乳酸菌发酵雪梨残渣提取膳食纤维的工艺研究.docx

乳酸菌发酵雪梨残渣提取膳食纤维的工艺研究摘 要：本研究以雪梨渣为原料，利用保加利亚乳杆菌及嗜热链球菌的混合菌粉，探讨以微生物发酵法提取雪梨残渣中的膳食纤维的工艺，试验分别探究了菌粉接种量、发酵初始 pH 、发酵温度和发酵周期对雪梨残渣中可溶性膳食纤维提取量的影响关键词：雪梨残渣 膳食纤维 乳酸菌河北省是我国梨果的重要种植区域，梨果产量位居全国前茅，品种以雪梨为主，在梨果出口中占主导地位其中，赵县雪梨尤为著名雪梨渣是雪梨加工后的主要副产物，包括果皮、果肉渣等，约占整个果实的 30%〜50%目前，从梨果皮渣中提取膳食纤维，主要采取化学提取法和酶法[1] 应用微生物发酵法制取皮渣膳食纤维的研究还刚刚起步，有待深入本研究以赵县雪梨企业生产雪梨汁的副产物果皮、渣为原料，研究微生物发酵法制备膳食纤维的工艺参数和所得产品的理化特性，旨在形成一套行之有效的方案，延长雪梨深加工产业链，为副产物的综合利用探索更好的途径1 实验材料与仪器1.1 实验材料乳酸菌：北京川秀科技有限公司生产保加利亚乳杆菌及嗜热链球菌的混合菌粉；雪梨：北国超市长江店；无水乙醇（分析纯度） ：天津市富起化工有限公司；脱脂奶粉：光明脱脂奶粉；白砂糖：福临门优质白砂糖；蒸馏水：石家庄学 院化工学院；氢氧化钠（分析纯） ：天津市恒兴化学试剂制造有限公司；盐酸（分析纯） ：石家庄市试剂厂。

1.2 实验仪器与设备FW100 型高速万用粉碎机：天津市泰斯特仪器有限公司；SHB-m型循环水式多用真空泵：南京予凯仪器设备有限公司； DHG-9070A 型电热恒温鼓风干燥箱：上海一恒科学仪器有限公司； YP6001N 型分析电子天平： 上海精密科学仪器有限公司； HR2826 型榨汁机：飞利浦电子公司； E-201-C型 pH 复合电极：上海仪电科学仪器股份有限公司； PHS-3C 型 pH 计：上海仪电科学仪器股份有限公司2 试验方法和步骤2.1 工艺流程雪梨皮渣为原料微生物发酵法生产膳食纤维工艺流程图见图 12.2 原材料预处理取新鲜雪梨，用清水反复清洗干净后，用蒸储水冲洗3〜4 遍，洗净后将雪梨削皮，梨肉切下后用榨汁机榨汁，梨核舍弃将榨汁后所得梨渣与梨皮一起放入恒温鼓风干燥箱，55℃干燥 36h 至恒重将干燥好的梨渣梨皮放入万用粉碎机粉碎50s,收集粉碎后的梨粉，放入保鲜袋中备用保存时应注意防潮、防霉变1.3 菌粉中菌体数测定取 1%蛋白胨、1%牛肉膏、0.5%酵母膏、2%葡萄糖、 0.1%吐温80、 0.2%K2HPO4 、 0.5%醋酸钠、0.2%柠檬酸钠、0.058%MgSO4?7H2O 、 0.025%MnSO4?4H2O 、 2%琼脂，配制成100mL乳酸细菌培养基（MRS）,调节pH6.2〜6.6 （灭 菌后为6.0〜6.5）, 121c灭菌20min[2]。

将灭菌后的培养基趁热分装至12 个培养皿内，冷却后，取0.1g 乳酸菌粉溶于10mL无菌生理盐水后反复吹打混匀，稀释涂布（空白X 1、原始菌液X 1、10-5X2、10-6X2、10-7X3、10-8X3）用封口膜密封后， 40℃恒温培养20h[3] 经计数换算后得1g 菌粉约得5X 10-10菌体1.4 测定未发酵的梨渣中所含的可溶性膳食纤维含量按照水：梨粉=8 ： 1、 2%脱脂奶粉、1.5%砂糖的比例，用分析天平准确称取梨粉2.5g、砂糖0.3g、脱脂奶粉0.4g,加入到 100mL 锥形瓶中，加入20mL 蒸馏水，混匀后95 ℃水浴灭菌 10 分钟，快速冷却后，封口放入 40℃恒温箱 20h 20h 后，将混合液抽滤，滤渣干燥后即为不可溶性膳食纤维（IDF）滤液加4倍体积78%乙醇，静置5h后离心，所得沉淀即为可溶性膳食纤维（ SDF ） ，将其干燥后称重、记录得可溶性膳食纤维含量2.66%[4] 1.5 单因素实验及正交实验按照水：梨粉=8 ： 1、 2%脱脂奶粉、1.5%砂糖的比例，用分析天平准确称取梨粉2.5g、砂糖0.3g、脱脂奶粉0.4g,加入到 100mL 锥形瓶中，加入20mL 蒸馏水，混匀后调节pH， 95℃水浴灭菌10分钟，快速冷却后加入菌粉，混匀封口后放入恒温箱培养[5] 。

培养结束后，将发酵液进行抽滤，滤渣进行干燥、称量，取滤液，放入4 倍体积78% 乙醇，搅匀，静置 5h ，离心分离，所得沉淀55℃干燥至恒重后，记录实验结果对过滤后的滤渣干燥可得不可溶性膳食纤维（IDF ）的质量，对离心沉淀干燥后可得可溶性膳食纤维（ SDF ）的质量；根据公式可得 SDF 含量SDF含量=SDF质量/ （SDF质量+IDF质量）X 100%3 试验结果与分析3.1 单因素实验结果分析3.1.1 不同菌种接入量对发酵制备膳食纤维的影响由图 2 可知， 随着接种量的增多， SDF 的产量不断增加，当接种量为 1%时， SDF 的产量达到最大值，含量为 8.37% ，这是由于增加了菌种，增加了参与发酵反应的菌体数，提高了反应效率 当接种量超过1%后， 继续提高接种量时， SDF的产量开始降低， 这可能是因为菌体量过多， 互相抑制生长，减慢了对膳食纤维的分解， 从而影响了 SDF 的产量 因此最佳接种量为 1% 3.1.2 不同发酵周期对制备膳食纤维的影响由图 4 可知， 随着发酵温度的升高， SDF 的产量随之升高，当温度为 40℃时， SDF 的产量最高为 8.40% ，这可能是因为随着发酵温度的升高，在一定范围内，相应的酶活力会更好， 因而 SDF 的产量不断提高。

此后， 随着温度继续升高， SDF 产量开始下降这是因为过高的温度会逐步破坏酶的活力，进而降低了产量3.1.4 不同发酵初始pH 对制备膳食纤维的影响由图 3 可知，随着发酵时间的增加， SDF 的产量不断提高，发酵周期为 20h 时， SDF 产量达到最大值6.23% 这是因为，在一定范围内，随着反应的进行，乳酸菌一直在分解膳食纤维随着时间的继续增加， SDF 的产量开始下降，说明长时间发酵会影响 SDF 的产量3.1.5 不同发酵温度对制备膳食纤维的影响由图 5 可知， 在一定范围内， 随着发酵初始pH 的升高，SDF 的产量随之升高，当初始 pH 为 6.8 时， SDF 的产量最高为 6.80% ，这可能是因为随着发酵初始 pH 的升高，在一定范围内， 相应的酶活力会更好， 因而 SDF 的产量不断提高此后，随着pH 继续升高， SDF 产量开始下降这是因为过酸过碱都会逐步破坏酶的活力，进而降低产量3.2 正交实验结果分析由表 1 可以看出， ABCD 四个因素中发酵周期与发酵温度的影响较为显著， RB>RA>RC>RD 故而综合考虑，选取其最佳水平可得发酵的最佳组合A2B1C2D3 ，即40℃、1%的接种量、 6.8 的发酵初始pH ，经过 17h 的发酵，可得的可溶性膳食纤维含量最高。

4 .结论此次利用乳酸菌发酵雪梨残渣提取可溶性膳食纤维，通过单因素实验研究了接种量、发酵周期、发酵温度、发酵初始 pH 对 SDF 产量的影响通过与尚未发酵的雪梨残渣中提取的 SDF 含量对比， 发酵后的产量远远高于原始产量2.66%经过正交实验获得最优提取工艺参数为：接种量 1% 、发酵周期 17h 、发酵温度40℃、发酵初始pH6.8 在将来的研究中，还可以从可溶性膳食纤维的提纯工艺上进行进一步的深入探究，力求尽量降低蛋白质等杂质的含量参考文献[1] 黄凯丰，杜明凤. 膳食纤维研究进展[J]. 河北农业科学， 2009 ， 13 （ 5） ： 53-55.[2] 周德庆 .微生物学实验教程.第二版[M]. 北京，高等教育出版社， 2006 ： 374.[3] 牛广财，符殿滨等.乳酸菌发酵制备沙果渣可溶性膳食纤维的工艺研究[J]. 黑龙江八一农垦大学学报， 2010， 22（ 3） ： 73-76.[4] 钟艳萍 .水溶性膳食纤维的制备及性能研究[D]. 广东 .华南理工大学， 2011.[5] 唐浩国，徐淑娟.发酵法制备竹笋膳食纤维的工艺研究[J].农产品加工？学刊，2007, (7): 12.。