发酵法制备膳食纤维红曲及其在面包中的应用

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我国农产品加工废渣产量巨大,但是利用效率极低,微生物可以利用农产品废渣如豆渣、麦麸和果渣等进行发酵,提取有效成分如膳食纤维(DF)等,既可以变废渣为宝,又可以减轻环保压力。研究发现,红曲霉可利用豆渣、麦麸和梨渣等液态发酵,在提取膳食纤维的同时生产红曲色素,既降低了红曲生产成本,又提高了农产品价值。本文以豆渣、麦麸和梨渣为底物,接种红曲霉,采用液态发酵方式,制备膳食纤维红曲,研究了其工艺及理化性质,并分析了不同膳食纤维红曲对面包品质的影响。主要研究内容和结果如下:(1)红曲霉液态发酵制备豆渣膳食纤维红曲(MODF)、麦麸膳食纤维红曲(MBDF)和梨渣膳食纤维红曲(MPDF)工艺研究。采用单因素和正交试验设计方法,以可溶性膳食纤维(SDF)得率和红曲色素色价为指标,确定了红曲霉液态发酵制备豆渣、麦麸和梨渣膳食纤维红曲的较佳工艺。MODF:料液比为1:15,接种量为10%,发酵时间为7 d,葡萄糖添加量为2%,此条件下红曲豆渣SDF(MOSDF)得率为7.62%,红曲色素色价为254 u·mL-1。MBDF:料液比为1:15,接种量为10%,发酵时间为6 d,葡萄糖添加量为1.5%,此条件下红曲麦麸SDF(MBSDF)得率为6.49%,红曲色素色价为218 u·m L-1。MPDF:料液比为1:15,接种量为10%,发酵时间为6 d,葡萄糖添加量为1.5%,此条件下红曲梨渣SDF(MPSDF)得率为6.75%,红曲色素色价为230 u·m L-1。(2)豆渣膳食纤维红曲(Monascus okara dietary fiber,MODF)、麦麸膳食纤维红曲(Monascus wheat bran dietary fiber,MBDF)和梨渣膳食纤维红曲(Monascus pear residue dietary fiber,MPDF)理化性质和结构表征的研究。扫描电镜和X-衍射光谱分析表明,红曲霉发酵破坏了豆渣、麦麸和梨渣不溶性膳食纤维(IDF)的基质,使其内部结构暴露和结晶度降低。红外光谱和差示扫描量热分析表明豆渣、麦麸和梨渣分子内氢键断裂和寡糖增加。结果表明,红曲霉发酵使MOSDF的含量从4.3 g/100 g增加到7.7 g/100 g,MBSDF的含量从10.7 g/100 g增加到16.5g/100 g,MPSDF的含量从8.9 g/100 g增加到12.6 g/100 g。膳食纤维红曲的持水性、持油性和溶胀能力均得到改善。紫外可见光谱分析表明,红曲豆渣发酵液中主要含有橙色素,色价值为258.8 u·m L-1,红曲麦麸发酵液中主要含有黄色素,其色价为236.6 u·m L-1,红曲梨渣发酵液中主要含有橙色素,色价值为248.2u·m L-1。红曲霉液态发酵充分利用了豆渣、麦麸和梨渣的生物特性,改善了豆渣、麦麸和梨渣膳食纤维的结构和功能。此外,本实验利用HPLC测定了红曲霉种子液和发酵产品中的橘霉素含量,红曲霉种子液和豆渣、麦麸及梨渣发酵液中的橘霉素含量分别为0.98 ug·m L-1、0.94 ug·m L-1、0.88 ug·m L-1和0.90 ug·m L-1。(3)豆渣、麦麸和梨渣膳食纤维红曲对面团及面包品质的影响。当MBDF添加量为1.0‰时,面团稳定时间最长,弱化度最小,分别为7.0 min和29,此时,面团不易流变,加工性能最佳。而在面粉中添加MODF和MPDF,会使面团弱化度增大,当它们添加量为2.0‰时弱化度最大,弱化度分别为57和59,对面团的加工品质产生不利影响。在面粉中添加1.0‰MODF、1.5‰MBDF和1.0‰MPDF时,面团的抗拉伸阻力和延伸性最大,面团粘性大,横纵向弹性均较好,面包的外观、口感、风味最佳,面包可接受程度评分最高。通过上述对红曲霉液态发酵生产豆渣、麦麸和梨渣膳食纤维红曲关键技术的研究,可以初步探究红曲霉液态发酵利用农产品废渣的基本机理,为豆渣、麦麸和梨渣膳食纤维的综合利用提供了研究基础。
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