国家“十四五”重点研发计划|中国农业大学梁建芬教授：枯草芽孢杆菌发酵处理对玉米粉营养品质的影响- 大数跨境

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国家“十四五”重点研发计划|中国农业大学梁建芬教授：枯草芽孢杆菌发酵处理对玉米粉营养品质的影响

食品工业科技编辑部

2026-01-04

导读：欢迎投稿EI期刊《食品工业科技》www.spgykj.com

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入选中国科技期刊卓越行动计划

本文获国家“十四五”重点研发计划（2021YFD2100200/2021YFD2100201）。

中国农业大学食品科学与营养工程学院/植物源功能食品北京市重点实验室、浙江海洋大学食品与药学学院的黄雅珏, 孙小红, 程永强, 梁建芬等人重点介绍了玉米粉的营养缺陷及现有改性方法，指出枯草芽孢杆菌发酵玉米粉的研究价值。玉米粉因缺乏赖氨酸等营养且消化利用率低，常通过物理、化学或生物改性（如发酵）改善品质。现有研究多集中于乳酸菌发酵对加工性能的提升，但对营养特性改善及菌种多样性关注不足。枯草芽孢杆菌作为安全菌种，能产酶并提升谷物抗氧化活性，但用于玉米粉发酵的研究较少。本研究旨在通过枯草芽孢杆菌发酵，分析其对玉米粉淀粉消化速率和蛋白质营养的影响，为优化玉米粉营养品质提供依据。

摘要：普通玉米粉的营养结构不均衡且营养物质的生物利用率低，这在一定程度上限制了其在食品工业的应用。以提升营养品质为目标，本研究采用枯草芽孢杆菌发酵处理玉米粉，通过正交试验确定最佳条件后，以淀粉和蛋白相关指标为重点，分析发酵处理对玉米粉的影响。主要结果如下：以得率、可溶性固形物含量、氨基酸态氮含量为指标，筛选最优发酵条件为：料液比1:1，接种量19%，硫酸铵添加量2%，37 ℃下发酵60 h；发酵处理使得玉米粉的直链、支链和总淀粉含量分别下降了4.12%、3.93%、3.99%，还原糖含量升高了23.62%，粗蛋白和可溶性蛋白含量分别提高了3.63%和16.76%。与对照相比，发酵玉米粉的慢消化淀粉含量增加了76.00%，预估血糖指数下降至55.67。结果表明，枯草芽孢杆菌发酵能够降低玉米粉中淀粉的消化速率，有利于维持血糖稳定；支链淀粉含量降低，可溶性蛋白含量升高，有利于人体的消化利用。枯草芽孢杆菌发酵改善了玉米粉的营养品质。

PART.01

结果

本章节重点分析了枯草芽孢杆菌发酵对玉米粉营养品质的影响。研究通过正交试验优化发酵条件，发现硫酸铵添加量对品质影响最大，最优条件为发酵60小时、料液比1:1、接种量19%、硫酸铵添加量2%，此条件下得率达91.2%，可溶性固形物含量较低（4.6%），氨基酸态氮含量较高（395 mg/100g）。发酵后玉米粉的总淀粉含量显著下降，还原糖含量显著上升，慢消化淀粉（SDS）含量极显著增加，预估血糖指数（eGI）从61.72降至55.67，更利于血糖稳定。此外，粗蛋白和可溶性蛋白含量均显著提高，提升了玉米粉的营养价值。

表 3 玉米粉发酵条件优化正交试验指标测定结果及转化分

Table 3. Measurement results of indexes and conversion scores of orthogonal test for optimization of fermentation conditions of maize flour

注：*加权总分=得率转化分×6.67%+可溶性固形物含量转化分×46.67%+氨基酸态氮含量转化分×46.67%。

图 1 各优化组玉米粉发酵后外观状况

Figure 1. Appearance condition of maize flour after fermentation in each optimization group

表 4 正交试验方差分析结果

Table 4. Result of variance analysis of orthogonal test

表 5 玉米粉中淀粉和还原糖含量

Table 5. Content of starch and reducing sugar in maize flour

注：每列标有“*”代表样品之间存在显著性差异，*表示P<0.05，**表示P<0.01，表7同。

图 2 玉米粉中不同消化类型淀粉含量

Figure 2. Starch contents of different digestion types in maize flour

注：标有“*”代表样品之间存在显著性差异，**表示P<0.01。

图 3 玉米粉体外消化动力学拟合曲线

Figure 3. In vitro enzymatic hydrolysis kinetic fitting curve of maize flour

表 6 玉米粉的淀粉体外消化动力学参数、水解指数（HI）和预估血糖指数（eGI）

Table 6. In vitro digestion kinetic parameters of starch, hydrolysis index (HI) and estimated glycemic index (eGI) of maize flour

注：每列中不同的小写字母代表样品之间存在显著性差异（P<0.05）。

表 7 玉米粉中粗蛋白和可溶性蛋白含量

Table 7. Contents of crude protein and soluble protein in maize flour

PART.02

结论

本章节总结了枯草芽孢杆菌发酵玉米粉的最优条件为发酵时间60小时、料液比1:1、接种量19%、硫酸铵添加量2%。发酵显著改善了玉米粉的营养品质，表现为总淀粉含量下降、还原糖含量升高，慢消化淀粉含量大幅增加，血糖生成指数降低至接近低GI水平，同时粗蛋白和可溶性蛋白含量均有提高，有助于降低消化速率并提升营养品质。

PART.03

思维导图

引用本文：黄雅珏，孙小红，程永强，等. 枯草芽孢杆菌发酵处理对玉米粉营养品质的影响[J]. 食品工业科技，2025，46（23）：263−270. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024110271.

Citation：HUANG Yajue, SUN Xiaohong, CHENG Yongqiang, et al. Effects of Fermentation with Bacillus subtilis on the Nutritional Quality of Maize Flour[J]. Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(23): 263−270. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024110271.