一种利用麦冬渣制备可溶性膳食纤维的方法

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本发明公开了一种利用麦冬渣制备可溶性膳食纤维的方法。本发明是这样实现的：（1）对麦冬渣进行水蒸汽汽爆、干燥、粉碎和筛分预处理；（2）将经过预处理的麦冬渣、水、氮源按一定比例混合均匀；（3）将混合均匀的物料进行蒸汽灭菌处理；（4）在灭菌后的物料上接种康宁木霉、绿色木霉、白腐菌中的一种或多种进行固态发酵；（5）采用高温水对发酵培养物进行浸提，将浸提液过滤后收集滤液，滤液采用无水乙醇沉淀；（6）沉淀物经压滤脱水、烘箱干燥后所得产物即为可溶性膳食纤维。采用本发明所述方法，可以从麦冬渣中提取可溶性膳食纤维，能够实现麦冬渣的资源化利用，具有很好的环境效益、经济效益和社会效益。

1.一种以麦冬渣为原料，通过固态发酵工艺生产可溶性膳食纤维的方法，其具体工艺特征如下：（1）麦冬渣的预处理将麦冬渣置于汽爆罐中，通入高压水蒸汽，在蒸汽压力2-3MPa， 温度为190℃-210℃条件下维持5-10分钟，随后迅速减压至常压，将汽爆后的麦冬渣烘干、粉碎、过筛，选择粒径0.1-0.4mm的麦冬渣备用；（2）配料与混料将经过预处理的麦冬渣、氮源和水混合均匀，其具体配料方式如下：经预处理后的麦冬渣100份，氮源2-5份，固态物料与水的质量比为1:1.5-1:3；配料时先将氮源加入到水中混合均匀，再将所配制的溶液与固态物料充分搅拌混合均匀；（3）灭菌将混合料采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌处理，灭菌条件：蒸汽压力1atm，温度121℃，时间至少为30分钟；（4）发酵将灭菌处理后的固态物料接种微生物进行发酵，总接种量为10％-20％，发酵条件：压力为常压，培养温度为28-32℃，发酵周期为5-7天；（5）分离提取发酵结束后将发酵培养物在90-95℃的蒸馏水中浸提1-1.5小时，待浸提液冷却至室温后过滤，收集滤液并加入4倍体积的无水乙醇，静置沉淀；（6）脱水干燥将沉淀物压滤脱水，置于烘箱中干燥后即为可溶性膳食纤维。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于配料时所用的氮源为硫酸铵或尿素。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于发酵时使用的微生物为康宁木霉、绿色木霉、白腐菌中的一种或多种。 4.根据权利要求1-3之一所述方法获得的可溶性膳食纤维。

技术领域

本发明属于工业废弃物资源化领域，涉及一种利用麦冬渣发酵制备可溶性膳食纤维的方法。

 

背景技术

由于膳食不平衡或营养过剩而造成的“文明病”已在我国出现，肥胖症、高血压、冠心病、糖尿病和结肠癌等已成为危害我国人民健康的主要疾病。因此，在这种背景下，膳食纤维的营养功能及其研究开发是我国的一个十分重要的课题。膳食纤维包括可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维两大类：不溶性膳食纤维主要是细胞壁的组成成分，包括纤维素、半纤维素和木质素等。可溶性膳食纤维主要包括细胞内的储存物质和分泌物，如果胶和多聚糖。可溶性膳食纤维在许多方面具有比不溶性膳食纤维更强的生理功能，如持水率高，防便秘等。此外，可溶性膳食纤维在防治结肠癌、降低血液胆固醇含量以及对有害物质的清除等方面都比不溶性膳食纤维效果好，其用途也比不溶性膳食纤维更加广泛。因此，制备可溶性膳食纤维具有特别重要的意义。

麦冬为百合科沿阶草属多年生常绿草本植物，具有降血糖、抗氧化、抗衰老及抗心肌缺血等作用；它以块根入药，提取甾体皂甙、黄酮类等有效成分后的麦冬渣通常被作为废弃物抛弃，浪费了宝贵的生物质资源。麦冬渣中含有丰富的纤维素、半纤维素、木质素、多糖、氨基酸及各种微量元素等多种组分，可以作为发酵培养基使用，申请号为201210432126.7的中国发明专利公开了“一种利用麦冬渣发酵生产生物饲料的方法”。

针对麦冬渣中富含纤维素、半纤维素的特点，本发明通过固态发酵技术，利用微生物菌体分泌的纤维素酶、半纤维素酶等水解酶催化水解麦冬渣中所含的不溶性膳食纤维组分，将其转化为可溶性膳食纤维，然后再通过热水浸提和乙醇沉淀等步骤将发酵培养物中的可溶性膳食纤维提取出来。本发明实现了麦冬渣的资源化利用，具有很好的经济效益、环境效益和社会效益。

发明内容

本发明提供了一种利用麦冬渣发酵生产可溶性膳食纤维的方法。本发明所述利用麦冬渣固态发酵制备可溶性膳食纤维的方法，其工艺步骤依次如下：

（1）麦冬渣的预处理

    将麦冬渣置于汽爆罐中，通入高压水蒸汽，在蒸汽压力2-3MPa， 温度为190℃-210℃条件下维持5-10分钟，随后迅速减压至常压，将汽爆后的麦冬渣烘干、粉碎、过筛，选择粒径0.1-0.4mm的麦冬渣备用；

（2）配料与混料

将经过预处理的麦冬渣、氮源和水混合均匀，其具体配料方式如下：经预处理后的麦冬渣100份，氮源2-5份，固态物料与水的质量比为1:1.5-1:3；配料时先将氮源加入到水中混合均匀，再将所配制的溶液与固态物料充分搅拌混合均匀；

（3）灭菌

将混合料采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌处理，灭菌条件：蒸汽压力1atm，温度121℃，时间至少为30分钟；

（4）发酵

将灭菌处理后的固态物料接种微生物进行发酵，总接种量为10％-20％，发酵条件：压力为常压，培养温度为28-32℃，发酵周期为5-7天；

（5）分离提取

发酵结束后将发酵培养物在90-95℃的蒸馏水中浸提1-1.5小时，发酵培养物与蒸馏水的质量比为1:15-1:20，待浸提液冷却至室温后过滤，收集滤液并加入4倍体积的无水乙醇，静置沉淀；

（6）脱水干燥

将沉淀物压滤脱水，置于烘箱中干燥后即为可溶性膳食纤维。

所述方法中，步骤2中配料时所需的氮源为硫酸铵或尿素。

所述方法中，步骤4中进行发酵时使用的微生物为康宁木霉、绿色木霉、白腐菌中的一种或多种。

所述方法中， 步骤4中“接种量”的含义为采用浓度为2×107个孢子/ml的种子液对固态物料进行接种时，所采用的种子液体积（单位为ml）与干的固态物料质量（单位为g）的比值，用百分数表示。

本发明具有以下效益：

1.采用本发明所述方法，以麦冬渣为原料制备可溶性膳食纤维，实现了固体废弃物的资源化。

2.采用本发明所述方法制备的可溶性膳食纤维产品，具有广泛的生理作用，能够促进胃肠正常蠕动，防治便秘和结肠癌；具有降低血液中胆固醇含量、防治糖尿病等功效，是一种优质的保健品。

具体实施方式

实施例1  本实施例以麦冬渣为原料，康宁木霉（Trichoderma koningii 3.2774）为菌种固态发酵制备可溶性膳食纤维。具体步骤如下：

（1）麦冬渣的预处理

将麦冬渣置于汽爆罐中，通入高压水蒸汽，在蒸汽压力2.5MPa， 温度为200℃条件下维持8分钟，随后迅速减压至常压，将汽爆后的麦冬渣烘干、粉碎、过筛，选择粒径0.1-0.4mm的麦冬渣备用；

（2）配料与混料

先将4g硫酸铵加入到200g水中，混合均匀，然后再将该溶液与经过预处理的100g麦冬渣混合均匀；

（3）灭菌

将混合料采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌处理，灭菌条件：蒸汽压力1atm，温度121℃，时间为30分钟；

（4）发酵

将灭菌处理后的固态物料接种康宁木霉（Trichoderma koningii 3.2774）进行发酵，接种量为10％，发酵条件：压力为常压，培养温度为28℃，发酵周期为6天；

（5）分离提取

发酵结束后将发酵培养物在90℃的蒸馏水中浸提1.2小时，待浸提液冷却至室温后过滤，收集滤液并加入4倍体积的无水乙醇，静置沉淀；

（6）脱水干燥

将沉淀物压滤脱水，置于烘箱中干燥后即为可溶性膳食纤维。

实施例2  本实施例以麦冬渣为原料，绿色木霉（Trichodermaviride  3.3711）为菌种固态发酵制备可溶性膳食纤维。具体步骤如下：

（1）麦冬渣的预处理

将麦冬渣置于汽爆罐中，通入高压水蒸汽，在蒸汽压力2.6MPa， 温度为205℃条件下维持7分钟，随后迅速减压至常压，将汽爆后的麦冬渣烘干、粉碎、过筛，选择粒径0.1-0.4mm的麦冬渣备用；

（2）配料与混料

先将3.5g硫酸铵加入到150g水中，混合均匀，然后再将该溶液与经过预处理的100g麦冬渣混合均匀；

（3）灭菌

将混合料采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌处理，灭菌条件：蒸汽压力1atm，温度121℃，时间为30分钟；

（4）发酵

将灭菌处理后的固态物料接种绿色木霉（Trichodermaviride  3.3711）进行发酵，总接种量为15％，发酵条件：压力为常压，培养温度为30℃，发酵周期为5天；

（5）分离提取

发酵结束后将发酵培养物在95℃的蒸馏水中浸提1小时，待浸提液冷却至室温后过滤，收集滤液并加入4倍体积的无水乙醇，静置沉淀；

（6）脱水干燥

将沉淀物压滤脱水，置于烘箱中干燥后即为可溶性膳食纤维。

实施例3  本实施例以麦冬渣为原料，康宁木霉（Trichoderma koningii 3.2774）和白腐菌（Phanerochaete chrysosporium 5.776）为菌种固态发酵制备可溶性膳食纤维。具体步骤如下： 

（1）麦冬渣的预处理

将麦冬渣置于汽爆罐中，通入高压水蒸汽，在蒸汽压力2.9MPa， 温度为200℃条件下维持8分钟，随后迅速减压至常压，将汽爆后的麦冬渣烘干、粉碎、过筛，选择粒径0.1-0.4mm的麦冬渣备用；

（2）配料与混料

先将4g硫酸铵加入到250g水中，混合均匀，然后再将该溶液与经过预处理的100g麦冬渣混合均匀；

（3）灭菌

将混合料采用高压蒸汽灭菌法进行灭菌处理，灭菌条件：蒸汽压力1atm，温度121℃，时间至少为30分钟；

（4）发酵

将灭菌处理后的固态物料同步接种康宁木霉（Trichoderma koningii 3.2774）和白腐菌（Phanerochaete chrysosporium 5.776）进行发酵，接种比为1:1，总接种量为20％，发酵条件：压力为常压，培养温度为30℃，发酵周期为7天；

（5）分离提取

发酵结束后将发酵培养物在的90℃的蒸馏水中浸提1.5小时，待浸提液冷却至室温后过滤，收集滤液并加入4倍体积的无水乙醇，静置沉淀；

（6）脱水干燥

将沉淀物压滤脱水，置于烘箱中干燥后即为可溶性膳食纤维。

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