酵素对绿豆芽生长发育、产量和品质的影响

高 亮，孙继发，潘 玲

（1.潍坊加潍生物科技有限公司，山东 潍坊 261000；2.潍坊金银条豆芽机有限公司，山东 潍坊 261000）

芽苗类蔬菜又名芽苗菜、芽菜，由各种谷类、豆类、树类的种子培育而来。芽苗菜低热量、高营养，含有丰富的维生素C、核黄素、膳食纤维、矿物质等，能减少人体内乳酸堆积，消除疲劳，提高免疫力，增加人体抗病毒、抗癌肿的能力[1-2]。

2015 年国家食药总局、农业部及卫计委三部委联合发布《关于豆芽生产过程中禁止使用6-苄基腺嘌呤等物质的公告》（2015年第11号），从公告中看出：（1）豆芽的生产过程属于农业种植活动，豆芽属于农产品。（2）豆芽生产上使用的生长调节剂6-苄基腺嘌呤等物质作为农药管理。目前一方面因为没有在豆芽上登记，另一方面豆芽上使用生长调节剂的残留没有风险评估结论（或现有的风险评估结论不足以推翻公告），所以在豆芽生产过程中是不能使用的。（3）《食品安全法》第二条明确了食用农产品销售归食药部门监管，国家食药总局曾发布食品抽检计划，对市场上豆芽的抽检项目包括：总砷、铅、镉、总汞、铬、二氧化硫、6-苄基腺嘌呤。按照NY/T 1352—2015《绿色食品 芽苗类蔬菜》标准要求，研究开发出安全、健康的微生物制剂，以便更好地满足芽苗菜生产、保证食品安全，显得尤其重要。

酵素是以动物、植物、蘑菇、中草药等经微生物发酵制得的具有特定活性成分的制品[3]，这些活性成分包括各种酶、小分子有机酸、多肽、氨基酸、寡糖、维生素、黄酮、多酚类化合物、天然抗生素、荷尔蒙、矿物质等。酵素具有特殊的生理机能，在农业、畜牧、人体保健和环保领域被广泛应用，具有提高抗逆性（免疫力）、促进生长发育、增强种子发芽势、提高作物产量和品质、延长货架期等功效。目前，关于酵素对绿豆芽生长、产量和品质等的影响尚无公开报道。

潍坊市科学技术发展计划项目“酵素和纳米硒在芽苗菜生长过程中的应用研究”，针对豆芽生产的实际，研究出了“利用酵素菌技术生产出酵素农产品，利用酵素农产品制备专用酵素，进而培育出酵素芽苗菜”的关键技术和工艺，并且配套了专用豆芽生产设备，实现了产业化开发。本试验旨在探讨不同浓度的酵素稀释液浸泡绿豆种子后对豆芽生产的影响，为大规模绿豆芽生产提供依据。

1 材料和方法

1.1 供试材料

试验于2019年8月在山东省潍坊市金银条豆芽机有限公司进行。

大豆酵素菌种来自潍坊加潍生物科技有限公司。大豆酵素由潍坊市金银条豆芽机有限公司制备，其主要技术指标如下：有效活菌总数2.2×106cfu/mL、蛋白酶272 U/L、酯酶121 U/L、SOD酶52 U/L、总酸8.1 g/L、有机酸6.2 g/L、游离氨基酸345 mg/L、可溶性糖2.1 g/L。

试验所用绿豆（Vigna rdiataL.Wilczek）品种为中绿1号，种子发芽率95%以上，百粒质量6.8 g。

生产用水取自城市自来水，水质符合GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》，水中微生物、毒理指标、化学指标按照GB/T 5750—2006《生活饮用水卫生标准 检验方法》检测，保证水质质量。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

试验采用随机区组设计，重复3次。试验设6个处理：

处理1：酵素稀释200倍液；

处理2：酵素稀释400倍液；

处理3：酵素稀释600倍液；

处理4：酵素600倍液+亚硒酸钠10 μmol/L；

处理5：酵素600倍液+葡萄糖酸锌（Zn2+）50 mg/L；

处理6：清水对照（CK）。

1.2.2 绿豆芽培育

精选绿豆种子，剔除病残烂粒和秕籽，采用上述6种处理浸种12 h，温度保持在23 ℃。浸种结束后，模拟工厂化豆芽生产，利用发芽杯培育绿豆芽。每个发芽杯放入10 g绿豆，每个处理重复3次。将发芽杯置入人工气候室遮光培养5 d，每6 h淋水1次，每个培养杯每次淋水量为200 mL，保持淋水均匀，避免漏淋或不均。

绿豆芽培养的操作规程：器皿清洗消毒→清洗绿豆种子→烫豆→浸泡→预生→培养→淋水→出芽。

1.2.3 植物学性状测定

豆芽产量为培养5 d时的群体总质量。

豆芽根长、下胚轴长度及下胚轴粗[4]为每个发芽杯中随机取30株豆芽的平均值。

每个处理随机取30株豆芽，用万分之一电子天平测定豆芽鲜质量和干质量（105 ℃烘干至恒质量）。

发芽率和产出比计算公式为：发芽率＝发芽个数/绿豆总粒数×100%，豆芽产出比＝豆芽质量/豆种质量。产出比即单位质量豆种产出的鲜豆芽质量。

1.2.4 营养成分测定

豆芽可溶性糖采用蒽酮比色法测定[5]；可溶性蛋白质采用考马斯亮蓝法测定[6]；游离氨基酸采用茚三酮溶液显色法测定[7]，试验结果以干质量计；总酚采用Folin-Ciocalleu比色法测定[8]；维生素C采用比色法测定[9]。

1.2.5 效益分析

为获得酵素处理豆芽的经济效益，模拟进行了绿豆芽小规模生产，每个处理投入10 kg干绿豆种子，用12 kg清水或酵素稀释液浸种处理，重复3次，严格按照以上不同处理方法分别进行生产。培养8 d后收获，现场称量，记录酵素投入、豆芽产出情况，统计投入产出比。投入产出比＝总投入（元）∶豆芽收入（元）。

1.3 数据处理

采用SPSS 22.0和Origin 9.0进行试验数据处理，并采用Duncan多重比较法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 酵素对豆芽发芽情况的影响

绿豆的发芽率、生物产量和产出比及腐烂与否是衡量豆芽生产效益的重要指标。酵素浸种对绿豆发芽率和产量等的影响结果见表1。从表1可以看出，不同处理绿豆发芽率与豆芽生物产量和产出比增减趋势相同，且各处理间差异不显著。各处理发芽率均达到豆芽工厂化生产的要求（＞95%），发芽率表现最好的是处理3，随着酵素浓度的增加，产出比有所下降，但下降幅度不大；复配组合处理4和处理5的发芽率均低于清水处理（CK）和各纯酵素处理。从生物产量来看，用酵素处理的豆芽生物产量均高于CK，其中处理1生物产量最高，比CK增加5.6%。各酵素处理的豆芽形态整齐，芽体茁壮舒展，色泽纯正，手感舒爽，有清香气味，均无腐烂现象。

2.2 酵素对豆芽芽用特性的影响

绿豆芽的芽用特性包括胚根长、下胚轴长、下胚轴粗等指标，反映了豆芽的商品性状。只有外观美观、正常，水分充足，不萎蔫、无腐烂、无异味、健康、安全的绿豆芽才符合消费者的需求。根系少而短，下胚轴既长又粗是判定绿豆芽产品品质的重要指标，而无根豆芽往往让人质疑是否使用过激素处理，反而限制了消费者的购买欲。

表1 酵素对芽苗菜发芽情况的影响

由表2可以看出，不同浓度和复配酵素处理下绿豆芽胚根长、下胚轴长的变化规律与产量性状的变化规律基本相同。在胚根长方面，处理CK＞处理3＞处理2＞处理4＞处理5＞处理1，以CK最长，比酵素处理长0.80～1.21 cm，处理1最短，各酵素处理间差异不显著，但与CK均达到显著差异。在下胚轴长方面，处理3＞处理1＞处理2＞处理4＞处理5＞CK，各酵素处理间差异不显著，但均显著大于CK。在下胚轴粗方面，处理4＞处理1≈处理5＞处理2＞处理3＞CK，各酵素处理间差异不显著，但与CK间均达到显著差异。在干质量方面，处理2＞处理1＞处理5＞处理3＞处理4＞CK，各处理间差异均不显著。在含水量方面，处理3＞处理4＞处理1＞CK＞处理2＞处理5，各处理间差异不显著。综合来看，处理1、4、5的绿豆芽芽用特性表现较好。

2.3 酵素对豆芽品质的影响

有研究表明，酵素对植物生长发育有着显著的影响，主要体现在影响植物的生理生化反应，改善产品品质等。豆芽中可溶性糖、可溶性蛋白质、游离酸含量和总酚含量直接影响豆芽的口感，维生素C的高低与豆芽品质密切相关。酵素浸种对绿豆芽品质的影响结果见表3。

由表3可以看出，在可溶性糖含量方面，处理1＞处理2＞处理3＞处理5＞处理4＞CK，以处理1表现最佳，处理1与处理2间差异不显著，但与处理3、4、5、CK均达到显著差异；在可溶性蛋白质含量方面，处理1＞处理2＞处理3＞处理4＞处理5＞CK，以处理1表现最佳，处理1、2间差异不显著，但与处理5、CK均达到显著差异；在游离氨基酸含量方面，处理3＞处理1＞处理2＞处理4＞处理5＞CK，以处理3表现最佳，处理1、2、3间差异不显著，但与处理4、5、CK均达到显著差异；在总酚含量方面，CK＞处理1＞处理2＞处理3＞处理5＞处理4，以CK的总酚含量最高，显著大于其他处理，处理1、2、3与处理4、5间均达到显著差异；在维生素C含量方面，处理4＞处理3＞CK＞处理2＞处理5＞处理1，以处理4表现最佳，显著大于其他处理。酵素处理的绿豆芽营养成分普遍高于CK处理，而总酚低于CK，表现出更高的品质，但酵素各处理间没有明显的规律，总的来看以处理1较好，相关研究有待于进一步进行。

2.4 投入产出效益分析

如表4所示，10 kg干绿豆种子经不同处理后，豆芽产量高低依次为处理1＞处理4＞处理2＞处理5＞处理3＞CK，以处理1最高，处理1、4、2、5之间无显著差异，各酵素处理豆芽产量均显著高于CK。由于酵素及其复配硒或锌处理的绿豆芽外观性状显著优于清水处理，豆芽平均单价（7元/kg）比CK高出0.6元/kg。处理1在投入成本上最高，折合每发芽处理1 kg绿豆种子，比清水处理增加0.072元，而投入产出比也最高，达到1∶12.3，显著高于其他处理，表现最为优异。

3 结论与讨论

酵素因其发酵底物、配方、工艺、菌种的不同，其中酶的种类、代谢产物也有所差异。本试验是以大豆酵素作为绿豆种子处理材料，完全可以延伸至水果酵素、药草酵素和其他功能性酵素产品，必将产生出丰富多彩的效果，这对于开发功能性芽苗菜系列产品提供了广阔的想象空间，也为科学研究提供了方向。

芽苗菜营养丰富，风味独特，清香脆嫩爽口，兼有保健功能。种子在水解酶的作用下，将贮藏的高分子物质转为可溶性的、人体易吸收的简单物质；因此，芽苗菜不但色泽美观，而且食用口感脆嫩，易消化吸收。种子发芽势高低、生长速度快慢与其自身产生酶的种类、数量和活性密切相关，为了提高其发芽势，增加外源酶[10]或利用富含酶的酵素处理，将会起到很好的促生长效果，其营养物质含量也会不同程度的增加，对于芽苗菜生产是十分有益的技术措施。

绿豆种子不含维生素C，本身不可以对人体提供维生素C，但在种子发芽后，能够不断合成丰富的维生素C。据朱秀敏等[11]研究报道，绿豆芽长至2 cm左右时维生素C含量最高，可达到360 mg/kg；芽长超过10 cm时，则下降至80 mg/kg，下降幅度明显；因此，绿豆芽芽长应短些食用为好，这在日常生活中是非常可取的。

鉴于生产上绿豆芽苗的长度与产量和效益高度相关，其增加的约4倍产量可基本抵消豆芽中维生素C的降低数量，而酵素处理可不同程度地减缓芽苗菜中维生素C的损失，更有利于保持营养。本试验中，利用酵素或酵素复配中微量元素硒或锌对绿豆芽生产具有良好的促进作用，表现在提高绿豆芽生物产量，预防生产和储运过程中的变质现象；增加绿豆芽中可溶性糖、可溶性蛋白质、游离氨基酸含量，降低多酚化合物含量，改善品质，提高适口性。本试验同时证实，以酵素200倍液处理绿豆表现最佳，豆芽商品性状佳，投入产出比最高，可达到1∶12.3。为了培育含硒[12]、锌[13]等特色豆芽，利用酵素配合硒、锌等元素，也可以收到良好的生产应用效果，酵素及其复合有益元素对绿豆芽生理生化机能影响的相关研究有待于进一步进行。

表4 不同处理投入产出效益分析

鉴于芽苗菜生产中对添加剂和植物生长调节剂的使用限制，给食用酵素应用于芽苗菜生产提供了广阔的发展空间，值得深入研究和实践。