毛霉发酵豆渣品质和功能活性分析及产品开发

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微生物发酵对改善豆渣营养成分、提高感官品质,增强生物活性具有促进作用。本试验选用总状毛霉为菌种制备发酵豆渣,监测发酵过程中营养特性和理化指标的动态变化。结果显示发酵既可以提高可溶性膳食纤维、可溶性蛋白质及游离氨基酸等含量;又能提高豆渣提取物对胆固醇胶束、胆酸盐、α-淀粉酶以及α-葡萄糖苷酶的抑制活性。在此基础上,本试验引入发酵豆渣粉到酥性饼干中,考察了豆渣添加量对饼干品质的影响,确定了豆渣添加量。在该条件下,对比研究了豆渣饼干与市售饼干的主要营养成分和淀粉体外消化特性。首先,本试验选用腐乳、豆豉等发酵豆制品中常用菌种总状毛霉,通过优化确定了菌种的发酵条件,即发酵温度为29℃,豆渣初始含水量为70%(m/m),总状毛霉孢子菌悬液接种量为4%(v/m),发酵时间6d。该条件发酵后豆渣感官得到有效改善,成品表面覆盖大量白色菌丝,菌丝生长旺盛,豆渣内部连接成块状,质地松软并具备较好的弹性,霉香味浓郁,渣粒感减弱,感官综合评分为(9.28±0.39);同时测得氨基酸态氮和SDF含量分别为(5.24±0.22)mg/g和(12.55±1.14)g/100g,为发酵前的3.38倍和1.59倍。在最佳参数下进行发酵豆渣的制备,并对发酵始末理化及营养指标进行测定,数据表明:酶活力变化显著,其中,α-淀粉酶活力由(6.21±0.81)U/g上升至(59.56±2.31)U/g后降至(32.46±1.89)U/g,脂肪酶活力由(1.34±0.35)U/g上升至(35.31±1.67)U/g后降至(18.21±1.57)U/g,中性蛋白酶活力由(2.64±0.52)U/g上升至(545.37±12.38)U/g后降至(513.79±11.95)U/g,酸性蛋白酶由(1.19±0.38)U/g上升至(113.14±3.58)U/g,Cx酶由(1.03±0.04)U/g上升至(175.45±7.36)U/g,β-葡萄糖苷酶由(4.07±0.45)U/g上升至(16.75±0.54)U/g。同时,水分含量由(71.34±0.71)%下降至(62.13±0.66)%;pH值由(6.71±0.09)下降至(5.61±0.10),总酸含量由(0.41±0.03)g/100g上升至(1.07±0.05)g/100g。IDF由(48.64±2.01)g/100g降至(31.32±1.29)g/100g,SDF由(6.02±0.74)g/100g上升至(12.55±1.14)g/100g,IDF/SDF比值由8.78降至2.50;还原糖含量由(7.73±0.82)mg/g上升至(27.76±0.92)mg/g后降至(21.95±1.16)mg/g;粗脂肪由(9.64±0.35)g/100g上升至(11.53±0.43)g/100g;总蛋白含量变化不显著,由(18.14±0.05%)下降至(17.32±0.05%),可溶性蛋白和氨基酸态氮含量分别由(2.45±0.25)%和(1.55±0.15)mg/g上升至(8.29±0.33%)和(5.24±0.22)mg/g;游离氨基酸总量由317.72mg/100g上升至1040.62mg/100g。SDS-PAGE凝胶电泳和游离氨基酸含量表显示,总状毛霉发酵后,蛋白质分子量降低,大分子量蛋白质含量逐步降解为中低分子量蛋白质和小分子氨基酸。本试验采用不同溶剂和不同浓度获得豆渣提取物,测定其得率、体外降血脂和降血糖活性,结果表明:所选溶剂中0.1M pH7.5的PBS缓冲液提取的提取物得率最高,达(54.82±2.17)%。对于胆固醇胶束和胆酸盐抑制率指标而言,水溶性提取物的活性更强。浓度为10mg/mL发酵豆渣水溶性提取物对胆固醇胶束抑制率为(16.36±0.84)%,其IC50值为29.87mg/mL;就甘氨胆酸钠抑制率而言,2mg/mL发酵豆渣水提取物为(14.26±0.84)%,浓度增加,抑制率随之增加,4mg/mL时为(28.31±2.43)%,此后抑制率变化不明显;就牛磺胆酸钠抑制率而言,2mg/mL发酵豆渣水提取物为(12.83±0.71)%,浓度增加,抑制率随之增加,5mg/mL时为(24.02±1.89),此后抑制率趋于稳定。发酵后可溶性多糖和10kDa以下多肽含量分别为(9.76±0.64)g/100g和(69.74±3.53)mg L-glu-tathione/g,分别为发酵前的2.49倍和3.25倍。另一方面,豆渣醇提取物的α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制能力在总状毛霉发酵作用下显著提升。以70%甲醇为溶剂,1.5mg/mL的醇提物对α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶抑制率分别为(27.86±3.81)%和(25.72±2.15)%。醇提物浓度为(0-3.0)mg/mL内时α-葡萄糖苷酶抑制率在变化显著(p<0.05),3.0mg/mL时抑制率达(44.25±3.26)%,高于3.0mg/mL后,变化不显著(p>0.05);醇提物浓度在(0-2.5)mg/mL内时α-淀粉酶抑制率变化显著(p<0.05),2.5mg/mL时抑制率达(35.41±2.34)%,高于2.5mg/mL后,变化不显著(p>0.05)。HPLC色谱结果显示,毛霉发酵改变了豆渣提取物中异黄酮的组成,苷元/糖苷由2.08上升至4.73。最后,在酥性饼干配方的基础上,采用豆渣部分替代低筋小麦粉,考察豆渣添加量对饼干持水力、硬度、感官品质的影响,综合考虑,确定了豆渣添加量为25%。在该条件下,比较了豆渣饼干与市售饼干在营养成分和淀粉体外消化特性上的差异,结果表明:与市售饼干和普通空白饼干相比,发酵豆渣饼干营养成分组成优良,膳食纤维和蛋白质含量显著提高(p<0.05)。在淀粉体外消化性方面,发酵豆渣饼干的淀粉水解率低于市售酥性饼干、市售纤维饼干和空白饼干,SDS和RD含量高于其余三种饼干,GI指数为58.12,低于其余三种饼干,属于中等血糖指数(55
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