全 文 :!#周! 浓,王! 军#,夏杏洲,,!,李! 宏,王维民
(!广东海洋大学大学食品科技学院,广东湛江 #徐闻通达果汁有限公司,广东徐闻 #; (华南理工大学轻工与食品学院,广东广州 #!&%&)
摘) 要:以菠萝皮渣为原料,通过正交实验研究乳酸发酵菠萝皮渣制备膳食纤维的最佳工艺。结果表明,乳酸发酵菠
萝皮渣制备膳食纤维的最佳工艺条件是:料液比 !*!’+ , -.,接种量 !#/,发酵温度 (01,发酵时间 ′2;得到的菠萝皮渣膳食纤维中总膳食纤维含量为′/,灰分3-. , +,属高活性膳食纤维,适合于添加到多种食品中。
关键词:菠萝皮渣,乳酸发酵,膳食纤维
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中图分类号:C>##!) ) ) ) 文献标识码:V) ) ) ) 文 章 编 号:!&&7&(&3(&!&)&07&!’67&( 收稿日期:&!&7&7&#) !通讯联系人 作者简介:周浓(!6307),女,实验师,研究方向:食品质量与安全。 ) ) 菠萝是我国重要的热带水果,主产于广东、海 南、广西、云南等地。近年来菠萝加工业快速发展, 罐头、浓缩汁出口增加,产生了大量的菠萝皮渣,仅 湛江地区每年产生菠萝皮渣近 !3 万 L。这些菠萝皮 渣若不及时处理,经微生物分解后极易腐烂发臭,严 重污染环境,由于缺乏有效利用手段,对巨量菠萝皮 渣的处理问题已成为加工企业及菠萝产业发展的难 题。菠萝皮渣主要由果皮和残余果肉组成,粗纤维 含量较高,占干果渣 3#/W0#/,是一种很有开发利 用前景的新型纤维资源。膳食纤维是指能抗人体小 肠消化吸收、而在人体大肠能部分或全部发酵的可 食用的植物性成分、碳水化合物及其相类似物质的 总和,包括多糖、低聚糖、木质素以及相关的植物物 质,具有多种生理功能,如治疗冠心病、肥胖症、预防 便秘和结肠癌以及治疗糖尿病等[!7(],在食品工业上 具有广泛的应用。由于制备的膳食纤维具有高活 性、处理过程温和、不污染环境等优点,酶解法和生 物发酵法已逐渐代替了化学法[%]。利用废弃的菠萝 皮渣开发具有多种重要生理功能、市场前景广阔的 高活性膳食纤维是首选途径。本文探讨通过乳酸发 酵制备膳食纤维,旨在为发酵法制备菠萝皮渣膳食 纤维提供实验依据,为菠萝皮渣的综合利用探索新 途径。 ! 材料与方法 :! 材料与仪器 菠萝皮渣) 徐闻通达果汁有限公司提供,新鲜 的菠萝皮渣经清洗后用捣碎机捣碎,洗涤过滤,滤渣 在 ’&1下鼓风干燥至恒重,冷却后粉碎过 %& 目筛, 保存备用;脱脂牛奶、酸奶等 ) 市售;蛋白胨、酵母 膏、葡萄糖、琼脂、吐温 ’&) 国产,食品级;乙酸锌、硫 酸铜、硫酸钾、次甲基蓝、氢氧化钠、冰醋酸、盐酸、葡 萄糖、甲基红、溴甲酚绿、’#/磷酸、乙醚、石油醚、硼 酸、硫酸、6#/乙醇、酒石酸钾钠、亚铁氰化钾、丙酮 等) 均为国产分析纯。 X7!0 型 X:B@A; 高温高压灭菌器 ) 苏州雅伯达 医疗器械公司;YY>型电热恒温水浴锅、6&0&ZSX 电 DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2010.07.038 !#
热恒温鼓风干燥箱、!#%&’ 数显不锈钢电热培养 箱( 上海博迅实业有限公司医疗设备厂;)’*+ 分
析天平( %,--.’/0-1.’21 公司;-23 型台式离心
机( 长沙英泰仪器有限责任公司。
!# 工艺流程 !% 检测方法
蛋白质[3]:参照 4& 5 -3++!630++7;粗脂肪[3]:参 照 4& 5 - 3++!6#0++7;粗纤维[3]:参照 4& 5 - 3++!6+
0++7;总糖[3]:参照 4& 5 - 3++!680++7;水分[3]:参
照 4& 5 - 3++!67 0++7;灰分[3]:参照 4& 5 - 3++!6* 0 ++7;膳食纤维[3]:参照 4& 5 - 3++!630++7 中的酶 0重量法;膳食纤维持水力、膳食纤维溶胀性:参照赵 国华[#]等的方法;乳酸菌的测定:混合平板计数法[8]。 !& 乳酸菌的活化和驯化[’]
将市售酸奶按接种量 +9接种到灭菌脱脂牛奶
培养基中,*:活化培养两次;再将灭菌脱脂牛奶与 现榨的纯菠萝汁按 ; 的比例调配,乳酸菌接种量
+9接种,于 *:下驯化培养 *<,即为发酵剂。
!( 菠萝皮渣发酵 称取 =6++>干燥至恒重的菠萝皮渣,装入数个三 角瓶中,:灭菌 3?@A,再按实验要求加入定量发
酵剂,置于一定温度的培养箱中培养至发酵终点。
!) 发酵产物处理 发酵液经 +++B 5 ?@A 离心 +?@A,清液作他用
(如制备乳酸饮料等),将滤渣于 =+:的鼓风干燥箱
中烘干至恒重,粉碎,过 #+ 目筛,即为膳食纤维
成品。
# 结果与分析 #! 乳酸发酵条件对发酵过程的影响
图 ( 发酵条件对发酵过程的影响
首先进行了料液比、接种量、发酵温度及发酵时
间对发酵过程影响的单因素实验,结果如图 所示。
以发酵液中残留总糖含量为指标,即发酵液的残糖
含量越低,发酵进程就越好。由图 可知,随着料液
比增大,发酵液中残糖含量先降后升,在 ;= 时达到
最低 +6!> 5 ++>;随着接种量的增大,发酵液中残糖
含量先迅速降低至 +63*> 5 ++>,随后变化趋于缓慢;
随着发酵时间的延长,发酵液中残糖含量在 =< 时 迅速降至 +67> 5 ++>,随后变化趋于缓慢;发酵液中
残糖的含量随发酵温度的升高先降后升,78:达最
低 +67> 5 ++>。 ## 乳酸发酵条件的优化
为了优化发酵工艺,根据单因素实验的结果,对
影响发酵条件的主要因素料液比、接种量、发酵温度
及发酵时间设计了 .!(7
*)正交实验,结果如表
所示。
表 ( 正交实验 .!(7
*)结果表
实验号
)料液比
(> 5 ?.)
&接种量
(9)
C发酵
时间
(<)
2发酵
温度
(:)
总糖
(> 5 ++>)
(;3) (+) (*) (7) +67=
(3) (=) (78) +6# 7 7(+) 7(7) 7(*) +6*+
* (;=) 7 +6* 3 7 +67
# 7 +67*
8 7(;) 7 +67+
= 7 7 +6*
! 7 7 +63* D +6!* +6! 6* 6* D +6!+ +6!+ +6!* +6=+
D7 6# 6= 6+ 6+# E +67 +67 +67= +6* E +67+ +67+ +67 +68 E7 +6* +6*7 +67* +673
/ +6 +67 +6+8 +6* ( ( 由极差分析可知,影响发酵过程的各因素的主次 顺序是:发酵温度 F接种量 F液料比 F发酵时间,最优 的方案是 )&C2。综合单因素实验和正交实验的 结果,确定利用乳酸发酵制备膳食纤维的最佳工艺条 件为:液料比 ;=(> 5 ?.),接种量 39,发酵温度 78:,发酵时间 =<,发酵液中残糖含量达到最低。
#% 菠萝皮渣膳食纤维的组成 表 是菠萝皮渣膳食纤维的组成成分表。由表
可知,经过乳酸发酵制备得到的菠萝皮渣膳食纤维
经干燥至水分含量为 69时,总膳食纤维的含量 高达 =+63#9,比菠萝皮渣(干基 3*6#9)中提高了
#67+9,而灰分则从皮渣(干基)中的 !63#9 降至 *6=79,两项指标达到了大豆膳食纤维粉国家标准[3] 中一级品的指标,蛋白质和脂肪的含量分别降低至 6+79和 +68!9,特别是总糖的含量从菠萝皮渣(干 基)中的 +6*#9降低至 +6#> 5 ++>,特别适合用于糖
尿病人等特殊人群的饮食,在食品加工业上将有较
为广泛的应用前景。
表 ( 菠萝皮渣膳食纤维的组成成分(9) 成分 粗蛋白 粗脂肪 总糖 水分 灰分 总膳食 纤维 鲜皮渣 +6#* +67 #6+ 87638 6=3 #6= 干基 63 6+8 +6*# 67# !63# 3*6#
发酵后皮渣 6+7 +68! +6# 6 *6=7 =+63# (下转第 !7 页) !#
! 讨论
本实验采用顶空固相微萃取技术进行样品前处
理,操作方便、快捷且使用自动进样装置可以实现自
动化,适用于大规模的样品普查。本实验使用氨基
甲酸丙酯(!#)为内标物,最终结果用 % 和 !# 峰面积的比值进行定量,测定中干扰少,灵敏度高, 实验结果比外标法准确[&’]。检测结果表明,原酒和 陈酿性葡萄酒 %含量比成品的葡萄酒含量高;工艺
控制严格的葡萄原酒中氨基甲酸乙酯的含量较低;
我国产的葡萄酒(市售)均低于国际标准规定的
’(!) * +。同时,我们认为可以通过选育低产 %的酿 酒酵母和葡萄酒乳酸菌,诱变改良菌株特性,控制产 生 %重要环节的代谢以达到降低葡萄酒酿造过程
%的产生。 当前社会食品行业已经暴露出很多问题,氨基 甲酸乙酯的食品安全问题已经引起了世界各国的普 遍关注[&,]。虽然初步检测的国内葡萄酒中 % 含量
都低于国际限量标准 ’(!) * +,但是国内目前对氨基
甲酸乙酯的综合研究还不够深入,中国食品主管部
门应该面向酒类、焙烤类、酿造类发酵食品生产企
业,作深入的调查和研究,与世界食品卫生和质量标
准接轨,制定国家限量标准。
参考文献
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.5;>!?@ 5< Y)>:N;@=;>?@ ?!9 M559 A86:B=>D,’((’,P(:P404 P/(’- [&,]+?NA8!68:8> G K,R8>@:NA Z,W;E?@@? [- Y;=56?=89 98=8>6:!?=:5! 5< 8=AD@ N?>E?6?=8 :! B=5!8 <>;:= B7:>:=B ;B:!) A8?9B7?N8 B5@:97A?B8 6:N>5 8X=>?N=:5! ?!9 )?B NA>56?=5)>?7AD =?!986 6?BB B78N=>568=>D[ .]-.5;>!?@ 5< A>56?=5)>?7AD Y,
’((1,&&(/(&):
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&1&’(-
(上接第 &0( 页)
\ \ 表 , 是菠萝皮渣膳食纤维的主要物性指标。由
表可知,可溶性膳食纤维(GM)的含量达到 &(-(1],
达到高活性膳食纤维的指标;持水性和溶胀性也分
别达到了 /-0P) * )和 4-’16+ * ),适合于添加到各种食
品中。
表 ,\ 菠萝皮渣膳食纤维的物性指标
指标
总膳食纤维
(GM)含量
(])
可溶性膳食
纤维占 GM
比例(])
持水率
() * ))
溶胀性
(6+ * ))
发酵前皮渣 P2-’1 ,-21 P-4, P-&4
发酵后皮渣 /(-P1 &(-(1 /-0P 4-’1
! 结论
!#$\ 利用乳酸发酵制备膳食纤维的最佳工艺条件
为:液料比 & ^ &/( ) * 6+),接种量 &P],发酵温度
,4_,发酵时间 ’/A。
!#%\ 利用乳酸发酵制备得到的菠萝皮渣膳食纤维中
总膳食纤维含量为 /(-P1],灰分低至 2-/,],相当于
大豆膳食纤维粉一级品的指标,菠萝皮渣膳食纤维
中总糖含量低至 (-&1) * &((),尤其适合于糖尿病人等
特殊人群的饮食;菠萝皮渣膳食纤维中可溶性膳食
纤维(GM)的含量为 &(-(1],属高活性膳食纤维,持
水性和溶胀性也分别达到了 /-0P) * ) 和 4-’16+ * ),适
合于添加到多种食品。
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