化酶、20
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25 u/g普鲁兰酶、15-20 u/g纤维素酶、75-85 u/g果胶酶酶解25-35 min，酶解结束后，调整紫薯汁糖含量为5%-9%，灭酶，获得紫薯汁发酵底物，4-10℃冷藏备用。
6.优选的，步骤4）中培养温度为33℃～41℃，培养时间为12 h～24 h。
7.本发明取得的有益效果：由于紫薯中含有大量淀粉等物质，直接调配易产生混浊或分层沉淀，经酶解后其产物是少量糊精、大量葡萄糖等，酶解产生的可发酵性糖可为后续发酵提供碳源；本发明基于乳酸菌之间的互生、共生、竞争、拮抗等作用，采用“植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）、鼠李糖乳杆菌zrx01（genbank no.ky348290）、嗜酸乳杆菌zrx02（genbank no.mf804413）和戊糖片球菌mi515”四种菌株进行复配制得复合乳酸菌发酵剂，复合乳酸菌发酵剂协同转化紫薯发酵底物过程中，可以通过分泌没食子酰基酯酶、脱羧酶和卞醇脱氢酶等酶类，在体外使花青素发生内酯化，使花青素结构更稳定，同时使含有花青素的细胞壁降解分离，使细胞胞体内的花青素释放出来，提高了以芍药花素和矢车菊素为主酰基化和糖基化花青素单体含量，从而促进了紫薯花青素生物利用度、抗氧化能力以及降血糖能力的提高；本发明也适用于其他蔬果，比如苹果、蓝莓、胡萝卜，同样能够获得优异的效果。
附图说明
8.图1为发酵前后紫薯花青素类物质的kegg富集图；图2为发酵前后紫薯花青素差异代谢物kegg分类图。
具体实施方式
9.下面结合具体实施对本发明作更进一步的说明实施例1第一步制备紫薯浆挑选新鲜完整无虫害的紫薯，将紫薯清洗并切块后，按料液比1:1.5进行混匀榨汁，获得紫薯浆；第二步紫薯浆酶解称取适量紫薯浆调ph为5.0加热到90℃后加入15 u/g的α-淀粉酶，酶解20 min；降温至55℃，调整ph为4.0，加入15 u/g糖化酶、20 u/g普鲁兰酶、15u/g纤维素酶、75 u/g果胶酶酶解25 min，紫薯浆酶解结束后，调整紫薯汁糖含量为5%，灭酶，获得紫薯汁发酵底物，10℃冷藏备用；第三步复合乳酸菌发酵剂制备将冷冻保藏的四株乳酸菌，即植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）、鼠李糖乳杆菌zrx01（genbank no.ky348290）、嗜酸乳杆菌zrx02（genbank no.mf804413）和戊糖片球菌mi515分别在mrs液体培养基中活化，使得乳酸菌的活菌数达10
11 cfu/ml，即得乳酸菌种子液，然后对四株乳酸菌进行复配，植物乳杆菌zrx03：鼠李糖乳杆菌zrx01：嗜酸乳杆菌zrx02：戊糖片球菌mi515的体积比为1:2:3:2，即得复合乳酸菌发酵剂，10℃冷藏备用；
第四步发酵将第三步中复合乳酸菌发酵剂接入第二步中的紫薯汁发酵底物，接种量为1%，混合均匀，于33℃恒温培养24 h，即为乳酸菌紫薯发酵汁。
10.实施例2第一步制备紫薯浆挑选新鲜完整无虫害的紫薯，将紫薯清洗并切块后，按料液比1:2进行混匀榨汁，获得紫薯浆；第二步紫薯浆酶解称取适量紫薯浆调ph为5.0加热到90℃后加入20 u/g的α-淀粉酶，酶解20 min；降温至55℃，调整ph为5.0，加入15 u/g糖化酶、20 u/g普鲁兰酶、15 u/g纤维素酶、75 u/g果胶酶酶解30 min，紫薯浆酶解结束后，调整紫薯汁糖含量为6%，灭酶，获得紫薯汁发酵底物，5℃冷藏备用；第三步复合乳酸菌发酵剂制备将冷冻保藏的四株乳酸菌，即植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）、鼠李糖乳杆菌zrx01（genbank no.ky348290）、嗜酸乳杆菌zrx02（genbank no.mf804413）和戊糖片球菌mi515分别在mrs液体培养基中活化，使得乳酸菌的活菌数达10
10 cfu/ml，即得乳酸菌种子液，然后对四株乳酸菌进行复配，植物乳杆菌zrx03：鼠李糖乳杆菌zrx01：嗜酸乳杆菌zrx02：戊糖片球菌mi515的体积比为2:3:4:1，即得复合乳酸菌发酵剂，5℃冷藏备用；第四步发酵将第三步中复合乳酸菌发酵剂接入第二步中的紫薯汁发酵底物，接种量为2%，混合均匀，于35℃恒温培养21 h，即为乳酸菌紫薯发酵汁。
11.实施例3第一步制备紫薯浆挑选新鲜完整无虫害的紫薯，将紫薯清洗并切块后，按料液比1:3进行混匀榨汁，获得紫薯浆；第二步紫薯浆酶解称取适量紫薯浆调ph为5.5加热到95℃后加入17 u/g的α-淀粉酶，酶解25 min；降温至60℃，调整ph为4.5，加入17 u/g糖化酶、22 u/g普鲁兰酶、17 u/g纤维素酶、80 u/g果胶酶酶解30 min，紫薯浆酶解结束后，调整紫薯汁糖含量为8%，灭菌，获得紫薯汁发酵底物，6℃冷藏备用。；第三步复合乳酸菌发酵剂制备将冷冻保藏的四株乳酸菌，即植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）、鼠李糖乳杆菌zrx01（genbank no.ky348290）、嗜酸乳杆菌zrx02（genbank no.mf804413）和戊糖片球菌mi515分别在mrs液体培养基中活化，使得乳酸菌的活菌数达10
10 cfu/ml，即得乳酸菌种子液，然后对四株乳酸菌进行复配，植物乳杆菌zrx03：鼠李糖乳杆菌zrx01：嗜酸乳杆菌zrx02：戊糖片球菌mi515的体积比为3:1:4:2，即得复合乳酸菌发酵剂，6℃冷藏备用；第四步发酵将第三步中复合乳酸菌发酵剂接入第二步中的紫薯汁发酵底物，接种量为3%，混合均匀，于39℃恒温培养15 h，即为乳酸菌紫薯发酵汁。
12.实施例4第一步制备紫薯浆挑选新鲜完整无虫害的紫薯，将紫薯清洗并切块后，按料液比1:3.5进行混匀榨汁，获得紫薯浆；第二步紫薯浆酶解称取适量紫薯浆调ph为6.0加热到95℃后加入20 u/g的α-淀粉酶，酶解30 min；降温至60℃，调整ph为4.5，加入20 u/g糖化酶、20 u/g普鲁兰酶、20 u/g纤维素酶、85 u/g果胶酶酶解30 min，紫薯浆酶解结束后，调整紫薯汁糖含量为9%，灭酶，获得紫薯汁发酵底物，8℃冷藏备用；第三步复合乳酸菌发酵剂制备将冷冻保藏的四株乳酸菌，即植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）、鼠李糖乳杆菌zrx01（genbank no.ky348290）、嗜酸乳杆菌zrx02（genbank no.mf804413）和戊糖片球菌mi515分别在mrs液体培养基中活化，使得乳酸菌的活菌数达10
9 cfu/ml，即得乳酸菌种子液，然后对四株乳酸菌进行复配，植物乳杆菌zrx03：鼠李糖乳杆菌zrx01：嗜酸乳杆菌zrx02：戊糖片球菌mi515的体积比为4:4:4:3，即得复合乳酸菌发酵剂，8℃冷藏备用；第四步发酵将第三步中复合乳酸菌发酵剂接入第二步中的紫薯汁发酵底物，接种量为4%，混合均匀，于41℃恒温培养12 h，即为乳酸菌紫薯发酵汁。
13.实施例5第一步制备紫薯浆挑选新鲜完整无虫害的紫薯，将紫薯清洗并切块后，按料液比1:2.5进行混匀榨汁，获得紫薯浆；第二步紫薯浆酶解称取适量紫薯浆调ph为6.0加热到90℃后加入15 u/g的α-淀粉酶，酶解20 min；降温至60℃，调整ph为4.5，加入15 u/g糖化酶、20 u/g普鲁兰酶、15 u/g纤维素酶、80 u/g果胶酶酶解30 min，紫薯浆酶解结束后，调整紫薯汁糖含量为7%，灭菌，获得紫薯汁发酵底物，4℃冷藏备用；第三步复合乳酸菌发酵剂制备将冷冻保藏的四株乳酸菌，即植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）、鼠李糖乳杆菌zrx01（genbank no.ky348290）、嗜酸乳杆菌zrx02（genbank no.mf804413）和戊糖片球菌mi515分别在mrs液体培养基中活化，使得乳酸菌的活菌数达10
9 cfu/ml，即得乳酸菌种子液，然后对四株乳酸菌进行复配，植物乳杆菌zrx03：鼠李糖乳杆菌zrx01：嗜酸乳杆菌zrx02：戊糖片球菌mi515的体积比为4:3:2:2，即得复合乳酸菌发酵剂，4℃冷藏备用；第四步发酵将第三步中复合乳酸菌发酵剂接入第二步中的紫薯汁发酵底物，接种量为3%，混合均匀，于37℃恒温培养18 h，即为乳酸菌紫薯发酵汁。
14.对比例1以实施例1为基础，主要区别在于：只采用植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）和鼠李糖乳杆菌zrx01（genbank no.ky348290）两株乳酸菌试验。
15.对比例2以实施例1为基础，主要区别在于：只采用植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）和嗜酸乳杆菌zrx02（genbank no.mf804413）两株乳酸菌试验。
16.对比例3以实施例1为基础，主要区别在于：只采用植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）和戊糖片球菌mi515两株乳酸菌试验。
17.对比例4以实施例1为基础，主要区别在于：只采用植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）、鼠李糖乳杆菌zrx01（genbank no.ky348290）和嗜酸乳杆菌zrx02（genbank no.mf804413）三株乳酸菌试验。
18.对比例5以实施例1为基础，主要区别在于：只采用鼠李糖乳杆菌zrx01（genbank no.ky348290）、嗜酸乳杆菌zrx02（genbank no.mf804413）和戊糖片球菌mi515三株乳酸菌试验。
19.对比例6第一步菌种活化将鼠李糖乳杆菌zrx01接种到mrs液体培养基中，接种量为1%，在37℃的摇床中180 r/min培养24 h，得到鼠李糖乳杆菌一次活化液；将鼠李糖乳杆菌一次活化液接种到mrs液体培养基中，接种量为1%，在37℃的摇床中180 r/min培养18 h，得到鼠李糖乳杆菌二次活化液；将鼠李糖乳杆菌二次活化液接种到mrs液体培养基中，接种量为1%，在37℃的摇床中180 r/min培养18 h，得到鼠李糖乳杆菌活化液；第二步菌种驯化将鼠李糖乳杆菌活化液依次接种于不同苹果汁比例的牛奶苹果汁培养基中进行驯化培养（牛奶与苹果汁的体积比依次为9:1、8:2、6:4、4:6、2:8、1:9），之后在纯苹果汁（将新鲜苹果清洗并切块后，按料液比1:1进行混匀榨汁后获得）培养基中进行驯化培养，培养条件为：接种量为1%，在37℃ 的摇床中180 r/min培养24 h，得到鼠李糖乳杆菌驯化培养液；第三步发酵将鼠李糖乳杆菌驯化培养液接种到苹果汁中进行发酵，发酵条件为接种量为1%，摇床中180 r/min培养36 h，得鼠李糖乳杆菌发酵苹果汁。
20.对比例7第一步制备苹果汁挑选新鲜完整无虫害的苹果，将新鲜苹果清洗并切块后，按料液比1:1进行混匀榨汁，获得苹果汁；第二步苹果汁酶解称取适量苹果汁调ph为6.0加热到90℃后加入15 u/g的α-淀粉酶，酶解20 min；降温至60℃，调整ph为4.5，加入15 u/g糖化酶、20 u/g普鲁兰酶、15 u/g纤维素酶、80 u/g果胶酶酶解30 min，苹果汁酶解结束后，调整其糖含量为7%，灭菌，获得苹果汁发酵底物，4℃
冷藏备用；第三步复合乳酸菌发酵剂制备将冷冻保藏的四株乳酸菌，即植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）、鼠李糖乳杆菌zrx01（genbank no.ky348290）、嗜酸乳杆菌zrx02（genbank no.mf804413）和戊糖片球菌mi515分别在mrs液体培养基中活化，使得乳酸菌的活菌数达10
10 cfu/ml，即得乳酸菌种子液，然后对四株乳酸菌进行复配，植物乳杆菌zrx03：鼠李糖乳杆菌zrx01：嗜酸乳杆菌zrx02：戊糖片球菌mi515的体积比为1:2:3:2，即得复合乳酸菌发酵剂，4℃冷藏备用；第四步发酵将第三步中复合乳酸菌发酵剂接入第二步中的苹果汁发酵底物，接种量为1%，混合均匀，在37℃的摇床中180 r/min培养36 h，即为乳酸菌苹果发酵汁。
21.对比例8第一步制备苹果汁挑选新鲜完整无虫害的苹果，将新鲜苹果清洗并切块后，按料液比1:1进行混匀榨汁，获得苹果汁，灭菌，4℃冷藏备用；第二步复合乳酸菌发酵剂制备将冷冻保藏的四株乳酸菌，即植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）、鼠李糖乳杆菌zrx01（genbank no.ky348290）、嗜酸乳杆菌zrx02（genbank no.mf804413）和戊糖片球菌mi515分别在mrs液体培养基中活化，使得乳酸菌的活菌数达10
10 cfu/ml，即得乳酸菌种子液，然后对四株乳酸菌进行复配，植物乳杆菌zrx03：鼠李糖乳杆菌zrx01：嗜酸乳杆菌zrx02：戊糖片球菌mi515的体积比为1:2:3:2，即得复合乳酸菌发酵剂，4℃冷藏备用；第三步发酵将第二步中复合乳酸菌发酵剂接入第一步中的苹果汁，接种量为1%，混合均匀，在37℃的摇床中180 r/min培养36 h，即为乳酸菌苹果发酵汁。
22.对比例9第一步制备蓝莓汁挑选新鲜完整的蓝莓，用无菌水清洗并漂洗干净，按料液比1:2进行榨汁混匀后过120目筛，滤液在75℃下巴氏杀菌15min；第二步乳酸菌发酵剂的制备将从乳制品中分离出的植物乳杆菌j26菌株在mrs液体培养基中于37℃ 活化12 h，然后在相同的条件下继代培养，直到乳酸菌mrs液体培养基在600nm处的吸光值达到1.0，即得乳酸菌种子液；第三步发酵将1 ml接种物用0.01 mol/l磷酸盐缓冲盐水（pbs，ph7.4）洗涤两次，然后重新悬浮在等体积的蓝莓汁中，并将含有发酵剂的悬浮液添加到25 ml已灭菌的蓝莓汁中，此外，为促进植物乳杆菌j26的增殖，添加0.75 g（3 g/100 ml，w/v）脱脂奶粉和1.5 g（6 g/100 ml，w/v）葡萄糖于发酵前的蓝莓汁，并与37℃下恒温培养24 h。
23.对比例10第一步制备蓝莓汁挑选新鲜完整的蓝莓，用无菌水清洗并漂洗干净，按料液比1:2进行榨汁混匀后过
120目筛，滤液在75℃下巴氏杀菌15min；第二步蓝莓汁酶解称取适量蓝莓汁调ph为6.0加热到90℃后加入15 u/g的α-淀粉酶，酶解20 min；降温至60℃，调整ph为4.5，加入15 u/g糖化酶、20 u/g普鲁兰酶、15 u/g纤维素酶、80 u/g果胶酶酶解30 min，蓝莓汁酶解结束后，调整蓝莓汁糖含量为7%，灭菌，获得蓝莓汁发酵底物，4℃冷藏备用；第三步复合乳酸菌发酵剂制备将冷冻保藏的四株乳酸菌，即植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）、鼠李糖乳杆菌zrx01（genbank no.ky348290）、嗜酸乳杆菌zrx02（genbank no.mf804413）和戊糖片球菌mi515分别在mrs液体培养基中活化，使得乳酸菌的活菌数达10
10 cfu/ml，即得乳酸菌种子液，然后对四株乳酸菌进行复配，植物乳杆菌zrx03：鼠李糖乳杆菌zrx01：嗜酸乳杆菌zrx02：戊糖片球菌mi515的体积比为1:2:3:2，即得复合乳酸菌发酵剂，4℃冷藏备用；第四步发酵将第三步中复合乳酸菌发酵剂接入第二步中的蓝莓汁发酵底物，接种量为4%，混合均匀，于37℃恒温培养24 h，即为乳酸菌蓝莓发酵汁。
24.对比例11第一步制备蓝莓汁挑选新鲜完整的蓝莓，用无菌水清洗并漂洗干净，按料液比1:2进行榨汁混匀后过120目筛，滤液在75℃下巴氏杀菌15min；第二步复合乳酸菌发酵剂制备将冷冻保藏的四株乳酸菌，即植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）、鼠李糖乳杆菌zrx01（genbank no.ky348290）、嗜酸乳杆菌zrx02（genbank no.mf804413）和戊糖片球菌mi515分别在mrs液体培养基中活化，使得乳酸菌的活菌数达10
10 cfu/ml以上，即得乳酸菌种子液，然后对四株乳酸菌进行复配，植物乳杆菌zrx03：鼠李糖乳杆菌zrx01：嗜酸乳杆菌zrx02：戊糖片球菌mi515的体积比为1:2:3:2，即得复合乳酸菌发酵剂，4℃冷藏备用；第三步发酵将第二步中复合乳酸菌发酵剂接入第一步中的蓝莓汁，接种量为4%，为促进植物乳杆菌j26的增殖，添加0.75 g（3 g/100 ml，w/v）脱脂奶粉和1.5 g（6 g/100 ml，w/v）葡萄糖于发酵前的蓝莓汁，混合均匀，于37℃恒温培养24 h，即为乳酸菌蓝莓发酵汁。
25.对比例12第一步发酵底物的制备挑选新鲜的胡萝卜，清洗并切块后，按料液比1:1.5进行混匀榨汁，获得胡萝卜汁，使用nahco3调节ph至6.5，在80℃下巴氏杀菌20 min，所得胡萝卜汁冷却后加入葡萄糖至终浓度为10%（v/v），4℃储存；第二步发酵剂制备将鼠李糖乳杆菌保藏培养物在mrs培养基中进行活化复壮后再在mrs培养基中37℃静置培养18h，4℃离心收集菌体沉淀物（1000 r/min,10 min），用生理盐水洗涤并重悬菌体沉淀物，将其活菌数培养至6 lg(cfu/ml)左右，即得乳酸菌发酵种子液；第三步发酵
向1 l胡萝卜汁中接入鼠李糖乳杆菌[接种量6 1g(cfu/ml)左右］，将接种后的胡萝卜汁放置在37℃恒温培养箱内静置发酵培养48 h至发酵果蔬汁中含有9 lg(cfu/ml)左右的鼠李糖乳杆菌，即为乳酸菌胡萝卜发酵液。
[0026]
对比例13第一步发酵底物的制备挑选新鲜的胡萝卜，清洗并切块后，按料液比1:1.5进行混匀榨汁，获得胡萝卜汁，使用nahco3调节ph至6.5，在80℃下巴氏杀菌20 min，所得胡萝卜汁冷却后加入葡萄糖至终浓度为10%（v/v），4℃储存；第二步复合乳酸菌发酵剂制备将冷冻保藏的四株乳酸菌，即植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）、鼠李糖乳杆菌zrx01（genbank no.ky348290）、嗜酸乳杆菌zrx02（genbank no.mf804413）和戊糖片球菌mi515分别在mrs液体培养基中活化，使得乳酸菌的活菌数达10
9 cfu/ml，即得乳酸菌种子液，然后对四株乳酸菌进行复配，植物乳杆菌zrx03：鼠李糖乳杆菌zrx01：嗜酸乳杆菌zrx02：戊糖片球菌mi515的体积比为2:3:4:1，即得复合乳酸菌发酵剂，4℃冷藏备用；第三步发酵将第二步中复合乳酸菌发酵剂接入第一步中的胡萝卜汁发酵底物，接种量为2%，混合均匀，于37℃恒温培养48 h，即为乳酸菌胡萝卜发酵液。
[0027]
对比例14第一步制备胡萝卜汁挑选新鲜完整无虫害的胡萝卜，将胡萝卜清洗并切块后，按料液比1:1.5进行混匀榨汁，获得胡萝卜汁；第二步胡萝卜汁酶解称取适量胡萝卜汁，调ph为6.0加热到90℃后加入15 u/g的α-淀粉酶，酶解20 min；降温至60℃，调整ph为4.5，加入15 u/g糖化酶、20 u/g普鲁兰酶、15 u/g纤维素酶、80 u/g果胶酶酶解30 min，胡萝卜汁酶解结束后，调整胡萝卜汁糖含量为7%，灭酶，获得胡萝卜汁发酵底物，4℃冷藏备用；第三步复合乳酸菌发酵剂制备将冷冻保藏的四株乳酸菌，即植物乳杆菌zrx03（genbank no.mn784485）、鼠李糖乳杆菌zrx01（genbank no.ky348290）、嗜酸乳杆菌zrx02（genbank no.mf804413）和戊糖片球菌mi515分别在mrs液体培养基中活化，使得乳酸菌的活菌数达10
9 cfu/ml，即得乳酸菌种子液，然后对四株乳酸菌进行复配，植物乳杆菌zrx03：鼠李糖乳杆菌zrx01：嗜酸乳杆菌zrx02：戊糖片球菌mi515的体积比为2:3:4:1，即得复合乳酸菌发酵剂，4℃冷藏备用；第四步发酵将第三步中复合乳酸菌发酵剂接入第二步中的胡萝卜汁发酵底物，接种量为2%，混合均匀，于37℃恒温培养48 h，即为乳酸菌胡萝卜发酵汁。
[0028]
花青素生物利用度的测定测定方法：第一步动态鼠胃消化模型（1）模拟液的配制：唾液、胃液、肠液等消化液的配置方法，按照仪器说明配置；
（2）样品的处理：取4 ml待测样品与8 ml蒸馏水混合，然后加入1 ml唾液模拟液混合均匀，在37℃水浴锅中放置5 min，以此模拟口腔消化过程，吸取7 ml样品备用；（3）设备参数：模拟胃液注入速度25 μl/min；模拟肠液注入速度30μl/min；排空速度80 μl/min；胃挤压频率为3 rpm，胃滚动频率12 rpm，肠滚动频率36 rpm；（4）取样：消化结束后，分别将胃、肠中残留的样品收集起来，灭酶后保存备用；第二步生物有效性测定方法一：模拟胃肠道消化和结肠发酵后花青素的生物有效性公式如下：生物有效性/%=（体外消化后样品中花青素含量）/（体外消化前样品中花青素含量）
×
100；方法二：测定指标：口服生物利用度f(%)通常用血液循环中的活性成分浓度来估计。
[0029]
计算方法：f＝(auc口服
×
口服剂量)/(auc静脉注射
×
静脉注射剂量)
×
100%；测定结果如表1所示。
[0030]
表1
由表1可知，利用方法一测定的生物有效性中，实施例1-5中经四株复合乳酸菌发酵的紫薯花青素，其生物利用度值达到了52%以上，而通过对比例1-5可知，任意两株、三株复合乳酸菌发酵的紫薯花青素，其生物利用度均无法达到本发明的预期效果，且不同菌株放在一起，有的相互增效，有的作用减弱，像食物的相生相克现象，说明本发明采用的菌株之间具有协同增效作用；由对比例6-14可知，本发明也适用于其他蔬果，比如苹果、蓝莓、胡萝卜，并且同样能够获得优异的效果；利用方法二测定的数据与方法一相似，亦可表明本发明能够提高紫薯等果蔬中花青素的生物利用度。
[0031]
抗氧化能力的测定测定方法：
（1）dpph自由基清除率测定：取稀释10倍的紫薯汁与0.2 mmol/l dpph溶液各3 ml摇匀，避光放置30 min，517 nm波长处测定吸光度a0，同时测定稀释10倍的紫薯汁与溶剂乙醇各3 ml混合后的吸光度a1，以及乙醇与dpph溶液各3 ml合后的吸光度a2，以乙醇为空白，dpph自由基清除率计算公式为：dpph自由基清除率/%=（a2+a
1-a0）/a2×
100；（2）羟自由基清除率的测定：分别取紫薯汁、9 mmol/l乙醇-水杨酸溶液、9 mmol/l feso4和8.8 mmol/l h2o2溶液各1 ml于25 ml比管中，用蒸馏水定容至15 ml，摇匀后放入37 ℃水浴锅中提取15 min后测吸光度；a0测定时参比溶液为不加h2o2体系，ax、ax0测定时参比溶液为去离子水；羟自由基清除率计算公式为：羟自由基清除率/%=（a0+a
x0-a
x
）/a0×
100；（3）总还原能力的测定：取0.2 ml紫薯汁，并分别加入2.5 ml pbs（0.2 mol /l，ph6.6）、2.5 ml质量分数为1%的k3[fe(cn)6]和l ml蒸馏水，于水浴锅50 ℃反应20 min后，加1 ml体积分数为10%的c2hci3o2，离心10 min（3000 r/min），取2.5 ml上清液加2.5 ml蒸馏水和0.5 ml体积分数为0.1% fecl3，在700 nm 处测定吸光度；测定结果如表2所示。
[0032]
表2
由表2可知：对比例1-5的抗氧化能力均显著低于实施例1，表明任意两株、三株复合乳酸菌发酵的紫薯花青素，其抗氧化能力均无法达到本发明的预期效果，且不同菌株放在一起，有的相互增效，有的作用减弱，像食物的相生相克现象，说明本发明采用的菌株之间具有协同增效作用；由对比例6-14可知，本发明也适用于其他蔬果，比如苹果、蓝莓、胡萝卜，并且同样能够获得优异的效果。
[0033]
降血糖能力的测定测定方法：分别取1 ml α-葡萄糖苷酶溶液（0.2 u/ml）与1 ml的紫薯汁溶液在试管中震荡使混匀，对照管用1 ml磷酸盐缓冲液（0.1m，ph 6.8）代替样品，在37 ℃水浴中反应10 min，而后向试管中加入1 ml底物pnp-g（1 mm）溶液，反应20 min，最后迅速加入1 ml无水乙醇使酶失活，终止反应，测定405 nm处的吸光值；空白管为1 ml样品与1 ml酶混合，加入1 ml缓冲液，最后加入1 ml无水乙醇使酶失活，每次试验三组平行，样品的抑制率的计算公式如下：抑制率/%=（a
对照-a
样品
+a
空白
）/a
对照
×
100%，测定结果如表3所示。
[0034]
表3由表3可知，对比例1-5与实施例1相比，紫薯花青素的降血糖能力显著降低，表明任意两株、三株复合乳酸菌发酵的紫薯花青素，其降血糖能力均无法达到本发明的预期效果，且不同菌株放在一起，有的相互增效，有的作用减弱，像食物的相生相克现象，说明本发明采用的菌株之间具有协同增效作用；由对比例6-14可知，本发明也适用于其他蔬果，比如苹果、蓝莓、胡萝卜，并且同样能够获得优异的效果。
[0035]
花青素代谢组学分析测定样品：未处理紫薯汁、实施例1制备的植物乳杆菌zrx03、鼠李糖乳杆菌zrx01、嗜酸乳杆菌zrx02、戊糖片球菌mi515复合发酵剂发酵的紫薯汁、实施例1发酵消化前后样品；测定方法：利用超高效液相谱（ultra performance liquid chromatography，uplc）（exionlc
™ꢀ
ad ）和串联质谱（tandem mass spectrometry，ms/ms）（qtrap
®ꢀ
6500
+），对样本进行物质鉴定，测定结果见表4a和表4b。
[0036]
表4a表4b
结果表明：经乳酸菌发酵后，乳酸菌发酵紫薯汁中以芍药花素和矢车菊素为主的花青素中，酰基化花青素peonidin-3-o-p-hydroxybenzoylsophoroside-5-glucoside、peonidin-3-o-(6''-ferulylsophoroside)-5-glucoside、cyanidin-3,5,3'-o-triglucoside、pelargonidin-3-sophoroside-5-glucoside，与糖基化花青素peonidin-3,5-o-diglucoside、malvidin-3-o-glucoside等的含量明显高于未发酵紫薯汁（新鲜紫薯汁），其中malvidin-3-o-glucoside的含量显著高于未发酵组紫薯汁的含量；但与未发酵紫薯汁相比，在发酵紫薯汁中未检测到delphinidin-3-o-sambubioside、cyanidin-3-o-(6-o-malonyl-beta-d-glucoside)、cyanidin-3-o-glucoside、pelargonidin-3-o-(6-o-malonyl-beta-d-glucoside)、pelargonidin-3-o-glucoside等物质，可能是发酵过程中导致这些物质被转化或降解。
[0037]
利用差异代谢物kegg对显著差异的花青素化合物进行通路富集分析，代谢通路富集分析结果以气泡图的形式展示（图1），每一个纵坐标代表一条代谢通路。复合乳酸菌发酵紫薯汁，紫薯花青素共涉及4个代谢通路（图1），分别为新陈代谢途径、类黄酮的生物合成、次级代谢产物的生物合成、花青素的生物合成。这些差异代谢物参与了1个或多个代谢通路，如pelargonidin-3-o-glucoside均参与了花青素的生物合成、次级代谢产物的生物合成、新陈代谢途径的生物合成；飞燕草素均参与了花青素的生物合成、次级代谢产物的生物合成、新陈代谢途径的生物合成与类黄酮的生物合成；cyanidin-3-o-(6-o-malonyl-beta-d-glucoside)、cyanidin-3-o-glucoside、delphinidin-3-o-sambubioside、pelargonidin-3-o-(6-o-malonyl-beta-d-glucoside)、delphinidin等均参与了花青素的生物合成途径。
[0038]
以上应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：

1.一种提高紫薯花青素功能特性的方法，其特征在于，包括如下步骤：1）、制备紫薯浆：挑选新鲜完整无虫害的紫薯，将紫薯清洗并切块后，按料液比1:1.5-1:3.5进行混匀榨汁，获得紫薯浆；2）、紫薯浆酶解：采用α-淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶、纤维素酶、果胶酶对紫薯浆酶解，灭菌，获得紫薯汁发酵底物，冷藏备用；3）、复合乳酸菌发酵剂制备：将植物乳杆菌zrx03、鼠李糖乳杆菌zrx01、嗜酸乳杆菌zrx02和戊糖片球菌mi515分别在mrs液体培养基中活化，使得乳酸菌的活菌数达109～10
11
cfu/ml，即得乳酸菌种子液，四株乳酸菌种子液按照体积比（1～4）：（1～4）：（1～4）：（1～4）进行复配，得到复合乳酸菌发酵剂，于4-10℃冷藏备用；4）、发酵：复合乳酸菌发酵剂接入紫薯汁发酵底物中，接种量为1%～4%，混合均匀，恒温培养，得到乳酸菌紫薯发酵汁。2.根据权利要求1所述的提高紫薯花青素功能特性的方法，其特征在于，步骤2）的具体步骤为：称取适量紫薯浆调ph为5.0-6.0加热到90-100℃后加入15-20 u/g的α-淀粉酶，酶解20-30 min；降温至55-65℃，调整ph为4.0-5.0，加入15-20 u/g糖化酶、20
ꢀ‑
25 u/g普鲁兰酶、15-20 u/g纤维素酶、75-85 u/g果胶酶酶解25-35 min，酶解结束后，调整紫薯汁糖含量为5%-9%，灭酶，获得紫薯汁发酵底物，4-10℃冷藏备用。3.根据权利要求1所述的提高紫薯花青素功能特性的方法，其特征在于，步骤4）中培养温度为33℃～41℃，培养时间为12 h～24 h。

技术总结

本发明公开了一种提高紫薯花青素功能特性的方法，属于食品发酵技术领域，该方法主要包括制备紫薯浆、紫薯浆酶解、复合乳酸菌发酵剂制备以及发酵几个步骤，其中，复合乳酸菌发酵剂由植物乳杆菌zrx03（GenBank NO.MN784485）、鼠李糖乳杆菌zrx01（GenBank NO.KY348290）、嗜酸乳杆菌zrx02（GenBank NO.MF804413）和戊糖片球菌Mi515复配得到，接种量为1%～4%，经过发酵，紫薯花青素的生物利用度、抗氧化、降血糖功能特性均得到了大幅度提升，本发明同样可以提高其他蔬果，比如苹果、蓝莓、胡萝卜中花青素的功能特性。胡萝卜中花青素的功能特性。胡萝卜中花青素的功能特性。