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武汉工业学院 2011 届学士毕业论文0目 录摘要 .3Abstract .41 前言 .51.1 膳食纤维的概况 .51.2 膳食纤维的功能 .51.3 豆皮资源 .61.4 国内外豆皮膳食纤维研究状况 .61.5 实验的目的和意义 .72 材料与仪器 .72.1 试验材料 .72.2 试验仪器设备 .83 实验方法 .83.1 色素色值测量方法 .83.1.1 测定波长的选择 .83.1.2 色值测定方法 .83.2 豆皮脱色实验方法 .83.2.1 脱色剂选择实验方法 .82.2.2 脱色单因素-最佳料液比的选择 .93.2.3 脱色单因素-温度的选择 .93.2.4 脱色单因素不同浸提时间对浸提的影响 .93.2.5 脱色单因素不同 pH 值对浸提的影响 .93.2.6 多条件下的正交实验 .93.3 碱解淀粉实验方法 .93.3.1 单因素浸泡温度的选择 .93.3.2 单因素浸泡时间的选择 .93.3.3 单因素浸泡料液比的选择 .93.3.4 单因素浸泡碱液浓度的选择 .93.3.5 正交实验 .103.4 淀粉的简便方法测定 碘显色法 .103.5 食品中蛋白质的测定 .113.6 食品中水分的测定 .113.7 食品中不溶性膳食纤维的测定 .11武汉工业学院 2011 届学士毕业论文14 实验结果与分析 .114.1 表 豆皮脱色实验数据 .114.2 碱解淀粉的实验数据 .134.3 豆皮脱色实验结果分析 .144.3.1 豆皮脱色实验单因素结果分析 .143.3.2 豆皮脱色正交实验结果分析 .154.4 碱解淀粉实验结果分析 .163.4.1 碱解淀粉实验单因素结果分析 .164.4.2 碱解淀粉正交实验结果分析 .175 结论 .18致谢 .19参考文献 .20武汉工业学院 2011 届学士毕业论文2摘要通过 4 因素(提取温度、提取时间、液固比、碱液浓度)3 水平的试验提取豆皮中的膳食纤维,以提取率为考察指标确定最佳工艺参数。结果表明:膳食纤维最佳提取工艺参数为:提取温度 55 ,提取时间 10 h,液固比 1:7,碱溶液浓度 15 ,以此获得的提取率最高。关 键 词:大豆皮,膳食纤维,正交实验,提取武汉工业学院 2011 届学士毕业论文3Abstractthrough the four factors (extraction temperature, extraction time, the liquid-solid ratio, alkali concentration) 3 levels of tests the dietary fiber extraction bean skin for the study on extraction, optimum parameters can be calculated. The results showed that the best extraction process parameters of dietary fiber extraction temperature 55 , extraction time, 9h,the liquid-solid ratio1:6, alkali solution concentration 1.5%, to obtain the highest extractionKey words: soybean husk; Dietary fiber; Orthogonal experiment; extraction武汉工业学院 2011 届学士毕业论文41 前言1.1 膳食纤维的概况 膳食纤维(dietary fiber)一词在 1970 年以前的营养学中尚不曾出现,是一般不易被消化的食物营养素,主要来自于植物的细胞壁,包含纤维素、半纤维素、树脂、果胶及木质素等。膳食纤维是一种不能被人体消化的碳水化合物,以溶解于水中可分为两个基本类型:水溶性纤维与非水溶性纤维。纤维素、部分半纤维素和木质素是 3 种常见的非水溶性纤维,存在于植物细胞壁中;而果胶和树胶等属于水溶性纤维,则存在于自然界的非纤维性物质中。非水溶性纤维包括纤维素、木质素和一些半纤维素以及来自食物中的小 麦 糠、玉米 糠 、芹 菜 、果皮和根茎蔬菜。根据纤维来源的不同可分为:谷物类纤维,主要包括小麦纤维、燕麦纤维、玉米纤维和米糠纤维等,其中燕麦膳食纤维是被公认(包括 fda)的优质膳食纤维,能显著降低血液中胆固醇含量,从而降低心脏病和中风的发病率;豆类纤维:比较常用的有大豆纤维、豌豆纤维以及瓜尔豆胶、刺槐豆胶等;水果纤维:水果纤维一般用于高纤维果汁、果冻以及其他果味饮料中,有果渣纤维、果皮纤维、全果纤维和果胶等;蔬菜纤维:蔬菜纤维中研究最多甜菜纤维、胡萝卜纤维、竹笋纤维、茭白纤维以及各种各样的蔬菜粉等;生化合成或转化类纤维:该类膳食纤维功能突出、性能优越、成分明确、纯度高,是膳食纤维类产品中最受欢迎和应用最为广泛的品种之一,主要包括:改性纤维素、抗性糊精、低聚异麦芽寡糖、水解瓜尔胶、微晶纤维素等;其他类纤维主要指真菌类纤维、海洋类纤维以及一些黏质、树胶等1膳食纤维的理化特性(1)持水性:DF 的化学结构中含有很多亲水基团,因此具有很强的吸水膨胀能力。DF 膨胀可填充胃肠道,增加饱腹感。不同 DF 的持水性也不同,可溶性 DF 比不溶性 DF 持水性强。可溶性 DF 吸水后,重量能增加到原自身重量的 30 倍,并能形成溶胶和凝胶,增加胃肠中内容物的粘度,延缓胃中食糜的排空速度。可溶性 DF 可使胃排空时间明显延长,而不溶性 DF 则无此作用。(2)结合和交换离子:DF 化学结构中包含一些羧基、醛基及羟基类侧链基团,呈现弱酸性阳离子交换树脂的作用,可与钙、镁、锌等阳离子结合,使钠离子与钾离子交换,特别是与有机离子进行可逆的交换。(3)发酵特性:DF 能被肠内微生物不同程度地发酵分解。不同来源的 DF 被分解的程度也不同,这与其持水性、多糖结构等有关。(4)吸附螯合有机化合物:DF 表面带有很多活性基团,可以吸附螯合胆汁酸、胆固醇、变异原等有机分子,其中对胆汁酸的吸附能力以木质素较强,纤维素弱些。同时,DF 还能吸附肠道内的有毒物质,并促进它们排出体外武汉工业学院 2011 届学士毕业论文51.2 膳食纤维的功能膳食纤维虽然不能被人体消化吸收,但膳食纤维在体内具有重要的生理作用,是维持人体健康必不可少的一类营养素。由于膳食纤维在预防人体胃肠道疾病和维护胃肠道健康方面功能突出,因而有“肠道清洁夫” 的美誉。 (1)膳食纤维的吸水溶胀性能有利于增加食糜的体积,刺激胃肠道的蠕动,并软化粪便,防止便秘,促进排便和增加便次,起到一种导泄的作用,减少粪便在肠道中的停滞时间及粪便中有害物质与肠道的接触,保持肠道清洁,从而减少和预防胃肠道疾病。 (2)膳食纤维能够抑制胆固醇的吸收,预防高 血 脂 症和高血压。(3)膳食纤维能够延缓和减少重金属等有害物质的吸收,减少和预防有害化学物质对人体的毒害作用。(4)膳食纤维可以改善肠 道 菌 群 ,维持体内的微生态平衡 ,有利于某些营养素的合成。 (5)水溶性膳食纤维具有很强的吸水溶胀性能,吸水后膨胀,体积和重量增加1015倍,既能增加人的饱腹感,又能减少食物中脂肪的吸收,降低膳食中脂肪的热比值,相对控制和降低膳食的总能量,避免热能过剩而导致体内脂肪的过度积累,既可解决饱腹而不挨饿的问题,又可达到控制体重减肥的目的。(6)科学研究发现,在控制餐后血糖急剧上升和改善糖耐量方面,可 溶 性 膳 食 纤 维 效果最佳。膳食纤维能够延缓葡萄糖的吸收,推迟可消化性糖类如淀粉等的消化,避免进餐后血糖急剧上升,膳食纤维对胰岛素敏感性增强,还可直接影响胰岛a细胞功能,改善血液中胰岛素的调节作用,提高人体耐糖的程度,有利于糖尿病的治疗和康复。研究表明,膳食纤维含量充足的饮食,无论是在预防还是在治疗糖尿病方面都具有特殊的功效。1.3 豆皮资源豆皮作为大豆加工的副产物,有着广大的资源,大多数豆皮都被作为饲料,而豆皮中含有丰富的膳食纤维,豆皮不但原料价格低廉易得,其丰富的膳食纤维也具有极大的利用价值,本次实验通过研究杜邦云梦有限蛋白公司的豆皮,分析制取大豆豆皮膳食纤维的最佳工艺。该豆皮含水分 9.91%,蛋白质 5.53%,膳食纤维 67.78%。本实验通过碱解法得到最佳工艺制备膳食纤维,提高大豆豆皮的价值。1.4 国内外豆皮膳食纤维研究状况西方发达国家早在20 世纪70 年代就着手对豆皮膳食纤维的研究与开发,美、英、德、法已形成一定产业规模,并在食品市场占有一席之地。美国成立了膳食纤维协会(USDA) 。在年销售60 亿美元方便谷物食品中,约20% 是富含膳食纤维功能食品。欧美及日本盛行强化膳食纤维功能食品。日本80年代后期利用可溶性膳食纤维制成的饮料包括碳酸饮料、乳酸饮料及果汁等。据该国34 个生产膳食纤维厂家统计,开发利用的资源有:米糠、麦麸、甜菜渣、玉米、大豆、麻、果皮、种子多糖、魔芋、甲壳素等10 余种。膳食纤维食疗治病的方法也在一些国家应运而生。国武汉工业学院 2011 届学士毕业论文6外已研究的膳食纤维主要有6 大类:谷物、豆类、果蔬、微生物多糖及其它天然纤维和合成、半合成纤维,计30多个品种,其中实际应用于生产已有10 余种。我国对膳食纤维的制取技术研究、应用研究和生产尚处于起步阶段。大体可分为四个方面:一是膳食纤维对人体生理效应的研究。如防治冠心病,治疗肥胖症,预防高血压,治疗糖尿病和抗胃肠癌症,清除外源有害物质,抗氧化,清除自由基等等。二是关于膳食纤维源分布和农副产品综合利用研究。三是完善和提高膳食纤维工业制取方法研究,也包括膳食纤维改性研究。四是膳食纤维在食品加工中的应用研究。纵观国内外大量研究结果,我们认为,开发膳食纤维的关键是开拓资源和改进提取方法,这也是现阶段我国面临的资源可持续利用问题。从豆皮中提取的大豆膳食纤维是一种优质膳食纤维,具有较强的持油、持水、增容特性,可用于糕点、饼干、膨化食品等低热谷物食品和各类保健饮料中,是比较理想的天然添加剂和面粉品质改良剂。将其添加到食品中还能提高食品的保水性与保型性,提高冷冻-融化稳定性等。在国外,大豆膳食纤维已被广泛应用。美国、日本、澳大利亚等国家都已经实现了豆皮食品的产业化,如日本仁丹株式会社将大豆膳食纤维与低聚糖、双歧杆菌肠溶性微胶囊等科学地调配生产微生态制剂,供老人和儿童食用,企业效益显著;澳大利亚的豆皮食品已畅销世界。我国是大豆主要生产国,也是豆制品主要消费国,各大城市豆制品加工规模很大,仅上海每天豆皮等下脚料就在数百吨以上。如果开发这一资源并加以综合利用,仅大豆膳食纤维就可成为我国一项面向世界、内外产销两旺的产业,并且相信会很快形成具有我国特色的高附加值的食品新产业,产生很好的社会效益和经济效益。1.5 实验的目的和意义豆皮作为大豆加工的副产物是可以直接利用的资源。2000年我国共处理大豆13122万吨,豆皮约占大豆重量的8,如果将豆皮分离出来有105万吨。大豆皮含有60左右的粗纤维,是一种丰富的膳食纤维资源。油厂得到豆皮有两种工艺,一种是用大豆脱皮机在预处理工序中对大豆脱皮得到豆皮,得到的豆皮粗纤维含量高,蛋白含量低(一般在10左右),但这种工艺设备投资费用较大。另一种是在豆粕脱溶后用风选设备吸出密度轻的豆皮,由于吸出了不少细小豆粕,得到的豆皮粗纤维含量低,蛋白含量较高,且已经热变性,但设备投资费用较小。本研究以后一种工艺得到的高蛋白豆皮为原料,探索用不同方法分离或除去豆皮中的蛋白质,制备膳食纤维,提高大豆加工产品的附加值。2 材料与仪器2.1 试验材料豆皮:杜邦云楚蛋白有限公司;碱(NaOH);碳酸钠;武汉工业学院 2011 届学士毕业论文7无水乙醇(科密欧化学试剂有限公司) 。2.2 试验仪器设备GZX-9070MBE型数显鼓风干燥箱 上海博讯实业有限公司医疗设备厂;BCD-216HY型电冰箱 海尔集团;TGL-16G型台式离心机 上海安亭科学仪器厂;HHS型电热恒温水浴锅 上海博迅实业有限公司医疗仪器厂;WFG 7200型可见分光光度计 尤尼柯(上海)仪器有限公司;SPS2001F型电子天平 梅特勒托利多(常州)称重设备系统有限公司;FS型植物粉碎机 泰斯特仪器厂;SX2-2.5-12马福炉 天津天有利科技有限公司;FE20 实验室pH计 梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司;200V-AV 1000W 电子万用炉 天津市泰斯特仪器有限公司3 实验方法3.1 色素色值测量方法3.1.1 测定波长的选择称取2克豆皮,用无水乙醇1:5进行浸提,60min后,将浸提液1:10稀释,用分光光度计对无水溶液浸提的大豆皮溶液进行光谱扫描。测其吸收光谱,利用物质所特有的吸收光谱来鉴别物质或测定其含量 。以最大吸收波长作为豆皮色素的测定波长。表1 豆皮浸提液在不同波长下的吸光度波长 nm 320 330 340 360 380 400 420 440吸光度 0.067 0.052 0.041 0.031 0.024 0.022 0.02 0.0183.1.2 色值测定方法色值=浸提液吸光度-蒸馏水吸光度3.2 豆皮脱色实验方法3.2.1 脱色剂选择实验方法称取豆皮 7 份,每份 2 g,分别取丙酮、无水乙醇、95%乙醇、乙醚、石油醚、无水乙醇:乙醚 1:3、无水乙醇:石油醚 2:3 各 10 mL,将大豆皮放入各溶剂中,浸提 60 min,料液比(g:mI )1:5,在 320 nm 测定的吸光度如表所示。 表 2 豆皮在不同脱色剂下的吸光度溶剂 丙酮 无水乙醇 95%乙醇 乙醚 石油醚 无水乙醇:乙醚1:3无水乙醇:石油醚2:3武汉工业学院 2011 届学士毕业论文8吸光度 0.045 0.069 0.062 0.001 0.003 0.009 0.0132.2.2 脱色单因素-最佳料液比的选择称取完整的干大豆皮10份,每份2 g,分别量取料液比1:4,1:5,1:6,1:7,1:8,1:10,1:12,1:14 、1:16、1:18,PH不调。将大豆皮放入各溶剂中,50水浴浸提60min。在320m测定吸光度。3.2.3 脱色单因素-温度的选择称取干大豆皮4份,取无水乙醇溶液4份,料液比1:5,PH不调。将豆皮放入各溶剂中,分别放入40、45、50、60、70的水浴锅中浸提60 min。在320nm 测定的吸光度。然后经抽提,取滤液10ml,用蒸馏水定容至100ml,在320nm处测其吸光度。3.2.4 脱色单因素不同浸提时间对浸提的影响称取完整的干大豆皮5份,每份2g。在料液比1:5,温度50,PH不调的条件下提取40、60、80、100、120、140、160、180min,然后经抽提,取滤液10ml,用蒸馏水定容至100ml,在320nm处测其吸光度。3.2.5 脱色单因素不同pH值对浸提的影响称取完整的干大豆皮6份,每份2 g,在温度50,料液比1:5,PH3、4、5、6、7、8的条件下提取60min,然后经抽提,取滤液10ml,用蒸馏水定容至100ml,测其吸光度。3.2.6 多条件下的正交实验利用以上各条件下的单组实验结论,在确定了最佳溶剂(无水乙醇)的情况下分别对温度A ;PH值B;浸提时间C;料液比D等4组条件(每种条件选取3个最佳参数)进行4因素3水平正交实验,在320 nm 下测定吸光度。3.3 碱解淀粉实验方法3.3.1 单因素浸泡温度的选择取大豆皮 5 份,每份 5g,在料水比 1:6,温度分别为 45、50、55、60 、65,浸泡时间 9 h,碱液浓度为 1.5%的条件下浸泡,水洗至中性,然后干燥,测其淀粉含量 3.3.2 单因素浸泡时间的选择取大豆皮 5 份,每份 5g,在料水比 1:6,浸泡温度 55,浸泡时间 7、 8、9、10、11,碱液浓度为 1.5%的条件下浸泡,水洗至中性,然后干燥,测其淀粉含量。3.3.3 单因素浸泡料液比的选择取大豆皮 5 份,每份 5g,在料水比 1:4、1:5、1:6、1:7、1:8 ,浸泡温度 55,浸泡时间 9 h,碱液浓度为 1.5%的条件下浸泡,水洗至中性,然后干燥,武汉工业学院 2011 届学士毕业论文9测其淀粉含量。3.3.4 单因素浸泡碱液浓度的选择取大豆皮 4 份,每份 5g,在料水比 1:6,浸泡温度 55,浸泡时间 9 h,碱液浓度分别为 1、1.5、2.0、2.5%的条件下浸泡,水洗至中性,然后干燥,测其淀粉含量。 3.3.5 正交实验对影响水不溶性膳食纤维提取因素的分析和单因素试验。得出影响产率的主要因素:碱浸温度、碱液用量、碱浸时间、料液比。采用正交表对4因素3水平进行优选试验。3.4 淀粉的简便方法测定碘显色法显色条件的确定:取 2Oml 淀粉标准溶液。加人 100gl

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