乳酸菌富铁条件优化及其抗氧化活性研究

杨靖鹏，李尧，王静，张利，樊明涛，魏新元*

(西北农林科技大学 食品科学与工程学院，陕西 杨凌,712100)

摘 要：以酸奶中常见的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌为测试菌株，探究其富铁最佳工艺条件，以及富铁菌株的抗氧化活性。在单因素试验基础上，确定起始pH、接种量、培养温度取值范围，通过响应面优化确定菌株的最佳富铁条件。试验结果表明：保加利亚乳杆菌最佳富铁条件为：培养液起始pH 6.7，接种量5.86%，培养温度35.55 ℃，富铁率为52.14%；嗜热链球菌为：培养液起始pH 7.23，接种量6.06%，培养温度40 ℃，富铁率为97.05%；富铁后的乳酸菌对于1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、2,2’-连氮基-双-(3-乙基苯并二氢噻唑啉-6-磺酸) (ABTS)自由基的清除率有所提高，但菌株还原力提高并不明显。

关键词：富铁乳酸菌；响应面；优化；抗氧化活性

微量元素在生物体中起到重要作用并引起了广泛关注，人体中含量小于0.01%的矿物质元素被称为微量元素[1]。在众多必需元素中，铁元素是其中之一。然而，对于在中国人膳食中占主导地位的植物食品中铁元素的吸收，效率极低，仅为3%[2-3]。

乳酸菌(Lactic acid bacteria, LAB)作为常见益生菌中的一类，在食品工业中应用广泛[4-5]。此外，其本身也具有富集铁元素的能力[6]。不同价态的无机铁通过乳酸菌菌体的富集作用，可以转化为利于人体吸收利用的含铁蛋白以及铁离子螯合物等有机态铁[7]。因此，利用益生菌与铁相结合的方式来发酵食品，可以达到一种新型高效的补铁方式[8]。与天然富铁食品或化学富铁药物相比，富铁益生菌及其发酵食品具有生产成本低，安全性高以及益生性强的优势。其中，代表产品—富铁酸奶，既能作为人体肠道的益生菌，也可以补充人体所需铁元素[9]。

本研究对酸奶中常见的保加利亚乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus)和嗜热链球菌(Streptococcusthermophilus)进行富铁条件的探究与优化，即起始pH、接种量以及培养温度对菌株富铁率的影响，并确定其最佳富铁条件；同时，对富铁条件下培养出的乳酸菌抗氧化活性进行初步探究，为富铁发酵食品及富铁乳酸菌制剂的研发提供理论基础和实践依据。

1 材料与方法

1.1 菌种

保加利亚乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, Lb)；嗜热链球菌(Streptococcus thermophiles, St)。本实验室保存。

1.2 培养基

MRS培养基：葡萄糖20.0 g、牛肉膏5.0 g、K2HPO4 2.0 g、MnSO4 0.05 g、蛋白胨10.0 g、乙酸钠5.0 g、MgSO4·7H2O 0.2 g、吐温80 1 mL、柠檬酸三铵2.0 g、酵母菌粉4.0 g、无菌蒸馏水1 000 mL、琼脂粉(固体培养)15.0～20.0 g，分装后121 ℃高压灭菌20 min。

1.3 试剂与仪器

FeSO4·7H2O(分析纯)、硝酸、高氯酸、无水乙醇、0.2 mmol/L 1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)溶液、2,2’-连氮基-双-(3-乙基苯并二氢噻唑啉-6-磺酸) (ABTS)溶液、PBS(pH=6.6, 0.2 mol/L)溶液、1%铁(K3[Fe(CN)6])、10%三氯乙酸(Cl3CCOOH)、0.1%的FeCl3等。

日立Z-2000偏振塞曼原子吸收分光光度计，上海仁特检测仪器有限公司；HS-840μ型水平层流单人净化工作台，苏州净化设备有限公司；BCD-186TXB型低温冰箱，青岛海尔股份有限公司；DH-420A电热恒温培养箱，北京科伟永兴仪器有限公司；立式压力蒸汽灭菌锅 上海博迅实业有限公司；HC-3018R高速冷冻离心机 安徽中科中佳科学仪器有限公司；HH-S4A型电热恒温水浴锅，北京科伟永兴仪器有限公司；UVmini-1240紫外分光光度计，岛津公司；pH计 上海精密科学仪器有限公司。

1.4 方法

1.4.1 菌株活化

将实验室保存的保加利亚乳杆菌(Lb)和嗜热链球菌(St)，经复壮、纯化后，挑取单菌落，转接入装有MRS培养液的试管中，35 ℃培养至对数期后期，并再次转接入含有MRS培养液锥形瓶中，35 ℃培养至对数期后期，备用。

1.4.2 乳酸菌在不同铁质量浓度下的存活率

将对数期的Lb和St分别按2%的接种量接入含有不同铁质量浓度的MRS培养液中(铁质量浓度分别为0、20、40、60、80、100、120、140、160 μg/mL)，35 ℃培养至稳定期后，各取1 mL发酵液，采用10倍系列稀释后进行MRS涂板；之后，将涂好的MRS平板放入35 ℃培养箱培养至菌落清晰可见。活菌数通过菌落计数法确定。

1.4.3 富铁菌体的制备与铁含量的测定

将不同培养条件下富铁后的乳酸菌菌液，6 000 r/min离心10 min，倒去上清液，用去离子水洗涤沉淀菌体3次，烘干后，放入消化管，加混合酸[V(硝酸)∶V(高氯酸)= 4∶1]10 mL，消化至液体变为无色。冷却，再加入5 mL去离子水，继续加热，直至液体剩2 mL左右，冷却，去离子水定容至10 mL。采用原子吸收分光光度法测定样品中的铁含量。测定方法参照GB/T 5009.90—2003食品中铁、镁、锰的测定[10]。

1.4.4 单因素试验

测定培养液起始pH值、接种量以及培养温度对乳酸菌富铁能力的影响[11]，并记录不同培养条件下菌株生物量的变化。

1.4.4.1 起始pH值对乳酸菌富铁能力的影响

将活化好的乳酸菌按2%的接种量分别接种在初始pH不同的MRS培养液中，其中培养液的初始pH分别为3、4、5、6、7、8，35 ℃培养48 h，离心取菌体，采用1.4.3的方法，以富铁率为指标，考查培养液起始pH值对菌株富铁性能的影响。

1.4.4.2 接种量对乳酸菌富集铁元素的影响

将活化好的乳酸菌分别按2、4、6、8、10、12%的接种量接种在体积相同的MRS培养液中，35 ℃培养48 h，离心取菌体，采用1.4.3的操作，以富铁率为指标，比较接种量对菌株富铁性能的影响。

1.4.4.3 温度对乳酸菌富集铁元素的影响

将活化好的乳酸菌按2%的接种量接种在MRS培养液中，分别置于20、25、30、35、40、45 ℃培养48 h，离心取菌体，采用1.4.3的操作，以富铁率为指标，分析温度对菌株富铁性能的影响。

1.4.5 响应面优化试验

在单因素试验的基础上，根据Box-Benhnken设计原理，进行3因素3水平的响应面分析试验[14]。以起始pH值、接种量、培养温度为自变量，菌株富铁率为响应值，确定各因素对菌体富铁影响的显著性和各反应条件的最佳组合。

1.4.6 菌株富铁性能评价方法

在菌株富铁试验中，富铁率是菌株富铁性能好坏的重要指标。当培养液中加入的铁含量相同时，可以用富铁比率作为评价指标[13-14]，即：

富铁率

(1)

式中：A为沉淀菌体中铁含量，mg/L；B为总铁含量mg/L。

1.4.7 富铁乳酸菌抗氧化活性研究

将富铁后的乳酸菌，以1%的接种量接种于新鲜的MRS培养液中，35 ℃下培养24 h后，6 000 r/min

离心30 min，收集发酵上清液及沉淀菌体。菌体用无菌水反复洗涤6次后，重悬于无菌水中，调整菌数为109 CFU/mL，制成菌悬液。对照组(未富铁菌株)做相同的处理。

1.4.7.1 DPPH自由基清除试验

取0.5 mL的发酵上清液(或菌悬液)，用无菌水稀释至5 mL，调节OD值，使稀释后的上清液(或菌悬液)OD值基本一致；之后，吸取2 mL稀释液与2 mL 0.2 mmol/L的DPPH·无水乙醇溶液混合，摇匀，避光反应30 min。6 000 r/min离心10 min，取样液于517 nm处测定吸光值Ai ,平行测定3次，取平均值；用无水乙醇和样液混合好作为空白，测得其吸光度为Aj；以无水乙醇加等体积DPPH，测得其吸光度为Ac[15]。其DPPH清除率为：

DPPH清除率

(2)

式中：Ac,对照组吸光度；Ai，样品组吸光度；Aj，空白组吸光度。

1.4.7.2 ABTS自由基清除试验

将10 mL 7 mmol/L ABTS溶液与10 mL 2.45 mmol/L过硫酸钾混合均匀，于4 ℃放置16 h以制备ABTS+·溶液。用无水乙醇将ABTS+·溶液稀释直至其波长在734 nm处的吸光度为0.70±0.02。将0.5 mL发酵上清液(或菌悬液)用无菌水稀释至5 mL，调节OD值，使稀释后的样液OD值基本一致；之后，各取2 mL加入到10 mL离心管中，向每个试管中加入2.0 mL ABTS+·溶液，摇匀后于室温下放置10 min，测量溶液在734 nm处的吸光度(A1)。用等体积无水乙醇代替样品为对照组(A0)，用2.0 mL无水乙醇和2.0 mL样品的混合液为空白组(A2)，按公式(3)计算样品的自由基清除率[16]。

ABTS自由基清除率

(3)

式中：A0,对照组吸光度；A1,样品组吸光度；A2,空白组吸光度。

1.4.7.3 还原能力测定

取0.5 mL上清液(或菌悬液)，调节OD值使基本一致，加入浓度为0.2 mol/L, pH值为6.6的PBS溶液0.5 mL及质量分数为1%的铁0.5 mL，于50 ℃水浴20 min，急速冷却，再加入10%三氯乙酸0.5 mL，3 000 r/min，离心5 min，取样液1 mL，加入1 mL蒸馏水，及质量分数为0.1% FeCl3，混合均匀，10 min后，于700 nm测定其吸光值，以水为空白，吸光值越大表示还原能力越强[17-18]。

1.4.8 数据分析

采用Design Expert 8.0.5软件中ANOVA程序对试验结果进行响应面分析，采用Minitab 16.2.3进行差异显著性(P<0.05)分析，采用Origin 2016进行图像处理。

2 结果与分析

2.1 乳酸菌在不同铁质量浓度下的存活率

由表1可以看出不同质量浓度的铁对于Lb和St的生长影响也各有不同。试验结果表明，当铁质量浓度在0～100 μg/mL时，Lb和St的生长状况受铁的负影响较少，在浓度为100 μg/mL时，2种菌每毫升CFU均达到了峰值；其中，Lb为(6.76×108±0.24×108) CFU/mL，St为(7.25×108±0.76×108) CFU/mL。在铁质量浓度为100～160 μg/mL的范围内，活菌数随着铁浓度的增大呈下降趋势，此时的铁浓度对菌株的负影响开始加强。有研究表明，某些微量元素如硒元素，在一定的浓度范围内可以刺激乳酸菌的生长，但当硒浓度较高时，则会对菌株产生毒害作用[19]。不同浓度铁元素对乳酸菌生长情况的影响，机理可能与硒元素相似。由表1结果，确定100 μg/mL铁质量浓度为Lb和St最佳耐受浓度。因此，后续的单因素及响应面优化试验均选择100 μg/mL铁质量浓度为标准富铁浓度。

表1 铁浓度对乳酸菌生长的影响

Table 1 Effect of iron concentrations on LAB growth

注：同一列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)

2.2 起始pH值对乳酸菌富铁能力的影响

图1为起始pH值对于Lb和St富铁率的影响，从图1可以看出，在pH为3～7的范围内，菌株富铁率随pH的增加呈上升趋势，并在pH7时，富铁率达到峰值；之后，随着pH继续增大，2种菌富铁率均呈现下降趋势。

图1 起始pH对乳酸菌富铁率的影响
Fig.1 Effect of initial pH value on ratio of iron enrichment by LAB

2.3 接种量对乳酸菌富集铁元素的影响

将Lb和St分别按不同的接种量接入MRS培养液中，48 h后，其富铁率如图2所示。从图2可以看出，在接种量为2%～6%的范围内，2种菌的富铁率随着接种量的增大而上升，在接种量为6%到12%的范围内，2种菌的富铁率随着接种量的增大呈下降趋势。当接种量为6%，2种菌富铁率均达到峰值。

图2 接种量对乳酸菌富铁率的影响
Fig.2 Effect of inoculum dose on ratio of iron enrichment by LAB

2.4 温度对乳酸菌富集铁元素的影响

不同培养温度下，乳酸菌菌株富铁率如图3所示。由图3可知，在20～35 ℃，Lb和St富铁率随着温度的升高呈上升趋势，在35～45 ℃，2种菌的富铁率随着温度的升高呈下降趋势。当培养温度为35 ℃时，Lb和St的富铁率达到峰值。

图3 温度对乳酸菌富铁率的影响
Fig.3 Effect of temperature on ratio of iron enrichment by LAB

2.5 不同培养条件下乳酸菌生物量的变化

各单因素在不同水平下对乳酸菌生物量的影响如表2及表3所示。从表中可以看出，随着起始pH值的不断增大，Lb及St的生物量呈现出先增后降的趋势，并在pH7时生物量达到最大值。同样，2株菌的生物量随着接种量的递增，在6%处分别达到峰值。而不同水平的温度对于Lb及St生物量也有一定的影响，在35 ℃处，2株菌的生物量均达到峰值。

表2 不同培养条件对Lb生物量的影响

Table 2 Effect of different culture conditions on biomass of Lb

注：同一列生物量中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

表3 不同培养条件对St生物量的影响

Table 3 Effect of different culture conditions on biomass of St

注：同一列生物量中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

2.6 响应面法优化菌株富铁率

2.6.1 因素水平选择

根据Box-Benhnken的中心组合实验设计原理，综合单因素试验结果，对菌株富铁率影响较大的3个因素(起始pH值A、接种量B、培养温度C)进行响应面分析。以菌株富铁率为响应值。试验因素和水平设计见表4，实验方案及结果见表5。

表4 响应面分析因素与水平表

Table 4 Factors and levels of RSM

2.6.2 回归方程的建立

利用Design Expert 8.0.5软件(Analysis of variance)ANOVA程序，对表5数据进行二次回归分析，结果见表6和表7。得到Lb富铁率Y1和St富铁率Y2的回归方程分别为：

Y1=52.45-A+0.15B+2.02C+2.65AB-0.64AC+1.83BC-2.09A2-2.98B2-9.16C2

(1)

Y2=96.34+0.092A+2.98B+0.35C+0.11AB+1.38AC-0.49BC-3.27A2-35.72B2+0.51C2

(2)

由表6和表7可知，Y1和Y2模型的F值分别为5.40和57.27，说明模型均显著；2个模型中各因子的变化对于富铁率的影响不是简单的线性关系，Y1模型中的C、AB、BC、A2、B2、C2对菌株富铁率的影响显著，Y2模型中的B、A2、B2对菌株富铁率的影响显著。由F值可知，Y1模型中，3个因素对富铁率的影响次序为C>A>B; Y2模型中，3因素对于富铁率的影响次序为B>C>A。Y1模型失拟性检验P=0.1046>0.05，Y2模型失拟性检验P=0.0722>0.05，失拟性都不显著，说明2个方程对试验拟合较好，模型能够准确地模拟各因素对菌株富铁率的影响。Y1和Y2模型决定系数R2分别为0.906 7、0.990 4，均大于0.90，说明它们能够很好地描述95%的试验结果。

表5 响应面分析方案及试验结果

Table 5 Program and experimental result of RSM

表6 Lb富铁率的ANOVA分析结果

Table 6 ANOVA result of enrichment ratio of Fe by Lb

表7 St富铁率的ANOVA分析结果

Table 7 ANOVA result of enrichment ratio of Fe by St

2.6.3 因素间的相互影响

图4 Lb富铁率的响应面及等高线图
Fig.4 Response surfaces and contour plot of iron enrichment ratio about Lb

图4和图5反映了起始pH值(A)、接种量(B, %)、培养温度(C，℃)对响应值富铁率(Y1)和富铁率(Y2)的影响。当固定其中一个因素为0时，响应值随着其余2个因素的增加而上升，当2个因素达到一定值后，响应值呈下降趋势。这种抛物线关系使响应值在各因素增至特定范围时达到极大值。

图5 St富铁率的响应面及等高线图
Fig.5 Response surfaces and contour plot of iron enrichment ratio about St

由回归方程(1)和(2)，得到响应面图和等高线图。图4、图5反映了各因素交互作用对响应值的影响。对于保加利亚乳杆菌Lb，培养温度对于菌株的富铁率影响最为显著，表现为曲线较陡；而起始pH及接种量次之，表现为曲线较为平滑，且随其数值变化，响应值没有显著性变化，最佳条件为起始pH 6.7，接种量5.86%，培养温度35.55 ℃。对于嗜热链球菌St，接种量对于菌株的富铁率影响最为显著，表现为曲线较陡；而温度及起始pH值次之，表现为曲线较为平滑，且随其数值变化，响应值没有显著性变化，最佳条件为起始pH 7.23，接种量6.06%，培养温度40 ℃。

2.6.4 最优条件的验证试验

按照2.6.3中优化的富铁培养条件(Lb：起始pH 6.7，接种量5.86%，培养温度35.55 ℃；St：起始pH 7.23，接种量6.06%，培养温度40 ℃)进行菌株富铁试验，得到Lb的富铁率为52.14%(理论值52.71%)，生物量为1.54 g/100 mL，St的富铁率为97.05%(理论值97.41%)，生物量为1.82 g/100 mL；2种菌株富铁率与理论值的相对误差均小于1%，与理论值基本吻合。

2.7 抗氧化活性试验

将2.6.4最优条件下培养出来的富铁乳酸菌Lb和St，以1%的接种量分别接种于新鲜的MRS培养液中，35 ℃下培养24 h后，离心收集发酵上清液及沉淀菌体，进行DPPH、ABTS自由基清除试验及还原力测试，其结果如表8所示。富铁乳酸菌发酵上清液及菌体对于DPPH、ABTS自由基的清除力较对照组提高显著，但还原力测试结果显示富铁菌株较对照组并没有明显提高。试验中，发酵上清液的抗氧化能力总体要显著优于菌悬液，表明乳酸菌的抗氧化活性物质主要分布在发酵上清液中，黄玉军等[20]的研究也反映了这一点。其中原因可能是大部分抗氧化物质以胞外分泌物的形式存在于发酵上清液中，因此乳酸菌发酵上清液表现出明显的抗氧化活性。考虑到MRS培养液本身含有的物质可能会具有一定的抗氧化活性，因此，试验中也对空白培养液的抗氧化活性进行了测定，结果显示空白培养液对抗氧化值影响非常微小，所以，基本可以排除其对试验结果的影响。此外，在离心的过程中，一部分吸附在菌体表面的Fe2+可能被洗脱并进入到了上清液中，由此可能会对抗氧化值产生了一定的干扰。

表8 富铁乳酸菌抗氧化活性

Table 8 Antioxidant activities of Fe-enriched LAB

注：同一行不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

3 结论

本试验对酸奶中常见的保加利亚乳杆菌及嗜热链球菌富铁能力及影响其富铁的条件进行了初步探究。结果表明，影响保加利亚乳杆菌Lb富铁率的因素为温度>起始pH>接种量；影响嗜热链球菌St富铁率的因素为接种量>温度>起始pH。试验中，建立了一个以菌株富铁率为响应值，以接种量、起始pH和培养温度为因子的数学模型。通过Design-Expert 8.0.5 软件分析了该模型在95%水平上能够拟合试验数据。利用回归方程得到了菌株富铁率最优培养条件：Lb(起始pH 6.7，接种量5.86%，培养温度35.55 ℃)；St(起始pH 7.23，接种量6.06%，培养温度40 ℃)。

在理论最优条件下做验证试验，得到保加利亚乳杆菌的富铁率为52.14%，生物量为1.54 g/100 mL，嗜热链球菌的富铁率为97.05%，生物量为1.82 g/100 mL。2种菌株富铁率与理论值的相对误差均小于1%，与理论值基本吻合，说明利用RSM优化得到的乳酸菌富铁参数真实可靠。此外，优化条件下培养出的富铁乳酸菌抗氧化活性试验表明：富铁乳酸菌对于DPPH、ABTS自由基的清除率均有一定提高，但菌株还原力增强效果并不显著。此模型及试验数据能够为富铁发酵乳及富铁乳酸菌制剂的制备提供基础依据，在实践生产中具有一定的指导意义。

参考文献：

[1] 孙长颢主编.营养与食品卫生学[M].北京：人民卫生出版社,2008:51-52.

[2] 王全杰,张燕. 微量元素富集的研究进展[J]. 食品工业科技,2011,32(6):452-456.

[3] ZIMMERMANN M B, CHASSARD C, ROHNER F, et al. The effects of iron fortification on the gut microbiota in African children: a randomized controlled trial in Cote d'Ivoire[J]. The American Journal of Clinical Nutrition, 2010, 92(6): 1 406-1 415.

[4] OUWEHAND A C, SALMINEN S, ISOLAURI E. Probiotics: an overview of beneficial effects[J]. Antonie Van Leeuwenhoek, 2002, 82(1-4): 279-289.

[5] de VRESE M, SCHREZENMEIR J. Probiotics, prebiotics, and synbiotics[M].Food Springer Berlin Heidelberg Biotechnology:, 2008: 1-66.

[6] BAILEY J R, PROBERT C S J, COGAN T A. Identification and characterisation of an iron-responsive candidate probiotic[J]. PloS one, 2011, 6(10): e26507.

[7] PANDEY A, BRINGEL F, MEYER J M. Iron requirement and search for siderophores in lactic acid bacteria[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 1994, 40(5): 735-739.

[8] DUHUTREL P,BORDAT C,WU T D,et al.Iron sources used by the nonpathogenic lactic acid bacterium Lactobacillus sakei as revealed by electron energy loss spectroscopy and secondary-ion mass spectrometry[J].Applied and Environmental Microbiology,2010,76(2):560-565.

[9] 毛丹丹. 铁强化牛奶生物发酵对铁吸收率的影响及贫血干预效果的研究[D]. 重庆：第三军医大学, 2004.

[10] GB/T 5009.90—2003,食品中铁、镁、锰的测定[S].

[11] 宋宇. 乳酸菌富铁的研究[J]. 食品研究与开发,2008,29(9):144-146.

[12] SOFU A, SAYILGAN E, GUNEY G. Experimental design for removal of Fe (II) and Zn (II) ions by different lactic acid bacteria Biomasses[J]. International Journal of Environmental Research, 2015, 9(1): 93-100.

[13] 徐海燕, 张志焱, 谷巍. 富铁酵母发酵条件的优化[J]. 中国饲料, 2012 (16): 27-30.

[14] 袁玉兰,郭雪娜,张博润,刘世贵. 高生物量富铁酵母菌的选育及其发酵条件的研究[J]. 工业微生物,2004,24(4):29-33.

[15] LIN M Y, CHANG F J. Antioxidative effect of intestinal bacteria Bifidobacterium longum ATCC 15708 and Lactobacillus acidophilus ATCC 4356[J]. Digestive Diseases and Sciences, 2000, 45(8): 1 617-1 622.

[16] WOOTTON-BEARD P C, MORAN A, RYAN L. Stability of the total antioxidant capacity and total polyphenol content of 23 commercially available vegetable juices before and after in vitro digestion measured by FRAP, DPPH, ABTS and Folin-Ciocalteu methods[J]. Food Research International, 2011, 44(1): 217-224.

[17] LIN M Y, YEN C L. Antioxidative ability of lactic acid bacteria [J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 1999, 47(4): 1 460-1 466.

[18] WANG Y C, YU R C, CHOU C C. Antioxidative activities of soymilk fermented with lactic acid bacteria and bifidobacteria[J]. Food Microbiology, 2006, 23(2): 128-135.

[19] PEAS E, MARTINEZ-VILLALUENGA C, Frias J, et al. Se improves indole glucosinolate hydrolysis products content, Se-methylselenocysteine content, antioxidant capacity and potential anti-inflammatory properties of sauerkraut[J]. Food Chemistry, 2012, 132(2): 907-914.

[20] 黄玉军, 刘冬, 赵兰凤, 等. 6 株人源乳酸菌体外抗氧化活性的比较[J]. 现代食品科技, 2013, 29(7): 1 518-1 522.

Optimization of iron enrichment of lactic acid bacteria and their antioxidant activity evaluation

YANG Jing-peng, LI Yao, WANG Jing, ZHANG Li, FAN Ming-tao, WEI Xin-yuan*

(College of Food Science and Engineering, Northwest A & F University, Yangling 712100, China)

Abstract：Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus and Streptococcus thermophiles were isolated from yogurt as test strains to explore the optimal conditions for iron enrichment. In addition, the antioxidant activity of Fe-enriched lactic acid bacteria was studied. The range of initial pH, inoculum dose and temperature were defined through single-factor experiment and the optimal iron enrichment conditions were ascertained by response surface methodology. The results indicated that the optimal iron enrichment conditions for Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus were as follows: pH value was 6.7, inoculum dose was 5.86%, temperature was 35.55 ℃, and the ratio of iron enrichment was 52.14%. The optimal conditions for Streptococcus thermophiles were as follows：pH value was 7.23, inoculum dose was 6.06%, temperature was 40 ℃, and the ratio of iron enrichment was 97.05%. The study of antioxidant activities showed that Fe-enriched LAB had some improvement in scavenging 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH), 2, 2-azinobis-(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) (ABTS) free radical rates, but the enhancement of reducing activity was insignificant. The model was accurate and provided a theoretical and practical basis for further research and development of iron-rich fermented foods.

Key words：Fe-enriched LAB; response surface; optimization; antioxidant activity

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.201611031

第一作者：硕士研究生(魏新元副教授为通讯作者，E-mail:wheixinyuan@126.com)。

基金项目：陕西省农业科技创新与攻关项目(2016NY-148)；公益性行业(农业)科研专项-园艺作物产品加工副产物综合利用(201503142-10)

收稿日期：2016-05-17,改回日期：2016-06-27