全 文 ：Science and Technology of Food Industry 生 物 工 程
2015年第6期
发酵法对绿豆粉中膳食纤维的改性研究
陈海强1，杜 冰2，梁钻好2，夏 雨3，杨公明2，余 铭1，*
（1.阳江职业技术学院，广东阳江 529566；
2.华南农业大学食品学院，广东广州 510642；
3.咀香园健康食品（中山）有限公司，广东中山 528437）
摘 要：利用枯草芽孢杆菌BF7658发酵绿豆粉，对比发酵前后可溶性膳食纤维（SDF）和不溶性膳食纤维（IDF）的含量
变化，研究表明发酵后SDF含量明显增加。在单因素实验基础上进行正交优化实验，得出发酵的最佳工艺条件：料水
比1∶10（w∶v）条件下，接种量11%（w/w），发酵时间24h，发酵温度34℃，在此条件下SDF含量高达10.08%，在发酵原料
0.78%的基础上增加了9.30%。
关键词：发酵法，膳食纤维，绿豆粉，改性
Study on modified dietary fiber of mung-bean powder by fermentation
CHEN Hai-qiang1，DU Bing2，LIANG Zuan-hao2，XIA Yu3，YANG Gong-ming2，YU Ming1，*
（1.Yangjiang Vocational and Technical College，Yangjiang 529566，China；
2.College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China；
3.Juxiangyuan Health Food（Zhongshan）Co.，Ltd.，Zhongshan 528437，China）
Abstract：Contents of the soluble dietary fiber（SDF） and the insoluble dietary fiber（IDF） of mung-bean powder
before and after fermentation by Bacillus subtilis BF7658 were compared and a marked increase in the content
of SDF was found. Based on single factor experiments，the orthogonal test was conducted to determine the
optimum conditions which were as follows：material and water ratio 1∶10（w∶v），inoculation amount 11%（w/w），
fermentation time 24h and temperature 34℃. Under these conditions，the content of SDF was up to 10.08%，a
9.30% increase compared with that before fermentation of 0.78%.
Key words：fermentation；dietary fiber；mung-bean powder；modification
中图分类号：TS201.2 + 3 文献标识码：A 文 章 编 号：1002-0306（2015）06-0200-03
doi：10.13386/j.issn1002-0306.2015.06.036
收稿日期：2014－05－26
作者简介：陈海强（1986-），男，硕士研究生，研究方向：食品加工技术。
* 通讯作者：余铭（1973-），男，博士，高级工程师，研究方向：食品生物技术。
绿豆粉为豆科植物绿豆的种子经水磨加工干燥
而得到的，含有丰富的无机盐、维生素、蛋白质和膳
食纤维。膳食纤维根据溶解性分为可溶性膳食纤维
（SDF）和不溶性膳食纤维（IDF）。与IDF相比，SDF在
许多方面具有更强的生理功能，如排除有害金属离
子、降低胆固醇、预防高血压、心脏病、胆结石和糖尿
病等，而且有利于人体的消化吸收[1-3]。但天然的绿豆
粉膳食纤维中大多数为IDF，SDF含量较低，在3%以
下，生理活性较低，而高品质膳食纤维组成中SDF含
量应在10%以上[4]。因此，对绿豆粉中的膳食纤维进
行改性，提高SDF含量，能进一步提高绿豆粉质量，增
强绿豆粉的综合利用价值。
膳食纤维改性的方法主要有高温蒸煮、挤压膨
化技术、动态高压技术、离心分离技术、盐法、酶法、
发酵法等[1，5-6]。酸碱法会降低膳食纤维的持水性和膨
胀度[5]，酶法虽条件温和能耗低，但单一酶解的效率
并不高[7]，其他方法或操作复杂或成本高。相比之下，
微生物发酵法能明显增加SDF含量的同时，在提高膳
食纤维的持水力和膨胀度[8-10]方面具有明显的优势，
利用微生物分泌的多种酶系，水解或消耗原料中的
淀粉、蛋白质、脂肪等[11]，提高产品中SDF的含量，操
作简便、绿色安全、产品质量好、污染少，已成为当下
膳食纤维改性方法的研究重点[9]。我国绿豆产量大，
但大多只停留在粗产品加工，有效成分没有得充分
利用，产品价格低廉。国内外暂无发酵绿豆粉改善膳
食纤维的相关报道，对此进行研究，利用发酵法对绿
豆粉中膳食纤维进行改性处理，提高SDF含量，能为
进一步提高绿豆产品质量提供新途径。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
绿豆粉 咀香园健康食品（中山）有限公司提
供；枯草芽孢杆菌BF7658 广州智享生物科技有限
公司；耐热型α-淀粉酶 Sigma公司；糖化酶、蛋白
酶 Novo公司；无水乙醇、丙酮、醋酸、醋酸钠、磷酸
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生 物 工 程
2015年第6期
Vol . 36 , No . 06 , 2015
氢二钾、硫酸锰、硫酸铵 均为分析纯；种子液培养
基 蛋白胨、酵母膏、葡萄糖和糊精各1%，K2HPO4
0.1%，MnSO4 0.05%，（NH4）2SO4 0.20%，调节pH至7.0，
105℃灭菌15min，冷却备用。
GB204电子天平 梅特勒-托利多仪器上海有
限公司；SH2-88台式水浴恒温器 江苏太仓市实验
设备厂；DGG-9070B电热恒温鼓风干燥箱 上海森
信实验仪器有限公司；RE-52A旋转蒸发器、SHZ-III
循环水真空泵 上海亚荣生化仪器厂；高压灭菌锅
上海三申医疗器械有限公司。
1.2 实验方法
1.2.1 种子液的制备 从斜面中挑取2环枯草芽孢
杆菌菌体接入种子液培养基中，于37℃，170r/min摇
床培养24h。
1.2.2 可溶性膳食纤维（SDF）和不溶性膳食纤维
（IDF）的测定方法 采用酶-重量法分别测定SDF和
IDF含量[1，12]。
1.2.3 工艺流程 绿豆粉→过筛100目→调料→灭菌→冷
却→接种→液体发酵→洗涤→滤渣干燥→测定SDF和IDF含量。
1.2.4 单因素实验
1.2.4.1 接种量对SDF含量的影响 准确称取绿豆
粉10.000g，按料水比1 ∶10的比例（w ∶v）加水混匀，
121℃灭菌30min，分别按3%、5%、7%、9%、11%、13%
的接种量（w/w）接入种子液，于36℃恒温培养24h。发
酵完毕后过滤并多次洗涤滤渣，滤渣60℃热风干燥
后测定SDF和IDF含量。
1.2.4.2 发酵时间对SDF含量的影响 准确称取绿
豆粉10.000g，按料水比1∶10的比例（w∶v）加水混匀，
121℃灭菌30min，按9%的接种量（w/w）接入种子液，
于36℃恒温培养，培养时间分别为18、21、24、27、30、
33h。发酵完毕后过滤并多次洗涤滤渣，滤渣60℃热
风干燥后测定SDF和IDF含量。
1.2.4.3 发酵温度对SDF含量的影响 准确称取绿
豆粉10.000g，按料水比1∶10的比例（w∶v）加水混匀，
121℃灭菌30min，按9%的接种量（w/w）接入种子液，
分别于28、32、36、40、44、48℃恒温培养24h。发酵完
毕后过滤并多次洗涤滤渣，滤渣60℃热风干燥后测
定SDF和IDF含量。
1.2.5 正交优化实验 在单因素实验的基础上进行
L9（34）正交实验，因素水平如表1所示，以SDF含量为
指标，得出发酵法对膳食纤维改性的最佳工艺条件。
1.2.6 数据处理 Excel 2010统计分析所有数据并
制图，DPS 6.50软件对正交实验数据进行分析。
2 结果与分析
2.1 接种量对可溶性膳食纤维含量的影响
由图1可见，接种量较小时，SDF含量随接种量的
增大而急剧增加，随后基本稳定在10%左右。相比之
下，IDF含量则呈现相反趋势。即接种量小时，接种量
的增大会提高发酵效率和发酵程度，促使更多的IDF
转化为SDF。底物量一定，当接种量达到一定程度时，
发酵程度已达到最大，SDF含量也达到最大值。
2.2 发酵时间对可溶性膳食纤维含量的影响
由图2可以看出，发酵时间在18~24h，菌体处于
快速生长及产酶旺期，以及发酵过程中分泌的多糖
类物质以SDF形式存在，膳食纤维的转化基本以恒速
进行，SDF含量明显上升，IDF含量则呈明显的下降
趋势。但24h后，由于培养基中营养物质的消耗，很大
程度上抑制了菌体的生长，膳食纤维的转换速度趋
于平缓，SDF得率达到最大值。但发酵后期SDF含量
略有下降，究其原因，可能是随着发酵时间的增长，
纤维素酶降解的底物消耗殆尽，而一些多糖类物质
需要维持菌体生长而被耗掉。
2.3 发酵温度对可溶性膳食纤维含量的影响
由图3可以看出，发酵温度对SDF含量有显著影
响（p＜0.05）。28℃发酵，SDF含量比IDF含量高32.5%，
随着发酵温度升高，SDF含量不断增加，并在36℃时
出现最大值。发酵温度继续升高，SDF含量大幅度减
少，发酵温度超过44℃时，IDF含量反超SDF的含量，
当发酵温度达到48℃时，SDF含量反而比IDF含量低
36.1%。故发酵温度为36℃左右为宜。
2.4 正交优化实验
在单因素实验的基础上进行L9（34）正交实验，正
水平
因素
A 接种量（%） B 发酵时间（h） C 发酵温度（℃）
1 7 24 34
2 9 26 36
3 11 28 38
表1 因素水平表
Table 1 Factors and levels of orthogonal test
图1 接种量对SDF和IDF含量的影响
Fig.1 Effect of fermentation on SDF and IDF yield
接种量（%）
3 5 7 9 11 13
12
10
8
6
4
2
0
含
量
（
%）
SDF IDF
图2 发酵时间对SDF和IDF含量的影响
Fig.2 Effect of fermentation on SDF and IDF yield
发酵时间（h）
18 21 24 27 30 33
12
10
8
6
4
2
0
含
量
（
%）
SDF IDF
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Science and Technology of Food Industry 生 物 工 程
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交实验结果如表2所示。
由表2极差分析得知，发酵法提取绿豆粉SDF过程
中，影响SDF含量的因素主次顺序为A＞C＞B，即接种
量＞发酵温度＞发酵时间，最佳工艺条件为A3B1C1，即接
种量11%（w∶w），发酵时间24h，发酵温度34℃。对最佳
工艺条件进行实验验证，测得SDF含量为10.08%，高
于正交表中各实验组的SDF含量，说明最佳工艺合理。
3 结论
为了使绿豆粉成为高品质膳食纤维食品，必须
对其膳食纤维进行改性。本研究利用枯草芽孢杆菌
发酵绿豆粉，极大程度的提高了SDF含量，在发酵过
程中，各因素的影响大小依次为：接种量＞发酵温度＞
发酵时间，通过正交实验，确定其最佳发酵工艺为：
料水比为1∶10（w∶v）条件下，接种量11%（w/w），发酵
时间24h，发酵温度34℃，产品SDF含量高达10.08%，
在发酵原料0.78%的基础上增加了9.30%。与此相比，
螺杆挤压技术仅提高绿豆皮SDF含量4.7%[1]。
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图3 发酵温度对SDF和IDF含量的影响
Fig.3 Effect of fermentation on SDF and IDF yield
发酵温度（℃）
28 32 36 40 44 48
12
10
8
6
4
2
0
含
量
（
%）
SDF IDF
实验号 A B C D空列 SDF含量（%）
1 1 1 1 1 9.38
2 1 2 2 2 8.70
3 1 3 3 3 8.82
4 2 1 2 3 10.05
5 2 2 3 1 9.10
6 2 3 1 2 9.46
7 3 1 3 2 9.16
8 3 2 1 3 9.73
9 3 3 2 1 9.81
k1 8.967 9.530 9.523 9.430
k2 9.537 9.177 9.520 9.107
k3 9.567 9.363 9.027 9.533
R 0.600 0.353 0.496 0.426
表2 L9（34）正交实验设计及结果分析
Table 2 The results of orthogonal experiment
（上接第199页）
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