專利名稱：一種發酵麥麩聯產低聚糖和膳食纖維的方法
技術領域：
本發明涉及生物法在制備麥麩低聚糖及膳食纖維中的應用。
背景技術：
谷物皮層由于具有重要的營養學特性，越來越引起人們研究的興趣，其中主要研究對象之一就是小麥麩皮。麩皮中富含膳食纖維(35-50% )、蛋白質(12-18% )、脂肪 (3-5% )、總碳水化合物(45-65% )、灰分(4-6% )、維生素(0. 265% )以及天然抗氧化劑阿魏酸(0. 4-0. 7% )等成分，開發和利用潛力巨大。目前，主要的研究都是利用小麥麩皮加工麥麩膳食纖維、麥麩蛋白質和戊聚糖等單個產品，如通過酶解去除淀粉、酸解去除蛋白生產不溶性膳食纖維產品，或通過酶解、堿溶、醇沉等エ藝生產戊聚糖,也有通過酶解生產蛋白質等產品,エ藝技術往往均為以單ー產品為目的，既增加了生產環節，提高了生產成本，經濟價值不高，且易造成化學物質的殘留和環境污染。因此，對小麥麩皮進行綜合開發和利用，采用“ー線多品”的麥麩高效生物深加工 エ藝路線，利用微生物發酵法同時制取麥麩膳食纖維及功能性低聚糖，突破以往單ー產品開發為目標的研發思路，資源綜合利用率高，生產成本低，無化學物質殘留和環境污染，可形成“生態、低碳、高效循環”的農業技術新模式。可使谷物加工副產品的綜合利用得到進一步發展，而且還可增加產品的附加值，從而提高企業的經濟效益和社會效益。膳食纖維是繼碳水化合物、脂肪、蛋白質、維生素、礦物質和水之后的第七大營養素。可預防肥胖、冠心病、糖尿病和結腸癌等疾病的發生。麥麩中含有大量可利用的具有生理活性的膳食纖維，其中的纖維素和半纖維素，是優質的膳食纖維來源。但麥麩中還含較多的淀粉、蛋白質、油脂和植酸等，作為活性膳食纖維和功能食品添加劑仍不理想，若采用合理的制取エ藝，除去麥麩中非纖維成分和不良氣味，可進ー步純化膳食纖維并提高其含量。功能性低聚糖是糖類化合物的ー種，具有甜、粘等特性，可增殖腸道有益菌、預防癌癥、預防肥胖、防止便秘等，已作為蔗糖替代品食用。廣泛存在于禾本科植物中的阿魏酰低聚糖(Feruloyl oligosaccharides, FOs)是功能性低聚糖的ー種，由不同位置上的糖輕基與阿魏酸(Ferulic acid, FA)羧基酯化形成。FOs具有阿魏酰基與親水性的低聚糖基團，因而兼具水溶性和耐熱性，較好地解決了目前天然抗氧化劑遇到的不溶于水(如胡蘿卜素、酚醛化合物和維生素E等)與不適于熱加工的熱敏性(如維生素C等)兩大應用難
題，是ー種具有較高的研究價值與應用價值的天然抗氧化劑。FOs抗氧化活性強于阿魏酸與維生素C，對小鼠紅細胞溶血現象具有較強的抑制作用；F0s對人體具有特殊的生理活性， 可顯著抑制白血病人淋巴細胞生長，促進白血病T細胞壞疽，可抑制人體內的蛋白非酶糖基化反應，預防糖尿病的發生等，近年來被廣泛用于保健食品中。FOs在食品エ業中具有巨大的應用潛力，但是FOs的高效制備問題已成為其被廣泛應用的瓶頸。目前膳食纖維和低聚糖的制備多采用化學法和生物酶法。化學法是利用酸堿等化學試劑水解去除原料中的淀粉、蛋白質，該方法操作簡便，但反應劇烈，產物易被分解；且存在產品安全和廢棄物污染問題。生物酶法是利用淀粉酶、蛋白酶等將原料中的淀粉和蛋白質水解，再經水洗后去除。該方法反應溫和、操作簡便，但水解產物的去除造成資源的浪費， 且形成大量廢水。因而，以往的制備方法中存在著資源浪費和環境污染等問題。尋找ー種可利用淀粉、蛋白等營養成分，井高效轉化生成安全的膳食纖維和低聚糖方法是新的研究方向。生物發酵法是利用微生物轉化獲得目的產物的方法，目前多用于商品酶和多糖等功效成分的制備中。出芽短梗霉(Aureobacidium pullulans 或 Pullularia pullulans) 是ー類與酵母密切相關的真菌，研究表明其生長過程中可產生高活性的內切木聚糖酶 (xylanase 或 1-4-^ -D-xylanxylanohydrolase, EC3. 2. I. 8)、淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶和半纖維素酶等，且具有較好的熱穩定性。其中淀粉酶和蛋白酶水解原料中的淀粉、蛋白質為其生長提供營養，并將其轉變為真菌多糖和菌體纖維，増加膳食纖維來源；半纖維素酶可水解原料的細胞壁多糖，生成低聚糖。國外對出芽短梗霉的研究較早，已有短梗霉多糖產品聞世，且允許作為食品添加劑增稠劑使用，可見采用出芽短梗霉發酵麥麩聯產膳食纖維和低聚糖具有食用安全性，具有廣闊的應用前景。

發明內容
本發明的目的我國常年小麥產量高達I. 15億噸左右，面粉加工過程中產生的麥麩在3000 3500萬噸(居世界前列)，是我國大宗農副產品資源之一，開發和利用潛力巨大。目前，主要的研究都是利用小麥麩皮加工麥麩膳食纖維、麥麩蛋白質和戊聚糖等單個產品，資源利用率低，環境污染嚴重，形成的產品綜合效益不高。本發明采用經誘變獲得的出芽短梗霉高產木聚糖酶單ー菌株或出芽短梗霉與茶薪菇的混合菌種進行發酵法制備麥麩膳食纖維和低聚糖，可為膳食纖維和低聚糖保健食品開發提供技術支撐，推動功能性低聚糖的產業化及科學化發展。本發明的技術方案以麥麩為原料，采用食安性真菌出芽短梗霉或出芽短梗霉與茶薪菇的混合菌種發酵法制備膳食纖維和低聚糖，菌株可直接利用麥麩中的淀粉、蛋白質生長代謝，既消除了淀粉、蛋白質的存在對麥麩膳食纖維應用的不良影響，又提供了微生物生長代謝所需的營養，可直接將產木聚糖酶的微生物應用于低聚糖及膳食纖維制備中，使微生物發酵產酶過程與酶解麥麩獲得低聚糖及膳食纖維的過程合ニ為一，則可省去酶制劑生產中的分離純化過程，降低生產成本，提高產率。本發明的有益效果本項目采用“ー線多品”的麥麩高效生物深加工エ藝路線，利用微生物發酵法同時制取麥麩功能性低聚糖及膳食纖維，突破了以往單ー產品開發為目標的研發思路，資源綜合利用率高，生產成本低，無化學物質殘留和環境污染，形成了“生態、 低碳、高效循環”的加工技術新模式。可使谷物加工副產品的綜合利用得到進ー步發展，而且還可增加產品的附加值，從而提高企業的經濟效益和社會效益。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明進行進ー步說明，但實施例不限制本發明的保護范圍。實施例I出芽短梗霉生成阿魏酰低聚糖的發酵ェ藝優化
I.菌種培養基的制備菌種活化培養基(g/L):馬鈴薯200蔗糖20蛋白胨5瓊脂粉20pH自然蒸餾水 10OOmT ,0. 103MPa 滅菌 20min ；種子培養基(g/L):蔗糖50Na2HP04 5.0 酵母膏 3.0 MgS04 7H20 0.2 (NH4)2SO4
0.6NaC10. I pH6. 0 蒸餾水 IOOOmL 0. 103MPa 滅菌 20min ；發酵培養基(g/L):麥麩液20KH2P04 I MgSO4 7H20 I Vbi 0.1 0. 103MPa 滅菌 20mino2.菌種培養母種培養在溫度為28°C，搖床轉速180r/min，搖瓶裝液量為50mL/250mL三角瓶， 接種I塊直徑約為4mm的母種菌塊，培養3d ；培養條件確定用發酵條件在前期單因素實驗的基礎上，據實驗設計表I設定。測定發酵液中阿魏酰低聚糖(FOs)產量。表I發酵條件確定研究中因素水平表Table I Levels of culture condition for fermentation of AureoDasidium pullulans
權利要求
1.微生物發酵麥麩同時制備低聚糖和膳食纖維的應用。
2.根據權利要求I所述的微生物發酵麥麩，其特征是本發明所述的發酵方式，是指液態發酵、固態發酵、固定化細胞發酵。
3.根據權利要求I所述的微生物發酵麥麩，其特征是本發明所述的微生物，是指出芽短梗霉單一菌種或出芽短梗霉與茶薪菇的混合菌種，出芽短梗霉是經過誘變育種選育出的高產木聚糖酶不產黑色素的特征菌株。
4.根據權利要求I所述的麥麩，其特征是麥麩經烘干或自然曬干后，粉碎過20-60目篩子篩分后供微生物發酵；或粉碎后經20-40目篩子篩分后經擠壓膨化后供微生物發酵； 或粉碎過20-60目篩子篩分后經高溫蒸煮后被微生物發酵。
5.根據權利要求I所述的微生物發酵麥麩同時制備低聚糖和膳食纖維的應用，其特征是微生物發酵麥麩產生木聚糖酶，以此粗酶液酶解預處理過的麥麩制備低聚糖及膳食纖維；或以分離純化后的酶制劑降解預處理過的麥麩細胞壁制備低聚糖及膳食纖維；或以出芽短梗霉發酵麥麩將產酶與制備低聚糖及膳食纖維合ニ為ー進行。
全文摘要
本發明涉及微生物發酵法同時制備麥麩低聚糖和膳食纖維的應用。本發明對小麥麩皮進行綜合開發和利用，采用“一線多品”的麥麩高效生物深加工工藝路線，利用微生物發酵法同時制取麥麩膳食纖維及功能性低聚糖。本發明所述的微生物指出芽短梗霉單一菌種或出芽短梗霉與茶薪菇的混合菌種，發酵麥麩時，可將麥麩中淀粉、蛋白質等物質作為微生物生長所需的營養成分，使其在消耗這些物質的同時產生木聚糖酶，進而水解麥麩半纖維素生成低聚糖，同時制得膳食纖維。突破了以往單一產品開發為目標的研發思路，資源綜合利用率高，生產成本低，無化學物質殘留和環境污染，可形成“生態、低碳、高效循環”的加工技術新模式，可增加麥麩產品的附加值。
文檔編號C12P19/14GK102605022SQ20121010757
公開日2012年7月25日 申請日期2012年4月13日 優先權日2012年4月13日
發明者余曉紅, 劉珊珊, 申玉香, 邵榮, 顧振新 申請人:鹽城工學院