葛根，是怎样的一味药？
葛 根
葛根为豆科植物的干燥根，是我国传统的常用中药材之一，药食两用，其化学成分主要有黄酮类、三萜皂苷类、葛酚苷类、香豆素类、有机酸等。葛根味干、辛，性凉，归肺、胃经，始载于《神农本草经》，具有解肌退热、生津止渴、升阳止泻之功效，是临床应用较为广泛的一种中药材。
葛根中富含黄酮类化合物，是一种天然的水溶性色素，具有降血脂、增强免疫力等多种功效。现代科学研究发现，葛根具有抗心律失常、降血压作用、抗肿瘤作用、降糖降脂、解酒护肝、抗肿瘤、增强免疫、改善骨质疏松等作用。葛根中含有大量膳食纤维，可调理肠胃，有助于排出体内毒素；长期食用还可以使皮肤光滑，起到美容养颜的效果。近年来，随着人们生活水平质量的提高，越来越多的人们在生活中都很注重营养与保健，进而对于食品的营养价值的要求越来越高。于是，葛根逐渐出现在大众的视野中，因其具有多种功效及营养价值，使其适合于各类人群食用。如今，各种葛根类在市场的产品层出不穷，葛根粉、葛根混合饮料以及葛根系加工产品。
现今，酵素发展迅速，但我国大陆地区有关酵素的研究仍有待深入，与发达国家和地区相比，仍有较大差距，国外的食用酵素产品种类多且在国内的售价普遍昂贵。尽管如此，酵素类产品依然很受欢迎，将可药用和食用的葛根制备的葛根酵素，结合葛根的药性和酵素的特性，具有良好营养价值和功效。因此，葛根酵素的发展前景可观，市场应用前景广阔。
本试验利用葛根为主要原料，以酵母菌为菌种进行发酵，以发酵过程中α-淀粉酶活力为指标，发酵时间、发酵温度，发酵液pH值，菌种的接种量为条件，测定发酵最适条件，以优化葛根酵素的制备工艺。
工艺流程
(1）葛根处理：将葛根进行清洗、去虫眼以及去皮处理，切丁，于50℃干燥箱中进行干燥，干燥完成后进行粉碎过筛，将粉碎后的葛根粉与蒸馏水按比例1∶10(g/mL）混合，煮沸糖化1h。
(2）酶解、调糖：向糖化好的葛根试液中加入α-淀粉酶酶解，添加量为14U/g，在50℃的水浴中进行酶解2h。酶解完成后按照1∶10的比例加入白砂糖调节葛根溶液的糖度。
(3）菌种活化：将活性干酵母菌按比例1∶10于蒸馏水中经行溶解，放入到30～35℃糖水中，恒温水浴，放置30min后备用。
(4）灭菌：采用高压蒸汽灭菌法对葛根试液进行灭菌，121℃灭菌15min后冷却至室温备用。
(5）接种：将已经处理好的葛根试液按照试验中的要求接种酵母菌。
(6）发酵：将接种后的葛根试液在试验要求的时间和温度等条件下进行静置发酵，发酵结束后测定α-淀粉酶活力。
并进行α-淀粉酶酶活力、发酵液中α-淀粉酶活力的测定，和开展葛根酵素发酵单因素试验。
结果与分析
标准曲线
以麦芽糖含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。如图1所示，麦芽糖含量与吸光度成正比关系，回归方程为：y=0.1438x+0.0034(R2=0.9721）。
图1 麦芽糖标准曲线
不同发酵条件对α-淀粉酶活力的影响
发酵时间
向灭菌冷却后的葛根试液中接入3%的酵母菌，29℃条件下进行发酵，发酵时间设为24h、48h、72h、96h、120h,144h，测定α-淀粉酶活力，结果见表3。
表3 不同发酵时间条件下的α-淀粉酶活力
从图2可以看出：当发酵时间为24h时，葛根酵素中α-淀粉酶活力较低；当发酵时间为72h时，葛根酵素中α-淀粉酶活力达到19.50U/mL；当发酵时间更长时，葛根酵素中α-淀粉酶活力有所下降。分析其原因短时间的发酵处理还没有起到促进菌种细胞生长，适当的发酵时间有益于酵母菌菌种的生长繁殖，对葛根酵素发酵过程更有益处，但随着发酵处理时间延长，营养物质被消耗，作用就有所下降。因此，最适发酵时间为72h。
图2 发酵时间对α-淀粉酶活力的影响
发酵温度
发酵温度分别设为为25℃、27℃、29℃、31℃、33℃，发酵72h后测定α-淀粉酶活力，结果见表4和图3。
表4 不同发酵温度条件下的α-淀粉酶活力
从表4和图3可以看出：当发酵温度为25℃时，葛根酵素中α-淀粉酶活力较低，当温度上升到29℃时，酶活力达到22(U/mL）；随着温度的升高，葛根酵素中α-淀粉酶活力有所下降。分析其原因：当温度处于较低水平时，酵母菌活力还不是很旺盛；当温度适当上升时，其产物合成能力提高；温度过高，对酵母菌活力起到抑制作用，其工作能力下降。因此，最适发酵温度为29℃。
图3 发酵温度对α-淀粉酶活力的影响
发酵初始pH值
发酵液初始pH值分别设为4.5、5.0、5.5、6.0、6.5，接入3%的酵母菌，在29℃条件下，发酵72h，测定α-淀粉酶活力，结果见表5和图4。
表5 发酵初始不同pH条件下的α-淀粉酶活力的影响
从图4可以看出：当初始pH值为4.5时，葛根酵素中α-淀粉酶活力较低，当p H值上升到5.5时，葛根酵素中α-淀粉酶活力达到19.50(U/mL）；随着p H值不断上升，葛根酵素中α-淀粉酶活力有所下降。分析其原因：当pH较低时，酵母菌的活性不是非常旺盛，适当提高pH值有助于酵母菌的发酵，而过多增加p H将会对酵母菌合成产物造成抑制。因此，最适发酵pH值为5.5。
图4 发酵初始pH值对α-淀粉酶活力的影响
接种量
向发酵液中分别接入2%、3%、4%、5%、6%的酵母菌，调节pH5.0后，在29℃条件下发酵72h，测定α-淀粉酶活力，结果见表6和图5。
表6 不同酵母菌接种量条件下的α-淀粉酶活力
从表6和图5可以看出：当接种量为2%时，葛根酵素中α-淀粉酶活力较低，当接种量增加至5%时，葛根酵素中α-淀粉酶活力达到23.25(U/mL）；随着接种量的逐渐增加，葛根酵素中α-淀粉酶活力有所下降。分析其原因：接种量较少时，菌种数量少，利用葛根生产酵素的效率较弱，而当接种量适当提高，加大了酵母菌合成的效率，但由于葛根原料是固定的，继续提高接种量，导致酵母菌无法得到充足的营养，合成产物的能力下降。因此，最适接种量为5%。
图5 酵母菌接种量对α-淀粉酶活力的影响
葛根酵素发酵的工艺优化
正交试验结果见表7。从表7可以看出，酵母菌发酵制备葛根酵素的最佳组合为A2B2C3D1，即发酵时间72h、发酵温度29℃、发酵初始pH5.5、酵母菌接种量3%,4个因素影响大小为A>C>B>D，即：发酵时间>发酵初始pH值>发酵温度>酵母菌接种量。在最佳条件下，α-淀粉酶活力大小为33.56U/mL，高于正交试验中的其他组合。
表7 正交试验结果
结 论
以葛根为原材料制备葛根酵素，在单因素和正交试验的基础上确定了酵母菌发酵葛根制备酵素产α-淀粉酶活力的最佳条件组合，即发酵时间72h、发酵温度29℃、发酵初始pH5.5、酵母菌接种量3%。在此条件下，α-淀粉酶活力为33.56U/mL。