[发明专利]一种发酵麦麸联产低聚糖和膳食纤维的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物法在制备麦麸低聚糖及膳食纤维中的应用。

背景技术

谷物皮层由于具有重要的营养学特性，越来越引起人们研究的兴趣，其中主要研究对象之一就是小麦麸皮。麸皮中富含膳食纤维(35-50％)、蛋白质(12-18％)、脂肪(3-5％)、总碳水化合物(45-65％)、灰分(4-6％)、维生素(0.265％)以及天然抗氧化剂阿魏酸(0.4-0.7％)等成分，开发和利用潜力巨大。

目前，主要的研究都是利用小麦麸皮加工麦麸膳食纤维、麦麸蛋白质和戊聚糖等单个产品，如通过酶解去除淀粉、酸解去除蛋白生产不溶性膳食纤维产品，或通过酶解、碱溶、醇沉等工艺生产戊聚糖，也有通过酶解生产蛋白质等产品，工艺技术往往均为以单一产品为目的，既增加了生产环节，提高了生产成本，经济价值不高，且易造成化学物质的残留和环境污染。

因此，对小麦麸皮进行综合开发和利用，采用“一线多品”的麦麸高效生物深加工工艺路线，利用微生物发酵法同时制取麦麸膳食纤维及功能性低聚糖，突破以往单一产品开发为目标的研发思路，资源综合利用率高，生产成本低，无化学物质残留和环境污染，可形成“生态、低碳、高效循环”的农业技术新模式。可使谷物加工副产品的综合利用得到进一步发展，而且还可增加产品的附加值，从而提高企业的经济效益和社会效益。

膳食纤维是继碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、矿物质和水之后的第七大营养素。可预防肥胖、冠心病、糖尿病和结肠癌等疾病的发生。麦麸中含有大量可利用的具有生理活性的膳食纤维，其中的纤维素和半纤维素，是优质的膳食纤维来源。但麦麸中还含较多的淀粉、蛋白质、油脂和植酸等，作为活性膳食纤维和功能食品添加剂仍不理想，若采用合理的制取工艺，除去麦麸中非纤维成分和不良气味，可进一步纯化膳食纤维并提高其含量。

功能性低聚糖是糖类化合物的一种，具有甜、粘等特性，可增殖肠道有益菌、预防癌症、预防肥胖、防止便秘等，已作为蔗糖替代品食用。广泛存在于禾本科植物中的阿魏酰低聚糖(Feruloyl oligosaccharides，FOs)是功能性低聚糖的一种，由不同位置上的糖羟基与阿魏酸(Ferulic acid，FA)羧基酯化形成。FOs具有阿魏酰基与亲水性的低聚糖基团，因而兼具水溶性和耐热性，较好地解决了目前天然抗氧化剂遇到的不溶于水(如胡萝卜素、酚醛化合物和维生素E等)与不适于热加工的热敏性(如维生素C等)两大应用难题，是一种具有较高的研究价值与应用价值的天然抗氧化剂。FOs抗氧化活性强于阿魏酸与维生素C，对小鼠红细胞溶血现象具有较强的抑制作用；FOs对人体具有特殊的生理活性，可显著抑制白血病人淋巴细胞生长，促进白血病T细胞坏疽，可抑制人体内的蛋白非酶糖基化反应，预防糖尿病的发生等，近年来被广泛用于保健食品中。FOs在食品工业中具有巨大的应用潜力，但是FOs的高效制备问题已成为其被广泛应用的瓶颈。

目前膳食纤维和低聚糖的制备多采用化学法和生物酶法。化学法是利用酸碱等化学试剂水解去除原料中的淀粉、蛋白质，该方法操作简便，但反应剧烈，产物易被分解；且存在产品安全和废弃物污染问题。生物酶法是利用淀粉酶、蛋白酶等将原料中的淀粉和蛋白质水解，再经水洗后去除。该方法反应温和、操作简便，但水解产物的去除造成资源的浪费，且形成大量废水。因而，以往的制备方法中存在着资源浪费和环境污染等问题。寻找一种可利用淀粉、蛋白等营养成分，并高效转化生成安全的膳食纤维和低聚糖方法是新的研究方向。

生物发酵法是利用微生物转化获得目的产物的方法，目前多用于商品酶和多糖等功效成分的制备中。出芽短梗霉(Aureobacidium pullulans或Pullularia pullulans)是一类与酵母密切相关的真菌，研究表明其生长过程中可产生高活性的内切木聚糖酶(xylanase或1-4-β-D-xylanxylanohydrolase，EC3.2.1.8)、淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶和半纤维素酶等，且具有较好的热稳定性。其中淀粉酶和蛋白酶水解原料中的淀粉、蛋白质为其生长提供营养，并将其转变为真菌多糖和菌体纤维，增加膳食纤维来源；半纤维素酶可水解原料的细胞壁多糖，生成低聚糖。国外对出芽短梗霉的研究较早，已有短梗霉多糖产品闻世，且允许作为食品添加剂增稠剂使用，可见采用出芽短梗霉发酵麦麸联产膳食纤维和低聚糖具有食用安全性，具有广阔的应用前景。

发明内容