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    富鐵面包酵母的篩選及富集條件研究
    發表日期:2018/6/3 18:38:44 瀏覽次數:733

    本文探索獲得富鐵面包酵母的富集條件。篩選獲得一株富鐵能力較強的面包酵母菌株 QN006。通過單因素實驗確定該菌株富鐵工藝條件為:鐵鹽種類為硫酸亞鐵,亞鐵離子濃度為 900μg/mL,添加時間為 0h,溫度為 28℃,pH 為 5.0。在此條件測得面包酵母 QN006 的鐵富集 量為 13.92mg/g 干菌體,不加糖面團發酵力達到 623mL/h。鐵是我國膳食攝取中最容易缺乏的三種礦物元素之一。研究表明 ,90%的貧血是由缺鐵引發 ,貧血會使人嗜睡、乏力或胸悶,免疫力降低,誘發口腔炎癥、貧血性心臟病和各種感染性疾病等多種疾病,也會促進腫瘤的發生和發展并降低治療的效果。


    傳統的鐵強化劑多采用無機鐵,口感差,胃腸道副反應較大,吸收率較低。而面包酵母具有較強富集微量元素的能力,能在生長中自主吸收和轉化,將鐵由無機態轉變為有機態,對胃腸道刺激少,吸收快,無毒副作用。另外,面包酵母中還含有多種人體必需氨基酸、維生素和生理活性物質等,廣泛應用于面包和饅頭等日常食品。因此,開發富鐵面包酵母可實現飲食補鐵,是預防鐵缺乏的有效手段,是高效補鐵劑的研究方向。本文通過篩選高富鐵面包酵母,并對酵母富鐵的影響因素進行研究, 為富鐵面包酵母和高效補鐵劑的開發提供理論支持。



    1 材料與方法


    1.1 材料與試劑


    酵母 1008、法式酵母、馬利酵母、酵母 2006、酵母 2009、酵母 QN006,食品微生物實驗室保藏;硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、硫化鐵、氯化鐵、磷酸鐵、鹽酸羥胺、鄰菲羅啉,均為化學純。


    1.2 優良富鐵酵母的篩選


    分別接種酵母 1008、法式酵母、馬利酵母、酵母2006、酵母 2009、酵母 QN006,測定 0h,2h,6h,10h,14h,17h,20h 和 24h 發酵液中鐵含量并測定菌體干重,計算鐵富集量。


    鐵富集量(mg/g 干菌體)=(發酵液初始鐵含量-發酵液鐵剩余量)/酵母干重


    發酵液鐵含量的測定:鄰菲羅啉分光光度法。


    1.3 影響面包酵母富鐵的因素研究


    以硫酸亞鐵為鐵鹽,培養 0h 添加的亞鐵離子濃度為 500μg/mL,接種量為 5%,pH 為 6.0,溫度定為30℃,搖瓶培養 24h 為基礎,進行以下單因素實驗。


    1.3.1 鐵鹽種類對富鐵面包酵母鐵富集量的影響


    用硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、磷酸鐵、氯化鐵和硫化亞鐵五種鐵鹽來替代基礎中 FeSO4, 測定發酵液中鐵含量,計算鐵富集量,確定最佳鐵富集用鐵鹽種類。


    1.3.2 亞鐵離子濃度對富鐵面包酵母鐵富集量的影響


    用 亞 鐵 離 子 濃 度 為 300μg/mL,500μg/mL,700μg/mL,900μg/mL,1100μg/mL,1300μg/mL 來 代替基礎中 500μg/mL,測定發酵液中鐵含量,計算鐵富集量,確定最佳鐵富集用亞鐵離子濃度。


    1.3.3 鐵添加時間對富鐵面包酵母鐵富集量的影響


    在培養 0h,2h,4h,8h,12h 和 18h 后添加鐵鹽來代替基礎中的 0h,測定發酵液中鐵含量,計算鐵富集量,確定最佳鐵添加時間。


    1.3.4 溫度對富鐵面包酵母鐵富集量的影響


    在溫度為 7℃,18℃,28℃,30℃,36℃培養富鐵面包酵母來代替基礎中的 30℃,測定發酵液中鐵含量,計算鐵富集量,確定最佳鐵富集溫度。


    1.3.5 不同 pH 對富鐵面包酵母鐵的富集量的影響


    將 pH 分別調為 3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0 來代替基礎中的 6.0,測定發酵液中鐵含量,計算鐵富集量,確定最佳鐵富集 pH。


    1.4 富鐵面包酵母的最優實驗


    根據單因素實驗結果進行富鐵面包酵母的最優實驗,最終得出最佳培養條件和最高鐵富集量。


    1.5 不加糖面團發酵力的測定


    參照 GB/T 20886-2007 進行實驗,記錄 30℃下60min 內的 CO2產生量,實驗重復 3 次取平均值,誤差值小于 3%。



    2 結果與分析


    2.1 優良富鐵面包酵母的篩選


    0-2h 面包酵母中鐵富集量迅速上升,然后,隨時間延長鐵富集量變化不明顯,趨于穩定,由此可知,面包酵母富鐵能力與菌株特性密切相關,面包酵母 QN006 的鐵富集量最高,培養 24h 的鐵富集量為 7.58mg/g 干菌體, 較其他菌株高 5.81-10.02%,同時,該菌株的生物量也高于其他菌株,故選擇酵母 QN006 菌株作為富鐵面包酵母菌株進行后續研究。


    2.2 面包酵母 QN006 菌株富鐵條件的優化


    2.2.1 鐵鹽種類對面包酵母 QN006 鐵富集量的影響


    面包酵母 QN006 對五種鐵鹽均具有較強的富集能力, 富集量的大小順序為硫酸亞鐵>氯化鐵>磷酸鐵>硫酸亞鐵銨>硫化亞鐵,面包酵母 QN006 對 硫 酸 亞 鐵 的 鐵 富 集 量 最 高 , 可 達7.62mg/g 干菌體。因此,選擇硫酸亞鐵作為面包酵母QN006 鐵富集用鐵鹽。


    2.2.2 亞鐵離子濃度對面包酵母 QN006 鐵富集量


    的影響亞鐵離子濃度在 300-900μg/mL時鐵富集量隨亞鐵離子濃度增加而增加,在 900μg/mL時鐵富集量達到最高,為 13.17mg/g 干菌體,在 900-1300μg/mL 時鐵富集量趨于穩定, 但亞鐵離子濃度在 1100-1300μg/mL 時菌體生物量略有下降。因此,選擇最佳添加亞鐵離子濃度為 900μg/mL。


    2.2.3 鐵添加時間對面包酵母 QN006 鐵富集量的影響


    在 0-12h 添加硫酸亞鐵,面包酵母 QN006 的鐵富集量均能達到最大量,而在 18h加硫酸亞鐵,鐵富集量則明顯下降,在 22h 添加硫酸亞鐵的鐵富集量僅為最大值的 30.97%,這可能與富集時間較短有關,也與穩定期酵母特性有關。因此,面包酵母 QN006 在 0-12h 添加硫酸亞鐵的富鐵效果最好。


    2.2.4 溫度對面包酵母 QN006 鐵富集量的影響


    溫度對面包酵母 QN006 的鐵富集量有顯著影響, 在 28℃和 30℃培養時面包酵母的鐵富集量較高,在 28℃時,面包酵母 QN006 鐵富集量達到最大,為 7.76mg/g 干菌體。在 7℃、18℃和36℃ 時鐵富集量則明顯降低 。 溫度對面包酵母QN006 鐵富集量的影響與溫度對酵母生長的影響具有對應性, 說明酵母的生長代謝有利于鐵的富集。 因此, 面包酵母 QN006 鐵富集的最佳溫度為28℃。


    2.2.5 pH 對面包酵母 QN006 鐵富集量的影響


    pH 對面包酵母 QN006 的鐵富集量的影響較大,酸性條件有利于面包酵母 QN006 富集鐵,而中性偏堿的環境則不利于鐵的富集。在 pH5 時 , 面包酵母 QN006 的鐵富集量達到最大 , 為7.69mg/g 干菌體。因此,面包酵母 QN006 鐵富集的最佳 pH 值為 5。


    2.3 面包酵母 QN006 富鐵條件的確定


    以硫酸亞鐵為鐵鹽,在 0h 添加的亞鐵離子濃度為 900μg/mL, 接種量為 5%,pH 為 5.0, 溫度定為28℃,搖瓶培養 24h,測得面包酵母 QN006 的鐵富集量為 13.92mg/g 干菌體。


    2.4 面包酵母 QN006 不加糖面團中的發酵力


    未富集鐵和富集鐵后面包酵母QN006 的不加糖面團發酵力分別達到 632mL/h 和623mL/h, 均符合 GB/T 20886-2007 中低糖型鮮酵母發酵力(≥550mL/h)的要求。QN006 富集鐵后不加糖面團發酵力較未富集鐵前略有下降, 該下降與面包酵母富鐵后單位質量中酵母數量相對減少有關。


    3 討論


    本研究篩選獲得一株優良的富鐵面包酵母QN006,確定了該菌株富集鐵的工藝條件為:鐵鹽種類為硫酸亞鐵,亞鐵離子濃度為 900μg/mL,添加時間為 0h,溫度 28℃,pH 為 5.0。在此條件下測得面包酵母 QN006 的鐵富集量為 13.92mg/g 干菌體, 不加糖面團發酵力達到 623mL/h。按 3g 面包酵母可生產1kg 饅頭 (含水量<45%)計 ,每天食用 287g 饅頭就可達到我國推薦鐵的攝入量(12mg/d)。因此,利用富鐵面包酵母補鐵方便易行, 是目前鐵缺乏強化劑的一種優良的換代產品, 具有很高的市場推廣性和實際應用價值。


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