Aspergillus ficuum 内切菊粉酶的酶解条件优化及酶解动力学研究

采用Aspergillus ficuum 内切型菊粉酶Endo-Ⅰ 酶解商品菊粉制备低聚果糖,经正交试验确定其最适酶解条件为：pH5.0、温度45℃、底物浓度50g/L、加酶量10U/g,在此酶解条件下,低聚果糖得率可达70.37%,酶解产物以DP3 和DP4 为主,同时含有一定量的DP2、DP5、DP6、DP7、DP8;在此条件下酶解自制菊芋干粉时,低聚果糖得率为41.72%,酶解产物以DP3～DP6 的低聚果糖为主,DP2 含量很少,同时酶解液中还含有大量的果糖;在此条件下酶解自制菊芋提取液时,低聚果糖得率高达79.80%,酶解产物中除DP6 含量较低外,其他各聚合度的低聚糖分布比较平均。在此相同酶解条件下酶解72h 时,3 种底物中,以菊芋提取液酶解后的低聚果糖得率最高。因此,应用Aspergillus ficuum 内切型菊粉酶Endo-Ⅰ酶解菊芋制备低聚果糖宜选择菊芋提取液作底物。     

黑曲霉菊糖酶酶学性质及酶解产物分析

对黑曲霉菊糖酶酶学性质进行了试验,结果表明酶作用的最适温度是60℃,最适p H为5.0;酶解菊粉及菊芋汁时,浓度为10%,加酶量3 U/g菊糖,温度50℃,p H 5.0,酶解14 h,菊糖溶液和菊芋汁降解率分别为90.3%和94.2%。酶解菊芋汁生产高果糖浆,最适条件为:温度为50℃,加酶量9 U/g菊芋汁,底物浓度10%~20%,酶解时间8~10 h。产物主要成分是果糖,还有少量的寡聚果糖。该酶的菊糖酶活性(I)和转化酶活性比(I/S)为0.426,菊糖酶是外切型菊糖酶。     

基于菊芋低聚果糖的酶解工艺研究

以菊芋菊粉液为原料,采用内切型菊粉酶水解法生产低聚果糖。在单因素的基础上,选取加酶量、温度、时间、p H值为自变量,以转化率为响应值,通过Box-Behnken响应面设计对其酶解工艺参数进行优化。其最优工艺为:加酶量2.5 U/g,酶解时间6.0 h,酶解温度60℃,酶解p H值为6.0的条件下,低聚果糖的转化率可达到96.27%,与预测值之间的相对误差为1.91%。     

黑曲霉固态发酵凉茶渣产酶工艺研究

为探索利用黑曲霉固态发酵凉茶渣进行资源化利用的可行性,以内切葡聚糖酶、木聚糖酶和果胶酶的活力为指标,对氮源、碳源、含水量、发酵时间、浸泡液pH值和温度共6个单因素进行考察;根据单因素试验结果,添加4%硫酸铵作为氮源,2%葡萄糖为碳源,通过正交试验,以3种酶活力的总和为指标,优化制备工艺,发现含水量为70%,浸泡液pH值为9.00,温度为31℃,发酵168 h,是3种酶的最佳生产工艺。最佳工艺条件下发酵产物的内切葡聚糖酶活力为(5.72±0.23)U/g,木聚糖酶活力为(42.43±2.50)U/g,果胶酶活力为(29.81±0.69)U/g,3种酶活力总和为(77.96±1.08)U/g。     

高果糖浆废液杂糖组分分析及其作为毕赤酵母发酵碳源的资源化利用

废杂糖的资源化利用是高果糖浆生产行业迫切需要解决的问题。该研究首先通过高效液相、质谱和红外光谱分析,确定了杂糖成分为葡萄糖、果糖和聚合度为2~16的线性葡聚糖,包括葡萄糖480 g/L,果糖92 g/L,麦芽糖103.6 g/L,麦芽三糖36.8 g/L,总糖含量802.3 g/L。进一步使用2种常用的毕赤酵母宿主(P AOX1型毕赤酵母、P GAP型毕赤酵母)利用杂糖发酵生产内切β-1,3葡聚糖酶并与标准碳源(甘油和葡萄糖)作对比。结果表明,对于P AOX1型毕赤酵母,杂糖做碳源时细胞密度和酶活性与甘油相比均有所下降,最大生物量分别为59.1和82.0 g/L,最高酶活性分别为157.29和199.2 U/mL。对于P GAP型毕赤酵母,杂糖与葡萄糖的发酵效果相当,说明杂糖可以作为P GAP型毕赤酵母生产内切β-1,3葡聚糖酶的优质替代性碳源。     

响应面法优化β-半乳糖苷酶法制备低聚半乳糖工艺

本文以乳糖为起始原料,在单因素实验的基础上,结合响应面分析法考察加酶量、反应温度、反应时间、反应pH等因素对低聚半乳糖总产率和低聚半乳四糖产率的影响,优化β-半乳糖苷酶法制备低聚半乳糖工艺。结果表明,β-半乳糖苷酶法制备低聚半乳糖的最佳工艺参数为起始乳糖浓度300 g/L、加酶量8.25 U/g乳糖、反应温度49 ℃、反应时间16 h、反应pH5.6。在此条件下,低聚半乳糖总产率为14.61%,低聚半乳四糖产率为3.31%。该方法针对性提高高聚合度低聚半乳糖的产率,可为低聚半乳糖的功能性应用及特医食品的研发提供参考。     

菊芋资源的开发利用

根据国内外近期研究成果,简要介绍了菊芋的生长习性及菊芋块茎的主要成分,比较系统地介绍了菊芋资源的开发现状,其中包括菊芋粉、菊芋汁、菊糖、果糖和低聚果糖等主要菊芋制品的生产、功能性及其在食品工业中的应用。     

小麦秸秆酶法制备低聚木糖及其抗氧化活性

研究小麦秸秆酶法制备低聚木糖的最佳工艺及其抗氧化作用。确定低聚木糖的最佳制备条件为：酶解pH 6.0、木聚糖酶用量3 g/L、底物质量浓度70 g/L、酶解温度50 ℃、酶解时间4 h。在此条件下,酶解产生的还原糖含量为9.5 g/L,可溶性总糖含量为26.3 g/L,平均聚合度为2.77。考察低聚木糖的抗氧化活性,发现其对•OH、O2－•和DPPH自由基的清除能力呈量效关系。     

利用少动鞘氨醇单胞菌酶解制备棉籽壳低聚木糖

本文研究了利用自筛菌株酶法制备棉籽壳低聚木糖的基本工艺。低聚木糖是主要的功能性食品添加剂,棉籽壳是生产低聚木糖的良好来源。因此,如何有效的从棉籽壳中提取低聚木糖成为亟待解决的问题。本研究中通过筛选鉴定(法国梅里埃生物自动识别系统)得到一株新的产内切型木聚糖酶的菌株-少动鞘氨醇单孢菌。通过酶解木聚糖工艺的优化,结果表明:当酶解温度为30℃,酶解8 h,木聚糖酶的浓度15%,底木聚糖浓度为40 g/L时,低聚木糖的得率可达到53.20%,经HPLC分析,酶解野种木二糖和木三糖占低聚木糖总量的48.56%,低聚木糖占总糖的82%以上,以上研究可为工业生产低聚木糖工艺的优化提供依据。     

Aspergillus ficuum菊粉酶的分离纯化及其酶解菊粉制备低聚果糖

采用硫酸铵分级沉淀、透析脱盐、DEAE-Cellulose离子交换色谱等分离纯化技术，从Aspergillus ficuum菌株混合酶系中分离得到4种菊粉酶组分，应用薄层层析法分离各组分水解菊粉的产物，发现其中3种组分主要含外切菊粉酶，一种主要含有内切菊粉酶。进一步对所得到的内切菊粉酶组分酶解菊粉制备低聚果糖进行了研究，研究了底物浓度、加酶量、反应温度和反应pH对低聚果糖制备的影响，确定其最适反应条件为：底物浓度50g／L、加酶量10U／g底物，反应温度45℃，反应PH6．0。在此条件下反应72h，菊粉酶解率达74％，低聚果糖得率可达50％以上，酶解产物以DP2～DP4为主。     

Production of inulooligosaccharides by endoinulinases from Aspergillus ficuum

Inulooligosaccharide (IOS) production from inulin was studied using a partially purified endoinulinase and a purified endoinulinase, which originated from Aspergillus ficuum. At the optimal conditions, including 50 g/L inulin, an enzyme concentration of 10 U/g substrate, 45 °C, and pH 6.0, the inulin-degrading degree by partially purified endoinulinase was 74% and an IOS yield over 50% were observed after 72 h. The major products were identified as DP2 to DP4. The purified Endo-I was used for inulo-oligosaccharide production at the optimal conditions obtained with orthogonal experiments, including pH 5.0, 45 °C, 50 g/L inulin, and an enzyme concentration of 10 U/g substrate. With pure inulin as substrate, the maximum inulin-hydrolyzing degree was 75% and the total IOS yield was 70% after 72 h. The hydrolysis products consisted of DP2 to DP8 with HPLC, and DP3 and DP4 were relatively high. With Jerusalem artichoke juice as substrate, the inulin-hydrolyzing extent reached 89% and the maximum IOS production was up to 80% after 72 h. Various IOS with different DP (mainly DP2, DP3, DP4, DP5, DP7, DP8) were evenly distributed in the final reaction products.     

乳酸菌发酵菊芋汁及其风味的研究

对不同品种和产地的菊芋主要成分进行了测定,并利用乳酸菌对菊芋汁进行发酵,研究了不同乳酸菌在菊芋汁中的生长规律、低温存活性及发酵菊芋汁中主要风味物质。结果表明,4种乳酸菌在菊芋汁中均生长良好,最高活菌数可达到109CFU/mL;菊芋汁经乳酸菌发酵后具有良好风味,其风味的差异与发酵菌种有关;发酵菊芋汁中乳酸菌在4℃低温贮藏过程中具有较好的低温存活性,4周后活菌数保持在108CFU/mL。菊芋汁适用于开发成新的功能性乳酸菌饮料。     

Changes in extractability and antioxidant activity of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) tubers by various high hydrostatic pressure treatments

This study investigated changes in the extraction characteristics of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) tubers (JA) using high hydrostatic pressure (HHP) treatment alone and in combination with enzymes and/or fermentation. HHP treatment of JA increased the soluble solid content and decreased the turbidity compared to the control group that received hot-water extraction. This indicates improved extractability of JA by HHP treatment alone or in combination. Combined HHP treatment with enzymes increased the contents of non-reducing sugars, fructooligosaccharide (FOS), and free amino acids in the extracts compared to those of control, thus activating browning reaction. Extraction of fermented JA by HHP treatment with or without enzyme showed increased polyphenol content as well as improved 1, 1-diphenyl-2-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging activity and superoxide dismutase (SOD) like activity compared to the control group. Taken together, HHP treatment of fermented JA with enzymes significantly improved the extractability of bioactive molecules such as phenolics and FOS compared to conventional water extraction or HHP treatment alone. Our results provide useful information for the improvement of raw material extraction by HHP treatment in combination.     

响应面法优化菊芋渣酶解制备抗氧化肽工艺

以菊芋渣蛋白为原料,在单因素试验基础上,采用Plackett-Burman设计选出最显著的因素,即底物质量浓度、酶解时间、pH值,再用响应面分析法对其进行考察,以1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH）自由基清除率为评价指标,优化菊芋渣抗氧化肽酶解工艺。结果表明,最佳酶解条件为加酶量8 000 U/g、酶解温度50 ℃、pH 5.0、酶解时间3.5 h、底物质量浓度0.16 g/mL,在此条件下DPPH自由基清除率实测平均值达88.10%,与预测值88.08%相近。     

酶水解豌豆纤维粉制备低聚糖工艺优化

以豌豆纤维粉为原料,以低聚糖得率、清除1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl,DPPH）自由基能力和清除羟自由基能力为考察指标,采用4因素5水平二次旋转组合试验设计,研究酶解工艺参数（料液比、木聚糖酶添加量、纤维素酶添加量、反应温度）对以上考察指标的影响。结果表明最佳酶解工艺参数范围为料液比1∶20.7～1∶24.5（g/mL）、木聚糖酶添加量170.9～176.7?U/g、纤维素酶添加量316.6～320.4?U/g、反应温度52.1～57.6?℃。在优化的条件下,酶解豌豆纤维粉的最优低聚糖得率为13.98%～15.02%,DPPH自由基清除率为30.56%～33.21%,羟自由基清除率为39.36%～42.44%。通过液相色谱分析可得该低聚糖主要组分为阿拉伯糖、葡萄糖、半乳糖、纤维二糖、纤维三糖和纤维四糖。     

Continuous production of very enriched fructose syrup by the conversion of glucose to ethanol from glucose-fructose mixtures in an immobilized cell reactor

The yeast Saccharomyces cerevisiae ATCC 36859, which preferentially utilizes glucose in glucose-fructose mixtures, was immobilized and used for the continuous production of very enriched fructose syrup. A syrup containing fructose as 99% of the reducing sugars was produced from a 10.1% w/v glucose and 9.8% w/v fructose mixture at a dilution rate of 0.106 h⁻¹. Later in this process when the dilution rate was increased to 0.366 h⁻¹ the ethanol productivity was 12.7 g 1⁻¹ h⁻¹. This is 16% less than the value attained in a similar medium containing only glucose as the carbohydrate. The fructose content was also increased from 55 to 95% of the reducing sugars in a food grade mixture of high fructose corn syrup and Jerusalem artichoke juice. Purification of the product with activated carbon and ion-exchange resin produced a stable, colourless and very enriched fructose syrup suitable for human consumption.     

黑菊芋多糖的润肠通便和调节肠道菌群作用

该研究旨在探索黑菊芋多糖对便秘小鼠肠道功能及菌群多样性的影响。将KM小鼠随机分为空白组、模型组和黑菊芋多糖低（2.5 g/kg·bw）、中（5.0 g/kg·bw）、高（10.0 g/kg·bw）剂量组。连续14 d利用复方地芬诺酯诱导便秘小鼠模型,并从第8 d起开始多糖干预。计算小鼠6 h内排便粒数和肠墨汁推进率,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对其肠道菌群16S rDNA基因进行分析。结果显示,与模型组相比,低、中、高剂量黑菊芋多糖能够增加小鼠黑便粒数（分别增加48.21%、98.21%和78.57%）和小肠墨汁推进率（分别增加67.34%、107.05%和87.08%）,其中以中剂量效果最佳。中剂量组干预后,微生物多样性、丰富度以及厚壁菌门/拟杆菌比例和变形菌门丰度显著增加（p<0.05）,并促进肠道有益菌乳酸菌属和栖粪杆菌属增殖（p<0.05）。因此,适量食用黑菊芋多糖有助于逆转便秘造成的肠道菌群紊乱,改善便秘症状。     

不同质量浓度低聚果糖和低聚半乳糖对发酵乳品质的影响

研究不同质量浓度低聚果糖和低聚半乳糖对发酵乳在发酵期和贮藏期内乳中菌落活菌数、滴定酸度和黏度的影响。结果表明：在发酵期低聚果糖（QHT-90 FOS）对发酵乳中乳酸菌活菌数的增殖作用要显著高于低聚半乳糖（QHT-60 GOS）,在QHT-90 FOS质量浓度为1.5 g/100 mL的样品中,12 h时瑞士乳杆菌（Lactobacillushelveticus）MB2-1活菌数可达到4.44×109 CFU/g,而不同质量浓度和结构的低聚果糖和低聚半乳糖对样品滴定酸度和黏度的影响差异不显著;此外在4 ℃发酵乳贮藏期间,QHT-90 FOS对L. helveticus MB2-1有一定保护作用,在QHT-90 FOS质量浓度为1.5 g/100 mL的样品中,贮藏14 d后,活菌数仅减少11.90%,而滴定酸度基本不变,产品黏度保持在9 000 mPa·s。