微生物发酵法制备功能性膳食纤维的研究
摘要：为提高小米糠的附加值，采用纳豆芽孢杆菌发酵小米糠制备功能性膳食纤维。以可溶性膳食纤维（SDF）和不可溶膳食纤维（IDF）含量为指标，采用单因素试验，对小米糠细度、添加量、基础培养基的接种量、pH、发酵温度、发酵时间等条件进行研究，并对影响其发酵的关键因素进行筛选。结果表明发酵过程最优条件为：小米糠添加量为10g/100mL、接种量为3%、发酵温度为37℃、发酵时间为48h、初始培养基pH值为8、小米糠细度为200目。采样Plackett-Burman实验设计对以上单因素进行筛选，得出对发酵过程影响的影响程度为：小米糠细度>发酵温度>发酵时间>小米糠添加量>接种量>发酵pH。
目录
摘要2
关键词2
Abstract2
Key words2
引言2
1材料与方法3
1.1材料与设备 3
1.1.1主要材料3
1.1.2培养基3
1.1.3主要设备3
1.2方法3
1.2.1发酵制备膳食纤维工艺流程3
1.2.2小米糠预处理4
1.2.3种子液的制备4
1.2.4 膳食纤维的制备4
1.2.5单因素实验4
1.2.6PlackettBurman设计试验5
2 结果与分析5
2.1 单因素的确定5
2.1.1 小米糠添加量的筛选5
2.1.2 接种量的筛选6
2.1.3 发酵温度的筛选7
2.1.4 发酵时间的筛选7
2.1.5 pH的筛选8
2.1.6 小米糠细度的筛选8
2.2 显著因素的筛选9
3 结论 10
致谢10
参考文献10
微生物发酵法制备功能性膳食纤维的研究
引言
发酵食品的历史最早可以追溯到公元前4000左右的古埃及，在漫长的发展过程中，对农产品等原材料进行发酵从而改善食品的品质或者获得微生物分解养料后的代谢产物，已经成为食品工业中不可或缺的一项加工方法。其具有成本较低廉，原材料来源广泛，无毒副作
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
用，且能有效提高营养价值的同时获取高产量的目标活性物质等优点。
本次实验采用纳豆芽孢杆菌对小米糠进行发酵以提取其中的膳食纤维[12]，并尝试对实验过程中的各影响因素进行改进从而提高产量。NattoD3纳豆芽孢杆菌，分离培养自日本传统的发酵食品纳豆，属枯草芽孢杆菌亚种，具有分解蛋白质、碳水化合物、脂肪等大分子化合物的作用，使发酵产品中富含多种易被人体吸收的氨基酸、有机酸、寡糖等成分，同时还能产生多种生理活性物质[35]。小米作为我国北方常见粮食谷物之一，年产量颇高。小米麸皮作为副产物，其膳食纤维含量约为25%~40%，具备很好的风味和持水能力，提取出来可直接冲水饮用，还可用作面粉添加剂来制作面包、饼干等焙烤食品。在之前，人们大多将其拌入饲料喂养牲口。随着人们认知水平的提高，已经能够从以前没有受到重视的农副产物中提取蛋白质、膳食纤维等对人体大有裨益的营养物质，而膳食纤维在降低胆固醇和血脂、预防糖尿病、防治肥胖、预防乳腺癌、改善胃肠道功能等方面有着独特的作用[67]。小麦麸皮含丰富的蛋白质、脂肪等营养物质，可为微生物发酵提供丰富的碳源和氮源以供其生长和代谢。
本研究以可溶性膳食纤维和不可溶膳食纤维含量为指标，对小米糠添加量、基础培养基接种量及pH、发酵温度、发酵时间、基础培养基中小米糠细度六个单因素进行试验[8]，对NattoD3发酵小米糠培养基成分和发酵条件的关键因素进行筛选，为后续实验条件的优化奠定基础。
1 材料与方法
1.1材料与设备
1.1.1主要材料
NattoD3由大学酶工程实验室保存；
小米糠，山西省市购；
耐高温α淀粉酶((4000 μ/g)、糖化酶((100 μ/mg)、中性蛋白酶((50 μ/mg)，阿拉丁公司；
培养基均为分析纯、无水乙醇，国药集团。
1.1.2 培养基
NA培养基：NA培养基配方：蛋白胨1%，牛肉膏0.3%，氯化钠0.5%，pH7.0～7.2，115℃下灭菌20 min，冷却后待用。
基础培养基：6g脱脂小米糠，0.1g葡萄糖，0.5g氯化钠，100mL蒸馏水放入250mL的三角瓶中，自然pH，在115℃下灭菌20min，取出，冷却至室温待用。
斜面培养基：蛋白胨1%，牛肉膏0.5%，氯化钠0.5%，琼脂1.5%。
1.1.3 主要设备
HYGC型多功能摇床 扬州培英实验仪器有限公司
Eppendorf台式高速冷冻离心机 5804R 广州安邦生物科技有限公司
SHZ88A往复式水浴恒温振荡器 常州诺基仪器有限公司
GZX9240MBE电热鼓风干燥箱 上海沪粤明科学仪器有限公司
DRP9162型电热恒温培养箱 扬州培英实验仪器有限公司
SHZD(III)循环水式真空泵 上海予正仪器设备有限公司
SWCJ1FD型单人单面净化工作台 苏州净化设备有限公司
1.2 方法
1.2.1 发酵制备膳食纤维工艺流程[9]
小米糠预处理
↓
制成基础培养基
↓
接入种子液
↓
发酵培养
↓
灭菌
↓
制备膳食纤维
1.2.2 小米糠预处理
小米糠经充分研磨，过80目筛，按1:2.5的料液比（g/mL）加入正己烷，于55°C水浴振荡器中反应2 h后弃上清，重复三次，将脱脂后的小米糠置于通风厨中，待正己烷挥发完全即得到脱脂小米糠，存放于20°C备用。
1.2.3 种子液的制备
将纳豆芽孢杆菌菌种接入斜面培养基进行活化，后接入装有100mLNA培养基中，置于空气摇床，在37℃，180rpm培养24h，使菌种得到扩大培养。
1.2.4 膳食纤维的制备
水溶性膳食纤维、水不溶性膳食纤维及总膳食纤维制备参照AOAC中的纤维提取方法。
1.2.5 单因素实验
1.2.5.1 小米糠添加量的筛选
试验小米糠添加量分别为6、8、10、12、14g，0.1g葡萄糖，0.5g氯化钠，100mL蒸馏水于250mL三角锥形瓶，自然pH，115℃灭菌20min，接种量为1%，在转速180rpm，37℃下发酵48h。然后分别测定可溶性膳食纤维和不可溶膳食纤维含量，确定最佳小米糠添加量。
1.2.5.2 基础培养基接种量的筛选
目录
摘要2
关键词2
Abstract2
Key words2
引言2
1材料与方法3
1.1材料与设备 3
1.1.1主要材料3
1.1.2培养基3
1.1.3主要设备3
1.2方法3
1.2.1发酵制备膳食纤维工艺流程3
1.2.2小米糠预处理4
1.2.3种子液的制备4
1.2.4 膳食纤维的制备4
1.2.5单因素实验4
1.2.6PlackettBurman设计试验5
2 结果与分析5
2.1 单因素的确定5
2.1.1 小米糠添加量的筛选5
2.1.2 接种量的筛选6
2.1.3 发酵温度的筛选7
2.1.4 发酵时间的筛选7
2.1.5 pH的筛选8
2.1.6 小米糠细度的筛选8
2.2 显著因素的筛选9
3 结论 10
致谢10
参考文献10
微生物发酵法制备功能性膳食纤维的研究
引言
发酵食品的历史最早可以追溯到公元前4000左右的古埃及，在漫长的发展过程中，对农产品等原材料进行发酵从而改善食品的品质或者获得微生物分解养料后的代谢产物，已经成为食品工业中不可或缺的一项加工方法。其具有成本较低廉，原材料来源广泛，无毒副作
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
用，且能有效提高营养价值的同时获取高产量的目标活性物质等优点。
本次实验采用纳豆芽孢杆菌对小米糠进行发酵以提取其中的膳食纤维[12]，并尝试对实验过程中的各影响因素进行改进从而提高产量。NattoD3纳豆芽孢杆菌，分离培养自日本传统的发酵食品纳豆，属枯草芽孢杆菌亚种，具有分解蛋白质、碳水化合物、脂肪等大分子化合物的作用，使发酵产品中富含多种易被人体吸收的氨基酸、有机酸、寡糖等成分，同时还能产生多种生理活性物质[35]。小米作为我国北方常见粮食谷物之一，年产量颇高。小米麸皮作为副产物，其膳食纤维含量约为25%~40%，具备很好的风味和持水能力，提取出来可直接冲水饮用，还可用作面粉添加剂来制作面包、饼干等焙烤食品。在之前，人们大多将其拌入饲料喂养牲口。随着人们认知水平的提高，已经能够从以前没有受到重视的农副产物中提取蛋白质、膳食纤维等对人体大有裨益的营养物质，而膳食纤维在降低胆固醇和血脂、预防糖尿病、防治肥胖、预防乳腺癌、改善胃肠道功能等方面有着独特的作用[67]。小麦麸皮含丰富的蛋白质、脂肪等营养物质，可为微生物发酵提供丰富的碳源和氮源以供其生长和代谢。
本研究以可溶性膳食纤维和不可溶膳食纤维含量为指标，对小米糠添加量、基础培养基接种量及pH、发酵温度、发酵时间、基础培养基中小米糠细度六个单因素进行试验[8]，对NattoD3发酵小米糠培养基成分和发酵条件的关键因素进行筛选，为后续实验条件的优化奠定基础。
1 材料与方法
1.1材料与设备
1.1.1主要材料
NattoD3由大学酶工程实验室保存；
小米糠，山西省市购；
耐高温α淀粉酶((4000 μ/g)、糖化酶((100 μ/mg)、中性蛋白酶((50 μ/mg)，阿拉丁公司；
培养基均为分析纯、无水乙醇，国药集团。
1.1.2 培养基
NA培养基：NA培养基配方：蛋白胨1%，牛肉膏0.3%，氯化钠0.5%，pH7.0～7.2，115℃下灭菌20 min，冷却后待用。
基础培养基：6g脱脂小米糠，0.1g葡萄糖，0.5g氯化钠，100mL蒸馏水放入250mL的三角瓶中，自然pH，在115℃下灭菌20min，取出，冷却至室温待用。
斜面培养基：蛋白胨1%，牛肉膏0.5%，氯化钠0.5%，琼脂1.5%。
1.1.3 主要设备
HYGC型多功能摇床 扬州培英实验仪器有限公司
Eppendorf台式高速冷冻离心机 5804R 广州安邦生物科技有限公司
SHZ88A往复式水浴恒温振荡器 常州诺基仪器有限公司
GZX9240MBE电热鼓风干燥箱 上海沪粤明科学仪器有限公司
DRP9162型电热恒温培养箱 扬州培英实验仪器有限公司
SHZD(III)循环水式真空泵 上海予正仪器设备有限公司
SWCJ1FD型单人单面净化工作台 苏州净化设备有限公司
1.2 方法
1.2.1 发酵制备膳食纤维工艺流程[9]
小米糠预处理
↓
制成基础培养基
↓
接入种子液
↓
发酵培养
↓
灭菌
↓
制备膳食纤维
1.2.2 小米糠预处理
小米糠经充分研磨，过80目筛，按1:2.5的料液比（g/mL）加入正己烷，于55°C水浴振荡器中反应2 h后弃上清，重复三次，将脱脂后的小米糠置于通风厨中，待正己烷挥发完全即得到脱脂小米糠，存放于20°C备用。
1.2.3 种子液的制备
将纳豆芽孢杆菌菌种接入斜面培养基进行活化，后接入装有100mLNA培养基中，置于空气摇床，在37℃，180rpm培养24h，使菌种得到扩大培养。
1.2.4 膳食纤维的制备
水溶性膳食纤维、水不溶性膳食纤维及总膳食纤维制备参照AOAC中的纤维提取方法。
1.2.5 单因素实验
1.2.5.1 小米糠添加量的筛选
试验小米糠添加量分别为6、8、10、12、14g，0.1g葡萄糖，0.5g氯化钠，100mL蒸馏水于250mL三角锥形瓶，自然pH，115℃灭菌20min，接种量为1%，在转速180rpm，37℃下发酵48h。然后分别测定可溶性膳食纤维和不可溶膳食纤维含量，确定最佳小米糠添加量。
1.2.5.2 基础培养基接种量的筛选
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