Yan Men

1 Laborator Național de Inginerie pentru Enzime Industriale, Institutul de Biotehnologie Industrială Tianjin, Academia Chineză de Științe, Tianjin, China,

alimentelor

Ping Zhu

1 Laborator Național de Inginerie pentru Enzime Industriale, Institutul de Biotehnologie Industrială Tianjin, Academia Chineză de Științe, Tianjin, China,

Yueming Zhu

1 Laborator Național de Inginerie pentru Enzime Industriale, Institutul de Biotehnologie Industrială Tianjin, Academia Chineză de Științe, Tianjin, China,

Yan Zeng

1 Laborator Național de Inginerie pentru Enzime Industriale, Institutul de Biotehnologie Industrială Tianjin, Academia Chineză de Științe, Tianjin, China,

Jiangang Yang

1 Laborator Național de Inginerie pentru Enzime Industriale, Institutul de Biotehnologie Industrială Tianjin, Academia Chineză de Științe, Tianjin, China,

Soarele Yuanxia

1 Laborator Național de Inginerie pentru Enzime Industriale, Institutul de Biotehnologie Industrială Tianjin, Academia Chineză de Științe, Tianjin, China,

Abstract

1. INTRODUCERE

Jujube (Ziziphus jujuba Mill), o plantă ramnaceoasă spinoasă, este cunoscută sub numele de jujube chinezesc sau curmale roșie. Fructele de Jujube conțin o mulțime de constituenți nutriționali precum polizaharide, triterpenoide, flavonoide, vitamine, nucleotide ciclice și compuși fenolici (Du și colab., 2013; Lee, Min, Lee, Kim și Kho, 2003; Li, Fan, Ding, & Ding, 2007). În special, fructele de jujube conțin o anumită cantitate de adenozin monofosfat ciclic (AMPc) care are un efect pozitiv asupra mușchiului inimii, miocardului nutrițional, vaselor de sânge diastolice, antiaritmiei și agregării antiplachete (Beavo și Brunton, 2002). Dezvoltarea alimentelor funcționale, bogate în AMPc, are un mare potențial economic și o valoare de piață. Jujube este, de asemenea, utilizat ca medicament tradițional chinezesc (TCM) de mii de ani, cu numeroasele sale efecte de promovare a sănătății, cum ar fi antiinflamatorii (Yu și colab., 2012), anticancerigen (Plastina și colab., 2012), protecție gastrointestinală (Huang, Yen, Sheu și Chau, 2008), antioxidant (Cheng, Zhu, Cao și Jiang, 2012), anti-insomnie și efecte neuroprotectoare (Yoo și colab., 2010).

Tehnologia de fermentare a bacteriilor lactice a fost implementată pentru a fi o modalitate eficientă de a menține sau îmbunătăți aroma, siguranța, nutriția, calitatea și durata de valabilitate a fructelor și legumelor. Valoarea nutrițională a alimentelor fermentate a crescut prin acumularea de aminoacizi liberi (FAA) în timpul procesului de fermentare. De obicei, unele bacterii lactice produc γ - acid aminobutiric (GABA) care are efecte de neurotransmisie, hipotensiune arterială, diuretice și tranchilizante (Wong, Bottiglieri și Snead, 2003). Dezvoltarea băuturilor îmbogățite cu GABA utilizând metoda de fermentare a reușit să obțină suc de zmeură neagră (Kim, Lee, Ji, Lee și Hwang, 2009), lapte (Nejati și colab., 2013) și băuturi tip tempeh (Aoki, Furuya, Endo și Fujimoto, 2003). În plus, bacteriile lactice ca probiotice sunt din ce în ce mai utilizate ca suplimente alimentare. Produsele probiotice sunt de obicei comercializate sub formă de produse lactate fermentate, sucuri de fructe sau legume (suc de morcovi, suc de roșii) care servesc drept mediu pentru creșterea celulară.

În acest studiu, încercăm să creștem valoarea nutrițională a sucului de jujube concentrat/extras prin cuplarea transformării enzimei și a fermentării bacteriilor lactice. A fost comparat conținutul de glucoză și fructoză din diferite tipuri de jujube. Două enzime, GI și DAE, au fost combinate pentru a converti glucoza și fructoza într-un pulover D-aluloza cu conținut scăzut de calorii. Mai mult, fermentarea sucului de jujube folosind două tipuri de bacterii lactice a fost efectuată pentru a crește conținutul de GABA și mulți aminoacizi liberi.

2. MATERIALE ȘI METODE

2.1. Enzime, tulpini și materiale

D - aluloza 3 - epimerază (DAE) a fost preparată conform producției extracelulare printr-un sistem de expresie secretă (Chen și colab., 2016). D-glucoza izomeraza (GI) a fost achiziționată de la Novozymes®, Ltd din China. Activitatea DAE a ajuns la 31,0 U/ml, iar GI a fost de 400 IGIU/g. Bacteriile lactice, cum ar fi Pediococcus pentosaceus PC-5, Lactobacillus plantarum M, Lactobacillus rhamnosus și Lactobacillus acidophilus, au fost depozitate în laboratorul nostru. Cinci tipuri de fructe de jujube utilizate în această lucrare au fost colectate din septembrie până în octombrie 2016 în orașul Taiyuan din provincia Shanxi, China.

2.2. Analiza conținutului de zahăr în cinci fructe de jujube

Ziziphus jujuba numită în mod obișnuit jujube sau dată chineză. În acest studiu, fructele de jujube din cinci soiuri (Changhong, J - CH; Dongzao, J - DZ; Jinsi, J - JS; Pozao, J - PZ; și Yuanling, J - YL) au fost colectate în toamnă. Toate probele de jujube au fost feliate, fierte în apă timp de 3 ore și apoi, reziduul a fost îndepărtat pentru a obține suc concentrat. Conținutul de glucoză, fructoză și zaharoză a fost analizat prin cromatografie lichidă de înaltă performanță (HPLC) echipată cu un detector cu indice de refracție și o coloană de Sugar - Pak ™ (6,5 mm × 300 mm; ape). Polizaharida totală a fost determinată prin metoda colorimetrică a acidului fenol-sulfuric (Cheung și colab., 2009). Zahărul reducător a fost detectat prin metoda DNS (Cheung și colab., 2009).

2.3. Conversia enzimatică a monozaharidei în suc de jujube

Transformarea enzimatică catalizată de GI și DAE a fost efectuată la 55 ° C în suc de jujube concentrat, al cărui pH a fost ajustat la 6,0 folosind NaHCO3 1 M. După reacție timp de 4 ore, probele au fost analizate prin HPLC pentru a calcula concentrația de D-aluloză. S-a investigat efectul temperaturii (de la 50 la 65 ° C), al pH-ului (de la 4,0 la 8,0) și al cantității de enzime (de la 0,5 la 2,0 g/L) asupra conversiei D - aluloză.

2.4. Fermentarea sucului de jujube folosind bacterii lactice

Pediococcus pentosaceus PC - 5 și L. plantarum M au fost aleși pentru a evalua creșterea celulelor, producția de acid și conținutul de flavonoide polifenolice și totale. Starterele selectate au fost preculturate în mediul MRS la 37 ° C timp de 24 de ore până la aproximativ 10 8

10 9 c.f.u/ml. Apoi, celulele au fost inoculate în suc de jujube concentrat cu diluare de șase ori în baloane de 500 ml. Procesul de fermentare a fost apoi efectuat la 37 ° C timp de 24 de ore. Probele au fost colectate pentru HPLC și analiza creșterii celulare. Celulele viabile (c.f.u/ml) au fost determinate prin metoda standard de numărare a plăcilor.

2.5. Analiza ingredientelor nutriționale

Concentrațiile de acizi organici (acid lactic și acid acetic) au fost cuantificate prin HPLC folosind o coloană Aminex HPX - 87H (excludere ionică, BioRad) cu un detector UV care funcționează la 210 nm. O fază mobilă de 10 mM soluție H2SO4 a fost utilizată la un debit de 0,6 ml/min, iar coloana a fost operată la 60 ° C.

FAA și acidul γ-aminobutiric (GABA) au fost determinate prin HPLC utilizând o eclipsă ZORBA-AAA (4,6 mm × 150 mm; Agilent) cu un detector UV care funcționează la 338 nm. Fazele mobile au fost A (faza de echilibru): dihidrogen fosfat de sodiu (40 mM) și B (faza de eluare): acetonitril: metanol: apă (45:45:10). S-a folosit tampon de borat ca reactiv derivat. Debitul a fost de 2 ml/min la 40 ° C.

Concentrația de AMPc a fost, de asemenea, măsurată prin HPLC folosind o coloană Ultimate C18 cu fază inversă (21,2 mm × 250 mm, particule de 5 μm, Welch, Shanghai, China) cu un detector UV care funcționează la 254 nm. O fază mobilă de dihidrogen fosfat de potasiu (20 mM): metanol = 80:20 soluție a fost utilizată la 0,8 ml/min, iar coloana a fost operată la 40 ° C.

Ionii metalici au fost determinați utilizând spectrofotometru de absorbție atomică (Spectra - AA220, Varian Co., Palo Alto, CA, SUA) după digestie în acizi amestecați (acid azotic: acid percloric = 4: 1). Conținutul de fosfor a fost determinat prin metoda albastru de molibden în lungimea de undă de 660 nm (Wei, Chen și Xu, 2009).

Conținutul fenolic total în sucul de jujube a fost determinat în conformitate cu metoda colorimetrică Folin-Ciocalteu (Tawaha, Alali, Gharaibeh, Mohammad și El-Elimat, 2007). O probă de 0,2 ml a fost amestecată cu 0,2 ml Folin - reactiv Ciocalteu la temperatura camerei timp de 3 minute. Apoi, la amestec s-au adăugat 0,4 ml Na2CO3 10%. După 60 de minute în picioare, absorbanța a fost măsurată cu un spectrofotometru la 725 nm.

Conținutul flavonoidelor totale a fost măsurat conform metodei NaNO2 - AlCl3 - NaOH (Fu, Xu, Zhao și Ma, 2006). Pe scurt, 30 μl de probă diluată (1: 2) în metanol a fost amestecat cu 9 μl de NaNO2 (5%). După reacție timp de 6 min, s-au adăugat 18 pl de AlCl3 (10%). Reacție suplimentară timp de 5 min, la amestec s-au adăugat 60 pl de NaOH (1 M). Volumul amestecului a fost ajustat la 300 pl cu apă distilată și apoi măsurat la 510 nm. Diferite concentrații de rutină (0,1-500 mg/L) au fost utilizate pentru a calcula curba standard.

3. REZULTATE SI DISCUTII

3.1. Analiza conținutului de zahăr

Se știa că jujubeul conține o concentrație mare de zahăr; cu toate acestea, conținutul de zahăr are diferențe evidente între soiuri (Li și colab., 2007). Aici, am comparat, cu conținutul de zahăr total, zaharoză, reducând zahărul în sucul de jujube din cinci soiuri diferite (J - CH, J - DZ, J - JS, J - PZ, J - YL), care sunt distribuite pe scară largă în China . Conținutul de zaharoză la cinci soiuri a fost 1). În special, conținutul de glucoză și fructoză din J - JS a ajuns la 23%, respectiv 28%. Conținutul de zaharoză a fost mai mic decât cel de fructoză și glucoză din J - JS. Conținutul relativ ridicat de fructoză și glucoză din sucul de jujube J - JS a făcut din acesta o bază de substrat favorabilă pentru sinteza enzimatică a D - alulozei în etapa ulterioară.