利用液态深层发酵从洋葱固体废物中高效回收抗氧化多酚阅读次数 [515] 发布时间 :2024-07-30
总结：采用经选育的发酵菌种液态深层发酵处理洋葱皮，有效提高洋葱皮中多酚等生物活性物质的释放和回收，实现洋葱加工副产物高值化利用。
背景：
洋葱 (Allium cepa) 是百合科 (Liliaceae) 葱属 (Allium) 二生或多年生植物，作为全球最常见的蔬菜之一，以肥大的肉质鳞茎为食用部分，欧美国家誉其为“菜中皇后”。洋葱原产亚洲西部，已有5000多年栽培历史，近代传入我国，在我国栽培仅有100余年的历史。据估计，世界洋葱总产量约为9323万吨，然而无论是在家庭还是工业层面，洋葱加工都会产生大量的固体废物。据报道，仅在欧洲每年洋葱生产和加工产生的固体废物就高达约60万吨，如茎、根和皮等，其成分和气味不适宜用作填埋垃圾或动物饲料。但是它们富含纤维和生物活性物质，可用于开发生物产品，如多酚和酶。
洋葱皮中的酚类化合物，主要为槲皮素及其衍生物，具有众多药用特性，如抗氧化、抗菌、抗癌、抗诱变以及降糖等功效。发酵被认为是从农副产物中获得酚类化合物的有效方法，该文报道了研究团队采用液态深层发酵处理洋葱皮，提高多酚类物质的释放和回收，以实现洋葱加工副产物高值化利用。
1.研究方法
该研究选取了适用于植物原料及发酵食品生产相关的94种细菌和45种酵母菌，采用浸没式分批发酵对洋葱皮原料进行处理，预实验确定适宜的洋葱皮培养基浓度，通过生长评分、微生物学与理化分析等，筛选适合在不同种类、浓度的洋葱皮下具有生长能力的微生物菌株。
2.结果与结论
3.1 探究细菌在不同种类、浓度的洋葱皮下的生长情况
红洋葱皮组细菌的WMG值在0~3.8之间，平均值为0.7；黄洋葱皮组细菌的WMG值在0~3.5之间，平均值为0.4。
洋葱皮作为主要营养来源时，细菌的生长水平各不相同，部分测试菌株未能生长。在两种洋葱皮中均有较好生长效果的是热带醋酸杆菌，其次是液化沙雷菌、巴氏葡萄球菌、短乳酸杆菌、植物乳酸杆菌。鞘脂单胞菌属和简单芽胞杆菌则在黄洋葱皮中表现出优先生长的特性。
图1 不同细菌在不同浓度洋葱皮匀浆中的加权平均生长值
3.2 探究酵母菌在不同种类、浓度的洋葱皮下的生长情况
红洋葱皮组酵母菌的WMG值在1~2.8之间，平均值为1.6；黄洋葱皮组酵母菌的WMG值在1.7~3.5之间，平均值为2.1。结果表明，作为碳源，黄洋葱皮对酵母菌生长的影响更小。
洋葱皮作为主要营养来源时，酵母菌的生长水平各不相同，所有测试菌株均能生长。其中黑酵母菌、念珠菌属（博伊丁念珠菌、近平滑念珠菌、热带念珠菌）、汉斯德巴氏酵母菌等均生长效果较好。
除部分菌株外，酵母菌的WMG值均高于细菌。
图2 不同酵母菌在不同浓度洋葱皮匀浆中的加权平均生长值
3.3 细菌和酵母菌发酵提高洋葱皮总酚含量
发酵10天后，红洋葱皮组的总酚含量显著高于未发酵组，其中接种植物乳酸杆菌的样品中总多酚含量最高，达到90.96±3.74 mg GAE/g DW。发酵10天后，黄洋葱皮组的总多酚含量增加，其中接种酿酒酵母菌的样品中总多酚含量最高，达到34.24±0.36 mg GAE/g DW。
表1 未发酵组和洋葱皮液态发酵组总多酚含量对比
综上所述，液态发酵能够提高洋葱皮中生物活性物质的回收，以及产生相关酶类。黄洋葱皮经发酵后总酚释放显著增加，此外，经植物乳酸杆菌和酿酒酵母菌处理后，有利于槲皮素苷元回收以及相关酶活表现。
4.展望
该研究表明在特定菌株驱动下微生物发酵预处理可替代传统的物理和化学方法，其低成本、可持续地提高洋葱皮中多酚类物质的提取和槲皮素苷元的回收。微生物发酵工艺配合其他领域技术（如下游处理），可进一步提高洋葱皮中活性物质的产量，并且降低其活性损耗，。
5.参考资料
[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] 从洋葱固体废物中高效回收抗氧化多酚_研究_溶剂_处理 (sohu.com)
撰写：郭锐婷
审核：祁姣姣、朱剑锋
文宣：杨晓媚