富含天然烟酸的柑桔粉发酵工艺研究

论文摘要

本文研究以低值、残次、无法鲜销的柑桔为原料,结合果汁复合酶高效处理技术,筛选高产天然烟酸的微生物菌株发酵生产富含天然烟酸的柑桔果粉。纤维素酶、酸性果胶酶可以高效地水解柑桔汁中的纤维素和果胶,从而提高出汁率。研究表明,仅使用纤维素酶对提高柑桔出汁率的效果不明显,使用果胶酶可以将出汁率提高15%以上,将两种酶复合使用,结合酶的复配、pH、酶解温度以及酶处理时间进行了L16（4）5正交试验可以使出汁率提高20%以上。选用富产烟酸的耐盐增香酵母作为出发菌株,进行种子和摇瓶培养条件优化。发酵培养基优化后,桔汁中的还原糖含量达到10%,氮源添加量为2.5%,且酵母膏和磷酸二氢铵的比例为2：0.5,无机盐KH2PO4、MgSO4添加量分别为1.0%、0.10%,烟酸含量最大可以达到26.34mg/100mL,较未优化前的18.25mg/100mL增加了44.33%,在此基础上添加代谢促进剂色氨酸、VB1、VB2,可使烟酸含量达到28.51mg/100mL。结合各发酵罐的结构参数和发酵过程参数,对耐盐增香型酵母在5L、100L、1000L发酵罐中的放大发酵动力学曲线进行了比较,在烟酸发酵的逐级放大过程中,5L、100L、1000L发酵中烟酸产量最大分别为24.85mg/100mL.23.6mg/100mL和21.61mg/100mL,含量依次略有降低。对100L发酵罐的烟酸发酵分别采用Logistic、Luedeking-Piret以及Luedeking-Piret-Like方程建立了该菌株的发酵动力学数学模型：细胞生长的力学方程,基质消耗动力学方程以及产物形成动力学方程。三者的拟合度分别为0.9815、0.9789、0.9879,能较好地描述产烟酸的发酵过程,为放大发酵提供理论基础。将该模型在1000L发酵罐中对实验数值进行验证时,基本可以达到预期效果。通过单因素和正交试验得出柚皮苷酶解最佳条件为：pH4.2,酶解温度45℃,酶解时间50min,酶用量0.005g/100mL。该工艺可以使脱苦率达到61.75%；通过方差分析得出酶法脱苦后添加0.5%的p-环糊精包埋苦味物质基本可以消除苦味,效果较好。喷雾干燥后,柑桔粉中烟酸的含量约为250mg/100go结合本产品的实际工艺路线生产,通过成本分析,得出柑桔粉的成本约为2.2万元/t。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 果蔬粉加工的研究进展
• 1.1.1 果蔬粉的生产现状
• 1.1.2 果蔬粉的特点
• 1.1.3 果蔬粉的加工技术
• 1.2 柑桔的加工现状
• 1.2.1 柑桔汁的营养价值
• 1.2.2 柑桔汁的生产
• 1.2.3 柑桔粉的生产现状
• 1.2.4 发酵技术在柑桔类果汁中的应用
• 1.3 食用酵母的应用研究
• 1.3.1 食用酵母的营养价值
• 1.3.2 富含维生素的营养酵母研究
• 1.4 烟酸的研究进展
• 1.4.1 烟酸的发现及理化性质
• 1.4.2 烟酸的主要来源及可利用性
• 1.4.3 烟酸的生物代谢研究
• 1.5 柑桔汁的酶处理与脱苦技术研究
• 1.5.1 果胶酶在柑桔汁加工中的应用
• 1.5.2 纤维素酶在柑桔汁加工中的应用
• 1.5.3 酶法脱苦与屏蔽脱苦在柑桔汁中的应用
• 1.6 选题立据及主要研究内容
• 1.6.1 课题研究的目的及意义
• 1.6.2 课题研究的工艺路线及主要内容
• 第二章 复合酶在柑桔汁加工中的应用研究
• 2.1 前言
• 2.2 材料与设备
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 主要实验仪器
• 2.3 柑桔汁的制备工艺
• 2.3.1 柑桔原料的加工流程
• 2.3.2 主要工艺要点说明
• 2.4 试验方法
• 2.4.1 酶活力的测定
• 2.4.2 酶解工艺的主要指标
• 2.4.3 酶解工艺的试验设计方法
• 2.5 结果与讨论
• 2.5.1 纤维素酶酶解工艺分析
• 2.5.2 酸性果胶酶酶解工艺分析
• 2.5.3 复合酶酶解工艺的正交试验
• 2.6 本章小结
• 第三章 柑桔汁发酵菌种的筛选与发酵工艺的优化
• 3.1 前言
• 3.2 材料与方法
• 3.2.1 实验材料与仪器
• 3.2.2 分析测定方法
• 3.2.3 试验方法
• 3.3 结果分析与讨论
• 3.3.1 桔汁保藏时间的检验
• 3.3.2 灭菌条件对发酵培养基中糖含量的影响
• 3.3.3 发酵菌株的筛选
• 3.3.4 种子培养的优化
• 3.3.5 摇瓶发酵的优化
• 3.4 本章小结
• 第四章 柑桔粉的放大生产与脱苦工艺
• 4.1 前言
• 4.2 材料与分析方法
• 4.2.1 实验材料与仪器
• 4.2.2 分析及试验方法
• 4.2.3 柑桔汁的放大发酵及柑桔粉的制备流程
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 5L、100L发酵罐中的种子培养生长曲线
• 4.3.2 实验室5L发酵罐分批发酵动力学曲线
• 4.3.3 100L发酵罐分批发酵中试及动力学研究
• 4.3.4 1000L发酵罐分批发酵动力学及其模拟验证
• 4.3.5 发酵液脱苦工艺的研究
• 4.3.6 柑桔粉中烟酸含量的计算
• 4.3.7 工艺路线的经济分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表的学术论文