喬明武，何人可，宋蓮軍，趙秋艷，龐曉晗

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，鄭州市大豆深加工重點實驗室，河南鄭州 450002）

黃漿水作為傳統(tǒng)豆制品生產(chǎn)排放的乳清廢水，具有豐富的營養(yǎng)價值。黃漿水中富含蛋白質(zhì)、大豆低聚糖、大豆異黃酮和大豆皂苷、一定量的B族維生素、有機酸、水溶性蛋白、氨基酸、脂類等營養(yǎng)成分，以及K，P，Ca，F(xiàn)e等微量元素[1-6]。目前，大量的黃漿水主要作為工業(yè)廢棄物被排放，所含豐富的營養(yǎng)素未被利用，其化學(xué)耗氧量（COD）、生物耗氧量（BOD） 值較高，總氮（TN） 和氨氮（NH3-N）也較高，屬于高濃度廢水，因此也極易腐敗，嚴重污染環(huán)境。據(jù)報道，生產(chǎn)75 t豆制品所排放的廢水，相當(dāng)于2.5～3.0萬人的城市一天的生活污水[2，5]。我國豆腐制品加工量較大，黃漿水的處理排放也給企業(yè)帶來沉重的負擔(dān)。因此，將黃漿水作為新的種質(zhì)資源綜合利用意義重大。

試驗以黃漿水為主要培養(yǎng)基，以乳酸菌和酵母菌為發(fā)酵劑，通過對發(fā)酵產(chǎn)物的總酸度、pH值、氨基酸態(tài)氮和檸檬酸、醋酸、酒石酸、丁二酸、乳酸5種有機酸含量變化分析，確定最佳發(fā)酵工藝，以提高產(chǎn)酸量，為黃漿水富集產(chǎn)酸工業(yè)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

黃豆，市售；內(nèi)酯，由江西新黃海醫(yī)藥食品化工有限公司提供；消泡劑，由鄭州市二七大河精細化工廠提供；乳酸菌、酵母菌，由微生物實驗室保存。

1.2 儀器與設(shè)備

P680ALPG-4型高效液相色譜儀，戴安中國有限公司產(chǎn)品；TDL-5-A型臺式離心機，上海安亭科學(xué)儀器廠產(chǎn)品；SHZ-D型循環(huán)水式多用真空泵，河南智誠科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品；BS-1EA型數(shù)顯振蕩培養(yǎng)箱、HY-5型回旋式振蕩器，金壇市杰瑞爾電器有限公司產(chǎn)品；YXQG01型蒸汽消毒器，山東新華醫(yī)療器械廠產(chǎn)品；BCM-1000A型雙人超凈工作臺，蘇州安泰技術(shù)有限公司產(chǎn)品；FA2004A型電子天平，上海精天電子儀器有限公司產(chǎn)品；PHS-3CPH型測定儀，上海理達儀器廠產(chǎn)品；UV-2000型紫外可見分光光度計，尤尼柯儀器有限公司產(chǎn)品。

1.3 試驗方法

1.3.1 黃漿水的預(yù)處理

取一定量的黃漿水，以轉(zhuǎn)速5000 r/min離心15min，取上清液。利用離子交換去除上清液黃漿水中的陽離子，每1 L黃漿水料液在3～4 min內(nèi)勻速通過離子交換樹脂，通過次數(shù)為10～15次。最后加入5%的活性炭，在120 W功率下超聲50 min后，真空抽濾法去除活性炭，得黃漿水處理液備用。

1.3.2 發(fā)酵培養(yǎng)

取100 mL黃漿水處理液置于三角瓶中，添加2%葡萄糖，于121℃條件下滅菌15 min，冷卻至室溫后，從斜面接一環(huán)乳酸菌、酵母菌到100 mL黃漿水液體培養(yǎng)基中，于38℃條件下培養(yǎng)24 h，進行活化并擴大培養(yǎng)后備用。

取一定量添加2%葡萄糖的黃漿水培養(yǎng)基，按不同比例接種乳酸菌和酵母菌，在38℃條件下發(fā)酵72 h，分析發(fā)酵產(chǎn)物，確定最佳發(fā)酵工藝。

1.3.3 發(fā)酵產(chǎn)物含量測定

（1） 產(chǎn)酸總量的測定。采用GB 5009.239—2016食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品酸度的測定的方法測定總酸。

（2） 氨基酸態(tài)氮測定。采用GB 5009.235—2016食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中氨基酸態(tài)氮的測定的方法測定氨基酸態(tài)氮含量。

（3）黃漿水中有機酸含量測定。參考GB5009.157—2016食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品有機酸的測定和李健等人[3]HPLC法進行有機酸的測定。色譜條件：Agilent Eclipse XDB-C18型色譜柱 （4.6 mm×150 mm，5 μm）；檢測器為紫外檢測器，檢測波長210 nm；流動相為甲醇、0.01 mol/L KH2PO4－H3PO4緩沖溶液（3∶97，pH值2.85）；流速0.8 mL/min，柱溫25℃，進樣量20 μL。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和SPSS 19.0進行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 乳酸菌和酵母菌分別發(fā)酵產(chǎn)物含量對比結(jié)果

乳酸菌、酵母菌分別發(fā)酵黃漿水培養(yǎng)基時，對發(fā)酵產(chǎn)物總酸度、pH值、氨基態(tài)氮含量、有機酸含量進行對比。

乳酸菌和酵母菌發(fā)酵產(chǎn)物對比見表1。

表1 乳酸菌和酵母菌發(fā)酵產(chǎn)物對比

由表1可知，經(jīng)乳酸菌、酵母菌發(fā)酵后的產(chǎn)物，有機酸含量均有顯著性提高。乳酸菌發(fā)酵后產(chǎn)物與未發(fā)酵組相比，總酸度、氨基酸態(tài)氮、檸檬酸、醋酸、酒石酸、丁二酸和乳酸含量極顯著性增加（p＜0.01），pH值顯著性減?。╬＜0.05）；酵母菌發(fā)酵后產(chǎn)物與未發(fā)酵組相比，氨基酸態(tài)氮、檸檬酸、醋酸、酒石酸和丁二酸含量極顯著性增加（p＜0.01），總酸度和乳酸含量顯著性增加（p＜0.05），pH值極顯著性減?。╬＜0.01）。乳酸發(fā)酵后，產(chǎn)物總酸度、氨基酸態(tài)氮、檸檬酸、酒石酸和乳酸含量大幅增加，且效果優(yōu)于酵母菌發(fā)酵；酵母菌發(fā)酵后，產(chǎn)物醋酸含量大幅增加且效果優(yōu)于乳酸發(fā)酵。

2.2 乳酸菌與酵母菌混合發(fā)酵產(chǎn)物含量結(jié)果2.2.1 總酸度和pH值變化結(jié)果

不同接種比例的乳酸菌和酵母菌混合發(fā)酵黃漿水培養(yǎng)基時，發(fā)酵產(chǎn)物總酸度和pH值的變化不同。

乳酸菌與酵母菌接種比對發(fā)酵產(chǎn)物總酸度的影響見圖1，乳酸菌與酵母菌接種比對發(fā)酵產(chǎn)物pH值的影響見圖2。

圖1 乳酸菌與酵母菌接種比對發(fā)酵產(chǎn)物總酸度的影響

由圖1可知，當(dāng)乳酸菌與酵母菌接種比為1∶1時，酸度顯著性最低（p＜0.05） 為5.5 g/L；當(dāng)乳酸菌與酵母菌接種比為4∶1時，酸度顯著性最高（p＜0.05） 為9.8 g/L，但低于單一乳酸菌發(fā)酵時的酸度11.0 g/L。

圖2 乳酸菌與酵母菌接種比對發(fā)酵產(chǎn)物pH值的影響

由圖2可知，當(dāng)乳酸菌與酵母菌接種比為1∶1時，pH值最高為4.43；乳酸菌與酵母菌接種比為4∶1時，pH值最低為3.96，但大于乳酸菌發(fā)酵時的3.52，由此可知當(dāng)乳酸菌發(fā)酵時pH值最高。

2.2.2 氨基態(tài)氮變化結(jié)果

不同接種比例的乳酸菌和酵母菌混合發(fā)酵黃漿水培養(yǎng)基時，對發(fā)酵物氨基態(tài)氮含量的變化情況進行研究。

乳酸菌與酵母菌接種比對發(fā)酵物氨基態(tài)氮含量的影響見圖3。

圖3 乳酸菌與酵母菌接種比對發(fā)酵物氨基態(tài)氮含量的影響

由圖3可以看出，隨著乳酸菌與酵母菌接種比的變化，乳酸菌接種量逐步增加，酵母菌接種量逐步減少，氨基態(tài)氮含量呈現(xiàn)基本遞增的趨勢，氨基態(tài)氮含量在乳酸菌與酵母菌接種比為4∶1時含量最高為0.39 g/L，但仍低于乳酸菌發(fā)酵時的氨基態(tài)氮含量0.41 g/L，說明氨基態(tài)氮最佳發(fā)酵方式為乳酸菌發(fā)酵，乳酸菌發(fā)酵可以有效增加蛋白質(zhì)和氨基酸的含量，提高黃漿水的營養(yǎng)價值，尤其在生產(chǎn)γ-氨基丁酸方面前景廣闊[5]。

2.2.3 有機酸變化結(jié)果

不同接種比例的乳酸菌和酵母菌混合發(fā)酵黃漿水培養(yǎng)基時，對發(fā)酵產(chǎn)物檸檬酸、醋酸、酒石酸、丁二酸、乳酸含量的情況進行研究。

乳酸菌與酵母菌接種比對有機酸含量的影響見圖4。

由圖4可以看出，發(fā)酵液中乳酸含量隨著乳酸菌與酵母菌接種比的變化呈現(xiàn)遞增趨勢，在乳酸菌與酵母菌接種比為1∶1時，含量最低為0.991 5 g/L；乳酸菌與酵母菌接種比為4∶1時，含量為1.108 3 g/L，顯著高于其他試驗組（p＜0.05），但仍低于乳酸菌發(fā)酵時的檸檬酸含量1.207 2 g/L。

圖4 乳酸菌與酵母菌接種比對有機酸含量的影響

醋酸含量隨著乳酸菌與酵母菌接種比的變化呈遞減趨勢，在乳酸菌與酵母菌接種比為4∶1時，含量最低為0.685 7 g/L；乳酸菌與酵母菌接種比為1∶4時，含量最高為0.985 9 g/L，但仍低于酵母菌發(fā)酵時的檸檬酸含量1.074 6 g/L。

酒石酸含量隨著乳酸菌與酵母菌接種比的變化含量呈遞減趨勢，在乳酸菌與酵母菌接種比為4∶1時，含量最低為2.170 1 g/L；乳酸菌與酵母菌接種比為1∶4時，含量最高為2.385 9 g/L。

丁二酸在發(fā)酵液中含量很低，且乳酸菌與酵母菌接種比對丁二酸含量的影響不大，在乳酸菌與酵母菌接種比為3∶2時，發(fā)酵液中丁二酸含量最高為0.074 0 g/L。

乳酸在發(fā)酵液中含量很低，但在乳酸菌、酵母菌接種比為2∶3和4∶1時，乳酸含量有明顯提升；當(dāng)乳酸菌與酵母菌接種比為4∶1時，含量最高為0.404 9 g/L，但仍低于乳酸菌發(fā)酵時的含量1.043 9 g/L，所以當(dāng)乳酸菌發(fā)酵時乳酸含量最高為1.043 9 g/L，乳酸菌最佳發(fā)酵方式為乳酸菌發(fā)酵。采用聯(lián)苯比色法對發(fā)酵液中乳酸含量進行單獨測定，經(jīng)過多次試驗發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵液中乳酸的含量為不可測出。說明乳酸在發(fā)酵液中的含量極低，可能是因為乳酸菌產(chǎn)生的乳酸迅速發(fā)生了轉(zhuǎn)化，這與圖4的液相結(jié)果相符合。

3 結(jié)論

黃漿水經(jīng)乳酸菌、酵母菌發(fā)酵后的產(chǎn)物，有機酸含量均有顯著性增加。乳酸菌發(fā)酵黃漿水時，產(chǎn)物中檸檬酸、酒石酸、乳酸含量大幅增加；酵母菌發(fā)酵黃漿水時，產(chǎn)物中醋酸含量大幅增加。乳酸菌和酵母菌聯(lián)合發(fā)酵促進了產(chǎn)物有機酸含量的增加，為黃漿水工業(yè)化生產(chǎn)不同有機酸提供理論依據(jù)。因此，生產(chǎn)乳酸的最佳發(fā)酵方式為乳酸菌發(fā)酵，生產(chǎn)醋酸的最佳發(fā)酵方式為酵母菌發(fā)酵，生產(chǎn)酒石酸的最佳發(fā)酵方式為乳酸菌與酵母菌以接種比1∶4發(fā)酵，生產(chǎn)丁二酸最佳發(fā)酵方式為乳酸菌與酵母菌以接種比3∶2發(fā)酵。