一种莲藕膳食纤维的固态发酵制备方法及其产品的制作方法

专利名称：：一种莲藕膳食纤维的固态发酵制备方法及其产品的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种莲藕膳食纤维的固态发酵制备方法及其产品，是以藕渣为培养基主要原料，接种灵芝，进行固态发酵，发酵后经活性化处理，获得藕渣膳食纤维的制备方法，属于食品生物
技术领域：
，也属于保健食品生产
技术领域：
。二
背景技术：
：莲藕(iVe/wm6om/c乔ra又名芙蓉、荷、藕等，是一种多年生宿根水生草本植物，以肥嫩根状茎供食用，是我国重要的水生蔬菜。莲藕营养丰富，成熟度中等的莲藕中水分含量约50%、干基淀粉含量45.047.5g/100g、还原糖含量0.51.0g/100g、可溶性蛋白质含量400450pg/g、游离氨基酸含量200-250pg/g。莲藕中还含有较多的膳食纤维，其中不溶性膳食纤维含量为4050g/100g、可溶性膳食纤维含量79g/100g。膳食纤维不仅能够降低人体血浆胆固醇、改善血糖生成反应，而且具有控制体重、预防便秘和结肠癌等生理功能。美国FDA建议，成人每人每天应摄入膳食纤维2035g，中国营养学会(2000年)推荐，每人每天膳食纤维的摄入量为30.2g。据报道，我国成人平均每日摄入膳食纤维量为13.3g，不到推荐摄入量的一半。调整膳食结构，增加膳食纤维的摄入量，可预防因食物过于精细而导致的"富贵病"发生。目前，膳食纤维的生产方法主要有化学法、酶法和酶-化学结合法等。国内公开了一些膳食纤维的制备方法。专利(公开号CN1011卯015A，公开日2006年10月7日)公开了一种利用牛蒡制备不溶性膳食纤维的方法，是采用酸碱处理方法制取膳食纤维的，后期进行脱色处理。采用酸碱处理原料时，膳食纤维结构易遭破坏，具有生理活性的膳食纤维得率低，且产生的废水对环境污染严重。专利(公开号CN1718107A，公开日2005年10月1日)公开了多酶分步法制备小麦麸膳食纤维粉的方法，以酶-化学结合法水解麦麸中的蛋白质、淀粉和脂肪等成分制取膳食纤维。酶-化学法处理过程较温和，不破坏膳食纤维的结构，但该法也不能保留可溶性膳食纤维，因而成品生理活性低，生产成本高。无论采用化学法、酶法，还是酶-化学结合法生产膳食纤维时，存在资源利用率低的缺点，且水解后废液的排放易造成环境污染问题。微生物发酵法制取膳食纤维具有过程温和、不破坏膳食纤维生理活性、生产成本低等优点，是获取膳食纤维的有效方法。国内公开了一些采用微生物发酵制取膳食纤维的方法，也有以莲藕为发酵原料的报道。据报道(吴疆鄂，现代食品科技，2006)，以藕皮和藕节为原料添加棉粕等经牛肚菌发酵后制得莲藕膳食纤维，该方法以藕节和藕皮为原料，忽视了实际生产中远高于藕节和藕皮产量的藕渣，难以实现农产副产物的高效利用；文献中未涉及牛肚菌的发酵参数，缺少实用性。专利(公开号CN1303905C，公开日2007年3月14日)公开了一种微生物发酵块茎类农副产品残渣生产膳食纤维的方法，以莲藕、葛根、山药等块茎类农副产品残渣为原料，接种灵芝、茶树菇、草恭等食用菌发酵，专利中将各原料的使用及菌株的发酵条件统一化，在实际生产中难于实现。第一，不同的原料在化学成分的组成及含量上有明显差异，如莲藕作为一种水生植物，富含淀粉、纤维等成分，亦含有微生物生长所需的磷、铁等矿质元素；而葛根中含有淀粉、纤维和异黄酮类物质，缺乏微生物生长所需的氮源和生长因子等。第二，该专利中涉及到的几种食用菌的最适生长条件差异较大，例如草菇属高温型真菌，菌体生长温度明显高于其他几种食用菌。第三，上述几种食用菌均为耗氧型真菌，专利中所述的培养基存在着溶氧不足的问题，会使真菌难于生长。本发明采用灵芝固态发酵生产莲藕膳食纤维。以藕制品加工过程中产生的藕节、藕皮、藕渣和等外藕等为原料，添加麦麸作为疏松剂，补充生长因子，接种灵芝，进行固态发酵，利用藕渣等废弃物，获得真菌多糖，同时灵芝可将藕渣中的部分不溶性膳食纤维转化为可溶性膳食纤维，提高莲藕膳食纤维品质。
发明内容技术问题本发明要解决的技术问题在于提供一种莲藕膳食纤维的固态发酵制备方法，以解决酸(碱)法或酶法生产膳食纤维时产生的废水对环境造成的污染问题，及可溶性膳食纤维等有效成分的损失问题。本发明以藕制品加工过程中产生的藕节、藕皮、藕渣和等外藕等为原料，经安琪米酒曲糖化后，添加麦麸作为疏松剂和补充硫酸镁、VBj和硫酸亚铁等生长因子，接种韩国灵芝(G朋oAmfl/wd^附HG)，进行固态发酵。发酵后的藕渣经加热干燥、挤压膨化和超微粉碎等活性化工序，制成莲藕膳食纤维。通过该方法制得的膳食纤维既含有莲藕纤维，又富含灵芝菌体纤维及灵芝多糖和发酵过程中转化的可溶性膳食纤维，产品质量显著提高。技术方案固态发酵法制备藕渣膳食纤维的步骤如下a、藕渣原料的糖化藕渣加适量蒸馏水、灭菌、冷凉后，拌入质量比为1.5%~2.0%的安琪米酒曲，混匀，于2830。C静置糖化36h。b、灵芝菌种及其活化菌种采用韩国灵芝(G朋o&mw/w"WwmHG)作为发酵菌种(保藏单位中国农业微生物菌种保藏管理中心；保藏号ACCC50582)。菌种活化灵芝菌种保藏在马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)斜面培养基中。PDA斜面培养基重量体积比为马铃薯20%、葡萄糖2%、琼脂2%，pH自然；灵芝菌种于4T保藏，每3个月转接一次。使用时，取斜面试管菌种接种于装有马铃薯葡萄糖琼脂培养基的培养皿中，于2830。C培养56d后使用。C、液体母种培养液体母种培养基为马铃薯葡萄糖液体培养基，pH自然；取平皿中已活化的菌丝蝶4片，菌丝碟直径1cm，接种于盛有50ml母种培养基的250ml三角瓶中，于2830°C、120rpm条件下培养56d;d、固态发酵固态培养基组成为糖化后藕渣1kg、麦麸254g和1.2L培养液，(培养液组成为0.089g/1MgS04、0.033g/1FeS04和0.156g/1VB^，按照固态培养基组成制备发酵培养基，121°C灭菌20min;冷却后接种液体母种，接种量为培养基重量的15%20%(v/w)，于2830。C、溶氧量(DO值)2mg/1的条件下培养7d。e、产品制造灵芝固态发酵得到的藕膳食纤维采用加热干燥、挤压膨化、超微粉碎等活性化工序，制得产品。莲藕原料的获得包括莲藕制品加工过程中残留的藕节、藕皮和藕渣烘干粉碎后过60目筛，按料液比1:1.5的量加入蒸馏水，甩质量体积比4。/。的柠檬酸溶液调节pH值至6.0，121。C灭菌20min。有益效果与现有技术相比，本发明的灵芝固态发酵生产膳食纤维方法具有以下优点-(1)选用原料为食品加工时产生的副产物，藕渣含有丰富的纤维素，是膳食纤维优良来源；麦麸中碳源、氮源配比适当，且呈片状结构的麦麸疏松多孔性，有利于培养基的通气，适宜用作固态发酵基质；两种原料均来源广泛，价格低廉；(2)选用灵芝固态发酵生产膳食纤维，不破坏膳食纤维的结构，保留膳食纤维的生理功能；发酵过程中灵芝将藕渣中部分不溶性膳食纤维转化为可溶性膳食纤维；同时，灵芝固态发酵生成的真菌多糖属于可溶性膳食纤维，提高了所得膳食纤维的生理功能;(3)生产工艺简单，可操作性强，适用于膳食纤维的工业化生产。四图1Box-Behnken响应面实验中麦麸与FeS04的交互作用对SDF产量的影响图2Box-Behnken响应面实验中麦麸与VB,的交互作用对SDF产量的影响五具体实施例方式1、发酵培养基原料处理固态发酵基质制备工艺藕渣—干燥—粉碎—过60目筛—按一定料液比加蒸馏水—调节pH至6.0—121°C灭菌20min。工艺要点以莲藕制品加工过程中残留的藕节、藕皮、藕渣等为原料，烘干后经粉碎过60目筛，按料液比1:1.5的量加入蒸馏水，用体积比为4%的柠檬酸溶液调节pH值至6.0，121。C灭菌20min。2、固态培养基质的糖化将上述灭菌冷凉后的固态发酵基质拌入质量比为1.5%~2%的安琪米酒曲，混匀后，于28。C~30。C静置糖化36h。3、固态培养基的优化以糖化后藕渣为主要原料，采用Plackett-Burman(PB)实验设计(见表1)法，对影响微生物生长的因子(麦麸、豆粕、米糠、KH2P04、MgS04、CaCl2、FeS04和VBi)进行筛选，以确定显著影响可溶性膳食纤维(SDF)产量的因子。通过对PB实验结果分析可知麦麸、MgS04、FeS04和VBi对SDF产量影响显著。然后对这4种因子的浓度进行Box-Behnken(见表2)响应面实验优化。运用Design-expert软件进行数据分析，建立了麦麸(A)、MgS04(B)、FeS04(C)和VBt(D)的浓度与SDF产量的回归模型SDF=-1.195—10.000AC—3.000AD~0.126A2-119.815B2—1026.620C2模型中，麦麸与FeS04及麦麸与VB!交互作用显著，模型优化得到麦麸添加量为254g/kg藕渣、培养液组成为0.087g/lMgS04、0.033g/1FeS04和VB!0.156g/l，优化得到可溶性膳食纤维产量为11.3g/100g。4、接种量及培养条件接种量及培养条件为将上述优化好培养基灭菌后，接种灵芝种子液(购自中国农业微生物菌种保藏管理中心；保藏号ACCC50582)，控制发酵过程中溶氧量DO为2mg/l，于2830。C培养7d。5、产品制造灵芝固态发酵得到的藕渣膳食纤维采用加热干燥、挤压膨化、超微粉碎等活性化工序，制得产品。本发明得到的莲藕膳食纤维中，可溶性膳食纤维(SDF)的产量为1012g/100g。本发明的内容通过实施例进一步说明实施例l选用莲藕粉或藕汁饮料等制品加工过程中产生的藕渣为主要原料，经烘干、粉碎机粉碎后过60目筛，按照1:1.5料液比加入蒸馏水，121。C灭菌20min，冷凉后拌入1.5%的安琪米酒曲，于2830°C糖化36h，作为固态培养基质。取韩国灵芝(Ganocferw"/wd^mHG)保藏菌种接种于装有活化培养基为马铃薯土豆培养基的培养皿中，于2830。C培养56d后，用无菌打孔器在培养皿上取直径为1cm菌丝蝶4片，接种于盛有50ml母种培养基的250ml三角瓶中，于2830。C、120rpm的条件下培养56天，获得母种；母种培养基为马铃薯土豆液体培养基(参照张松.食用菌学，华东理工大学出版社，2000:42-43)，pH自然。固态培养基组成为糖化后藕渣1kg，麦麸254g和1.2L培养液(培养液组成为0.087g/lMgS04、0.033g/lFeS04和0.156g/lVB。，121。C灭菌20min，冷凉后，按原料重量15。/。(v/w)接种种子液，于2830。C、溶氧量(DO值)2mg/1的条件下培养7d。莲藕膳食纤维采用公知的加热干燥、挤压膨化和超微粉碎等活性化工序，制得。产品中不溶性膳食纤维产量为51.7g/100g，可溶性膳食纤维产量为11.3g/100g。实施例2按实施例1中的原料处理和灭菌方法，冷凉后拌入2%的安琪米酒曲，于2830。C糖化36h，作为固态培养基质。母种培养方法及发酵培养基组成同实施例1，按照原料重量的20%接种种子液，2830。C培养7d。莲藕膳食纤维采用公知的加热干燥、挤压膨化和超微粉碎等活性化工序，制得。产品中不溶性膳食纤维产量为50.2§/100§，可溶性膳食纤维产量为12.0g/100g。实施例3按实施例l中的原料处理和灭菌方法，冷凉后拌入1.8%的安琪米酒曲，于2830。C糖化36h，作为固态培养基质。母种培养方法及发酵培养基组成同实施例1，按照原料重量的18%接种种子液，2830。C培养7d。莲藕膳食纤维采用公知的加热干燥、挤压膨化和超微粉碎等活性化工序，制得。产品中不溶性膳食纤维产量为50.5g/100g，可溶性膳食纤维产量为11.4g/100g。表lPlackett-Burman实验设计及测定数据<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表2Box-Behnken响应面实验设计及膳食纤维含量测定结果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表3Box-Behnken验证实验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>权利要求1、一种莲藕膳食纤维的固态发酵制备方法，其特征在于用韩国灵芝(GanodermalucidumHG)为固态发酵菌株，以藕渣为主要原料，添加麦麸作为疏松剂进行固态生物发酵，制得莲藕膳食纤维产品。2、根据权利要求l所述的一种莲藕膳食纤维的固态发酵制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤a、藕渣原料的糖化藕渣加适量蒸馏水、灭菌、冷凉后，拌入质量比为1.5%~2.0%的安琪米酒曲，混匀，于2830。C静置糖化36h，获得糖化的藕渣；b、灵芝菌种活化取灵芝保藏菌种接种于装有活化培养基为马铃薯葡萄糖琼脂培养基的培养皿中，于2830。C培养56d后使用；C、液体母种培养取平皿中己活化的菌丝蝶4片，其直径为lcm，接种于盛有50ml液体母种培养基的250ml三角瓶中，液体母种培养基为马铃薯葡萄糖液体培养基，pH自然;于2830。C、120rpm条件下培养56d，制得液体母种；d、固态发酵接种液体母种至固态发酵培养基中,固态发酵培养基组成为糖化的藕渣lkg、麦麸254g和1.2L培养液，其中培养液组成为0.089g/1MgS04、0.033g/1FeS04和0.156g/1VB1;接种量体积为培养基重量的15%20%，于2830。C、溶氧量DO值为2mg/1的条件下培养7天；e、产品制造采用加热干燥、挤压膨化、超微粉碎等活性化工序，制得灵芝固态发酵得到的莲藕膳食纤维产品。3、根据权利要求1或2所述的一种莲藕膳食纤维的固态发酵制备方法，其特征在于莲藕原料的获得包括以莲藕制品加工过程中残留的藕节、藕皮或藕渣烘干后粉碎过60目筛，按料液比1:1.5的量加入蒸馏水，用质量体积比4。/。的柠檬酸溶液调节pH值至6.0，121。C灭菌20min。4、根据权利要求1-3之一所述的一种莲藕膳食纤维的固态发酵制备方法得到的产品。全文摘要本发明公开了一种莲藕膳食纤维的固态发酵制备方法及其产品，属于食品生物
技术领域：
，也属于保健食品生产
技术领域：
。其特征是以莲藕渣为原料，经安琪米酒曲糖化后，添加麦麸作为疏松剂和补充硫酸镁、VB₁和硫酸亚铁等作为生长因子，接种韩国灵芝(GanodermalucidumHG)，进行固态发酵。发酵过程中灵芝将藕渣中部分不溶性膳食纤维转化为可溶性膳食纤维，提高了莲藕膳食纤维品质。固态发酵后的藕渣经加热干燥、挤压膨化和超微粉碎等活性化工序，制成莲藕膳食纤维。本方法工艺简单，可操作性强，获得的莲藕膳食纤维品质好，其可溶性膳食纤维含量为10～12g/100g，不溶性膳食纤维含量为50～60g/100g。文档编号A23L1/29GK101513238SQ200910030230公开日2009年8月26日申请日期2009年3月23日优先权日2009年3月23日发明者刘蒙瑜,解春艳,金信江,韩永斌,顾振新申请人:南京农业大学