由于小扁豆富含蛋白质、维生素、矿物质、碳水化合物且脂肪含量低，因此它们越来越受到营养学家的关注。此外，一项研究表明，小扁豆提取物可以促进双歧杆菌的生长，从而表明小扁豆在开发保护肠道屏障和改善健康的发酵食品方面具有很高的潜力。许多研究表明，扁豆酚类化干扰α-葡萄糖苷酶和脂质消化，实现糖脂稳态，而乳酸菌发酵可以有效改善酚类物质的释放，增强发酵产物的抗氧化和降血糖作用。抗氧化能力通常用DPPH自由基清除能力和氧自由基吸收能力来表示。
本研究采用植物乳杆菌TK9、纳豆枯草芽孢杆菌和副干酪乳杆菌TK1501，目的是评估不同发酵模式下小扁豆抗氧化和降血糖的活性变化，从而制造出具有潜在健康益处的产品。
1.不同发酵方式扁豆提取物的抗氧化活性
长期以来，人们就知道发酵豆类中的异黄酮和多酚等抗氧化剂可以吸收 DPPH 自由基。IC50 是半抑制浓度，IC50 值越低表明 DPPH 吸收越好。抗氧化能力指数ORAC是评定抗氧化能力最常用的方法之一。
如表 1 所示，经过植物乳杆菌 TK9 及其与纳豆芽孢杆菌混合培养物厌氧或好氧发酵后，小扁豆 DPPH 的 IC50 值在液态发酵和固态发酵中均有不同程度下降，而ORAC在同一时间增加。因此，使用植物乳杆菌 TK9 和纳豆芽孢杆菌混合厌氧液态发酵产品的抗氧化能力最高。尽管如此，厌氧液态发酵的产物始终具有较低的IC50和较高的ORAC，表明厌氧液态发酵在抗氧化活性方面更稳定。相反，在有氧条件下，混合固态发酵产品的抗氧化活性最低。当比较对照组和好氧混合益生菌SSF（表1）时，发现高浓度的纳豆芽孢杆菌不利于抗氧化物质的合成。
综上所述，结果证实，由于酚类物质等功能成分的变化，发酵是提高发酵扁豆产品抗氧化含量的有效方法，共培养提高了最终产品的整体质量。由于纳豆芽孢杆菌消耗氧气并产生蛋白酶，因此可以促进厌氧益生菌乳酸菌的生长和代谢。即使纳豆芽孢杆菌对抗氧化物质的产生没有直接影响，少量的存在也可以通过改变共发酵环境来促进乳酸菌的生长，从而提高最终产品的抗氧化含量。
2.不同发酵方式扁豆提取物的α-葡萄糖苷酶抑制活性
α-葡萄糖苷酶是淀粉消化的关键酶，抑制淀粉消化酶可以抑制葡萄糖转运蛋白，降低葡萄糖释放率，甚至预防 II 型糖尿病。扁豆和其他豆类含有多酚、类黄酮、维生素、多糖、氨基酸和其他可以降低血糖水平的物质。发酵后小扁豆中多酚、类黄酮和氨基酸含量的变化可能会产生功能性后果。因此，α-葡萄糖苷酶活性的抑制被用作发酵扁豆潜在的降血糖和抗糖尿病作用的代表。
图1 不同浓度扁豆提取物的α-葡萄糖苷酶抑制活性：(A)单一植物乳杆菌TK9液态发酵或与纳豆枯草杆菌共培养； (B)单一植物乳杆菌 TK9固态发酵或其与纳豆枯草杆菌共培养。
如图1所示，随着提取物浓度的增加，对 α-葡萄糖苷酶活性的抑制作用也增加，因此 液态发酵或固态发酵样品的抑制活性高于低浓度的对照组。在低提取物浓度（小于 10 mg/mL）下，α-葡萄糖苷酶抑制活性随着提取物浓度的增加而增加，尽管抑制活性的变化很小。对于来自固态发酵的扁豆提取物（图1B），在低浓度下对 α-葡萄糖苷酶活性的抑制与浓度的增加呈弱相关。如图1A 所示，混合细菌液态发酵中 α-葡萄糖苷酶抑制活性在较低的提取物浓度增加较高。
我们进一步利用抑制α-葡萄糖苷酶活性与提取物浓度的关系计算IC50值，更有利于比较样品间的抑制活性。
如表2所示，发酵前液体样品的IC50高于固体样品。因此，固态发酵扁豆样品对α-葡萄糖苷酶具有更好的抑制活性。因此，由于降解酶从细胞中的机械释放、温度或多种因素的组合，一些功能成分可能在样品制备过程中被破坏，这表明固态发酵更适合保留 α-葡萄糖苷酶抑制活性。发酵后，液态发酵的 IC50 值下降明显，而在好氧瓶中使用植物乳杆菌 TK9 和纳豆芽孢杆菌共同发酵的样品测得的 IC50 值最低。固态发酵在好氧单次发酵和厌氧共发酵条件下IC50值较低，其中与副干酪乳杆菌和纳豆芽孢杆菌共发酵获得的IC50值分别为3.955和3.985 mg/mL。因此，我们怀疑在厌氧共发酵中使用纳豆芽孢杆菌时，植物乳杆菌 TK9 的产物具有很强的抑制 α-葡萄糖苷酶活性的能力，并且当纳豆芽孢杆菌的菌落数少时，副干酪乳杆菌 TK1501 在固态发酵中可以达到相同的效果。已有研究发现黄酮醇是多种酚类中唯一可以抑制α-葡萄糖苷酶活性的化合物。在此基础上，我们研究的不同α-葡萄糖苷酶抑制活性的结果可能与黄酮醇的变化有关。
3.结论
本研究调查了小扁豆在发酵后抗氧化能力和降血糖活性的变化，揭示了厌氧固态共发酵的显着益处。除厌氧固态发酵外，共发酵表现出优异的 DPPH 自由基清除能力和ORAC。此外，在厌氧固态共发酵中获得了最低的α-葡萄糖苷酶抑制活性IC50值，表明相应产品可能对II型糖尿病患者有益。考虑到液态发酵前后的加工成本，厌氧固态发酵可能更适合商业化生产。因此，使用乳酸菌和低浓度的纳豆芽孢杆菌进行厌氧固态共发酵可能使生产具有更高抗氧化能力和抗糖尿病作用的发酵食品的有效方法。
参考文献：Co‐fermentation of lentils using lactic acid bacteria and Bacillus subtilis natto increases functional and antioxidant components[J]. Journal of Food Science，2020.
注意：本文仅作为科普文章，不作为医学指导。
