发酵法制备豆渣可溶性膳食纤维

论文摘要

豆渣可溶性膳食纤维是一种功能性食品添加剂,不仅具有膳食纤维的生理活性,同时还具有乳化性、抗氧化性、防粘着性、在酸性条件下稳定蛋白颗粒等功能特性。豆渣SDF可以作为纯天然的功能性添加剂添加到各种食品中,使产品同时具有良好的稳定性和保健功能。因此,大豆可溶性膳食纤维的制备和开发利用具有很大的发展前景!本论文通过对里氏木霉Rut C-30进行紫外诱变,选育出能够利用豆渣作为基质的优良发酵菌株,利用其发酵产生纤维素酶和半纤维素酶,水解豆渣中的IDF,使其最大限度的转化为SDF,提高豆渣中SDF含量,解决豆渣中SDF含量和提取率低的实际问题。研究结果表明:1.最佳的筛选培养基为纤维素培养基,利用该培养基能够准确、快捷的筛选出高产纤维素酶的优良菌株。紫外诱变的最佳条件是,紫外线照射时间为40s,致死率达到80%,正突变率为31%。2.水解圈法可以将产酶量高的菌株筛选出来。通过对水解圈、酶活和SDF得率的相关性分析得出,HC值大,酶活力高,豆渣中SDF含量增加。纤维素酶活力高的突变菌株,其半纤维素酶同样具有很高的活力。酶活力和SDF含量的变化存在一定的关系,但是当酶活增加到一定的程度,SDF含量的提高并不明显。3.以豆渣中SDF得率为指标,通过对培养基料水比、装料量、pH值和不同的发酵条件的优化,研究发酵对豆渣中SDF得率的影响。确定的最佳发酵条件是:豆渣和水的比例1∶20,pH值4.5,菌龄4d,接种量3%,在28℃条件下,160r/min摇床发酵培养3d,豆渣中SDF含量最高为42.79%。4.通过对发酵过程中豆渣成分的变化研究可知,发酵结束后,纤维素共降解90%,半纤维素降解55.4%。豆渣SDF从20%提高到40%左右,IDF由53%降低到20%以下,IDF和SDF之间不是等量的转化过程。豆渣中的纤维素比半纤维素容易水解和转化。豆渣SDF含量提高的原因主要是纤维素酶和半纤维素酶的作用,由纤维素和半纤维素共同降解转化的结果。5.通过对豆渣SDF的提取条件,提取液pH值、提取时间、乙醇用量等因素的研究,确定最佳的提取条件为:固液比为1∶40,pH值6.0,121℃条件下提取60min,浓缩滤液,添加4倍体积无水乙醇,沉淀60min,测得豆渣中SDF含量为43.41%。6.发酵法制备的豆渣SDF的品质符合国家粮食行业标准的规定。电镜观察发现发酵法制备的SDF颗粒与直接提取的SDF相比明显较小,形状不规则,说明酶的作用使得发酵法制备的SDF微观结构和分子大小发生改变。经凝胶排阻色谱分析,分子量分布大约为252356,61152,4993,1011。红外光谱分析结果表明,样品为典型的多糖特征红外图谱,具有多糖特征官能团的吸收峰,可能是由β-D-吡喃葡萄糖,β-D-吡喃半乳糖,α-D–吡喃木糖,D-脱氧鼠李糖等成分组成的酸性多糖或氨基多糖。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1. 前言
• 1.1 膳食纤维的概述
• 1.1.1 膳食纤维的分类
• 1.1.2 膳食纤维的组成和结构
• 1.1.3 膳食纤维的特性
• 1.1.4 膳食纤维的生理功能
• 1.2 豆渣可溶性膳食纤维
• 1.2.1 豆渣可溶性膳食纤维的研究状况
• 1.2.2 豆渣可溶性膳食纤维的成分与结构
• 1.2.3 豆渣可溶性膳食纤维的特性
• 1.2.4 豆渣可溶性膳食纤维的应用
• 1.3 豆渣可溶性膳食纤维的制备
• 1.3.1 化学法
• 1.3.2 物理法
• 1.3.3 生物技术法
• 1.4 纤维素和半纤维素的生物转化
• 1.4.1 可降解纤维物质的微生物
• 1.4.2 纤维素酶学性质
• 1.4.3 纤维素物质的降解机制
• 1.5 课题研究的目的和意义
• 1.6 课题研究的主要内容
• 2. 材料与方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 菌种
• 2.1.2 培养基
• 2.1.3 原料和主要试剂
• 2.1.4 主要仪器设备
• 2.2 分析方法
• 2.2.1 酶活测定
• 2.2.2 膳食纤维测定
• 2.2.3 成分测定方法
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 里氏木霉的紫外诱变选育
• 2.3.2 发酵法制备豆渣SDF 条件的研究
• 2.3.3 发酵过程中豆渣成分变化研究
• 2.3.4 豆渣SDF 提取条件的研究
• 2.3.5 豆渣SDF 的品质和特征研究
• 3. 结果与分析
• 3.1 高产纤维素酶菌株的选育
• 3.1.1 筛选培养基的确定
• 3.1.2 紫外诱变最佳诱变条件
• 3.1.3 高产酶活菌株的筛选
• 3.1.4 水解圈大小与酶活的相关性分析
• 3.1.5 酶活与SDF 得率的相关性分析
• 3.2 发酵菌株特性研究
• 3.2.1 发酵菌株的形态观察
• 3.2.2 突变菌株酶活力的变化
• 3.2.3 突变菌株发酵过程中SDF 的变化
• 3.3 发酵法制备豆渣 SDF 的条件
• 3.3.1 接种量对发酵的影响
• 3.3.2 菌龄对发酵的影响
• 3.3.3 培养基料水比的确定
• 3.3.4 发酵初始pH 值的确定
• 3.3.5 发酵温度的确定
• 3.3.6 摇床转速对发酵的影响
• 3.3.7 装料量对发酵的影响
• 3.3.8 豆渣发酵条件的优化
• 3.4 豆渣发酵过程中成分的变化
• 3.4.1 水分和固形物的变化
• 3.4.2 培养基pH 值的变化
• 3.4.3 各种酶活力的变化
• 3.4.4 纤维素和半纤维素的变化
• 3.4.5 还原糖和可溶性总糖的变化
• 3.4.6 膳食纤维组成的变化
• 3.4.7 聚合度的变化
• 3.5 豆渣SDF 提取条件的研究
• 3.5.1 pH 值对SDF 得率的影响
• 3.5.2 提取时间对SDF 得率的影响
• 3.5.3 固液比对SDF 得率的影响
• 3.5.4 乙醇用量对SDF 得率的影响
• 3.5.5 沉淀剂对SDF 得率的影响
• 3.5.6 沉淀时间对SDF 得率的影响
• 3.5.7 优化条件下SDF 的提取
• 3.6 豆渣 SDF 的品质和特性研究
• 3.6.1 豆渣SDF 的品质
• 3.6.2 豆渣SDF 的电镜观察结果
• 3.6.3 豆渣SDF 的分子量分布
• 3.6.4 豆渣SDF 的红外光谱分析
• 4. 讨论
• 4.1 发酵法制备 SDF 的研究
• 4.2 豆渣 SDF 提取条件的研究
• 4.3 豆渣 SDF 特性的研究
• 4.4 豆渣 SDF 的研究展望
• 5. 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文