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小米糠(Millet Bran,MB)是小米生产加工过程中的副产物,含有丰富的营养物质,如膳食纤维、蛋白质等。但小米糠主要被用于家畜、家禽饲料中,未得到很好的开发和利用。膳食纤维被证实具有降血糖、降血脂、防肠道疾病、提高免疫力等生理作用,因此小米糠膳食纤维可作为很好的研究对象。目前利用微生物发酵农副产品以提高其利用率和附加值是研究的热点,利用食品级菌种发酵具有安全性、减少毒副作用等优点,还可以节约经济成本、减少对环境的污染。本试验以小米糠为原料,研究了纳豆芽孢杆菌发酵制备小米糠膳食纤维的发酵条件优化及其产品的功能特性和物化性质研究,主要实验内容如下:1.制备小米糠膳食纤维发酵条件的优化。以可溶性膳食纤维(Soluble Dietary Fibre,SDF)百分含量为主要指标,综合分析因子的最佳添加量范围。通过Plackett-Buramn(PB)实验确定显著影响因子,筛选结果表明:小米糠细度、发酵温度、发酵时间显著影响小米糠SDF产量。在PB实验基础上,采用响应面实验对小米糠细度、发酵温度、发酵时间进行优化,其自变量的最佳条件分别如下:发酵温度36.9℃,发酵时间46.72h,小米糠细度为227.82目。在此条件下SDF含量为13.41±0.25%,是原料SDF产量(2.28%)的5.9倍。2.小米糠膳食纤维功能特性研究。采用发酵法制备的膳食纤维和AOAC法直接提取的膳食纤维分别称为发酵膳食纤维(Fermentative Dietary Fibre,F-DF)和酶膳食纤维(Enzymatic Dietary Fibre,E-DF)。与E-DF相比,F-DF的总膳食纤维(Total Dietary Fibre,TDF)和可溶性膳食纤维(SDF)相对含量有所提高,分别从75.64%和2.28%提高到79.74%和13.21%,可溶性膳食纤维(SDF)与水不溶膳食纤维(Insoluble Dietary Fibre,IDF)比值从3.11%增长到19.86%。F-DF具有较好的体外吸附特性,其持水力可以达到4.34g/g,膨胀力最大值为3.51mL/g,对大豆油的吸附能力为3.32g/g。F-DF对胆固醇的吸附能力与pH有关,在pH7.0下对胆固醇吸附能力为14.26mg/g,大于在pH2.0下的吸附能力(9.15mg/g)。发酵样品对亚硝酸根离子的吸附能力与pH有关,在pH2.0下对亚硝酸根离子吸附能力为4.61ug/g,大于在pH7.0下的吸附能力(0.72ug/g)。另外,F-DF对阳离子也有一定清除能力。F-DF的溶胀性、持水力、对胆固醇、亚硝酸根和葡萄糖的吸附力均要高于E-DF,而且在相同条件下,F-DF对于DPPH自由基清除能力远高于E-DF。这些说明与E-DF相比,F-DF有更好的生理功能,具有研究意义。3.小米糠膳食纤维物化性质的研究。对E-DF和F-DF的单糖组成、红外光谱、超微结构等物化特性分析发现,纳豆芽孢杆菌发酵改变了膳食纤维单糖组成,降解了阿拉伯糖、木糖等水不溶性大分子物质,使得发酵后SDF含量显著提高。而且,发酵破坏了膳食纤维的表面结构和暴露出的纤维束状结构。而这些组成及微观结构的改变可能是F-DF的体外吸附活性显著提高的重要原因。综上所述,纳豆芽孢杆菌发酵处理,可以作为提高可溶性膳食纤维产量和获得功能性小米糠膳食纤维的有效途径。