传统发酵蚕豆内皂苷含量变化研究文献综述

文献综述

豆瓣酱是蚕豆传统发酵的产物，起源于我国，已经有几千年的历史了。在我国食品史上，很早就出现了酱的身影。在史料的记载中，3000年前的周朝以肉类为原料制酱，到春秋战国时期，农业得到了进一步发展，开始出现了以谷物及豆类为原料的豆酱、面酱等植物性酱类，并且得到迅速发展，成为不可缺少的调味品。在历史发展的潮流中，涌现出了很多具有地方特色的豆酱制品，其生产工艺也在不断的改进创新。最具代表的是四川蚕豆酱，又俗称豆瓣，它以蚕豆等为原料发酵酿制，形成了保持着蚕豆瓣原形的半流动黏稠体或半固态调味品。豆瓣酱由以往的家庭制作渐渐发展为现在的工业生产，至今已有200多年的历史。

传统发酵蚕豆酱酿造工艺主要分为单菌种制种曲阶段和自然发酵阶段这两个过程，第一部的制曲的好坏对后期的产品有很大的影响。在发酵食品中枯草芽孢杆菌应用极为广泛，其属于芽孢杆菌属，为革兰氏阳性菌，内生孢子，好氧菌，枯草芽孢杆菌是芽孢杆菌属中“公认安全(GRAS)”的细菌^[1]，由此可见使用枯草芽孢杆菌制曲是一个很好的选择。枯草芽孢杆菌作为一种安全菌株，对生物技术发展以及在食品工业中的应用有着重要的作用。

制种曲可分为晒席制曲、颠簸制曲和厚层通风制曲这三种不同的方式^[2]。晒席制曲是将曲料铺在席子上制曲；颠簸制曲是在专门的颠簸制曲架上放入曲料进行制曲；而厚层通风制曲则是在曲池中放入厚度达30 cm的曲料，利用机械方式供给空气的同时监控温度和湿度，使曲霉菌快速生长繁殖，这种方式多被大型酱类酿造厂采用。同时根据发酵原料是否煮熟，又可分为生料制曲和熟料制曲。在传统四川豆瓣酱的制作中采用生料制曲，因生料制曲节约能源 ,并且蚕豆中的蛋白质和淀粉不会水解而使产品别具特色。但是生料制曲没有经过灭菌处理，带有大量杂菌，非常容易造成杂菌污染，导致失败^[3]。

自然发酵阶段采用日晒夜露的方法，前期先将处理好的蚕豆瓣和制好的种曲混匀发酵，通风并控温控湿让曲种迅速繁殖，在翻曲时如果看到孢子漂浮在空气中形成的“扬尘”，即可加入浓盐水，拌匀后晒干，移至发酵缸进行晒露发酵。

豆瓣在发酵过程中生成很多活性物质，这些活性物质有利于人类健康、保健。而发酵的主要原料蚕豆中含有的大豆皂苷是一种较为重要的成分，具有显著的生物活性，虽有一定的不适口感，仍广泛应用到食品添加剂、保健食品、减肥食品及化妆品等。

大豆皂苷的价值值得我们进一步开发利用，但仍有很多问题有待解决。大豆皂苷在豆类中的含量较低，在几种常见的豆荚中蚕豆的大豆皂苷含量水平最低只有0.076%^[4]。国内外对蚕豆内皂苷的研究比较少，对蚕豆不同部分皂苷含量差异的研究也是寥寥无几，经过调查发现对蚕豆发酵前后皂苷变化的研究更是一片空白。在单婷婷^[5]、鱼红闪^[6]等人的研究中发现大豆的皂苷在发酵前后有明显变化，而蚕豆发酵时皂苷是否会发生变化也可以通过相似实验来探究。

在实验中可以将蚕豆种子分为整豆和脱皮的子叶，来探究蚕豆各部分皂苷含量的差异和发酵时皂苷的变化。大豆皂苷化学结构为五环三萜类齐墩果烷型，根据其苷元结构及连接糖苷结构的不同可以分为许多种类。目前根据其苷元结构类型，把大豆皂苷分为 A、B、DDMP、E、H、I、J 等七类。以C-21结合C-22及C-29的连接官能团的类型为基础，可以把上述七类皂苷归纳为三类，分别为A、B及Sg-6^[7]。A型大豆皂苷是以大豆皂醇A为母核结构，C-3和C-22同时结合糖苷的双糖链型皂苷。B型大豆皂苷是以大豆皂醇B为母核结构，C-3结合糖苷的单糖链型皂苷。Sg-6型皂苷首次从野生大豆中分离，因此类型皂苷形成与大豆植株内的Sg-6基因表达有关，故称Sg-6型蛋白^[8]。这类皂苷的特点为C-22的直接成为酮，C-29具有明显取代，29位碳甲基连接到20位碳；以C-20甲基被羟甲基、甲酸、丙二酸取代形成H、I、J型皂苷。

对于皂苷含量检测分为提取分离和含量检测两大步。一般的提取方法有大孔树脂吸附法、有机溶剂提取法、微波提取法及超声提取法。大孔树脂提取法是用乙醇溶液浸泡，在70℃回馏6 h滤得清液，再乙醇上柱洗脱, 得提取物。有机溶剂提取法是用乙醇浸提、正丁醇萃取、丙酮沉淀提取大豆中皂苷。微波提取法是加入乙醇溶剂后微波提取90秒，真空抽滤得到。超声波提取法是加入乙醇溶剂后在一定温度下用超声处理25分钟，过滤后用旋转蒸发仪挥干，再用甲醇溶解过滤得到皂苷。徐启红对这几种提取方法进行对比，实验结果表明, 有机溶剂提取法的提取率最高，可达93.4% , 但操作步骤较多, 有机溶剂用量也相对较大, 时间较长；大孔树脂吸附法的提取率也比较高, 为90.2% , 料液比较少, 但提取时间却很长, 需要6 h ; 而微波法和超声提取法则操作相对简单, 时间短、温度低、提取速率快，其提取的提取率也比较理想, 分别为59.8%和61.0%^[9]。选择大孔树脂吸附法或有机溶剂提取法可以获得高提取率,而选择微波法或超声提取法可以省时快速和操作简便。因此，根据不同的需求选择最合适的提取方法显得至关重要。

目前，皂苷的定量常用的方法有薄层色谱法、气相色谱法、香草醛H高氯酸比色法和高效液相色谱法，这些都属于分离型检测的定量手段。薄层色谱法操作步骤多,很繁琐^[10]。香草醛H高氯酸法是最广泛采用的皂苷显色法，但皂苷显色法测试所用来对照的标准品都不一样，会造成了测试结果的差异性^[11]。HPLC法可以准确检测各种单一皂苷的量，在使用中也比较方便快捷。