微生物发酵法制备菠萝渣膳食纤维的工艺研究.pdf

食品工业 2007 年第 6 期 食品工业 微生物发酵法制备菠萝渣膳食纤维的工艺研究 王世宽，郭春晓 四川理工学院生物工程系 （自贡 6 4 3 0 0 0 ） 摘要以干菠萝渣为原料，保加利亚乳酸杆菌和嗜热链球菌混合菌种发酵，利用正交试验对膳食纤维 的制备工艺进行优化，以接种量、发酵温度、发酵时间为主要因素，按L 9( 3 4 ) 正交组合设计试验。结果表 明：微生物发酵法制备菠萝渣膳食纤维的最佳工艺条件为：接种量7 ，发酵时间2 0 h 。发酵温度4 0 。 成品呈浅黄色，气味淡，其溶胀性高达8 . 5 0 m L / g ，持水力为6 . 7 4 。 关键词发酵；菠萝渣；膳食纤维 R e s e a r c h o n E x t r a c t i o n o f D i e t a r y f i b e r f r o m P i n e a p p l e B r a n b y F e r me n t a t i o n Wa n g S h i - k u a n ，G u o c h u n - x i a o Department of Bioengineering , Sichuan Institute of Technology (Zigong 6000) Abstract The optimum processing technology of extracting dietary fiber from pineapple bran by fermentation with LactobaciUus bulgaricus and Streptococcus thermophilus was studied by orthogonal test. Fermentation temperature，fermentation time，and the were chosen as the main factors，and designed according to L9() The result showed that: the optimum fermentation conditions were LactobaciUus bulgaricus and Streptococcus thermophilus 7%，temperature 0，and time 20 h. The produce smells well and the color was light. Its expansive capacity were .0 mLg and water holding capacity were 6.7. Keywords fermentation；pineapple bran；dietary fiber 膳食纤维被人们称为第七营养素，是一种功能性 食品基料。据报道，膳食纤维具有预防便秘、结肠癌 及由冠状动脉硬化引起的心脏病的作用，能降低血清 胆固醇、调节糖尿病人的血糖水平；改善食物消化过 程，防止过度饮食引起的肥胖症 1 等等。因此，对膳 食纤维的研究，对提高我国人民的健康水平具有极其 深远的现实意义。 菠萝又名凤梨( Ananas comosus) 、黄梨，属热带 亚热带水果，其色、香、味及营养价值俱佳，深受人 们喜爱。我国广东、广西、海南有广泛种植，常用于 生产糖水菠萝罐头、浓缩果计等。在加工过程中有 5 0 6 0 2 的菠萝皮渣被废弃，菠萝渣中含有大量 可以利用的膳食纤维。试验探讨利用菠萝渣采用微生 物发酵法制备膳食纤维的工艺条件。 1 材料与方法 1 . 1 材料 菠萝渣：为生产浓缩菠萝汁的废渣； 菌种：保加利亚乳酸杆菌( LactobaciUus bulgaricus) 和嗜热链球菌( Streptococcus thermophilus) 混合菌种。 其他：脱脂奶粉、白砂糖、榨汁机、高压灭菌 锅、恒温培养箱、粉碎机等。 1 . 2 试验方法 1 . 2 . 1 工艺流程 干菠萝渣粉碎调料灭菌( 1 0 5 ，1 5 m i n ) 冷却接种发酵漂洗烘干成品 操作要点： 将菠萝渣干燥粉碎，过6 0 目筛，按1 8 的比例 加水于干果渣中，然后再加入2 的脱脂奶粉和1 . 5 的白砂糖，装于1 0 0 0 m L 的锥形瓶中，灭菌，冷却到 室温后即为一定量发酵剂，在一定温度下发酵一定 时间，发酵结束后，将菠萝渣用水漂洗至中性，在 4 5 5 0 下，降低干燥室的压力至9 . 6 k P a 1 5 . 0 k P a ， 进行真空干燥。 1 . 2 . 2 菌种的活化和驯化 嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌的适宜培养基是牛 乳和脱脂牛乳，为了使它能在波萝渣料液中生长良 好，必须进行驯化。菌种驯化方式如下： 菌种1 0 的脱脂乳中4 2 活化2 次脱脂乳菠 萝汁混合液2 0 m L ( 1 0 脱脂乳菠萝汁= 1 1 ) 4 2 培养至凝乳一脱脂乳菠萝汁混合液1 0 0 m L ( 1 0 脱脂 乳菠萝汁= 1 9 ) 4 2 培养3 h 驯化。 菌种驯化过程中应严格控制灭菌条件为1 0 5 ， 1 5 m i n ，于4 2 培养3 h 后，乳酸菌总数达到1 0 9 个 m L ，作为发酵剂。 1 . 2 . 3 膳食纤维的化学成分分析方法 水分：按G B 5 0 0 9 . 3 测定 3 ；灰分：按G B 8 8 5 7 测 定 3 ；纤维素：按G B 1 0 4 6 9 测定 3 ；蛋白质：按微量 凯氏定氮法测定 4 ；木质素：参照8 6 硫酸水解法测 定 4 。 基础研究 9 食品工业 2007 年第 6 期 食品工业 1 . 2 . 4 膳食纤维特性的测定 5 ，6 1 . 2 . 4 . 1 膳食纤维持水性的测定 准确称取1 . 0 0 0 0 g 膳食纤维于1 0 0 m L 烧杯中，加 蒸馏水7 5 m L ，在( 2 5 2 ) 条件下，电磁搅拌2 7 h , 然 后以3 0 0 0 r / m i n 4 0 0 0 r / m i n 离心3 0 m i n ，取出，弃去 上清夜，甩干水分，称重。 持水性（WH C ） = 样品湿质量（g ）- 样品干质量（g ） / 样品干质 量（g ） 1 . 2 . 4 . 2 膳食纤维溶胀性的测定 准确称取0 . 1 0 0 0 g 膳食纤维于1 0 m L 量筒中，读 干品体积（m L ），然后加入5 m L 蒸馏水，摇匀， 在（1 8 3 ）条件下放置2 4 h ，读溶胀后纤维的体 积，计算溶胀性。 溶胀性（S W）= 溶胀后纤维体积( m L ) - 干品体积 ( m L ) / 样品干质量( g ) 2 结果与分析 2 . 1 接种量对膳食纤维产量及其特性的影响 分别接入2 %、3 %、4 、5 %、6 、7 %、8 、 9 %的生产发酵剂，于4 0 恒温培养箱中培养2 0 h 。 从图1 可以看出，随着接种量的增大，膳食纤维 产量减少，而质量提高。当接种量大于7 时，所得 膳食纤维的产量不再有明显的变化，但是通过对膳 食纤维持水力及溶胀性的测定，发现膳食纤维产量 较低时，它的持水力及溶胀性这2 个指标要优于产量 高时。膳食纤维产量与持水力及溶胀性相关性趋势 表明，随着膳食纤维产量的下降，其持水力和溶胀 性增加。为了考察接种量、发酵时间及发酵温度的 综合影响，综合考虑各个因素指标，选择6 %、7 %、 8 % 进行正交试验。 图1 接种量对膳食纤维产量及特性的影响 2 . 2 发酵时间对膳食纤维产量及其特性的影响 接种量确定为7 ，分别采用不同的发酵时间， 即1 2 h 、1 4 h 、1 6 h 、1 8 h 、2 0 h 、2 2 h 、2 4 h 、2 6 h 在 4 0 恒温培养箱中培养。 从图2 可以看出，随着发酵时间的延长，获得的 总膳食纤维逐渐减少，2 2 h 之后趋于稳定。通过对膳 食纤维持水力和溶胀性的测定，可以看出，发酵时 间短，得到的膳食纤维量就多，但是质量却欠佳， 反映了膳食纤维产量与其特性之间的相关性，这说 明当发酵比较充分时，其产量减少，但其中的粗纤 维含量提高，因此就表现出持水力和溶胀性的提 高。为了考察接种量、发酵时间及发酵温度的综合 影响，综合考虑各个因素指标，选择2 0 h 、2 2 h 、2 4 h 进行正交试验。 图2 发酵时间对膳食纤维产量及特性的影响 2 . 3 膳食纤维制备工艺的确定 为了优化工艺条件，根据单因素试验结果，将 影响膳食纤维的接种量、发酵时间和发酵温度定为 实验因素，每个因素分为三个水平，选择L 9（3 4 ）正 交表，以膳食纤维产量、持水力和溶胀性为指标，结 果见表1 、2 。 表1 正交试验结果 试验 号 因素 A 接种量 / %B 发酵温 度 / C 发酵时间 / h 膳食纤维产量 / g 持水力 / g . g - 1 11 ( 6 )1 ( 3 8 )1 ( 2 0 )8 . 46 . 3 212 ( 4 0 )2 ( 2 2 )8 . 26 . 4 5 313 ( 4 2 )3 ( 2 4 )7 . 96 . 5 5 42 ( 7 )137 . 9 56 . 7 522186 . 7 62327 . 86 . 6 5 73 ( 8 )127 . 96 . 7 5 83237 . 7 56 . 8 5 93317 . 8 56 . 6 表2 试验结果分析 膳食纤维产量/ g持水力/ g . g - 1 ABCABC K12 4 . 52 4 . 2 52 4 . 2 51 9 . 31 9 . 7 51 9 . 6 K22 3 . 7 52 3 . 9 52 3 . 92 0 . 0 52 01 9 . 8 5 K32 3 . 52 3 . 5 52 3 . 62 0 . 21 9 . 82 0 . 1 k 1 8 . 1 78 . 0 88 . 0 86 . 4 36 . 5 86 . 5 3 k 2 7 . 9 27 . 9 87 . 9 76 . 6 86 . 6 76 . 6 2 k 3 7 . 8 37 . 8 57 . 8 76 . 7 36 . 66 . 7 R0 . 3 40 . 2 30 . 2 10 . 30 . 0 90 . 1 7 由表2 的极差分析表可以看出：综合考虑两个指 标，接种量是影响膳食纤维制备的主要因素，膳食 基础研究 20 食品工业 2007 年第 6 期 食品工业 纤维制备的最佳工艺为A 2B2C2，即接种量7 %，发酵 温度4 0 ，发酵时间2 2 h 。 2 . 3 成品指标 色泽：淡黄色； 气味：略有菠萝的清香味； 水分/ %：6 . 2 4 ；粗蛋白/ %：4 . 5 6 ； 灰分/ %：5 . 1 8 ；纤维素/ %：1 4 . 4 8 ； 木质素/ %：2 2 . 4 8 ；持水性/ g . g - 1 ：6 . 7 4 ； 溶胀性/ m L . g - 1 ：8 . 5 。 3 讨论 通过微生物发酵处理生产膳食纤维能改善膳食 纤维的理化特性，更有利于发挥膳食纤维的生理功 能。利用乳酸菌发酵制备菠萝渣膳食纤维，其生产 过程简便，成本低廉，易于实现工业化生产，而且 产品具有菠萝的清香味，避免了化学法生产中大量 的离子残留。更易于实现其在食品中的应用。 通过正交试验选出采用微生物发酵法制备菠萝 渣膳食纤维的合适工艺条件：接种量7 %，发酵温度 4 0 ，发酵时间2 2 h 。实验发酵制取的膳食纤维样 品持水力6 . 7 4 g / g 和溶胀性8 . 5 m L / g 远大于西方国家 常用的小麦麸皮膳食纤维标准持水力4 g / g 和溶胀性 4 m L / g ，具有良好的特性。该法是一项将菠萝渣变废 为宝的有效措施，提高菠萝加工附加值的有效途径 之一，具有良好的开发前景。 参考文献： 1 郑建仙功能性食品（第一卷） M 北京：中国轻 工业出版社1 9 9 5 ，6 - 4 9 . 2 苑艳辉. 菠萝皮综合利用的研究动态 J . 热带农业科 技，2 0 0 5 （1 ）：2 6 - 2 9 . 3 侯曼玲食品分析 M 北京：化学工业出版社， 2 0 0 4 4 中国标准出版社总编室中国食品工业标准汇编 M 北京：中国标准出版社，2 0 0 3 5 王遂，刘芳. 高活性玉米膳食纤维的制备、性质与应 用 J 食品科学，2 0 0 0 ，( 7 ) ：2 2 2 4 . 6 曾少葵, 蒋志红, 吴文龙. 利用菠萝渣制备高活性膳食纤 维的工艺研究 J . 食品科技，2 0 0 2 （3 ）: 6 4 - 6 5 . D 1 5 1 H 阳离子树脂法提取果胶的研究 张卫红，耿薇，王晓锋 咸阳师范学院 化学系 ( 咸阳 7 1 2 0 0 0 ) 摘要试验以苹果渣为原料，研究了D 1 5 1 H阳离子树脂提取果胶的工艺技术条件。采用单因素和正交 试验确定了最佳提取条件。结果表明，加入D 1 5 1 H阳离子交换树脂可提高果胶得率；在优惠工艺条件 下，粗果胶得率可达9 左右。 关键词果胶；阳离子交换树脂；苹果渣；提取 T h e S t u d y o n E x t r a c t i n g P e c t i n w i t h D 1 5 1 H C a t i o n R e s i n Z h a n g We i - h o n g ，G e n g w e i ，Wa n g X i a o - f e n g Chemical Department of Xianyang Normal University (Xianyang 72000) Abstract The technology of extracting pectin from apples pomace with DH cation resin is studied. The optimal extraction parameters and the extraction rate of pectin were di