灵芝菌丝体固态发酵转化豆渣的研究

摘要

豆渣加工豆腐或豆浆的副产物，营养丰富，富含膳食纤维、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质等，且含水量高达70%~85%，因此极易腐败，导致大部分豆渣被丢弃，造成了资源的浪费，因此需要找到新的方法来利用豆渣。豆渣中高含量的纤维素及半纤维素阻碍了豆渣营养成分的释放，选取合适的菌株对其进行降解可以改善这种状况，从而提高豆渣的营养价值及食用性。本实验探究了豆渣固态发酵菌株的筛选、发酵转化过程中菌丝的生长过程、发酵过程中胞外酶及营养成分的变化、物质的转化及平衡情况。主要研究结果如下： 1.以灵芝、猪肚菌、茶树菇、金针菇为目标菌种，以羧甲基纤维素钠、微晶纤维素、滤纸、木聚糖为单一碳源，通过刚果红浸染法筛选出具有高纤维素、半纤维素酶活力的菌种为灵芝。 2.采用灵芝菌丝体固态发酵豆渣，发酵过程可分为3个阶段，（0~5）d为发酵前期，（5~9）d为发酵后期，（9~11）d为老化期。3个发酵阶段灵芝菌丝体对豆渣颗粒的降解作用不同。发酵前期，菌丝体对豆渣细胞壁的降解作用明显；发酵后期，菌丝体对豆渣细胞内容物降解作用明显；老化期，豆渣颗粒表面孔洞明显增加。 3.灵芝菌丝体固态发酵豆渣过程中胞外酶的变化结果如下。在发酵过程中，半纤维素酶的活性高于纤维素酶及果胶酶的活性。半纤维素酶活力在发酵的第7d达到最大值（97.25U），果胶酶活力在发酵的第3d达到最大值（27.45U）。4种纤维素酶的活性最大值出现的时间不同：纤维素外切酶在发酵的第3d达到最大值（10.34U）；纤维素内切酶、β-葡萄糖苷酶在发酵的第5d达到最大值，分别为27.15U、15.85U；滤纸酶在发酵的第9d达到最大值（22.18U）。 4.灵芝菌丝体固态发酵豆渣过程中的营养成分及醇溶性成分发生了变化。与发酵前的豆渣相比，在发酵前期的第3d，多糖、低聚糖达到最大量，分别增加了6.01%、29.10%。发酵前期的第5d不溶性膳食纤维达到最低量，降低了29.53%；三萜化合物达到最大量，升高了90%。发酵后期的第7d，可溶性蛋白、氨基酸态氮以及还原糖达到最大量，分别增加了3.57倍、7.57倍、0.32倍。发酵后期的第9d，寡肽达到最大量，增加了64.62%。老化期的第11d，粗蛋白及多酚达到最大量，分别增加了15.45%及50%。通过上述研究结果发现，在灵芝发酵豆渣的（5~9）d（发酵后期）代谢产物的积累较多。 5.经灵芝菌丝体固态发酵后的菌质体外抗氧化活性提高。菌质的乙醇溶液对ABTS自由基的清除能力最强，其次是羟基自由基清除能力、总还原力、DPPH自由基清除能力。菌质水溶液对ABTS自由基的清除能力最强，其次是羟基自由基清除能力、DPPH自由基清除能力。菌质成分与四种抗氧化能力之间存在阶段性的相关性。

目录

声明

符号说明

1 前言

1.1豆渣成分

1.1.1 豆渣膳食纤维的组成及结构

1.1.2 豆渣粗蛋白

1.1.3 脂质

1.1.4 异黄酮

1.1.5 抗营养因子

1.2 豆渣的改性

1.2.1 豆渣改性方式的优缺点

1.3 微生物发酵转化豆渣

1.3.3 提高豆渣生物利用率

1.3.4 获得酶

1.3.5 获得活性物质

1.3.6 作为功能性食品的原料

1.4 发酵转化豆渣的微生物种类及特点

1.5 食药用菌发酵转化基质

1.6 纤维素及半纤维素降解菌的筛选

1.7 研究目的、内容及意义

1.7.1 研究目的及意义

1.7.2研究内容

2 材料与方法

2.1 菌种

2.2 试剂

2.3 实验仪器

2.4 培养基及接种

2.4.1 培养基

2.4.2 接种及培养

2.5 实验设计

2.5.1 固态发酵豆渣菌株的筛选

2.5.2 含水量对灵芝菌丝体固态发酵豆渣过程中代谢产物的影响

2.6 分析测定方法

2.6.1 豆渣基本指标测定

2.6.2 发酵过程中菌质生物量的测定

2.6.3 发酵过程中菌质形态指标的测定

2.6.4 灵芝菌丝体胞外酶的测定

2.6.5 灵芝菌丝体固态发酵转化豆渣过程中营养成分的变化

2.6.6 菌质中醇溶性成分的测定

2.6.7 菌质抗氧化活性测定

2.7 试剂配制

2.8 数据分析

3 结果与分析

3.1蕈菌的筛选

3.1.1 刚果红对蕈菌菌落生长情况的影响

3.1.2 四种蕈菌的纤维素酶活性分析

3.1.3 四种蕈菌的半纤维素酶活性比较

3.2 豆渣的常规组成

3.3 含水量对菌质代谢产物的影响

3.3.1 含水量对菌质三萜含量的影响

3.3.2 含水量对菌质多糖含量的影响

3.3.3 含水量对菌质可溶性蛋白含量的影响

3.4 灵芝菌丝体固态发酵转化豆渣过程中生物量及含水量的变化

3.4.1 发酵过程中灵芝豆渣菌质生物量的变化

3.4.2 发酵过程中灵芝豆渣菌质含水量的变化

3.5 灵芝-豆渣菌质形态指标变化

3.6 灵芝菌丝体固态发酵转化豆渣过程中胞外酶的变化

3.6.1 发酵转化过程中碳水化合物水解酶的变化

3.6.2 发酵过程中蛋白酶活力的变化

3.7 灵芝-豆渣菌质中营养成分及质构的变化

3.7.1 发酵过程中碳水化合物的变化

3.7.2 发酵过程中粗蛋白的变化

3.7.3 菌质中粗脂肪的变化

3.7.4 发酵过程中菌质质构特性变化

3.8 灵芝-豆渣菌质发酵过程中醇溶性物质的变化

3.8.1 发酵过程中异黄酮的变化

3.8.2 发酵过程中三萜类化合物含量的变化

3.8.3 发酵过程中多酚含量的变化

3.8.4 发酵过程中低聚糖含量的变化

3.9 灵芝-豆渣菌质发酵过程中抗氧化活性的变化及相关性分析

3.9.1 发酵过程中灵芝-豆渣菌质水溶液、醇溶液的抗氧化活性分析

3.9.2 发酵过程中菌质的抗氧化活性与菌质成分的相关性分析

4 讨论

4.1 固态发酵豆渣食用菌的选择

4.2 刚果红染色法筛选纤维素、半纤维素降解菌

4.3 豆渣固态发酵

4.4 灵芝胞外酶

4.5 灵芝的生物学特性

5 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文情况