利用液態深層發酵從洋蔥固體廢物中高效回收抗氧化多酚閱讀次數 [1934] 發布時間 :2024-07-30
總結：采用經選育的發酵菌種液態深層發酵處理洋蔥皮，有效提高洋蔥皮中多酚等生物活性物質的釋放和回收，實現洋蔥加工副產物高值化利用。
背景：
洋蔥 (Allium cepa) 是百合科 (Liliaceae) 蔥屬 (Allium) 二生或多年生植物，作為全球最常見的蔬菜之一，以肥大的肉質鱗莖為食用部分，歐美國家譽其為“菜中皇后”。洋蔥原產亞洲西部，已有5000多年栽培歷史，近代傳入我國，在我國栽培僅有100余年的歷史。據估計，世界洋蔥總產量約為9323萬噸，然而無論是在家庭還是工業層面，洋蔥加工都會產生大量的固體廢物。據報道，僅在歐洲每年洋蔥生產和加工產生的固體廢物就高達約60萬噸，如莖、根和皮等，其成分和氣味不適宜用作填埋垃圾或動物飼料。但是它們富含纖維和生物活性物質，可用于開發生物產品，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。發酵被認為是從農副產物中獲得酚類化合物的有效方法，該文報道了研究團隊采用液態深層發酵處理洋蔥皮，提高多酚類物質的釋放和回收，以實現洋蔥加工副產物高值化利用。
1.研究方法
該研究選取了適用于植物原料及發酵食品生產相關的94種細菌和45種酵母菌，采用浸沒式分批發酵對洋蔥皮原料進行處理，預實驗確定適宜的洋蔥皮培養基濃度，通過生長評分、微生物學與理化分析等，篩選適合在不同種類、濃度的洋蔥皮下具有生長能力的微生物菌株。
2.結果與結論
3.1 探究細菌在不同種類、濃度的洋蔥皮下的生長情況
紅洋蔥皮組細菌的WMG值在0~3.8之間，平均值為0.7；黃洋蔥皮組細菌的WMG值在0~3.5之間，平均值為0.4。
洋蔥皮作為主要營養來源時，細菌的生長水平各不相同，部分測試菌株未能生長。在兩種洋蔥皮中均有較好生長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。鞘脂單胞菌屬和簡單芽胞桿菌則在黃洋蔥皮中表現出優先生長的特性。
圖1 不同細菌在不同濃度洋蔥皮勻漿中的加權平均生長值
3.2 探究酵母菌在不同種類、濃度的洋蔥皮下的生長情況
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。結果表明，作為碳源，黃洋蔥皮對酵母菌生長的影響更小。
洋蔥皮作為主要營養來源時，酵母菌的生長水平各不相同，所有測試菌株均能生長。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效果較好。
除部分菌株外，酵母菌的WMG值均高于細菌。
圖2 不同酵母菌在不同濃度洋蔥皮勻漿中的加權平均生長值
3.3 細菌和酵母菌發酵提高洋蔥皮總酚含量
發酵10天后，紅洋蔥皮組的總酚含量顯著高于未發酵組，其中接種植物乳酸桿菌的樣品中總多酚含量最高，達到90.96±3.74 mg GAE/g DW。發酵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，達到34.24±0.36 mg GAE/g DW。
表1 未發酵組和洋蔥皮液態發酵組總多酚含量對比
綜上所述，液態發酵能夠提高洋蔥皮中生物活性物質的回收，以及產生相關酶類。黃洋蔥皮經發酵后總酚釋放顯著增加，此外，經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酶活表現。
4.展望
該研究表明在特定菌株驅動下微生物發酵預處理可替代傳統的物理和化學方法，其低成本、可持續地提高洋蔥皮中多酚類物質的提取和槲皮素苷元的回收。微生物發酵工藝配合其他領域技術（如下游處理），可進一步提高洋蔥皮中活性物質的產量，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