芸豆副产物膳食纤维发酵改性工艺及物化性质研究

来源 :黑龙江八一农垦大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:leaffan1985
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膳食纤维作为“第七营养素”,对机体的调节代谢等生理功效日益突出。芸豆作为东北主产区经济作物,在加工过程中会产生70%以上的富含膳食纤维的副产物-豆渣,如何获取高品质膳食纤维备受关注。本研究立足筛选不同品种的芸豆加工副产物(芸豆渣),针对品种间差异化,采用超声辅助酶法提取芸豆渣膳食纤维,发酵改性芸豆渣后分离制备水溶性膳食纤维(SDF)和水不溶性膳食纤维(IDF);通过红外光谱、差示热量和X射线衍射等方法测定改性前后的膳食纤维结构,对比分析持水力、持油力、吸附性、离子交换能力和清除自由基能力等理化特性的变化规律,最终探究发酵改性对膳食纤维物化性质的影响,旨在为芸豆膳食纤维应用于食品行业提供理论指导。主要研究结果如下:(1)以膳食纤维含量为芸豆渣筛选指标,测定奶白花芸豆渣、紫花芸豆渣、农芸5号豆渣、北国白芸豆渣、红芸豆渣、大白芸豆渣基本成分及红外光谱,选择奶白花芸豆渣做为实验原材料,红外光谱结果表明不同品种芸豆渣膳食纤维各组分特征吸收峰无明显差别,推测其官能团及化学结构基本一致。(2)采用超声辅助复合酶(1%碱性蛋白酶和0.2%耐高温α-淀粉酶)酶解脱脂后的奶白花芸豆渣提取其中的膳食纤维,研究超声条件对IDF和SDF得率的影响,优化了提取工艺条件,并研究芸豆渣膳食纤维的结构及理化性质。试验结果表明:超声时间为25 min、强度250 W、温度60℃时,IDF得率达到60.11%,SDF的得率为5.63%。(3)摸索复合菌系发酵改性芸豆渣。试验以料液比、接菌量、发酵温度、发酵时间为因子,芸豆渣SDF得率为响应值,通过单因素试验结合响应面试验设计,得到最优生物改性条件。结果表明:最佳料液比1:20.09(g/m L)、接菌量3.68%、发酵温度36.56℃、发酵时间21.36 h时,SDF得率为17.96%,接近于理论值17.82%。(4)紫外全波长扫描可看出发酵水溶性膳食纤维(FSDF)是较纯净SDF。红外光谱分析表明发酵前后的IDF各组分吸收峰无明显差别,均含有纤维素、半纤维素和木质素等物质,发酵前后的SDF均为典型的多糖特征红外图谱,均可能含有酸性多糖、氨基多糖、葡萄糖等糖类物质。扫描电镜结果看出IDF、SDF经改性后,微观结构和分子大小发生了变化,分子链断裂。X射线衍射图表明发酵前后IDF呈现纤维素Ⅰ型的特征X-射线衍射曲线,改性使DF结晶度降低。差示扫描量热结果表明发酵后SDF、IDF的热稳定均优于未处理的SDF、IDF。(5)发酵水不溶性膳食纤维(FIDF)持水力提高了2倍,达5.13 g/g,膨胀力提高了1.9倍,达3.83 m L/g,持油力提高了6倍,达1.21 g/g,FIDF对胆固醇、胆酸钠及葡萄糖的吸附能力均显著提高,FIDF离子交换能力均显著改善。FSDF抗氧化性显著优于SDF,FSDF吸附葡萄糖能力显著升高;FSDF对金黄色葡萄球菌、志贺氏菌、大肠杆菌有抑菌性,SDF仅对志贺氏菌产生抑菌作用,发酵前后SDF均对沙门氏菌无抑菌作用。研究结果表明发酵改性显著提高了SDF得率,且通过改变SDF、IDF的微观结构、空间位置及颗粒大小,提高了IDF持水性、持油力、吸附性等理化性质,提高了SDF抗氧化性及吸附性,并具备一定的体外抑菌作用,实验结果为发酵改性应用于豆渣膳食纤维深加工提供了理论依据。
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