Red Quinoa hydrolysates with antioxidant bioactive properties on oxidative stress-induced Saccharomyces cerevisiae
红藜麦水解产物对氧化应激型酿酒酵母的抗氧化生物活性研究
来源：LWT - Food Science and Technology, Volume 184, 2023, Article 115038, doi:10.1016/j.lwt.2023.115038
《LWT-食品科学与技术》，第184卷，2023年，文章编号115038，doi：10.1016/j.lwt.2023.115038
摘要
藜麦是营养价值极高的假谷物，其蛋白酶解产物具备多种生物活性。本研究选取白、红、黑三种藜麦，采用多种商用蛋白酶进行不同时长的酶解，结合感官评价、体外抗氧化能力、总酚含量检测筛选优质水解产物，并以酿酒酵母BY4741为活体模型，评价最优藜麦水解产物的体内抗氧化效果。结果表明，酶解处理可显著提升藜麦的体外抗氧化能力，红藜麦经Alcalase 2.4 LFG酶解1-4小时的产物感官品质与抗氧化活性综合表现最佳；藜麦水解物体外抗氧化活性与总酚含量无显著相关性，说明活性主要来自酶解产生的生物活性肽。酵母模型实验证实，该红藜麦水解产物可有效缓解过氧化氢造成的氧化损伤，提升酵母生长速率与细胞存活率，抗氧化效果优于维生素C、白藜芦醇。该研究为开发具有抗氧化功能的植物基食品提供了实验依据，后续仍需开展动物及人体试验进一步验证功效与作用机制。
关键词
藜麦；酶解产物；抗氧化活性；感官评价；总酚；酿酒酵母；氧化应激；氧自由基吸收能力；生物活性肽
研究目的
探究不同蛋白酶、不同酶解时长对白、红、黑三种藜麦感官特性与体外抗氧化活性的影响；分析酶解过程中藜麦总酚含量的变化规律；筛选综合品质最优的藜麦水解产物；利用氧化应激酿酒酵母模型验证优选产物的体内抗氧化能力；明确藜麦水解物抗氧化活性与总酚的关联，解析活性物质主要来源，为抗氧化功能性食品开发提供理论支撑。
研究思路
首先使用多种食品级蛋白酶分别对白、红、黑藜麦进行梯度时长酶解，在不同时间点取样制备水解液；通过感官品评筛选风味、外观合格的水解样品；采用ORAC法测定各样品体外抗氧化能力，利用福林酚法检测总酚含量并分析二者相关性；结合体外数据锁定红藜麦Alcalase 2.4 LFG短时间酶解产物为研究对象；构建过氧化氢诱导的酿酒酵母氧化应激模型，借助芬兰Bioscreen设备监测酵母生长状态，结合菌落计数评估水解物对酵母的保护作用，并与维生素C、白藜芦醇两种经典抗氧化剂对比；最后整合全部实验数据，总结藜麦水解物的抗氧化特性与应用潜力。
研究亮点
1. 同步结合感官评价与抗氧化活性双重指标筛选藜麦水解产物，兼顾产品食用品质与功能特性，更贴合实际应用需求。
2. 证实藜麦酶解后抗氧化活性提升并非由总酚含量变化引起，明确生物活性肽是核心功能物质。
3. 筛选出红藜麦经Alcalase 2.4 LFG酶解1-4 h的优质产物，兼具良好风味与强抗氧化能力。
4. 利用酿酒酵母活体氧化应激模型完成功效验证，弥补体外检测的局限性，结果更具参考价值。
5. 该藜麦水解物体内抗氧化效果优于常用抗氧化剂，开发潜力突出，且原料为无麸质假谷物，适用人群更广。
6. 系统对比多种蛋白酶与酶解时长的效果，为藜麦深加工工艺优化提供详实数据。
可延伸的方向
1. 分离纯化藜麦水解物中的抗氧化活性肽，解析氨基酸序列与构效关系。
2. 深入探究活性肽缓解氧化应激的分子作用通路与作用靶点。
3. 开展动物实验及人体试食试验，验证产物在体内的抗氧化功效与食用安全性。
4. 优化酶解工艺参数，进一步提升活性物质得率并改善产品风味，减轻苦味问题。
5. 研发以藜麦水解物为原料的固体饮料、膳食补充剂等终端功能性食品。
6. 探究储存条件、加工工艺对水解物抗氧化活性的影响，完善储运方案。
7. 拓展研究该水解物的抑菌、抗炎等其他生物活性，挖掘多元应用价值。
测量的数据及研究意义
1 不同酶解时长、不同蛋白酶处理下三种藜麦水解物的感官评分与感官特征，数据来自表1。研究意义：筛选出风味、外观可接受的水解样品，剔除出现苦涩、褐变的不合格产物，确定适宜酶解时长区间。
2 各样品氧自由基吸收能力（ORAC）数值，数据来自表2、表3、表4。研究意义：量化不同条件下水解物体外抗氧化水平，明确红藜麦短时间酶解产物体外抗氧化能力最优。
3 Alcalase 2.4 LFG酶解后三种藜麦的总酚含量变化数据，数据来自表5。研究意义：证明酶解过程总酚含量整体下降，且抗氧化活性与总酚无相关性，排除酚类为主要活性物质。
4 氧化应激酵母的生长速率数据，数据来自图1a。研究意义：直观反映红藜麦水解物可有效恢复氧化损伤酵母的生长能力，效果优于对照抗氧化剂。
5 氧化应激酵母的菌落存活数量数据，数据来自图1b。研究意义：从细胞存活角度验证水解物的抗氧化保护作用，证实其能显著提升氧化胁迫下酵母存活率。
结论
1 蛋白酶解可显著提升白、红、黑藜麦的体外抗氧化能力，不同蛋白酶与酶解时长对活性影响差异显著，红藜麦综合抗氧化表现最优。
2 酶解会造成藜麦总酚含量小幅下降，且水解物抗氧化活性与总酚含量不存在相关性，证明抗氧化功能主要来源于酶解生成的生物活性肽。
3 过长时间酶解会导致藜麦水解物出现褐变、苦味加重等问题，1-4 h为兼顾感官品质与抗氧化活性的最佳酶解区间。
4 红藜麦经Alcalase 2.4 LFG酶解得到的水解产物，可显著缓解过氧化氢诱导的酿酒酵母氧化应激，提升酵母生长速率与存活率，体内抗氧化效果优于维生素C和白藜芦醇。
5 红藜麦水解物是优质天然抗氧化原料，可用于开发无麸质植物基功能性食品，具备良好的产业化前景，后续仍需开展体内临床试验完善研究。
使用芬兰 Bioscreen仪器测量数据的研究意义
本研究使用**芬兰Bioscreen C微生物生长分析仪**开展酿酒生长动力学检测。第一，设备搭载100孔蜂窝培养板，可同时设置多个样品浓度组、空白组、阳性对照组，实现高通量并行检测，大幅提升实验效率。第二，仪器设定28℃恒温培养，每15分钟自动检测600 nm处光密度值，连续多天实时记录酵母完整生长曲线，精准计算生长速率、环境容纳量等核心参数，数据连续性与精度高。第三，设备统一振荡、培养环境，消除人工操作与环境带来的误差，保证各组实验数据平行可比，让不同样品的抗氧化效果对比结果更加客观。第四，依托连续生长数据，直观区分氧化损伤组、抗氧化剂处理组、藜麦水解物处理组的生长差异，定量评价水解物对氧化应激酵母的修复能力。第五，该设备是微生物氧化应激、天然产物活性评价的经典设备，本次检测数据为藜麦水解物体内抗氧化功效提供了标准化、可重复的实验支撑。