CN103749944A

CN103749944A - 提高红薯渣纤维中可溶性膳食纤维的方法

Info

Publication number: CN103749944A
Application number: CN201410007348.3A
Authority: CN
Inventors: 刘光芒; 肖亮
Original assignee: Sichuan Agricultural University
Current assignee: Sichuan Agricultural University
Priority date: 2014-01-07
Filing date: 2014-01-07
Publication date: 2014-04-30

Abstract

本发明公开了一种提高红薯渣纤维中可溶性膳食纤维的方法，其特征在于包括如下步骤：取红薯渣35-45重量份+麦麸4-6重量份+菜粕4-6重量份，然后加入绿色木霉菌液进行固态发酵，发酵初红薯渣水含量50%，发酵温度28℃，菌液添加量2%，发酵时间5d。采用本发明的方法，绿色木霉利用培养基中碳水化合物、氮源等物质等使发酵产物中可溶性膳食纤维，可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的比例提高。

Description

提高红薯渣纤维中可溶性膳食纤维的方法

技术领域

本发明涉及饲料领域，具体而言，涉及一种提高红薯渣纤维中可溶性膳食纤维的方法。

背景技术

我国红薯（又称甘薯）总种植面积保持在620万公顷左右，总产量稳定在1亿吨以上，是世界最大生产国，而四川是我国红薯的最大主产区。随着脱毒红薯的推广和利用，其面积和产量呈增加的趋势，因而红薯淀粉以及深加工日益受到重视。然而，淀粉加工过程中副产物红薯渣的利用却是困扰农民和厂家的一大难题。目前，红薯渣只有部分用作饲料，因其适口性差，营养价值和消化利用率都很低，不能满足家畜的营养均衡需求。鲜薯渣含水量达80%以上，如果不及时处理，极易腐败变质，污染环境。如果能通过微生物发酵将其中淀粉和部分粗纤维转化有营养价值的成分，不仅可以节约粮食，还可以缓解饲料不足的矛盾。

目前，国内外对红薯渣的研究较少。红薯渣可等量替代苜蓿干草，不影响奶牛产奶量以及乳成分（乳脂、乳蛋白、乳糖、乳固形物等）（陈宇光等，2009）。由于红薯渣粗蛋白含量低，用单菌或混合菌发酵可提高红薯渣蛋白质的含量。Yang等（1993）用淀粉真菌提高了红薯渣蛋白质的含量。赵启美和何佳（2001）采用固液结合，利用蕈菌对红薯渣发酵，提高了粗蛋白含量246.3%（相对原料），粗纤维含量由原料中的25.03%下降至14.2%，降解率为43.1%。王淑军等（2001）采用混菌（扣囊拟内孢霉，产朊假丝酵母，绿色木霉）提高红薯渣发酵产品的粗蛋白含量，降解纤维素。Aziz和Mohsen（2002）用啤酒酵母和念珠镰孢菌发酵提高红薯渣蛋白质的含量。红薯渣含30%左右的膳食纤维，但膳食纤维的专一性差，通过适当改性手段对膳食纤维进行改性处理，改变其中部分组成聚合物的化学结构与相对含量，新增或强化部分原来没有或很微弱的功能特性，从而使不溶性膳食纤维在某种程度上能够发挥可溶性膳食纤维的作用，对有效利用天然资源，更好的发挥生理功能具有重要的意义。可采用物理、化学方法提高可溶性膳食纤维的含量，对膳食纤维进行改性。单成俊等（2009）采用双螺杆挤压膨化技术对红薯渣膳食纤维进行改性，使不溶性膳食纤维一部分转化为可溶性膳食纤维。赵健等（2009）研究了超高压处理对红薯渣膳食纤维理化性质的影响，发现超高压处理对纤维化学结构基本没有影响，但会改变纤维构成比例，使水溶性纤维含量降低，不溶性纤维含量增加。也可采用微生物发酵技术对红薯渣粗纤维进行改性。邬建国等(2009)对药用真菌液体发酵红薯渣获得膳食纤维的发酵工艺进行了研究，发现发酵过程中不溶性膳食纤维含量随着天数的增加而递减，而可溶性膳食纤维的含量逐渐提高，红薯渣纤维中可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的比例得到了改善。

然而，现有的方案都难以获得高可溶性膳食纤维，因此，如何进一步提高红薯渣纤维中可溶性膳食纤维的比例，又能显著降低成本，是本领域的技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高红薯渣纤维中可溶性膳食纤维的方法，为了实现本发明的目的，拟采用如下技术方案：

本发明涉及一种提高红薯渣纤维中可溶性膳食纤维的方法，其特征在于包括如下步骤：取红薯渣35-45重量份+麦麸4-6重量份+菜粕4-6重量份，然后加入绿色木霉菌液进行固态发酵，发酵初红薯渣水含量50%，发酵温度28℃，菌液添加量2%(菌液量（ml）/培养基重量；菌液量使用细胞计数板，在显微镜下计算每ml菌液的孢子数，用灭菌双蒸水稀释菌液，使菌液孢子浓度为1×10⁶个/ml)，发酵时间5d。

在本发明的一个优选实施方式中，所述的绿色木霉是保藏编号为CICC40202的绿色木霉，保藏地址为中国工业微生物菌种保藏中心。

在本发明的另一个优选实施方式中，所述的发酵过程中所使用的微生物仅包括绿色木霉。

采用本发明的方法，绿色木霉利用培养基中碳水化合物、氮源等物质等使发酵产物中可溶性膳食纤维，可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的比例,酸性洗涤纤维，粗蛋白，粗灰分含量得到明显提高，可溶性膳食纤维含量较未发酵组提高了35.6%，可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的比例较未发酵组提高了99.1%，酸性洗涤纤维较未发酵组提高了14.6%，粗蛋白含量较未发酵组提高了20.9%，粗灰分较未发酵组提高了14.7%；绿色木霉发酵红薯渣组不溶性膳食纤维，粗纤维，中性洗涤纤维，木质素，粗脂肪得到明显降低，不溶性膳食纤维较未发酵组减少了32.5%，粗纤维较未发酵组减少了36.9%，中性洗涤纤维较未发酵组减少了25.2%，木质素较未发酵组减少了24.2%，粗脂肪较未发酵组减少了34.6%。

具体实施方法

本发明采用提高红薯渣纤维中可溶性膳食纤维方法为对象

实施例1

1.材料方法

1.1.菌种、检测底物、微生物培养基与固态发酵培养基

菌种：绿色木霉（CICC40202）购自中国工业微生物菌种保藏中心。

斜面培养基：PDA（200g马铃薯煮汁，20g葡萄糖，20g琼脂，定溶至1000ml。）

孢子生产培养基：察氏培养基（硝酸钠2.0g，氯化钠0.5g，硫酸亚铁0.02g，硫酸镁0.5g，磷酸氢二钾1.31g，蔗糖30g，琼脂粉20g。）

固体发酵培养基:红薯渣，麦麸，菜粕。

1.2实验试剂和仪器

1.3.操作方法

超净工作台内安瓿管打管，将冻干菌种加0.5mlPDA液体培养基于管中混匀后制成菌悬液，接入盛有5mlPDA液体培养基的试管中，于28℃下静置培养；同时取一滴菌悬液于PDA斜面培养基中，待培养基布满菌丝，置4℃冰箱中备用。

用接种环于斜面培养基中挑取孢子和菌丝混合物接种到察氏固体培养基上，划线使菌种分散于平板中，每次重复做三个平板，28℃静置培养7天，平板中布满绿色孢子。将配置好的固态发酵培养基置于500ml锥形瓶中，用封口膜封好，于高压灭菌锅内121℃，110Kpa,灭菌20min后，分别按照实验设计要求添加不同量的液体菌种（用灭菌水洗产孢子培养基平板，于8层灭菌过擦镜纸过滤，菌种量使用细胞计数板，在显微镜下计算每ml菌液的孢子数，用灭菌双蒸水稀释菌液，使菌液孢子浓度为1×10⁶个/ml），根据实验设计使固态培养基在设定的条件下进行发酵。然后将样品置于121℃烘30min后65℃烘干6小时。

1.4实验设计

固体发酵培养基组成：红薯渣40g+麦麸5g+菜粕5g。先采用四因素四水平单因素实验设计，筛选各因素的范围；然后采用四因素三水平的正交实验L9(3⁴)表设计进行优化。单因素实验因子与水平组合如下：

表1单因素水平表

1.5指标测定与方法

1.5.1膳食纤维含量

可溶性纤维、不溶性纤维、总膳食纤维含量测定：将烘干样品于高速粉碎机中粉碎，粉碎后过60目筛，测定方法参考GB/T22224-2008：食品中膳食纤维的测定酶重量法。

1.5.2粗蛋白含量

采用凯氏定氮法：GB/T6432-1994饲料中粗蛋白的测定。

1.5.3粗脂肪含量

索氏提取法：GB/T14772-2008食品中粗脂肪的测定。

1.5.4粗纤维含量

GB/T6434-1994饲料中粗纤维含量测定。

1.5.5粗灰分含量

GB/T6438-2007饲料中粗灰分的测定。

1.5.6酸性洗涤纤维、中性洗涤纤维、木质素含量

测定参考张丽英的《饲料分析及饲料质量检测技术》，中国农业大学出版社，2003.

1.5.7数据处理

实验结果采用SPSS17.0软件进行单因素方差分析，结果用平均数±标准误表示。

2.结果与讨论

由表2的极差分析可见，在绿色木霉固态发酵提高红薯渣可溶性膳食纤维含量试验的各个影响因素中，影响程度大小依次为温度＞发酵时间＞初水含量＞菌液添加量，即发酵温度对可溶性膳食纤维的得率影响最大，发酵时间次之，发酵初水含量紧随其后，影响最小的是菌液添加量。最佳固态发酵工艺参数组合为发酵初水含量50%，发酵温度28℃，菌液添加量2%，发酵时间5d。在最优工艺条件下，可溶性膳食纤维的得率达到19.33%。单因素实验中温度单因素结果表明温度对绿色木霉固态发酵红薯渣提高可溶性膳食纤维影响不大，而正交实验结果极差分析表明温度是正交实验中大大影响因素其次才是发酵时间，发酵初水含量以及菌液添加量，可能原因是，绿色木霉在红薯渣培养基中生长规律为先利用红薯渣中营养进行繁殖生长，当培养基中绿色木霉能直接利用的营养缺乏时，绿色木霉受红薯渣中纤维素诱导产生纤维素酶，在未开始发酵时间单因素实验时，发酵时间设定值均为4d，当时间延长进行试验，此时温度对绿色木霉产酶影响得到充分体现。

表2.正交实验可溶性膳食纤维含量

3.发酵前后营养成分变化

由表3红薯渣培养基经绿色木霉固态发酵，绿色木霉产生的纤维素酶等并利用红薯渣中物质，使红薯渣培养基中不溶性膳食纤维，粗纤维，中性洗涤纤维，木质素，粗脂肪得到明显降低，不溶性膳食纤维较未发酵组减少了32.5%，粗纤维较未发酵组减少了36.9%，中性洗涤纤维较未发酵组减少了25.2%，木质素较未发酵组减少了24.2%，粗脂肪较未发酵组减少了34.6%。而酸性洗涤纤维含量虽然略有提高，主要原因在于发酵后培养基干物质总量降低，根据发酵前后干物质损失，实际上酸性洗涤纤维也得到了部分降解。

绿色木霉固态发酵红薯渣产生了纤维素酶等，使纤维素降解成短链的低聚糖，绿色木霉利用培养基中碳水化合物等物质等使发酵产物中可溶性膳食纤维，可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的比例,酸性洗涤纤维，粗蛋白，粗灰分含量得到明显提高，可溶性膳食纤维含量较未发酵组提高了35.6%，可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的比例较未发酵组提高了99.1%，酸性洗涤纤维较未发酵组提高了14.6%，粗蛋白含量较未发酵组提高了20.9%，粗灰分较未发酵组提高了14.7%。

表3.发酵前后营养成分变化

注：不同字母表示差异显著（P<0.05）。

3结论

（1）单因素实验得到的最优发酵条件：发酵初水含量60%，发酵温度31℃，菌液添加量5%，发酵时间6d。

（2）正交实验得到最佳发酵参数组合为：发酵初水含量50%，发酵温度28℃，菌液添加量2%，发酵时间5d。

经过绿色木霉固态发酵，实验最优组较未发酵组可溶性膳食纤维含量提高了35.6%。

上述实施方式旨在举例说明本发明可为本领域专业技术人员实现或使用，对上述实施方式进行修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，故本发明包括但不限于上述实施方式，任何符合本权利要求书或说明书描述，符合与本文所公开的原理和新颖性、创造性特点的方法、工艺、产品，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种提高红薯渣纤维中可溶性膳食纤维的方法，其特征在于包括如下步骤：取红薯渣35-45重量份+麦麸4-6重量份+菜粕4-6重量份，然后加入绿色木霉菌液进行固态发酵，发酵初红薯渣水含量50%，发酵温度28℃，菌液添加量2%，发酵时间5d。

2.根据权利要求1所述的方法，所述的绿色木霉是保藏编号为CICC40202的绿色木霉，保藏地址为中国工业微生物菌种保藏中心。

3.根据权利要求1所述的方法，所述的发酵过程中所使用的微生物仅包括绿色木霉。