專利名稱：一種發(fā)酵法制備豆渣可溶性膳食纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及食品行業(yè)，具體涉及一種豆渣可溶性膳食纖維的制備方法。(二) 背景技術(shù)膳食纖維是非淀粉多糖和抗消化的低聚糖類，按其溶解特性的不同，可分為可溶性膳食 纖維(SDF)和不溶性膳食纖維(IDF)。不溶性膳食纖維的主要成分是纖維素、部分半纖維 素、木質(zhì)素；可溶性膳食纖維包括某些植物細(xì)胞的貯存物和分泌物及微生物多糖，其主要成 分是膠類物質(zhì)。膳食纖維主要生理功能有整腸、通便，防治腸道疾病和便秘的作用；還能調(diào) 控血清膽固醇、降血壓，防治心血管疾?。唤笛?，以及預(yù)防肥胖等。大量的研究結(jié)果表明 膳食纖維溶解性是影響其生理功能的重要因素，SDF和IDF在人體內(nèi)所具有的生理功能作用 不同，SDF比IDF的生理功能更加突出，這是由于SDF具有很好的可溶性。因此SDF作為 功能性成分，可廣泛應(yīng)用于食品行業(yè)。豆渣是生產(chǎn)大豆分離蛋白和豆粉、豆腐等豆制品的的副產(chǎn)品，其含水率高達(dá)80% ，容易 變質(zhì)，長(zhǎng)期以來(lái)主要做牲畜的飼料，附加值低，許多豆渣未被有效利用，造成資源浪費(fèi)，并 對(duì)環(huán)境造成污染。豆渣中含有蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、微量元素等各種營(yíng)養(yǎng)成分，并且含有 豐富的膳食纖維約為60%，合理開(kāi)發(fā)利用這一資源生產(chǎn)豆渣可溶性膳食纖維，提高大豆資源 的利用率具有重要實(shí)際意義。在豆渣可溶性膳食纖維的生產(chǎn)中大多采用化學(xué)法。酸堿處理都能使產(chǎn)品中含有少量的蛋 白質(zhì)、淀粉和脂肪，可溶性膳食纖維含量少量提高，但是由于酸堿處理存在反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、副 反應(yīng)較多、工藝過(guò)程復(fù)雜、溫度較高、酸堿液對(duì)設(shè)備有很強(qiáng)的腐蝕作用，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致部分 可溶性膳食纖維的損失，含量提高幅度很小，且產(chǎn)品色澤較深。物理法對(duì)溫度和設(shè)備要求較 高，工業(yè)生產(chǎn)中很少采用。因此研究人員希望找到更好、更溫和的方法來(lái)提高豆渣中可溶性 膳食纖維的的含量。采用生物技術(shù)法的條件溫和，工藝簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備的要求也較低；但是采 用酶制劑的成本較高，不利于推廣；而微生物發(fā)酵法成本低，條件溫和、有很廣闊的發(fā)展前 景！豆渣可溶性膳食纖維的制備方法主要是化學(xué)法、生物技術(shù)法(酶法和發(fā)酵法)和物理法。其中，化學(xué)法采用比較普遍，多利用酸堿等化學(xué)試劑處理，可部分改變膳食纖維的結(jié)構(gòu)，使其具有較優(yōu)良的性質(zhì)和較強(qiáng)的功能。雖然酸堿處理都能使產(chǎn)品中含有少量的蛋白質(zhì)、淀粉和脂肪，可溶性膳食纖維含量少量提高，但是由于酸堿處理存在反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、副反應(yīng)較多、工藝過(guò)程復(fù)雜、溫度較高、酸堿液對(duì)設(shè)備有很強(qiáng)的腐蝕作用，同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致部分可溶性膳食纖
維的損失，含量提高幅度很小，且產(chǎn)品色澤較深，因此在一定程度上限制了該方法的使用。 擠壓膨化和超高壓均質(zhì)等物理方法是在劇烈條件下，部分不溶性膳食纖維會(huì)發(fā)生熔斷現(xiàn)象或斷裂部分連接鍵，轉(zhuǎn)化成可溶性膳食纖維，使SDF含量增加到l(P/a 16n/。，但是該方法對(duì)溫度和設(shè)備要求較高，工業(yè)生產(chǎn)中很少采用。酶法制得的膳食纖維色澤淺，易漂白，無(wú)異味，純度較高，但是提取率受溫度，酶活力、pH等諸多因素的影響，成本較高，在實(shí)際生產(chǎn)方面不宜推廣。但是以上的方法由于采用的原料不同，豆渣原有的SDF含量差別很大，所以不同的制備方法之間的可比性較差。近幾年對(duì)發(fā)酵法的研究報(bào)道逐漸增多，主要采用細(xì)菌和霉菌對(duì)豆渣進(jìn)行發(fā)酵，但是豆渣中SDF的含量提高幅度很小，大約為10% 15%左右。其中采用細(xì)菌發(fā)酵豆渣，是利用微生 物發(fā)酵產(chǎn)酸，使糖苷鍵斷裂，原理與酸法相同，雖然反應(yīng)條件相對(duì)較溫和，但是需要添加一 定的營(yíng)養(yǎng)成分作為微生物生長(zhǎng)的基料，成本增大，而且發(fā)酵時(shí)間較長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)對(duì)發(fā)酵法的研究 主要是南昌大學(xué)，采用的菌株為細(xì)菌，培養(yǎng)8 10天后，豆渣中SDF含量提高到15%左右。 姜竹茂采用綠色木霉發(fā)酵豆渣，SDF產(chǎn)率僅為11.06%，與其他提取方法相比，SDF含量降低。 而相關(guān)有技術(shù)《一種豆渣膳食纖維及其制備方法》采用的是微生物酶法，采用的是蛋白酶的 菌株提取酶液后處理豆渣，基本原理不同，而且SDF含量?jī)H為3.8%?？梢?jiàn)，目前國(guó)內(nèi)外對(duì) 于發(fā)酵法制備的研究成果均不理想。目前，國(guó)外對(duì)里氏木霉發(fā)酵豆渣制備可溶性膳食纖維的研究未見(jiàn)報(bào)道。而且未檢索到采 用微生物直接發(fā)酵制備豆渣可溶性膳食纖維方面的專利。相近的微生物酶法，采用的是蛋白 酶的菌株提取酶液后處理豆渣，基本原理不同，而且SDF含量?jī)H為3.8%。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種條件溫和，設(shè)備簡(jiǎn)單、酶專一性強(qiáng)，能夠最大限度的提高活 性成分的含量，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，而且豆渣中SDF含量大幅提高的采用微生物發(fā)酵法的發(fā)酵法 制備豆渣可溶性膳食纖維的方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的將新鮮的豆渣在60 8(TC干燥12 14h后，粉碎過(guò)40目篩， 按照豆渣水為1: 20~25的比例配制發(fā)酵培養(yǎng)基，調(diào)整pH為4-4.5，在121。C條件下滅菌 15 20min得到液體；將里氏木霉按液體體積的3% 4%接種到培養(yǎng)基中，在28 30'C條件下， 140 160r/min搖床培養(yǎng)3 4d。經(jīng)滅菌、過(guò)濾、濃縮后，采用無(wú)水乙醇沉淀，沉淀物真空干 燥后得到成品。本發(fā)明還有這樣一些技術(shù)特征1、所述的里氏木霉菌株是里氏木霉Rut C-30的紫外誘變選育的突變菌株，誘變過(guò)程
將里氏木霉Rut C-30孢子懸液在距紫外燈30cm照射下，誘變40s后涂布于纖維素選擇培養(yǎng) 基上初篩，挑選水解圈與菌落的直徑比大于原始菌株里氏木霉的突變菌株，接種于豆渣發(fā)酵 培養(yǎng)基中，28 3(TC搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)96~120h得到發(fā)酵用里氏木霉菌株。豆渣是大豆加工過(guò)程中的主要副產(chǎn)品，含有大量的纖維素、半纖維素及鈣、磷、鐵、維 生素等微量的營(yíng)養(yǎng)成分，可以誘導(dǎo)微生物產(chǎn)纖維素酶和半纖維酶菌株。里氏木霉具有優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)纖維素酶和半纖維酶的能力，在發(fā)酵豆渣的過(guò)程中，無(wú)須添加任 何營(yíng)養(yǎng)成分，微生物可以消耗原料中的碳源、氮源，減少蛋白質(zhì)、淀粉等成分，并且分泌纖 維素酶、半纖維素酶等類，酶可以專一的降解不溶性的膳食纖維，使IDF的糖苷鍵斷裂，生 成小分子多糖，轉(zhuǎn)化為SDF，而不破壞其他成分，這樣最大限度的提高可溶性膳食纖維性的 含量，除去雜質(zhì)成分，從而改善豆渣膳食纖維的生理活性，豆渣SDF的含量達(dá)到35% 40%。 誘變選育時(shí)28 30。C搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)96 120h，測(cè)定豆渣中可溶性膳食纖維的含量，以豆渣中 SDF含量最高的菌株作為發(fā)酵用菌株，這樣使得豆渣的營(yíng)養(yǎng)成分得以充分利用，能夠解決廢 棄豆渣所造成的環(huán)境污染，同時(shí)為豆渣變廢為寶開(kāi)辟新的途徑。采用里氏木霉發(fā)酵法處理的豆渣，可溶性膳食纖維的含量明顯高于其他方法的產(chǎn)品。而 且這種方法條件溫和，設(shè)備簡(jiǎn)單、酶專一性強(qiáng)，最大限度的提高活性成分的含量，對(duì)環(huán)境沒(méi) 也沒(méi)有污染；里氏木霉是工業(yè)生產(chǎn)酶制劑的菌株，不產(chǎn)霉菌毒素，不用擔(dān)心最終產(chǎn)品的安全 性問(wèn)題。本發(fā)明處理過(guò)程簡(jiǎn)單，條件溫和，設(shè)備簡(jiǎn)單、酶專一性強(qiáng)，能夠最大限度的提高活性成 分的含量，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，經(jīng)試驗(yàn)證明可使豆渣中的可溶性膳食纖維含量達(dá)到30% 35%。 具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明 實(shí)施例h本實(shí)施例中豆渣采用生產(chǎn)大豆分離蛋白后的副產(chǎn)物。將新鮮的豆渣在60。C干燥14h后， 粉碎過(guò)40目篩，按照豆渣水為l: 25的比例配制發(fā)酵培養(yǎng)基，調(diào)整pH為4，在12rC條 件下滅菌20min。里氏木霉菌株是里氏木霉Rut C-30的紫外誘變選育的突變菌株，是適合在 豆渣中生長(zhǎng)并且高產(chǎn)纖維素酶和半纖維素酶的突變菌株。誘變過(guò)程是將里氏木霉Rut C-30孢 子懸液在距紫外燈30cm照射下，誘變40s后涂布于纖維素選擇培養(yǎng)基上初篩，挑選水解圈與 菌落的直徑比大于原始菌株里氏木霉的突變菌株，接種于豆渣發(fā)酵培養(yǎng)基中，28t:搖瓶發(fā)酵 培養(yǎng)96h達(dá)到酶活高峰期，纖維素酶和半纖維素酶活分別達(dá)到5.87U/ml和125.6U/ml，采用 此突變菌株發(fā)酵豆渣，在3(TC條件下，將里氏木霉按液體體積的3%接種到培養(yǎng)基中，140r/min 搖床培養(yǎng)4d后取出，添加豆渣培養(yǎng)基體積2倍的水，在12rC條件下滅菌處理lh。過(guò)濾后， 無(wú)水乙醇沉淀，沉淀物真空干燥后得到成品，經(jīng)AOAC方法測(cè)定發(fā)酵后豆渣中的可溶性膳食 纖維含量可達(dá)到30% 35%。實(shí)施例2:本實(shí)施例中將新鮮的豆渣在80。C干燥12h后，粉碎過(guò)40目篩，按照豆渣水為1: 20 的比例配制發(fā)酵培養(yǎng)基，調(diào)整pH為4.5左右，在121'C條件下滅菌15min。再將里氏木霉按 液體體積的4%接種到培養(yǎng)基中，里氏木霉誘變培養(yǎng)時(shí)29'C搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)106h達(dá)到酶活高峰 期，得到發(fā)酵用菌株。在28'C條件下，將接種里氏木霉的培養(yǎng)基160r/min搖床培養(yǎng)3d。 121°C 滅菌后過(guò)濾，過(guò)濾液濃縮至原體積的一半，無(wú)水乙醇沉淀，沉淀物真空干燥后得到成品，經(jīng) AOAC方法測(cè)定發(fā)酵后豆渣中的可溶性膳食纖維含量可達(dá)到30% 35%。實(shí)施例3:本實(shí)施例將新鮮的豆渣在70。C干燥13h后，粉碎過(guò)40目篩，按照豆渣水為1: 22的 比例配制發(fā)酵培養(yǎng)基，調(diào)整pH為4,25左右，在12rC條件下滅菌18min。菌株為紫外誘變選 育的，適合在豆渣中生長(zhǎng)并且高產(chǎn)纖維素酶和半纖維素酶的突變菌株，在3(TC搖床培養(yǎng)120h 左右達(dá)到酶活高峰期，纖維素酶和半纖維素酶活分別達(dá)到5.95U/ml和127.1U/ml。采用此突 變菌株發(fā)酵豆渣，在29"C條件下，將里氏木霉按液體體積的3.5%接種到培養(yǎng)基中，150r/min 搖床培養(yǎng)3.5d后取出，添加豆渣培養(yǎng)基體積2倍的水，在12rC條件下滅菌處理0.5h。 121°C 滅菌后過(guò)濾，過(guò)濾液濃縮至原體積的一半，無(wú)水乙醇沉淀，沉淀物真空干燥后得到成品，經(jīng) AOAC方法測(cè)定發(fā)酵后豆渣中的可溶性膳食纖維含量可達(dá)到30% 35%。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)酵法制備豆渣可溶性膳食纖維的方法，其特征在于首先將新鮮的豆渣在60～80℃干燥12～14h后，粉碎過(guò)40目篩，按照豆渣∶水質(zhì)量比為1∶20～25的比例配制發(fā)酵培養(yǎng)基，調(diào)整pH為4～4.5，在121℃條件下滅菌15～20min得到液體；將里氏木霉按液體體積的3％～4％接種到培養(yǎng)基中，在28～30℃條件下，140～160r/min搖床培養(yǎng)3～4d，過(guò)濾后，采用無(wú)水乙醇沉淀，沉淀物真空干燥后得到成品。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)酵法制備豆渣可溶性膳食纖維的方法，其特征在于 所述的里氏木霉菌株是里氏木霉RutC-30的紫外誘變選育的突變菌株，誘變過(guò)程是將里氏木 霉Rut C-30孢子懸液在距紫外燈30cm照射下，誘變40s后涂布于纖維素選擇培養(yǎng)基上初篩， 挑選水解圈與菌落的直徑比大于原始菌株里氏木霉的突變菌株，接種于豆渣發(fā)酵培養(yǎng)基中， 28 3(TC搖瓶發(fā)酵培養(yǎng)96~120h得到里氏木霉菌株。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種發(fā)酵法制備豆渣可溶性膳食纖維的方法。首先將新鮮的豆渣在60～80℃干燥12～14h后，粉碎過(guò)40目篩，按照豆渣∶水為1∶20～25的比例配制發(fā)酵培養(yǎng)基，調(diào)整pH為4～4.5，在121℃條件下滅菌15～20min得到液體；將里氏木霉按液體體積的3％～4％接種到培養(yǎng)基中，在28～30℃條件下，140～160r/min搖床培養(yǎng)3～4d。經(jīng)滅菌、過(guò)濾、濃縮后，采用無(wú)水乙醇沉淀，沉淀物真空干燥后得到成品。本發(fā)明條件溫和，設(shè)備簡(jiǎn)單、酶專一性強(qiáng)，能夠最大限度的提高活性成分的含量，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，而且豆渣中SDF含量大幅提高。
文檔編號(hào)A23L1/202GK101161103SQ200710144658
公開(kāi)日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月23日
發(fā)明者朱秀清, 想 李, 江連洲, 程建軍 申請(qǐng)人:東北農(nóng)業(yè)大學(xué)