【摘要】：馬鈴薯渣是馬鈴薯淀粉生產(chǎn)的主要副產(chǎn)物,是一種優(yōu)質(zhì)的果膠和膳食纖維來源,具有很高的開發(fā)利用價(jià)值,但含水量高、微生物組成復(fù)雜、日產(chǎn)量巨大等特性導(dǎo)致馬鈴薯渣難以干燥,易腐敗變質(zhì),嚴(yán)重阻礙了其綜合利用。本論文在研究不同組分對(duì)馬鈴薯渣持水力和微觀結(jié)構(gòu)影響的基礎(chǔ)上,利用酶法結(jié)合植物乳桿菌發(fā)酵處理馬鈴薯渣,提高體系有機(jī)酸含量,降低其持水力,改善馬鈴薯渣防腐和脫水干燥的能力,并對(duì)該馬鈴薯渣處理方式的應(yīng)用可行性進(jìn)行評(píng)價(jià)。論文的研究?jī)?nèi)容主要包括:首先,研究半纖維素、纖維素和果膠脫除對(duì)馬鈴薯渣持水力和微觀結(jié)構(gòu)的影響,結(jié)果表明:馬鈴薯渣中半纖維素含量較低,去除率也最低,對(duì)馬鈴薯渣持水力降低程度最小;15 U/g的果膠酶用量即可去除90%的果膠,降低馬鈴薯渣持水力效果最為顯著;馬鈴薯渣中纖維素含量較高,但采用35 U/g纖維素酶處理后,去除率僅為33.72%。馬鈴薯渣組分的脫除可破壞其緊密的微觀結(jié)構(gòu),導(dǎo)致持水力降低。掃描電子顯微鏡觀察顯示,果膠酶處理和纖維素酶處理的馬鈴薯渣在結(jié)構(gòu)上差別顯著,作為聯(lián)結(jié)物質(zhì)果膠的去除使得馬鈴薯渣呈現(xiàn)片層結(jié)構(gòu),而作為細(xì)胞壁骨架結(jié)構(gòu)纖維素的去除使其呈碎片狀。其次,選擇纖維素酶、果膠酶結(jié)合固態(tài)發(fā)酵處理鮮馬鈴薯渣,并進(jìn)行條件優(yōu)化。對(duì)植物乳桿菌生長(zhǎng)曲線和抑菌能力的測(cè)定表明,搖瓶發(fā)酵時(shí)間為14 h時(shí),植物乳桿菌具有較高的活力和活菌數(shù),對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有很強(qiáng)的抑制能力。以總酸含量、pH和持水力為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)單菌發(fā)酵、酶結(jié)合菌種發(fā)酵的條件進(jìn)行優(yōu)化,結(jié)果顯示:植物乳桿菌接種量為8%(v/w),37°C發(fā)酵48 h,馬鈴薯渣的總酸含量可達(dá)2.31%(w/w),持水力為17.68 g/g,相比于對(duì)照無明顯降低;果膠酶結(jié)合菌種發(fā)酵的較優(yōu)條件為:果膠酶添加量0.01%(v/w,0.38 U/g)、植物乳桿菌接種量為2%(v/w),37°C發(fā)酵60 h,在此條件下總酸含量可達(dá)5.28%(w/w),持水力為6.72 g/g,與對(duì)照相比下降了64.41%;纖維素酶結(jié)合菌種發(fā)酵的較優(yōu)條件為:纖維素酶添加量0.30%(v/w,2.52 U/g)、植物乳桿菌接種量為2%(v/w),37°C發(fā)酵60 h,在此條件下總酸含量可達(dá)8.56%(w/w),持水力為9.30 g/g,與對(duì)照相比下降了50.74%。最后,分析了不同發(fā)酵條件對(duì)馬鈴薯渣防腐和干燥性能的影響。分別從發(fā)酵后馬鈴薯渣的有機(jī)酸含量、總酸含量、乳酸菌的增殖、生物多樣性以及物種群落組成等方面驗(yàn)證馬鈴薯渣防腐能力的提高,結(jié)果表明:酶結(jié)合菌種發(fā)酵后馬鈴薯渣中有機(jī)酸含量的提高和pH值的降低可使得馬鈴薯渣中生物多樣性降低,細(xì)菌群落主要為乳酸菌,從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)馬鈴薯渣的防腐作用。從干燥特性、水分橫向弛豫時(shí)間、黏度、微觀結(jié)構(gòu)、質(zhì)構(gòu)等角度分析酶結(jié)合菌種發(fā)酵對(duì)馬鈴薯渣干燥性能的影響。果膠酶結(jié)合菌種發(fā)酵提高了馬鈴薯渣自由水比例,降低了體系黏度,微觀結(jié)構(gòu)呈片狀使得細(xì)胞壁間隙增大,產(chǎn)生的通道可以實(shí)現(xiàn)水的快速排空以及使其呈現(xiàn)松散的類固體質(zhì)構(gòu)特性,從而改善了馬鈴薯渣的干燥性能,使其鼓風(fēng)干燥時(shí)間縮短33.33%。纖維素去除使得馬鈴薯渣表現(xiàn)出更強(qiáng)的膠狀特征、半結(jié)合水比例增加、結(jié)構(gòu)變得細(xì)密、黏度較大,從而延長(zhǎng)了馬鈴薯渣的干燥時(shí)間。果膠酶結(jié)合菌種發(fā)酵后的馬鈴薯渣可實(shí)現(xiàn)氣流干燥,真菌毒素含量較低,葡萄糖透析延遲能力提高,說明酶結(jié)合固態(tài)發(fā)酵在實(shí)現(xiàn)馬鈴薯渣防腐和快速干燥的同時(shí),進(jìn)一步提高了馬鈴薯渣的安全性和應(yīng)用性能。
【圖文】：

達(dá) 92.92%，表明果膠容易被酶降解。纖維素去除程度較低，分析原因可能是纖維素自身結(jié)晶結(jié)構(gòu)以及果膠等其它組分包裹作用使纖維素酶對(duì)纖維素可及性降低[76]。組分脫除對(duì)持水力的影響研究表明，去除任一組分都可以顯著地降低馬鈴薯渣的持水力，其中脫除纖維素和果膠對(duì)持水力降低程度最大。由于半纖維素含量較低，脫除率低以及對(duì)持水力降低程度最小，因此后續(xù)固態(tài)發(fā)酵實(shí)驗(yàn)只采用纖維素酶和果膠酶處理馬鈴薯渣。3.1.3 酶處理對(duì)馬鈴薯渣微觀形貌結(jié)構(gòu)的影響對(duì)不同程度地去除組分的馬鈴薯渣進(jìn)行微觀形貌結(jié)構(gòu)觀察，結(jié)果如圖 3-1 所示。空白對(duì)照組馬鈴薯渣組分之間結(jié)合緊密，淀粉被緊緊地包裹在內(nèi)部，與其它組分緊密嚙合在一起。僅去除半纖維素的馬鈴薯渣結(jié)構(gòu)仍呈包裹狀，組分結(jié)合緊密，結(jié)構(gòu)破壞程度最小，可能原因是半纖維含量較低且脫除率低，酶對(duì)其結(jié)構(gòu)破壞程度有限。纖維素酶和果膠酶處理后的馬鈴薯渣結(jié)構(gòu)破壞均較為明顯，，有更多淀粉顆粒暴露出來，并且纖維素酶處理后，馬鈴薯渣結(jié)構(gòu)呈碎片狀，而果膠酶處理后馬鈴薯渣呈片層結(jié)構(gòu)。纖維素酶對(duì)馬鈴薯渣微觀結(jié)構(gòu)破壞較大，主要原因?yàn)槔w維素是細(xì)胞壁的骨架結(jié)構(gòu)，而果膠為聯(lián)結(jié)物質(zhì)。CK H15H30

圖 3-15 不同發(fā)酵條件處理后馬鈴薯渣的感官特性Fig. 3-15 Sensorial properties of potato pulp under different fermentation conditions3 不同發(fā)酵條件對(duì)馬鈴薯渣中有機(jī)酸組成和含量的影響乳酸菌發(fā)酵類型分為同型發(fā)酵和異型發(fā)酵，通過代謝有機(jī)酸、細(xì)菌素、過氧化抑制其它細(xì)菌或真菌生長(zhǎng)達(dá)到防止腐敗目的[81]。有機(jī)酸可以穿透細(xì)胞膜改變細(xì)透性，未解離的有機(jī)酸降低體系 pH 值的同時(shí)，還可以破壞電化學(xué)質(zhì)子梯度，殺死細(xì)菌。乳酸、乙酸、丙酸等均具有較強(qiáng)抑菌能力，不同有機(jī)酸的混合存在，可增強(qiáng)抑菌能力[82]。4.006.008.0010.0012.00濃度(mg/mL)乳酸乙酸丙酸檸檬酸
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TQ920.6;TS239

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2659060