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黑曲霉内切菊粉酶生产菊芋低聚果糖工艺及应用研究

作　者: 丁红梅
导　师: 董全
学　校: 西南大学
专　业: 农产品加工及贮藏
关键词: 低聚果糖 菊粉 菊粉酶 功能性 酸奶
分类号: TS245.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


菊芋（Jerusalem artichoke）,俗称洋姜、鬼子姜,为菊科向日葵属多年生草本植物,原产北美洲,在中国栽培历史悠久,但多为零星种植。菊芋适应性强,生长旺盛,栽培技术简单。我国对地下块茎传统上仅是食用。近年来,以现代新技术分离精制而成的菊粉、低聚果糖、超高果糖浆等,在国际上已公认其具有较高的营养价值和保健作用。本文以重庆璧山产的菊芋为主要原料,在分析了菊芋的精细组分后,以菊糖为主要碳源液体发酵产得菊粉酶,利用菊粉酶作用于菊糖液制备低聚果糖,用美国Sigma公司标准品低聚果糖作为标准品,采用高效液相色谱法测定低聚果糖,对用该法测定低聚果糖进行了适当改进;研究了发酵产菊粉酶的酶解工艺条件,同时研究了菊粉酶作用于菊糖液生产低聚果糖的工艺参数,将所得的低聚果糖产品应用于功能性酸奶的生产,得到较好效果。具体研究结果如下:1.通过测定方法规范研究确定HPLC法测定检测低聚果糖的条件是:色谱柱:NH2（5μm,250mm×4.6mm）;柱温40℃;流动相:乙睛+水溶液（72+28）;流速0.8mL/min;示差检测器;进样量10μL。该条件下低聚果糖中的蔗果三糖出峰时间为15.429 min,蔗果四糖的出峰时间为20.041 min,蔗果五糖的出峰时间是26.128min,其中各组分与其他杂质达到基线分离,对蔗果三糖和蔗果四糖的检测限分别为10μg/mL～60μg/mL、5μg/mL～60μg/mL、5μg/mL～60μg/mL。本法测定经发酵后产品低聚果糖（蔗果三糖+蔗果四糖）的含量为52.286%,结果表明,该方法的平均加标回收率分别为100.50%和100.11%。本测定方法较以往的文献所提供的低聚果糖的检测方法更快速、简便、准确。2.菊粉酶作用于菊糖液制取低聚果糖,其作用方式为从菊糖分子内部随机的切断糖苷键,从而得到聚合度低具有优良生理生化功能的低聚果糖。黑曲霉是产菊粉酶的菌种之一,利用液体发酵法产得的菊粉酶较纯净,其中I/S＞12,通过单因素试验、正交试验和方差分析确定了发酵法生产菊粉酶的最佳工艺条件:最佳底物浓度为4%,发酵温度30℃,最佳发酵pH为5.5,最佳酶液添加量5mL（含菌数5.46×106个/mL）;低聚果糖的得率为52.2%,得到采用3,5-二硝基水杨酸法检测产品中还原糖含量的方法准确可行,本法的精密度和重现性都得到了证明。3.研究低聚果糖的提取工艺,利用菊粉酶酶解菊糖液得到低聚果糖产品,通过单因素试验、正交试验和方差分析确定了发酵法生产低聚果糖的最佳工艺条件:培养温度48℃,底物浓度4%,酶液添加量为液体培养基体积的4%,培养pH6.0,所得低聚果糖的得率为52%。正交试验得出,影响产品得率的最大因素是发酵温度,其次是底物浓度,再次是培养pH,影响最小的是酶液添加量。通过试验表明用高效液相色谱检测产品中低聚果糖含量的方法准确可行,本法的精密度和重现性都得到了证明。4.低聚果糖是功能性低聚糖,具有抗龋齿、调节肠道菌群、提高肌体免疫力、降血压、降血脂及促进钙吸收的优良生理功能。根据低聚果糖在食品加工过程中的理化性质得知,在较低温度和pH值下,其有效成分不被影响;故将其作为功能性成分添加到酸奶生产中,有利于人体健康需求,是一种很好的尝试。经研究得出最佳发酵低聚果糖酸奶的工艺参数为:发酵剂添加量为2%,乳固体含量为11%,低聚果糖和阿巴斯甜的比例为1∶0.020。

全文目录


摘要  4-6
ABSTRACT  6-11
第1章 文献综述  11-21
  1.1 低聚果糖介绍  11-13
    1.1.1 原料菊芋理化性质  11
    1.1.2 低聚果糖的结构  11-12
    1.1.3 低聚果糖的理化特性  12-13
  1.2 低聚果糖的鉴定方法  13-14
    1.2.1 红外分光光度鉴定法  13
    1.2.2 纸层析鉴定法  13
    1.2.3 薄层色谱定性分析法  13
    1.2.4 高效液相色谱鉴定法  13-14
  1.3 低聚果糖含量的检测方法  14
    1.3.1 纸色谱  14
    1.3.2 离子交换色谱  14
    1.3.3 薄层层析法  14
    1.3.4 高效液相色谱  14
  1.4 产菊粉酶菌种及运用  14-15
    1.4.1 产菊粉酶菌种  15
    1.4.2 菊粉酶作用条件  15
    1.4.3 菊粉酶分离纯化  15
  1.5 菊芋低聚果糖的提取工艺  15-16
    1.5.1 微生物酶法生产低聚果糖  15-16
    1.5.2 生物酶制剂法生产低聚果糖  16
  1.6 低聚果糖的生理生化功能  16-17
    1.6.1 低聚果糖的消化吸收性  16
    1.6.2 低聚果糖的排毒性  16
    1.6.3 低聚果糖可增强人体免疫力  16
    1.6.4 低聚果糖有改善脂质代谢(降低胆固醇及中性脂肪)的作用  16-17
    1.6.5 低聚果糖的抗龋性  17
  1.7 低聚果糖国内外的研究及应用进展  17-19
    1.7.1 低聚果糖国内研究进展  17
    1.7.2 国内低聚果糖研究存在的问题  17-18
    1.7.3 低聚果糖国外研究进展  18
    1.7.4 国外低聚果糖研究存在的问题  18
    1.7.5 低聚果糖的国内应用研究  18-19
    1.7.6 国外的应用情况  19
  1.8 课题研究的内容、目的及意义  19-21
第2章 低聚果糖HPLC检测方法的改进  21-29
  2.1 材料与方法  21-23
    2.1.1 试验材料  21
    2.1.2 主要仪器与设备  21-22
    2.1.3 试验方法  22-23
    2.1.4 数据处理  23
  2.2 结果与讨论  23-27
    2.2.1 HPLC法测定低聚果糖检测条件的确定  23-25
    2.2.2 HPLC法测定低聚果糖含量标准曲线的绘制  25-26
    2.2.3 HPLC法的精密度和重现性  26-27
    2.2.4 HPLC法的准确度  27
    2.2.5 HPLC法的稳定性  27
  2.3 小结  27-29
第3章 黑曲霉产菊粉酶研究  29-39
  3.1 材料与方法  29-31
    3.1.1 试验材料  29
    3.1.2 试验仪器与设备  29
    3.1.3 试验方法  29-31
  3.2 单因素实验  31
    3.2.1 不同浓度菊粉对酶活的影响  31
    3.2.2 不同酶液添加量对酶活的影响  31
    3.2.3 不同培养温度对酶活的影响  31
    3.2.4 不同pH值对酶活的影响  31
  3.3 正交试验因素水平表  31-32
  3.4 结果与讨论  32-36
    3.4.1 标准曲线的绘制  32
    3.4.2 回收率的测定  32
    3.4.3 精密度和稳定性实验  32-33
    3.4.4 菊粉酶酶活  33
    3.4.5 不同酶液添加量对酶活的影响  33
    3.4.6 不同培养pH对酶活的影响  33-34
    3.4.7 不同培养时间值对产酶的影响  34
    3.4.8 不同培养温度对产菊粉酶活力的影响  34-35
    3.4.9 不同培养温度对产菊粉酶活力的影响  35
    3.4.10 正交实验结果  35-36
  3.5 小结  36-39
    3.5.1 黑曲霉发酵产菊粉酶的条件研究  37
    3.5.2 菊粉酶作用于菊糖液产低聚果糖得率  37-39
第4章 低聚果糖提取工艺研究  39-49
  4.1 材料与方法  39-41
    4.1.1 试验材料  39
    4.1.2 试验仪器与设备  39-40
    4.1.3 试验方法  40-41
  4.2 单因素实验  41
    4.2.1 不同浓度菊糖对低聚果糖得率的影响  41
    4.2.2 不同温度对低聚果糖得率的影响  41
    4.2.3 不同pH值对产低聚果糖得率的影响  41
    4.2.4 不同酶液添加量对产低聚果糖的影响  41
  4.3 正交试验因素水平表  41-42
  4.4 结果分析  42-47
    4.4.1 标准曲线的绘制  42
    4.4.2 回收率的测定  42-43
    4.4.3 精密度和稳定性实验  43
    4.4.4 不同底物浓度对产低聚果糖的影响  43-44
    4.4.5 不同发酵温度对低聚果糖得率的影响  44
    4.4.6 不同pH值对低聚果糖产率的影响  44-45
    4.4.7 不同酶液添加量对低聚果糖产量的影响  45
    4.4.8 正交实验结果分析  45-47
  4.5 结论  47-49
    4.5.1 方法适用性  47
    4.5.2 方法结论  47-49
第5章 低聚果糖应用工艺研究  49-55
  5.1 材料与方法  49
    5.1.1 试验材料  49
    5.1.2 试验仪器与设备  49
  5.2 方法  49-53
    5.2.1 工艺流程  49
    5.2.2 pH值测定  49-50
    5.2.3 理化指标  50
    5.2.4 感官评分方法  50-51
    5.2.5 单因素试验  51
    5.2.6 正交试验  51-53
  5.3 低聚果糖酸奶与普通酸奶比较结果  53-54
  5.4 小结  54-55
    5.4.1 研究意义  54
    5.4.2 试验结论  54
    5.4.3 价值前景  54-55
第6章 结论与后续研究设想  55-57
  6.1 结论  55
  6.2 后续研究设想  55-57
参考文献  57-61
致谢  61-63
硕士期间发表的论文  63

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