论文部分内容阅读
麦麸作为小麦加工过程中的副产品之一,营养丰富,含有大量具有生理活性的物质。我国麦麸资源丰富但没有得到足够的重视,其经济价值没有得到有效的开发利用。膳食纤维在维持人体健康方面具有重要的生理作用,麦麸中膳食纤维含量很高,但常规的麦麸膳食纤维制备方法存在着膳食纤维得率低、污染环境的缺点,不宜投入大规模生产使用。利用微生物发酵的方法,提高麦麸膳食纤维中水溶性膳食纤维的含量,能够显著提高麦麸膳食纤维的生理活性。而选取纳豆芽孢杆菌发酵麦麸制备膳食纤维具有安全、高效的优点。因此,开展纳豆芽孢杆菌发酵麦麸制备膳食纤维的发酵条件优化以及麦麸膳食纤维的功能特性的研究具有现实意义,对于麦麸资源的开发利用也具有重要意义。本文以麦麸为原料,研究了利用纳豆芽孢杆菌发酵麦麸制备膳食纤维的工艺条件优化以及制备得到的发酵麦麸膳食纤维的功能特性,主要研究内容如下:1.纳豆芽孢杆菌发酵麦麸制备膳食纤维发酵条件的优化。采用单因素试验分别考察培养基料液比、接种量、发酵时间、麦麸细度以及发酵温度对发酵麦麸中可溶性膳食纤维（Soluble Dietary Fibre,SDF）含量以及不可溶性膳食纤维（Insoluble Dietary Fibre,IDF）含量的影响。由于麦麸膳食纤维中SDF的含量对膳食纤维的生理活性的影响更大,因此在单因素试验结果的基础上,利用Plackett-Buramn（PB）试验,考察各因素对发酵麦麸膳食纤维中SDF含量的影响显著性。实验结果表明:接种量、发酵时间、麦麸细度以及发酵温度对发酵麦麸SDF含量影响显著。但实际情况中麦麸细度不能精准控制,因此选择发酵温度、发酵时间和接种量作为星点设计响应面试验优化的因素。通过响应面优化后的最适条件为麦麸培养基料液比10:15（g/mL）、接种量11.15%、麦麸平均粒径为0.34 mm、发酵温度34.56℃,发酵时间56.72 h。在此条件下,进行试验得到发酵麦麸中SDF含量为166.08 mg/g,比未发酵麦麸的SDF含量（38.86 mg/g）提高了约4.27倍。2.发酵麦麸及其膳食纤维组成成分含量变化分析。对比研究了发酵麦麸与原料麦麸中常规组分以及还原糖、可溶性总糖等成分的含量变化;对比研究了原料麦麸膳食纤维（Enzymatic Dietary Fibre,E-DF）和发酵麦麸膳食纤维（Fermentative Dietary Fibre,F-DF）中纤维组成成分的变化。实验结果表明,麦麸中蛋白质和淀粉含量显著降低,总膳食纤维含量则显著提高。发酵麦麸中还原糖和可溶性多糖的含量有所提高。另外,麦麸中植酸含量在发酵后有明显下降。对制备得到的E-DF和F-DF组成成分进行分析,结果显示F-DF中可溶性膳食纤维的比例提高,不溶性膳食纤维比例下降,纤维素、半纤维素和木质素含量都显著降低。3.麦麸膳食纤维功能特性研究。对比研究了 E-DF和F-DF、发酵麦麸膳食纤维中可溶性膳食纤维（F-SDF）和不可溶性膳食纤维（F-IDF）的水合性质（持水力、膨胀力等）以及其体外吸附特性和总酚含量。实验结果表明,与E-DF相比,F-DF的持水性和膨胀性得到显著提高,持水力和膨胀力分别达到了了 3.51 g/g和2.81 mL/g。F-DF体外吸附能力也显著高于E-DF,其对大豆油的吸附力为1.82 g/g,对葡萄糖吸附能力为54.23 mg/g。在pH 7.0（小肠环境）和2.0（胃环境）条件下,F-DF对胆固醇吸附力分别为10.64 mg/g和6.45 mg/g。F-DF对亚硝酸根离子的吸附能力与pH值显著相关,pH为2.0条件下F-DF对亚硝酸根离子的吸附力为20.59 μmol/g,显著高于pH为7.0条件下（13.99 μmol/g）。在相同条件下,F-DF对大豆油、葡萄糖、胆固醇和亚硝酸根离子的吸附能力均显著高于E-DF。同时,试验测定了发酵麦麸膳食纤维中F-SDF和F-IDF的吸附能力的不同,发现相同条件下F-SDF对大豆油、胆固醇和亚硝酸根离子的吸附能力都显著高于F-IDF,说明发酵麦麸膳食纤维中SDF的体外吸附能力更好。此外,实验测定了 E-DF和F-DF中的总酚含量,结果表明发酵能显著提高麦麸膳食纤维中总酚含量,发酵前E-DF总酚含量为1.47 mg/g,而发酵后F-DF总酚含量为4.30 mg/g。综上所述,选取纳豆芽孢杆菌作为发酵菌种,在最佳发酵条件下能够显著提高麦麸膳食纤维中SDF的百分含量,更好地发挥麦麸膳食纤维的生理活性。