預(yù)處理方式對酵母細(xì)胞吸附茶多酚性能的影響

劉 寅，王 淼,2,*

(1.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122；2.江南大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122)

預(yù)處理方式對酵母細(xì)胞吸附茶多酚性能的影響

劉 寅1，王 淼1,2,*

(1.江南大學(xué)食品學(xué)院，江蘇 無錫 214122；2.江南大學(xué) 食品科學(xué)與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214122)

采用4種方式對酵母細(xì)胞進(jìn)行預(yù)處理，制備醇溶酵母細(xì)胞(ACY)、酵母自溶酶解細(xì)胞(AEY)、酵母自溶細(xì)胞(AY)和堿提取酵母細(xì)胞(AWGP)，并對它們在水相中吸附茶多酚的性能進(jìn)行研究。結(jié)果表明，在吸附時(shí)間4h、吸附溫度40℃、茶多酚溶液pH4.00，4種預(yù)處理酵母細(xì)胞加入量均為2.00g的條件下，它們對茶多酚的吸附率(m/m)可達(dá)到ACY 98.1%、AEY 94.3%、AY 93.2%、AWGP 73.2%，單位吸附量達(dá)到ACY 319.8mg/g、AEY 307.4mg/g、AY 303.8mg/g、AWGP 238.5mg/g。吸附動(dòng)力學(xué)結(jié)果表明，預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的等溫吸附曲線符合Langmuir等溫吸附模式和Freundlich等溫吸附模式，并且抗氧化實(shí)驗(yàn)證明酵母細(xì)胞在一定程度上能發(fā)揮微膠囊的作用。

酵母細(xì)胞；茶多酚；吸附；微膠囊

酵母是最古老、最常用的食品級工業(yè)微生物之一。酵母中含有大量的蛋白質(zhì)和多糖。近年來，國內(nèi)外研究表明，酵母細(xì)胞具有很好的吸附性能，能吸附重金屬離子[1-2]和酚類化合物[3]，因此，酵母細(xì)胞是一種新型的、可食用的微膠囊吸附劑。利用酵母作為吸附劑具有原材料來源豐富、品種多、成本低、吸附設(shè)備簡單、易操作等特點(diǎn)，還具有速度快、吸附量大、選擇性好等優(yōu)點(diǎn)。并且，酵母β-葡聚糖是構(gòu)成酵母細(xì)胞壁的主要成分，占細(xì)胞壁干質(zhì)量的30%～60%。酵母β-葡聚糖是一種活性多糖，具有多種生理功能：抗腫瘤活性、抗氧化、抗輻射、促進(jìn)傷口愈合，還能降低膽固醇和血脂[4]。

茶多酚又稱茶鞣質(zhì)或茶單寧，是一類多羥基酚類化合物的總稱，其主要成分為兒茶素類化合物(黃烷醇類)、黃酮及黃酮醇類、花色素類、酚酸及縮酚酸類多酚化合物的復(fù)合體。其中以兒茶素最為重要，占其總量的80%左右[5]。茶多酚被譽(yù)為茶葉中的精華，是形成茶葉色香味的主要成分之一，同時(shí)也是茶葉中最重要的功效成分。茶多酚具有抗氧化、抗癌及抑癌、抗衰老、降血脂、降血糖及血壓、抗輻射損傷及減輕放療的不良反應(yīng)等一系列重要作用。

本實(shí)驗(yàn)采用4種不同方法處理面包酵母，得到4種不同的預(yù)處理酵母細(xì)胞，即醇溶酵母細(xì)胞(ACY)、酵母自溶酶解細(xì)胞(AEY)、酵母自溶細(xì)胞(AY)和堿提取酵母細(xì)胞(AWGP)。其中用乙醇處理酵母細(xì)胞是目前利用酵母作為吸附載體時(shí)常用的預(yù)處理手段[6-8]，而酵母自溶、酶解以及堿法是目前提取酵母葡聚糖常用的方法[9-11]，故本實(shí)驗(yàn)選取以上4種方式預(yù)處理酵母細(xì)胞，分別研究它們在不同吸附時(shí)間、細(xì)胞加入量、吸附溫度、茶多酚溶液pH值等條件下吸附茶多酚的情況，并對其吸附機(jī)理、吸附動(dòng)力學(xué)以及吸附后茶多酚在豬油中的抗氧化活性進(jìn)行研究。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

面包酵母 河北馬利食品有限公司；茶多酚(TP≥98%) 遵義陸圣康源科技發(fā)展有限責(zé)任公司。

無水乙醇、無水乙醚、三氯甲烷、冰醋酸(分析純)國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液；KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液；酚酞指示劑；淀粉指示劑。

1.2 儀器與設(shè)備

ARB 120電子天平 尤尼柯上海儀器有限公司；AB 204-N電子天平 上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；EL20型pH計(jì) 瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司；TGL-16離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；Avanti J-25臺式冷凍離心機(jī) 美國Backman Coulter公司；DKY-11恒溫調(diào)速回轉(zhuǎn)式搖床 上海社科自動(dòng)化設(shè)備有限公司；V-1800型可見分光光度計(jì) 上海美譜達(dá)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 常規(guī)成分的分析

蛋白質(zhì)：微量凱氏定氮法(GB 5009.5—1985《食品中蛋白質(zhì)的測定方法》)；脂肪：索氏抽提法(GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定方法》)；總碳水化合物：苯酚硫酸法；灰分：550～650℃灰化法(GB/T 5009.4—2003《食品中灰分的測定方法》)。

1.3.2 醇溶酵母細(xì)胞(ACY)的制備[6]

新鮮面包酵母泥依次與50%、70%、90%乙醇溶液按1:3(g/mL)混合，室溫?cái)嚢?h，離心(6000r/min，15min)，去除上清液，殘?jiān)鋬龈稍镏了趾康陀?%即為所需醇溶酵母細(xì)胞。

1.3.3 酵母自溶細(xì)胞(AY)的制備[12]

將新鮮面包酵母泥加入至質(zhì)量分?jǐn)?shù)3%的NaCl溶液中，配成200g/L的酵母溶液，55℃水浴條件下攪拌均勻，維持pH5.50，低速攪拌24h，離心(6000r/min，15min)，去除上清液，殘?jiān)鋬龈稍镏了趾康陀?%即為所需酵母自溶細(xì)胞。

1.3.4 酵母自溶酶解細(xì)胞(AEY)的制備

酵母自溶殘?jiān)c蒸餾水按1:3(g/mL)混合，55℃水浴攪拌均勻，調(diào)節(jié)pH8.00，加入堿性蛋白酶，攪拌1h，離心(6000r/min，15min)，殘?jiān)鋬龈稍镏了趾康陀?%即為所需酵母自溶酶解細(xì)胞。

1.3.5 堿提取酵母細(xì)胞(AWGP)的制備[12]

酵母自溶殘?jiān)c質(zhì)量分?jǐn)?shù)3% NaOH溶液按1:4(g/mL)混合，75℃水浴條件下攪拌2h，自然冷卻后，繼續(xù)攪拌1h，離心(6000r/min，15min)，殘?jiān)貜?fù)上述操作兩次，然后調(diào)節(jié)pH4.50，離心，蒸餾水洗3次，離心，殘?jiān)鋬龈稍镏了趾康陀?%即為所需堿提取酵母細(xì)胞。

1.3.6 茶多酚的定量方法

按GB/T 8313—2002《茶：茶多酚測定》方法測定茶多酚的含量，計(jì)算公式如下：

式中：L1為試液的總體積/mL；L2為測定時(shí)的用液體積/mL；M0為試樣的質(zhì)量/g；m為試樣干物質(zhì)含量/%；A為試樣的吸光度；1.957為用10mm比色杯，當(dāng)吸光度等于0.50時(shí)，每毫升溶液中含茶多酚相當(dāng)于1.957mg。

1.3.7 酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附研究[5]

配制一定質(zhì)量濃度的茶多酚溶液，移取一定量的茶多酚溶液于錐形瓶中，加入適量的酵母細(xì)胞，置于恒溫振蕩器中(110r/min)吸附一定時(shí)間，按GB/T 8313—2002的規(guī)定測定吸附前后溶液中茶多酚的含量。茶多酚吸附率計(jì)算公式如下：

式中：a為吸附前溶液中茶多酚的含量/%；b為吸附前溶液中茶多酚的含量/%。

1.3.8 酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附動(dòng)力學(xué)研究[14]

配制不同質(zhì)量濃度、等體積的茶多酚溶液，分別加入等量的酵母細(xì)胞，置于恒溫振蕩器中(110r/min)，一定溫度條件下吸附一定時(shí)間，用Langmuir等溫吸附方程和Freundlich等溫吸附方程來擬合預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的等溫吸附過程。

1.3.9 吸附前后茶多酚抗氧化作用的檢測

1.3.9.1 過氧化值(POV)的測定

在250mL碘量瓶中精確稱取油樣2～3g(精確至0.0001g)，加入30mL三氯甲烷-冰乙酸(體積比2:3)混合液，使樣品完全溶解，加入1mL飽和碘化鉀溶液，塞好瓶塞，輕搖0.5min，置于暗處3min，取出加入100mL去離子水，搖勻，立即用一定濃度的Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至淺黃色，加入1mL淀粉指示劑，繼續(xù)滴定至藍(lán)紫色消失即為終點(diǎn)，并作試劑空白試驗(yàn)。過氧化值計(jì)算公式如下：

式中：X為樣品的過氧化值/(g/100g)；V1為樣品消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積/mL；V0為試劑空白消耗Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液體積/mL；c為Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度/(mol/L)；0.1269為與1.00mL Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液相當(dāng)?shù)牡獾馁|(zhì)量/g；m為樣品質(zhì)量/g。

1.3.9.2 酸價(jià)(AV)的測定

在150mL錐形瓶中精確稱取油樣3～5g(精確至0.0001g)，加入50mL預(yù)先中和過的乙醚-乙醇(體積比2:1)混合液中，使樣品完全溶解，加入3滴酚酞指示劑，用一定濃度KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，直到指示劑顯示終點(diǎn)(酚酞變?yōu)榉奂t色至少需維持10s不褪色)。并作試劑空白實(shí)驗(yàn)，酸價(jià)計(jì)算公式如下：

式中：X為樣品的酸價(jià)/(mg KOH/g)；V1為樣品消耗KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積/mL；V0為試劑空白消耗KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液體積/mL；c為KOH標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度/(mol/L)；56.1為KOH的摩爾質(zhì)量/(g/mol)；m為樣品質(zhì)量/g。

2 結(jié)果與分析

2.1 酵母細(xì)胞的成分分析

酵母細(xì)胞的成分對其吸附性能有較大影響，故本研究首先對預(yù)處理酵母細(xì)胞的成分進(jìn)行分析，結(jié)果(以干物質(zhì)計(jì))見表1。

表1 預(yù)處理酵母細(xì)胞的成分分析Table 1 Composition analysis of pre-treated yeast cells

2.2 酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附性能研究

2.2.1 吸附時(shí)間對吸附的影響

平行吸取10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)40mg/mL的茶多酚溶液7份，分別加入0.50g預(yù)處理酵母細(xì)胞ACY、AY、AEY和AWGP，置于恒溫振蕩器中(110r/min，30℃)，吸附不同時(shí)間(1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0h)后，分別取出測定上清液的體積，并計(jì)算預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附率，結(jié)果如圖1所示。

圖1 吸附時(shí)間對茶多酚吸附率的影響Fig.1 Effect of adsorption time on adsorption rate of tea polyphenols

由圖1可知，預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附率均隨著吸附時(shí)間的延長逐漸增大，吸附2h后吸附率增加較緩慢，當(dāng)吸附4 h后，吸附基本達(dá)到平衡，此時(shí)，ACY、AY、AEY和AWGP對茶多酚的吸附率分別可達(dá)到64.7%、51.2%、55.5%和48.3%，故4h為較佳的吸附時(shí)間。

2.2.2 酵母細(xì)胞的加入量對吸附的影響

平行吸取10mL質(zhì)量濃度為40mg/mL的茶多酚溶液9份，分別加入預(yù)處理酵母細(xì)胞ACY、AY、AEY和AWGP 0.20、0.40、0.60、0.80、1.00、1.50、2.00、2.50、3.00g，置于恒溫振蕩器中(110r/min，30℃)，吸附4h，分別取出測定上清液的體積，并計(jì)算預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附率，結(jié)果如圖2所示。

圖2 酵母細(xì)胞加入量對茶多酚吸附率的影響Fig.2 Effect of yeast cell addition amount on adsorption rate of tea polyphenols

由圖2可知，預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附率均隨著酵母細(xì)胞用量的增加而不斷增大，當(dāng)ACY、AY、AEY用量均為2.00g后，茶多酚吸附率變化不大，吸附趨于飽和。但是，與這3種酵母細(xì)胞相比，AWGP更容易吸水膨脹，當(dāng)其用量超過1.00g后，溶液呈泥狀，無法振蕩搖動(dòng)。由實(shí)驗(yàn)可知，AWGP比其他3種酵母細(xì)胞更容易吸水膨脹，導(dǎo)致細(xì)胞很快吸水達(dá)到飽和?；贏WGP這種特點(diǎn)，將吸附前茶多酚溶液的體積擴(kuò)大至30mL，吸附率隨AWGP加入量的變化如圖2所示。最初，茶多酚伴隨水分子也較快進(jìn)入AWGP中，與蛋白質(zhì)結(jié)合，但是細(xì)胞中蛋白質(zhì)含量較低，沒有充足的結(jié)合位點(diǎn)供茶多酚絡(luò)合，故其對茶多酚的吸附率較低，當(dāng)AWGP加入量為2.00g后，茶多酚吸附率變化較小，吸附趨于飽和。因此，對于10mL質(zhì)量濃度為40mg/mL的茶多酚溶液，ACY、AY、AEY用量均為2.00g時(shí)，吸附效果較佳；對于30mL質(zhì)量濃度為40mg/mL的茶多酚溶液，AWGP用量為2.00g時(shí)，吸附效果較佳。

2.2.3 吸附溫度對吸附的影響

平行吸取10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40mg/mL的茶多酚溶液4份，分別加入4種不同酵母細(xì)胞ACY、AY、AEY和AWGP 0.50g，分別置于恒溫振蕩器中(110r/min)，使其在不同溫度20、30、40、50℃吸附4h，分別取出測定上清液的體積，并計(jì)算預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附率，結(jié)果如圖3所示。

圖3 吸附溫度對茶多酚吸附率的影響Fig.3 Effect of adsorption temperature on adsorption rate of tea polyphenols

由圖3可知，隨著溫度的升高，AWGP對茶多酚的吸附率沒有明顯變化，而在40℃與50℃，其余3種酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附率均較大，考慮到茶多酚在高溫下容易被氧化，故在實(shí)際吸附過程中選擇40℃為最佳吸附溫度。

溫度主要影響蛋白質(zhì)-多酚之間的絡(luò)合過程。這是因?yàn)闇囟鹊纳?，?huì)使蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)更為松散，分子內(nèi)的疏水性基團(tuán)就會(huì)充分的暴露出來，更有利于多酚的羥基與之反應(yīng)，所以更多的蛋白質(zhì)與茶多酚參與了絡(luò)合反應(yīng)。由于AWGP中蛋白質(zhì)的含量較其他3種酵母細(xì)胞要少得多，所以溫度對其吸附能力的影響并不明顯。

2.2.4 茶多酚溶液pH值對吸附的影響

平行吸取10mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40mg/mL的茶多酚溶液5份，分別調(diào)節(jié)pH3.00、4.00、5.00、6.00、7.00，分別加入ACY 0.50g，置于恒溫振蕩器中(110r/min，30℃)，吸附4h，分別取出測定上清液的體積，并計(jì)算預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附率。按上述方法重復(fù)測定AY、AEY和AWGP對茶多酚的吸附率。結(jié)果如圖4所示。

圖4 茶多酚溶液pH值對茶多酚吸附率的影響Fig.4 Effect of tea polyphenol solution pH on adsorption rate of tea polyphenols

由圖4可知，當(dāng)pH5.00、6.00及7.00時(shí)，4種預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附率均較pH3.00和4.00小，并且茶多酚耐酸性較好，在pH≥4的環(huán)境中十分穩(wěn)定，故選擇pH4.00為最佳的吸附pH值。

反應(yīng)體系的pH值對多酚和蛋白質(zhì)的反應(yīng)程度也有很大的影響[13-14]。每一種蛋白質(zhì)都有其最適合的多酚絡(luò)合位點(diǎn)，常常在等電點(diǎn)附近1個(gè)pH值的范圍內(nèi)絡(luò)合出的多酚的量最多。這是由于在這個(gè)范圍內(nèi)，蛋白質(zhì)的靜電斥力最小，此時(shí)多酚-蛋白質(zhì)之間交聯(lián)的拉力大于蛋白質(zhì)分子之間存在的斥力，從而蛋白質(zhì)與多酚絡(luò)合量最大。由圖4可知，在pH3.00和4.00時(shí)，預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附均較大，這可能是因?yàn)榻湍讣?xì)胞中大多數(shù)蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)在pH3.00、4.00附近，故在此pH值附近有更多的蛋白質(zhì)與茶多酚參與絡(luò)合反應(yīng)。

2.2.5 在較佳條件下預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附情況

平行吸取質(zhì)量濃度為40mg/mL、pH4.00的茶多酚溶液10mL 3份，分別加入ACY、AY、AEY 2.00g及相同的茶多酚溶液30mL 1份，加入AWGP 2.00g，置于恒溫振蕩器(110r/min)40℃吸附4h。吸附率分別為ACY 98.1%、AEY 94.3%、AY 93.2%、AWGP 73.2%，單位平衡吸附量分別為ACY 319.8mg/g、AEY 307.4mg/g、AY 303.8mg/g、AWGP 238.5mg/g。可見，ACY吸附能力最強(qiáng)，AEY與AY吸附能力比較接近，AEY略高一些，AWGP吸附能力最弱，它更容易吸收溶液中的水分子。

預(yù)處理酵母細(xì)胞各成份含量的差別可能是導(dǎo)致它們對茶多酚吸附能力不同的主要原因之一，尤其是蛋白質(zhì)含量的不同。多酚與蛋白質(zhì)結(jié)合的主要形式為氫鍵或者是疏水鍵。多酚的大量酚羥基與蛋白質(zhì)主鏈的肽基—NHCO，側(cè)鏈上的—OH、—NH2以及—COOH以氫鍵的形式多點(diǎn)結(jié)合[13-14]。酵母細(xì)胞壁富含β-葡聚糖，β-葡聚糖含有豐富的—OH，也可通過氫鍵的作用吸附茶多酚，但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，它對吸附茶多酚的影響是極小的，這可能是因?yàn)棣?葡聚糖以3股螺旋形式存在，3條多糖鏈平行排列并纏繞在一起，通過鏈間氫鍵而處于穩(wěn)定狀態(tài)，導(dǎo)致暴露在表面的—OH數(shù)目很少，故對吸附的影響極小。

酵母富含蛋白質(zhì)，在酵母干細(xì)胞中，蛋白質(zhì)的含量占據(jù)52.4%，細(xì)胞壁含蛋白質(zhì)10%～15%，其余大部分都分布在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。由實(shí)驗(yàn)可知，酵母細(xì)胞蛋白質(zhì)的含量在很大程度上影響其對茶多酚的吸附。如果茶多酚只是吸附在酵母細(xì)胞表面，而與細(xì)胞質(zhì)內(nèi)蛋白質(zhì)的含量相比，細(xì)胞壁上的蛋白質(zhì)不足以造成這么大的吸附差異。故可以判斷茶多酚不僅吸附于細(xì)胞的表面，也吸入細(xì)胞內(nèi)部。

2.3 預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附動(dòng)力學(xué)探討[15-16]

平行吸取10mL不同質(zhì)量濃度的茶多酚溶液7份，分別加入等量的ACY、AY、AEY、AWGP，置于恒溫振蕩器中(110r/min)，在40℃吸附6h，分別取出測定上清液的體積，并計(jì)算4種預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的單位平衡吸附量Q。

本實(shí)驗(yàn)采用兩種常用的吸附等溫線Langmuir等溫吸附方程q=qmC/(C＋1/KL)和Freundlich等溫吸附方程q=KFC1/n來對預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行分析，其中q為平衡吸附量/(mg/g)，qm為最大理論吸附量/(mg/g)，C為茶多酚溶液的質(zhì)量濃度/(g/L)，KL為常數(shù)，KF為吸附容量，n為吸附強(qiáng)度。在Langmuir方程中，將C/q對C作圖，得到一條直線，即可求出KL和qm的計(jì)算值。在Freundlich方程中，將lgq對lgC作圖，得到一條直線，即可求出KF和n的計(jì)算值。結(jié)果如表2所示。

表2 預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的Langmuir和Freundlich等溫吸附方程Table 2 Langmuir and Freundlich adsorption isotherm equations of pre-treated yeast cells on the adsorption of tea polyphenols

由表2可知，Langmuir、Freundlich等溫吸附線均可用來擬合預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的等溫吸附過程，由等溫吸附方程計(jì)算出最大理論單位吸附量qm分別為ACY 607.6、AEY 520.0、AY 472.5、AWGP 442.8mg/g。Freundlich方程中常數(shù)KF表征預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附容量，ACY、AEY、AY、AWGP吸附容量依次降低，這與實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果基本相似。式中常數(shù)n表征茶多酚溶液的質(zhì)量濃度對酵母吸附作用的影響，n值越大，單位平衡吸附量Q隨茶多酚質(zhì)量濃度C的變化就越小，即說明在茶多酚溶液質(zhì)量濃度較低的情況下，酵母細(xì)胞就能對茶多酚有較強(qiáng)的吸附作用。AWGP吸附強(qiáng)度較低，其他3種酵母細(xì)胞的吸附強(qiáng)度差別不大，這表明與AWGP相比，在較低質(zhì)量濃度的茶多酚溶液中，其他3種酵母細(xì)胞對茶多酚有較好的吸附作用。

由已知的Langmuir、Freundlich等溫吸附方程可以算出在不同質(zhì)量濃度的茶多酚溶液中酵母細(xì)胞對茶多酚的理論單位平衡吸附量，與實(shí)驗(yàn)所得的單位平衡吸附量相比較，結(jié)果如圖5所示。

圖5 預(yù)處理酵母細(xì)胞吸附茶多酚的等溫吸附曲線Fig.5 Langmuir and Freundlich isotherm curves of pre-treated yeast cells on the absorption of tea polyphenols

由圖5可知，由預(yù)處理酵母細(xì)胞的Langmuir、Freundlich方程得到的等溫吸附曲線與實(shí)驗(yàn)所得的曲線十分相似，說明酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附能很好地符合Langmuir和Fre undlich等溫吸附式。兩者比較，F(xiàn)reundlich等溫吸附方程得到的理論曲線與實(shí)驗(yàn)所得的曲線有更好的重合度，并且表2也說明同樣的問題，與Langmuir等溫式相比，采用Freundlich等溫式擬合預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的等溫吸附過程能得到更高的回歸系數(shù)R2。故Freundlich等溫吸附式比Langmuir等溫吸附式能更好地?cái)M合預(yù)處理酵母細(xì)胞的等溫吸附過程。

2.4 吸附前后茶多酚抗氧化作用的檢測

準(zhǔn)備6份新鮮制備的豬油(未加任何抗氧化劑)，一份為空白實(shí)驗(yàn)組，一份加入一定量的茶多酚，另外4份分別加入吸附茶多酚的預(yù)處理酵母細(xì)胞ACY、AY、AEY、AWGP，細(xì)胞加入量須保證與直接加入茶多酚的油樣中茶多酚含量相當(dāng)，經(jīng)計(jì)算加入量分別為ACY 312.7mg、AEY 325.3mg、AY 329.2mg、AWGP 419.3mg、TP 0.10g。本實(shí)驗(yàn)采用烘箱加熱法在37.5℃的條件下進(jìn)行加速氧化，每3d測定6份油樣的過氧化值和酸價(jià)。

2.4.1 過氧化值(POV)

在加速氧化過程中，過氧化物大量形成，而抗氧化劑正是通過抑制過氧化物的形成或者與其結(jié)合阻斷連鎖反應(yīng)來延緩氧化的目的。6份豬油過氧化值的變化如表3所示。

表3 豬油過氧化值的變化Table 3 Change in POV value of lard g/100g

由表3可知，TP組油樣的POV值與其他組相比很小，時(shí)間越長數(shù)值差距越大。雖然茶多酚吸附于4種酵母細(xì)胞后其抗氧化效果不如直接添加茶多酚的效果好，但是與空白組相比，前期雖然沒有明顯的差異，但是30d后，空白組的POV值比其余4組明顯增大，相差的比例也隨時(shí)間越來越大，到54d后這種差異開始縮小。30d后抗氧化效果之間的明顯差異可以說明酵母細(xì)胞在一定程度上能發(fā)揮微膠囊的作用，茶多酚在酵母細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在，并在一定時(shí)間內(nèi)被緩慢釋放出來，故后期的抗氧化作用比前期的強(qiáng)。

2.4.2 酸價(jià)(AV)

酸價(jià)是油脂中游離脂肪酸的含量，可以從一個(gè)方面來表示油脂發(fā)生酸敗的程度。酸價(jià)主要來自于油脂水解產(chǎn)生的游離脂肪酸，但還包括油脂體系中存在的其他酸性物質(zhì)，它衡量的是油脂體系的總酸。6份豬油酸價(jià)的變化如表4所示。

表4 酸價(jià)的變化Table 4 Change in acid value mg KOH/g

由表4可知，各樣品起始酸價(jià)差異除TP組較小以外，其余沒有明顯的差異。在加速氧化實(shí)驗(yàn)過程中，AV值的增幅很小，不如POV值的變化敏感。因此，酸價(jià)的測定并不適宜用來評價(jià)樣品的抗氧化活性。與此相比，POV值的測定可以客觀精確的評價(jià)茶多酚在各樣品中的抗氧化效果。

3 結(jié) 論

3.1 預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附能力有所不同。在10mL質(zhì)量濃度為40mg/mL的茶多酚溶液中4種預(yù)處理酵母細(xì)胞較佳的吸附條件分別為吸附時(shí)間4 h、吸附pH4.00、吸附溫度40℃及ACY、AEY、AY、AWGP添加量均為2.00g(此時(shí)AWGP對應(yīng)的茶多酚溶液的體積為30mL)，在較佳條件下吸附率可達(dá)到ACY 98.1%、AEY 94.3%、AY 93.2%、AWGP 73.2%，單位吸附量為ACY 319.8mg/g、AEY 307.4mg/g、AY 303.8mg/g、AWGP 238.5mg/g。

3.2 預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附動(dòng)力學(xué)均符合Langmuir等溫吸附式和Freundlich等溫吸附式，相比之下，F(xiàn)reundlich等溫吸附式能更好的擬合預(yù)處理酵母細(xì)胞的等溫吸附過程。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，預(yù)處理酵母細(xì)胞對茶多酚的吸附容量情況為ACY＞AEY＞AY＞AWGP，并且與AWGP相比，在較低質(zhì)量濃度的茶多酚溶液中，其他3種酵母細(xì)胞對茶多酚有較好的吸附作用。

3.3 預(yù)處理酵母細(xì)胞中各成分含量可能影響細(xì)胞對茶多酚的吸附能力，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，蛋白質(zhì)可能是最主要的影響因素。由于蛋白質(zhì)在酵母細(xì)胞中的分布，可以說明茶多酚不僅吸附于細(xì)胞表面，也進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部。

3.4 由抗氧化實(shí)驗(yàn)可知，酵母細(xì)胞在一定程度上能發(fā)揮微膠囊的作用，茶多酚在酵母細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)定存在，并在一定時(shí)間內(nèi)被緩慢釋放出來，在外界環(huán)境中發(fā)揮其抗氧化作用。

[1] 孫峰. 啤酒酵母廢菌吸附處理含銅廢水的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 科學(xué)技術(shù)與工程, 2009, 9(3): 773-776.

[2] 陳燦, 周蕓, 胡翔, 等. 啤酒酵母對廢水中Cu2+的生物吸附特性[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào): 自然科學(xué)版, 2008(12): 2093-2095.

[3] PRADELLE R, VICHI M, ALEXANDRE N, et al. Influence of the drying processes of yeasts on their volatile phenol sorption capacity in model wine[J]. International Journal of Food Microbiology, 2009, 135(2): 152-157.

[4] KOGAN G. (1-3,1-6)-β-D-glucans of yeasts and fungi and their biological activity[J]. Studies in Natural Products Chemistry, 2000, 23(2):107-152.

[5] 羅志敏, 薛麗群, 張婷. 珠狀殼聚糖樹脂對綠茶中茶多酚的吸附研究[J]. 食品科學(xué), 2009, 30(1): 86-89.

[6] INOUE C, ISHIGURO M, ISHIWAKI N. Process for preparation of microcapsules: European Patent, 0453316B1[P]. [1991-10-17].

[7] NORMAND V, DARDELLE G, BOUQUERAND P E. Flavor encapsulation in yeast:limonene used as a model system for characterization of the release mechanism[J]. Food Chemistry, 2005, 53(3): 7532-7543.

[8] DARDELLE G, NORMAND V,STEENHOUDT M, et al. Flavor-encapsulation and flavour-release performances of a commercial yeast-based delivery system[J]. Food Hydrocolloids, 2007, 53(1): 953-960.

[9] 黃國宏, 李科德, 曾慶孝. 酵母β-1,3-葡聚糖研究進(jìn)展[J]. 釀酒科技, 2006(12): 100-103.

[10] 劉紅芝, 王強(qiáng), 周素梅, 等. 酵母β-葡聚糖的功能活性及其分離提取研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2006, 27(11): 552-556.

[11] 唐治玉, 王淮, 熊善柏. 自溶-酶-堿法提取啤酒酵母中β-1,3-葡聚糖的工藝研究[J]. 現(xiàn)代食品科技, 2006, 22(2): 28-30.

[12] 王淼. 酵母免疫活性葡聚糖的研究與開發(fā)[D]. 無錫: 無錫輕工大學(xué),1997.

[13] 黃惠華, 王志, 陳建新. 多酚-蛋白質(zhì)絡(luò)合反應(yīng)的影響因素研究[J].食品科學(xué), 2003, 24(2): 22-25.

[14] 覃思, 吳衛(wèi)國, 劉焱, 等. 茶多酚與蛋白質(zhì)的相互作用對蛋白質(zhì)功能特性的影響研究進(jìn)展[J]. 食品工業(yè)科技, 2006(6): 310-314.

[15] HO Y S. Removal of copper ions from aqueous solution by tree fern[J].Wster Research, 2003, 37(4): 2323-2330.

[16] GIMBERT F, MORIN-CRINI N, RENAULT F, et al. Adsorption isotherm models for dye removal by cationized starch-based material in a single component system:Error analysis[J]. Journal of Hazardous Materials,2008, 157(1): 34-46.

[17] BISHOP J R P, NELSON G, LAMB J. Microencapsulation in yeast cells[J]. Journal of Microencapsulation, 2009, 62(6): 761-773.

Effect of Different Pretreatment Methods on Adsorption Capability of Yeast Cells towards Tea Polyphenols

LIU Yin1，WANG Miao1,2,*
(1. School of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China；2. State Key Laboratory of Food Science and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China)

Microencapsulation is an effective method to protect biologically active materials from the damage by environmental factors. Yeast cells are natural and edible microencapsules. In the present study, yeast cells were pre-treated by alcohol, 3%sodium chloride, alkaline protease and sodium hydroxide to obtain ACY, AEY, AY and AWGP, respectively. The treated yeast cells were used to adsorb tea polyphenols in aqueous solution. The results indicated that the absorption rates of tea polyphenols in 4 kinds of pre-treated yeast cells such as ACY, AEY, AY and AWGP with the addition of 2.00 g tea polyphenols were 98.1%,94.3%, 93.2%, and 73.2% under the conditions with absorption time of 4 h, absorption temperature of 40℃, and tea polyphenol solution at pH 4.0. The adsorption capacities of ACY, AEY, AY and AWGP on tea polyphenols were 319.8, 307.4, 303.8 mg/g and 238.5 mg/g, respectively. Adsorption kinetics analysis showed that four kinds of pre-treated yeast cells were in accordance with Langmuir and Freundlich isotherm models. Antioxidant experiments confirmed that yeast cells could function as the role of microencapsules.

yeast cells；tea polyphenols；adsorption；microencapsules

TS201.3

A

1002-6630(2011)06-0038-07

2010-06-11

“十一五”國家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2006BAD27B03)

劉寅(1986—)，女，碩士研究生，研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù)。E-mail：lyivy@126.com

*通信作者：王淼(1962—)，女，教授，博士，研究方向?yàn)槭称飞锛夹g(shù)。E-mail：mwang@jiangnan.edu.cn