发酵法提高柑橘皮渣可溶性膳食纤维含量及产物性能的研究

摘要

膳食纤维(DF)是一类来源于植物、动物、微生物等不被人体消化系统消化吸收但具有重要生理功能的物质，主要包括纤维素、木质素、果胶等物质。一般高品质DF中可溶性膳食纤维(SDF)含量为30％-50％。常规制备DF的方法有化学法、物理法、生物法等。化学法、物理法制备过程中会产生大量废水，对产品产量及产物性能无明显的改善作用，生物酶法适用于淀粉及蛋白质含量较高的原料，而微生物发酵法能够显著提高产品中SDF的含量，使其功效更加均衡，从而受到业界人士的关注。柑橘皮渣是柑橘加工业的副产物，含有丰富的果胶、纤维素、Vc及黄酮类化合物，生产中皮渣残留率高达50％，是制备DF的良好来源。固态发酵法提高柑橘皮渣中SDF含量的研究较少，且没有专用的发酵菌株。本研究从发霉的柑橘果实表面分离得到1株适宜在柑橘皮渣固态发酵培养基生长的青霉菌，并对其安全性做了初步评价，优化了发酵法提高柑橘皮渣中SDF含量的工艺，对比了发酵前后柑橘皮渣的主要物质组成及性能。研究结果如下:
　　(1)以自然发霉的柑橘果实为原料，筛选得到1株在刚果红-纤维素筛选培养基上产生透明圈较明显，纤维素酶活力较高，传代稳定性高，适宜在柑橘皮渣固态发酵培养基中生长的霉菌菌株。经形态学观察及18S rDNA序列分析，将其鉴定为青霉属菌株，命名为Penicillium sp.CIs16。小鼠经口急性毒性实验结果表明，经Penicillium sp.CIs16发酵的柑橘皮渣发酵液（带活菌）属无毒类物质。初步发酵试验结果表明，该菌株发酵柑橘皮渣所得产物中SDF产率为23.52％，显著高于未发酵皮渣;总膳食纤维(TDF)产率为83.24％，显著高于未发酵皮渣，SDF/TDF为27.62％，显著高于未发酵皮渣，提示Penicillium sp.CIs16可以作为提高柑橘皮渣中SDF含量的发酵菌株。
　　(2)研究了种子培养基的扩增方式，与常用绿色木霉对比以及各种发酵条件对产率的影响，确定较佳发酵条件为:以Penicillium sp.CIs16为发酵菌株，通过固态方式扩增种子培养基，发酵培养基中柑橘皮与渣比例为2∶1，发酵温度28℃，时间3d，接种量20％(g/g)，所得产物中SDF产率为36.56％，TDF为70.34％，显著高于未发酵皮渣，SDF/TDF为51.97％，显著高于未发酵柑橘皮渣。
　　(3)柑橘皮渣的性能实验表明，发酵后柑橘皮渣的持水力为7.21 g/g，显著高于未发酵皮渣5.74 g/g;溶胀性为9.65 mL/g，显著高于未发酵皮渣7.27 mL/g;阳离子交换能力显著高于未发酵柑橘皮渣;其体外吸附亚硝酸根离子和胆固醇的效果未得到改善;发酵后柑橘皮渣对DPPH和ABTS自由基的清除率高于未发酵的柑橘皮渣，其对DPPH和ABTS自由基清除50％即IC50的浓度分别为4.700 mg/mL和7.278 mg/mL，高于未发酵皮渣(5.378mg/mL和8.312 mg/mL)，但前者的浓度与自由基清除率的相关性不及后者。

目录

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图表索引

摘要

第一章 文献综述

1 膳食纤维(DF)概述

1．1 DF的定义

1．2 DF的分类

1．3 DF的物化特性与生理功能

1．4 DF的制备方法

2 柑橘皮渣的研究现状

3 本论文的研究意义与主要内容

3．1 研究内容

3．2 研究意义

第二章 高产纤维素酶菌株的筛选、鉴定、安全性评价

1 材料与方法

1．1 主要材料与试剂

1．2 主要仪器与设备

1．3 试验方法

1．4 菌株的安全性评价

1．5 Penicillium sp．CIs16在柑橘皮渣培养基上发酵试验

1．6 数据统计分析

2 结果与分析

2．1 发酵菌株的筛选

2．2 菌株鉴定

2．3 Penicillium sp．CIs16的安全性评价

2．4 柑橘皮渣发酵前后基本成分含量比较

3 本章小结

第三章 提高柑橘皮渣中SDF含量的发酵工艺研究

1 材料与方法

1．1 主要材料与试剂

1．2 主要仪器与设备

1．3 试验方法

1．4 数据统计分析

2 结果与分析

2．1 种子扩增方式对发酵产率的影响

2．2 与常用绿色木霉的比较

2．3 柑橘皮渣比例对发酵产率的影响

2．4 发酵时间对产率的影响

2．5 发酵温度对产率的影响

2．6 接种量对发酵产率的影响

2．7 柑橘皮渣发酵前后成分测定

3 本章小结

第四章 柑橘皮渣发酵前后的性能分析

1 材料与方法

1．1 主要材料与试剂

1．2 主要仪器与设备

1．3 试验方法

1．4 数据统计分析

2 结果与分析

2．1 持水力与溶胀性

2．2 阳离子交换能力

2．3 体外吸附能力

2．4 体外抗氧化活性

3 本章小结

全文结论

展望

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的研究成果