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      發酵對蕎麥成分的影響

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      發酵對蕎麥成分的影響

      本文作者:路鍶田北趙丹姚世聰作者單位:中國農業大學食品科學與營養工程學院

      蕎麥多產于中國北方內蒙古和龍貴地區,年產量約1200000t,居世界前列。其適應性廣,抗逆性強,生長發育快,當年可多次播種多次收獲。通過微生物包括乳酸菌、酵母菌、各種安全的霉菌的作用,使一些食品原有的功能活性得到增強或者產生新的功能。從國內外學者對各種發酵食品的功能特性研究成果中可知,如日本的納豆具有顯著的降血脂功能[1],同時產生了較強的溶栓能力[2];印尼的天培通過發酵使豆渣的蛋白含量升高,不溶性纖維含量降低[3],還有中國的黃酒等均具有較強的抗氧化活性[4]。

      γ-氨基丁酸(GBGA)是一種天然存在的功能性氨基酸,廣泛分布于動植物體內,是目前研究較為深入的一種重要的抑制性神經遞質[5],參與多種代謝活動,可從根本上鎮靜神經,從而起到抗焦慮的效果,具有很高的生理活性。另有研究表明,它具有降低血壓、改善腦功能、增強長期記憶及提高肝、腎機能[6],促進酒精代謝作用和消臭效果以及高效減肥等活性等多種生理功能[7]。人們日常從天然食物中攝取GABA,尚不能滿足人體生理需要。對植物性食品原料采用一定的技術處理后,可使Glu轉化成GABA,用這種原料可制造富含GABA的功能性食品[8]。由于GABA具有較好的生理功效和廣闊的應用前景,近年來人們對GABA的富集研究越來越深入,目前,日本科學家已經利用米胚芽等原料開發制造的富含GBGA的功能食品配料,已經廣泛地應用于飲料、果醬、糕點、餅干、調味料等制品中[8],通過研究也了解了多種富含GABA的食品,如米糠、發芽糙米、桑葉、豆芽、南瓜等[9-10]。在我國,利用大豆為原料制作醬油、豆豉、腐乳、豆醬等傳統發酵豆制品的歷史已逾兩千多年,這些制品中也含有較為豐富的GBGA[8],另有報道在人參[11]、中藥黃芪[12]、國賓茶[13]、桑茶[14]等食品中也可檢測到GABA。

      目前,在我國部分地區蕎麥作為主食食用,而食品加工中常用的真菌發酵對蕎麥及其功能影響的研究相對較少。本文通過使用食品生產中認為安全的真菌對蕎麥進行發酵,研究此過程中對蕎麥γ-氨基丁酸等營養成分影響與變化,從而為發酵蕎麥,生產相關發酵產品打下基礎。

      1材料與方法

      1.1原料與試劑

      谷來豐牌蕎麥;曲霉、米根霉3.1175、米根霉3.2751:中國科學院微生物研究所;γ-氨基丁酸、甘氨酸、葡萄糖:Sigma公司;其他試劑均為分析試劑。

      1.2儀器與設備

      MLS-3020滅菌釜;LRH-250生化培養箱;熒光酶標儀:SpetraMaxM2e;AY220島津托盤電子分析天平;SL-電子天平:上海民橋精密科學儀器有限公司;TDL-5-A型離心機;超聲波藥品處理機:濟寧金百特電子有限責任公司;pHS-25型pH計:上海雷磁儀器廠;CS101-AB電熱鼓風干燥箱:重慶實驗設備廠。

      1.3試驗方法

      1.3.1發酵蕎麥的制備

      稱取蕎麥1kg,清洗后,加水至浸沒蕎麥,浸泡2h后將水濾去,然后將小麥表面的水于60℃烘箱中烘干,用粉碎機粉碎,使粒度小于30目。分裝于玻璃罐中,每罐20g,透氣膜封口后在115℃下采用高壓滅菌鍋蒸煮蕎麥120min,冷卻至室溫后,將米曲霉、米根霉3.1175、米根霉3.2751接入蕎麥麥中(接種量106孢子/g),在27℃、濕度90%培養箱中培養;分別于0、24、48、60、72h取樣,對發酵小麥進行成分的分析。

      1.3.2pH及可滴定酸含量測定

      (1)樣品制備:20g發酵蕎麥用100mL蒸餾水超聲提取30min,3000r/min離心15min;沉淀再用100mL水以相同條件提取,合并2次上清液,定容到一定體積取上清用于可滴定酸測定。

      (2)測定pH:吸取一定量的樣液,使用pH計直接測定樣液pH值。

      (3)測定酸度:用移液管吸取50mL樣液,加入酚酞指示劑5滴,用氫氧化鈉標準溶液滴定,至出現微紅色30s內不退色為終點,記下所消耗的體積。

      (4)結果計算試樣的可滴定酸度以每100g中氫離子毫摩爾數表示,按下式計算:(略)。

      1.3.3還原糖測定

      (1)樣品制備:20g發酵小蕎麥用100mL蒸餾水超聲提取30min,3000r/min離心15min;沉淀再用100mL水以相同條件提取,合并2次上清液,定容到一定體積取上清用于還原糖含量的測定。

      (2)樣品測定:采用DNS法測定還原糖含量,取1.0mL待測樣品,加水1mL,再加入1.5mL反應試劑。沸水浴加熱5min后,流水迅速冷卻,加水10mL。冷卻后540nm下,測定各管吸光值。根據測得的光密度,從標準曲線上查得還原糖的含量,結果表示為g/100g干物質。

      1.3.4氨基酸態氮測定

      采用水合茚三酮方法測定:20g發酵蕎麥加入100mL蒸餾水,室溫下超聲提取30min,3000r/min,離心15min;沉淀再用100mL水以相同條件提取,合并2次上清。然后定容到一定體積用來測定氨基酸態氮。表示為FANmg/100g干物質。

      1.3.5γ-氨基丁酸測定

      (1)樣品制備:20g發酵蕎麥加入50mL正己烷,在室溫下超聲脫脂30min;減壓抽濾后,固體加200mL水,室溫下超聲提取2h,3000r/min離心15min,取上清液用于γ-氨基丁酸的測定。

      (2)樣品測定:取600μL待測樣品溶液,依次加入硼酸緩沖液400μL,6%重蒸酚1000μL,混勻,再加入5%NaClO溶液400μL,充分混勻,沸水水浴10min,冰水冷卻20min,加入60%乙醇4.0mL,充分混勻,于645nm波長處測定吸光值,從標準曲線上查得γ-氨基丁酸的含量,結果表示為mg/g干物質。

      2結果與討論

      2.1發酵對蕎麥可滴定酸含量和pH的影響

      微生物在發酵過程中,可以將淀粉等大分子物質轉化為有機酸,如蘋果酸、阿魏酸、乳酸等。食品中,有機酸是重要的呈味物質,一些有機酸還有抑菌等多種生理功效,從而改善口感,延長食品的保質期。如圖1所示,米曲霉與米根霉3.2751在整個發酵過程中,可滴定酸含量升高較多,米曲霉在發酵48h時,其可滴定酸含量達到9.84mmol/100g,米根霉3.2751在發酵60h時,其可滴定酸含量達到11.5mmol/100g,說明在發酵過程中,這2株真菌可將淀粉等大分子物質轉化成有機酸,從而提高了發酵蕎麥中的可滴定酸含量,并且測得pH值有所下降。但是米根霉3.1175在發酵過程中,可滴定酸含量雖然有上升,但是和未發酵蕎麥中可滴定酸含量沒有顯著性差異,這可能是因為米曲霉3.1175本身不具有產酸的特性,或作用較慢造成,pH值變化也不是很明顯。

      2.2發酵對蕎麥氨基酸態氮含量的影響

      通過3株真菌的發酵,蕎麥中氨基態氮含量逐漸上升,隨著發酵時間增加,蕎麥蛋白不斷被水解,釋放出大量的游離氨基酸。在發酵過程中,米曲霉與米根霉3.2751發酵的蕎麥中氨基態氮含量均顯著升高,而米根霉3.1175發酵的蕎麥在各個時間點上氨基態氮的含量不如前2株菌所發酵的含量高,可能是因為米根霉3.1175產蛋白酶的活性或和產酶量不如另兩株真菌,發酵至72h時,米曲霉與米根霉3.2751發酵的蕎麥氨基態氮含量分別增加了606.5%與278.0%,有顯著的升高。

      2.3發酵對蕎麥還原糖含量的影響

      蕎麥淀粉是蕎麥中主要組成物質,其含量一般在60%~70%。在3株真菌的發酵過程中,蕎麥中還原糖含量均有上升,但米根霉3.1175發酵的蕎麥測得還原糖含量與未發酵蕎麥還原糖含量基本相同,在發酵至60h時,米曲霉中還原糖含量達到最大值,隨后開始下降。而米根霉3.1175與米根霉3.2751仍呈上升趨勢,米曲霉與米根霉3.2751發酵的蕎麥中還原糖含量顯著高于米根霉3.2751發酵的蕎麥中還原糖含量。

      2.4發酵對蕎麥γ-氨基丁酸含量的影響

      γ-氨基丁酸有較高的生理活性與功能,開發GABA產品及其功能性食品、保健品是當前食品及醫藥領域的研究熱點之一[15],但其化學合成成本較高,早在20世紀60年代,已開發出固定化大腸桿菌細胞生產GABA的方法,并達到較高的轉化率,然而用這種方法制備的GABA用于食品工業或保健品、保健藥劑的添加存在很大的安全隱患和衛生問題[16]。隨著基因技術的發展,采用具有食品安全性的微生物,如某些酵母菌、乳酸菌和霉菌等發酵富含谷氨酸的原料可制得γ-氨基丁酸,采用生物合成法相對來說是一種既安全、又低成本的方法。在蕎麥發酵過程中,米根霉3.2751對γ-氨基丁酸含量沒有顯著影響,發酵后含量與發酵前基本持平,而米根霉3.1175發酵的蕎麥γ-氨基丁酸含量有所下降,在米曲霉發酵的過程中,蕎麥的γ-氨基丁酸顯著升高,在48h時達到最大值,之后基本維持不變。說明采用米曲霉發酵對蕎麥中γ-氨基丁酸含量有較大的影響,可用于開發富含γ-氨基丁酸的功能性食品。

      3結論

      通過對3株真菌發酵蕎麥并研究其營養成分變化及影響發現,米曲霉與米根霉3.2751均能顯著提高蕎麥中氨基酸、還原糖的含量,米曲霉發酵的蕎麥所含γ-氨基丁酸的含量升高較大,而米根霉3.1175對于這些指標沒有顯著性影響。結果可表明利用米曲霉及米根霉3.2751開發營養更豐富的功能產品。發酵過程中相關酶活性變化需要進一步研究,以便闡明發酵造成相關變化原因。

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