解淀粉芽孢杆菌降解魔芋粉生产魔芋低聚糖的研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:piaoye2008
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魔芋富含功能性物质魔芋葡甘聚糖(Konjac glucomannan,KGM),含量约占魔芋干重的50%以上。KGM是一种低热量的膳食纤维,具有重要的生理作用,但KGM粘性大,无法作为食物原料大量食用。将魔芋中的KGM通过生物降解法降低其聚合度,变为低粘度、高水溶性和生物功能更强的活性低聚糖,是魔芋保健食品发展的必经之路,也是当前研究的热点。本论文从罹患软腐病的魔芋球茎中筛选出一株对魔芋球茎具有较强降解作用的菌株并鉴定为解淀粉芽孢杆菌B.amyloliquefaciens WX-1。研究B.amyloliquefaciens WX-1对KGM和魔芋粗粉的降解作用,并对降解所得魔芋葡甘低聚糖(KGM oligosaccharide,KGOS)进行结构分析和生理活性研究。将B.amyloliquefaciens WX-1作为发酵KGM的菌株,水解魔芋中的KGM生产具有特定分子量的低聚糖。试验结果如下:(1)从罹患软腐病的魔芋球茎中分离出一株对KGM具有较强降解能力的菌株,通过显微镜、形态学方法、生理生化试验和16S r DNA基因测序鉴定为B.amyloliquefaciens WX-1。(2)采用单因素试验优化了B.amyloliquefaciens WX-1降解KGM的条件,研究菌解过程中KGM溶胶的粘度变化规律,利用TLC、MALDI-TOF-MS和NMR对产生的KGOS进行了结构表征。结果表明:当KGM浓度为10 g/L、菌株接种量为7%、菌解温度为43℃、菌解时间为10 h时,KGM的水解率达到最大,为43.44%,KGOS的产率为75.29%。KGM溶胶粘度由43.44×10~3 m Pa·s降低到2.57 m Pa·s。KGOS由一系列聚合度为2~14的具有还原端甘露糖(M)或还原端葡萄糖(G)的低聚糖组成,其中主要产物为二糖和三糖,推测二糖主要为MM、MG和GM结构,B.amyloliquefaciens WX-1可能主要分泌内切葡聚糖酶,分解KGM产生KGOS。(3)采用单因素试验,结合Box-Behnken设计,确定了B.amyloliquefaciens WX-1水解魔芋粗粉的最佳条件和KGOS产率。魔芋粗粉经B.amyloliquefaciens WX-1降解后,粘度由2430.33 m Pa·s降低到18.06 m Pa·s。所得KGOS对·OH、O2-·和DPPH·的清除能力相比于魔芋粗粉均有所提高,当浓度为1 mg/m L时,清除率分别由19.53%、13.53%和24.33%提高到61.47%、34.60%和81.43%。以KGOS和魔芋粗粉样品作为唯一碳源,研究了KGOS的益生元功能,发现经菌解富含KGOS的样品对植物乳杆菌、短乳杆菌和干酪乳杆菌这三种乳酸菌的增殖作用明显优于不经菌解的魔芋粗粉样品。(4)将魔芋粗粉经菌解,真空冷冻干燥制得魔芋低聚糖粉,生产魔芋低聚糖速溶粉。通过单因素和正交试验确定速溶粉生产配方为:魔芋低聚糖粉4%、蔗糖10%、柠檬酸0.15%、桔子香精1.8%。生产的魔芋低聚糖速溶粉溶解后澄清透明、色泽均匀、呈象牙色、酸甜可口、气味协调、有淡淡的魔芋和桔子的清香。
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