微生物降解转化莲藕型膳食纤维研究

摘要

本文以莲藕加工过程中产生的藕节和藕皮为原料，对真菌降解转化莲藕基质产生膳食纤维食品添加剂关键技术进行了探讨。 以膳食纤维含量和OH·清除率为检测指标，比较了56株真菌在液体和固体发酵模式下的降解情况，结果显示：采用固体发酵，药用真菌F45（Boletus edulis Bull）对莲藕副产物降解转化效果最好，发酵终产物得率为63.9％，总膳食纤维含量为82.9％，其中水溶性膳食纤维的含量为12.5％，20g/L浓度下OH·清除率为70.1％。 对发酵工艺条件进行优化，最优培养基配方为：藕节：藕皮（1∶1），水1.88mL/g， KH2PO45.63％，棉粕3.75％，玉米粉2.50％，最优培养条件为：温度27℃，种龄2天，接种量10％，培养时间10天。在此培养条件下，发酵终产物得率为59.89％，总膳食纤维含量为84.00％，其中水溶性膳食纤维的含量达到24.50％，20g/L浓度下OH·清除率为60.85％。检测理化特性，发酵前样品的膨胀力24小时内仅由4.0mL/g上升到5.0mL/g，发酵后产物的膨胀力由3.2mL/g上升到5.0 mL/g,发酵后持水力为2.15g/g，结合水力为4.01g/g，分别较对照1.81g/g和3.97g/g效果好。 进行太空包放大实验（放大20倍）研究，采用最优培养基配方和培养条件，视太空包的生长状况，培养时间调整为16天。发酵终产物得率为58.91％，总膳食纤维含量为80.30％，其中水溶性膳食纤维含量为20.90％，20g/L浓度下OH·清除率为58.98％，产物膨胀力24小时内由3.2mL/g上升5.2mL/g,持水力为2.10g/g，结合水力为4.43g/g。 对药用真菌发酵莲藕过程和各种成分变化研究，其降解与转化过程可能为：药用真菌降解莲藕副产物中的半纤维素和纤维素，改善基质的粗纤维组分和产物状态，同时培养体系中增加菌体膳食纤维，改变了原有膳食纤维的组分，使具有强生理活性的水溶性膳食纤维含量得到了极大的提高。 比较传统工艺酶法和酸碱法制取膳食纤维的过程，酸碱法、酶法和生物发酵法处理后产物的得率分别为17.33％、48.28％、59.89％ ，20g/L条件下OH·清除率分别为0、16.06％、60.85％。得知生物发酵法降解与转化过程较温和，在降解纤维素类物质的同时，保留了基质中的抗氧化性物质和菌体活性成份。 本论文在理论上为农副产品深加工开辟了一条生物技术新途径，对莲藕副产物的利用，实现了产品附加值的提升，形成了莲藕深加工的生态产业链，并从整体上提高了莲藕产业的加工科技水平，最终带动整个产业发展。