本研究由锦州医科大学食品与健康学院的李源、王佳瑶、刘娇、李一鸣、许云贺和张莉力（通信作者）共同完成，论文《乳酸菌发酵对麦芽糯米水解液抗氧化活性及乳酸含量的影响》（Effect of lactic acid bacteria fermentation on antioxidant activity and lactic acid content of malt glutinous rice hydrolysate）发表于《食品科技》期刊2022年第47卷第08期。

本研究属于食品科学与技术领域，具体聚焦于食品微生物发酵与功能性食品开发方向。研究的背景基于谷物资源的高值化利用和健康食品消费需求的增长。大麦芽富含淀粉酶及多种生物活性成分（如酚类、麦芽碱、β-葡聚糖），具有抗氧化、润肠通便等功效；糯米则是一种温和的滋补品，富含多种营养成分。将两者结合，通过麦芽的酶解作用处理糯米，可以制备出富含营养的水解液。乳酸菌发酵是提升食品功能性和风味的有效手段，已被证实能够赋予产品抗氧化、抑菌等特性。然而，当时市场上以大麦芽为原料的产品形式相对单一，主要集中于饮料和酒类。因此，本研究旨在探索将麦芽糯米水解液进行乳酸菌发酵，系统研究发酵过程中营养成分、有机酸及体外抗氧化活性的动态变化规律，以期为开发新型、具有保健功能的谷物发酵制品提供理论依据和数据支撑，拓展大麦芽在食品工业中的应用前景。本研究的具体目标包括：1）制备麦芽糯米水解液并进行乳酸菌混合发酵；2）监测发酵过程中pH值、总酸、还原糖、总糖、总酚、黄酮等基础指标的变化；3）测定发酵过程中主要有机酸（酒石酸、草酸、乙酸、柠檬酸、乳酸）的含量变化；4）评估发酵过程中水解液对DPPH自由基、羟自由基和超氧阴离子自由基的清除能力变化；5）综合分析乳酸菌发酵对麦芽糯米水解液抗氧化活性及乳酸含量的影响，并确定关键变化节点。

本研究的工作流程系统而详尽，主要包括原料处理、发酵制备、指标监测和数据分析四个主要环节。首先，在原料处理与发酵液制备阶段，研究以市售大麦芽和糯米为原料。具体步骤为：将100克大麦芽与300毫升水榨碎，所得汁液与300克熟糯米混合，于60℃水浴中保温7小时进行酶解。随后，使用8层纱布和120目筛依次过滤，得到麦芽糯米水解液作为发酵基质。发酵所使用的菌种为锦州医科大学食品微生物实验室保藏的乳酸乳杆菌（*Lactobacillus casei*）YQ 336和乳酸乳球菌乳酸亚种（Lactococcus lactis subsp. *lactis*）YM 34。将制备好的水解液接种5%体积的混合菌液（两种菌体积比为1:1），在35℃恒温条件下进行发酵。发酵过程设置了0、4、8、12、16、20、24、36、48、72小时共10个时间点进行取样分析，以动态追踪变化。其次，在发酵过程监测与指标分析阶段，研究涵盖了理化指标、营养成分、有机酸和抗氧化活性四大类。理化指标方面，使用pH计直接测定发酵液的pH值；总酸含量则参考费永涛的方法（一种滴定法）进行测定。营养成分分析包括：采用DNS法测定还原糖含量，并绘制葡萄糖标准曲线进行计算；总糖含量测定是先对样品进行酸水解处理，再使用DNS法测定；总酚含量采用福林-酚比色法测定，以没食子酸为标准物；黄酮含量采用亚硝酸钠-硝酸铝-氢氧化钠（NaNO2-Al(NO3)3-NaOH）分光光度法测定，以芦丁为标准物。有机酸分析采用了高效液相色谱法（HPLC），参照郭浩男等的方法设置色谱条件，对酒石酸、草酸、乙酸、柠檬酸和乳酸五种有机酸进行定性和定量分析。体外抗氧化活性评估了三种自由基清除能力：DPPH自由基清除率参照李杰等的方法；羟自由基清除能力通过Fenton反应体系（FeSO4-水杨酸-H2O2）测定；超氧阴离子自由基清除能力则通过邻苯三酚自氧化法（Tris-HCl缓冲体系）进行测定。所有实验均设置了三次平行。最后，在数据处理与分析阶段，研究采用SPSS 23.0软件对实验数据进行单因素方差分析（ANOVA）和LSD多重比较，以检验不同发酵时间点数据间的显著性差异（p<0.05），结果以平均值±标准差表示。同时，使用Origin 2019软件进行图表绘制，直观展示各指标随发酵时间的变化趋势。

本研究取得了系统且相互印证的实验结果，清晰揭示了发酵过程中的动态变化规律。在基础发酵参数方面，pH值和总酸的变化直观反映了乳酸菌的生长代谢活动。在0至72小时的发酵过程中，pH值从初始的5.0持续下降至3.22，尤其在8-12小时下降最快；与此同时，总酸含量从10.26 °T显著上升至112.00 °T，上升最快的阶段同样在8-12小时。这一结果说明在发酵前期（0-36小时），乳酸菌利用充足的底物快速生长繁殖，产生了大量有机酸（主要是乳酸），导致酸度急剧增加。36小时后，由于底物消耗和酸性环境抑制，菌体生长减缓，pH下降和总酸上升的速度也随之变缓。在营养成分的动态变化方面，还原糖和总糖含量均呈现先上升后下降的趋势。还原糖在发酵8小时达到峰值（0.935 mg/mL），总糖在8小时达到峰值（97 mg/mL），之后均持续下降，至72小时分别降至0.461 mg/mL和50.7 mg/mL。初期上升的可能原因是：残留的麦芽淀粉酶在发酵初期继续作用，以及多糖在酸性环境下部分降解，产生了更多的可发酵糖。随后的下降则是乳酸菌利用这些糖类作为碳源进行生长和产酸的结果。总酚和黄酮作为重要的生物活性物质，其变化趋势也呈先升后降。总酚含量在发酵16小时达到最高值（1.115 mg/mL），黄酮含量在24小时达到最高值（5.255 mg/mL），分别比发酵前提高了47.3%和约2.8倍。这一增长归因于乳酸菌分泌的酶（如β-葡萄糖苷酶）水解了结合态的多酚和黄酮糖苷，释放出游离态的活性成分。发酵中后期（20-72小时）两者的下降，可能与某些代谢酶对酚类物质的进一步分解，以及在强酸性环境下部分成分不稳定有关。有机酸谱的变化是本研究的一个重点。HPLC分析结果显示，五种有机酸变化各异：酒石酸含量在整个发酵过程中持续下降，从306.887 μg/mL降至31.301 μg/mL；草酸和柠檬酸含量呈波动性变化，但72小时后的终值均低于发酵前；乙酸含量略有上升，从100.194 μg/mL增至116.683 μg/mL；最为显著的是乳酸含量，呈现快速且极显著的上升（p<0.01），从初始的96.34 μg/mL飙升至72小时的7823.363 μg/mL，增加了超过80倍。这直接证实了乳酸菌将糖酵解产物转化为乳酸的核心代谢活动，乳酸也成为发酵液中最主要的有机酸和关键风味物质。在体外抗氧化活性方面，三种自由基清除能力的变化与总酚、黄酮的变化趋势高度相关，均表现为先增强后减弱。DPPH自由基清除率在16小时达到最高（84%），羟自由基清除率在20小时达到最高（94.5%），超氧阴离子自由基清除率在20小时达到最高（24.9%）。尽管在达到峰值后有所回落，但发酵72小时后的清除率（分别为68.7%、87.4%和17.4%）仍显著高于发酵前的水平。这一系列结果有力地表明，乳酸菌发酵过程确实有效提升了麦芽糯米水解液的体外抗氧化能力，且这种提升与发酵中期酚类和黄酮类物质含量的增加存在密切关联。各指标结果之间逻辑连贯：乳酸菌的生长代谢（由pH和总酸变化体现）消耗了糖类（还原糖、总糖下降），产生了大量乳酸（有机酸变化），同时其酶系活动释放了结合态的酚类与黄酮（总酚、黄酮先升），这些活性物质的增加直接贡献了抗氧化能力的提升（三种自由基清除率先升）。后期的下降则与底物耗尽、酸度抑制及可能存在的次级代谢有关。

本研究得出的核心结论是：利用乳酸乳杆菌YQ 336和乳酸乳球菌乳酸亚种YM 34对麦芽糯米水解液进行混合发酵，能够显著改变其理化特性和营养成分组成，并有效提升其功能特性。具体而言，发酵使产品酸度适宜（pH降至3.22），乳酸含量极大丰富，同时，在发酵中期（16-24小时）显著提高了总酚和黄酮类物质的含量，从而全面增强了水解液对DPPH自由基、羟自由基和超氧阴离子的清除能力，即提高了其体外抗氧化活性。该研究的科学价值在于，系统阐明了麦芽糯米水解液在特定乳酸菌发酵过程中，主要营养成分、代谢产物与抗氧化活性之间的动态关联与变化规律，为理解谷物乳酸菌发酵的生化过程提供了具体案例和数据。其应用价值尤为突出：研究结果为开发一种新型的、具有潜在益生和抗氧化功能的谷物发酵饮品或食品配料提供了直接的工艺参数和理论依据。通过控制发酵时间（例如在抗氧化峰值附近终止发酵），可以优化产品中活性成分和风味物质的组成，从而创造出营养价值更高、保健功能更强的谷物发酵新产品，拓宽了大麦芽和糯米在健康食品领域的应用思路。

本研究的亮点主要体现在以下几个方面：首先，在研究思路上具有创新性，将传统的麦芽酶解工艺与乳酸菌发酵技术相结合，应用于麦芽-糯米复合体系，旨在开发兼具营养与功能的新型发酵产品，选题具有较好的应用前景。其次，研究设计系统全面，不仅监测了常规的pH、酸度、糖分变化，还同步跟踪了总酚、黄酮、五种特定有机酸以及三种体外抗氧化指标在长达72小时发酵过程中的完整动态变化轨迹，数据丰富，能完整揭示各指标间的协同变化关系。再者，在研究对象上，采用了由实验室提供的特定乳酸菌菌株（YM 34和YQ 336）进行混合发酵，研究了其在该特定基质中的代谢特性，为菌株的应用开发提供了参考。最后，研究明确了发酵过程中抗氧化活性达到峰值的关键时间窗口（16-24小时），以及乳酸大量积累的终点特征，这对实际生产中的工艺控制具有明确的指导意义。

此外，论文在讨论部分将本研究的结果与已有的类似研究（如龚金炎等对黄酒发酵、Talcott S T等对酚类物质、束文秀等对胡柚汁发酵的研究）进行了对比和引证，指出了变化趋势的相似性，从而将本研究置于更广阔的学术背景中，增强了结论的可靠性。同时，研究也指出了发酵后期某些成分下降的可能原因（如酸性环境下酶活变化、代谢产物的进一步分解），体现了分析的深度。