黑曲霉改性葛渣膳食纤维的工艺优化及其理化功能特性

[目的]筛选适宜粉葛渣膳食纤维(dietary fiber,DF)改性的微生物种类,优化建立其最佳改性条件,分析改性前后葛渣DF结构和理化功能特性差异,为粉葛加工副产物的综合利用提供理论依据和技术支撑.[方法]比较黑曲霉、米根霉、绿色木霉和枯草芽孢杆菌发酵对葛渣可溶性DF(so1uble dietary fiber,SDF)得率的影响,确定最佳发酵菌种;以料液比、接种量、发酵时间、发酵温度和pH为条件进行单因素试验,以SDF得率为考察指标,通过Box-Benhnken中心组合试验设计优化葛渣DF的最佳改性工艺条件;通过酶解法从发酵改性前后的葛渣中提取不溶性DF(insoluble dietary fiber,IDF)和SDF,利用扫描电镜观察其微观结构,对比分析葛渣发酵改性对其IDF理化(持水力、持油力和溶胀力)和功能特性(葡萄糖、胆酸盐和胆固醇吸附能力)的影响.[结果]黑曲霉、米根霉和绿色木霉发酵葛渣均能不同程度地增加葛渣中SDF得率,其中黑曲霉效果最好,而枯草芽孢杆菌发酵对葛渣中SDF得率无显著影响.因此,本研究选定黑曲霉为葛渣DF微生物改性菌种.通过响应面优化确定黑曲霉最佳发酵条件为料液比1∶5.8(m/v)、接种量4.9％(v/v)、发酵时间100h、发酵温度24.9℃,在该条件下SDF得率由发酵前的6.34％增加到13.75％,IDF/SDF的比例由6.14下降至2.83.与发酵前相比,黑曲霉发酵后葛渣IDF和SDF呈现更为疏松多孔的微观结构.发酵后葛渣IDF的持水力和溶胀力均是发酵前的1.2倍,但持油力无显著变化.此外,发酵后葛渣IDF的葡萄糖吸附能力是发酵前的1.70倍,胆固醇吸附能力在pH 2.0和pH 7.0条件下分别是发酵前的1.44倍和1.28倍.[结论]4种受试菌株中,黑曲霉促进葛渣IDF转化为SDF的作用最显著,以SDF得率为指标优化建立了黑曲霉发酵改性葛渣DF的最佳工艺;发酵后葛渣SDF得率提高2.17倍,IDF的理化和功能特性均得到改善.