（农产品加工及贮藏工程专业论文）牛蒡深加工的研究.pdf

独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。 尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰 写过的研究成果，也不包含为获得沈阳农业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过 的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并 表示了谢意。 研究生签名： 昌蘸 一名：矛a 孕 时间： 时间： 关于论文知识产权和使用授权的说明 本论文的知识产权为沈阳农业大学所有。本人完全了解沈阳农业大学有关保留、使 用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意沈阳农业大学可 以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的内容。 学位论文中的所有内容不经沈阳农业大学授权不得以任何方式擅自对外发表。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此协议) 研究生签名： 口隆 时间： 、) 9 夸 剔磁轹扩玉 时间： d 7 年7 刖；日 u ) 年占月，? 日 7 ；矽 月 月 。 年 年 曰 沈阳农业大学硕士学位论文 摘要 牛蒡( a r c t i u ml a p p a l ) 是菊科二年生大型草本植物，可在中度盐土地上种植，目 前在我国已实现大面积的人工栽培。牛蒡自身含多种次生代谢物质，病虫害很少侵染， 是较好的药食同源植物。目前，牛蒡的经济价值主要体现在牛蒡根作为一种新、特蔬菜 出口，但国际市场对出口牛蒡规格要求较高，这便造成牛蒡等外根( 次品) 资源的浪费。 牛蒡的肉质根含有丰富的菊糖，可以用来提取利用。本研究利用牛蒡根为原料，进 行了牛蒡深加工工艺的研究，并最终研制了具有牛蒡特色的牛蒡茶和牛蒡口含片。 探讨牛蒡中菊糖含量测定方法的建立。常规测定方法、耻l c 方法是无法精确得到 牛蒡菊糖的含量，因此选用紫外分光光度计法进行测定，可以得到很好的结果。 不同的预处理( 脱色、烘干) 对牛蒡深加工的影响为：以0 8 v e 和0 6 柠檬酸进 行护色效果最好，并在1 1 0 烘干能够得到最佳的牛蒡干片( 牛蒡茶) 。 通过正交试验确定牛蒡菊糖热水提取工序的最佳提取条件为：料液比1 ：7 、提取时间 5 0 m i n 、提取温度9 0 。c 、重复提取2 次，牛蒡菊糖提取量可达到4 3 4 9 ，超声波提取牛 蒡菊糖的最佳条件确定为：料液比1 ：2 5 ，超声功率2 0 0 w ，时间3 5 m i n ，温度5 5 ，牛蒡 菊糖的提取量可达到6 3 2 1 9 。将热水提取和超声波提取进行比较得出：超声波的提取量 很高。通过对提取液进行脱色方法的对比，表明采用活性炭和阴阳离子交换树脂均可， 但阴离子交换树脂脱色的方法更简便。将牛蒡提取液进行浓缩，加入一定的添加剂，将 其制成具有牛蒡本身特色的口含片。 关键词：牛蒡，菊糖的测定，深加工工艺 英文摘要 s t u d i e so nd e e pp r o c e s s e do fb u r d o c ka b s t r a c t b u r d o c k ( a r c t i u ml a p p a l ) i sam e m b e ro ft h ec o m p o s i t ef a m i l y , a n di sak i n do f2 - y e a rb o r n e # a n th e r b s o m es t r a i n so ft h eb u r d o c ka r eo fs a l t - r e s i s t a n c e ，w h i c hc a nb ep l a n t e di nt h em o d e r a t es a l i n es o i l b u r d o c kc o n t a i n sm a n yb i o a c t i v es u b s t a n c e sa n ds e c o n d a r ym e t a b o l i t e s ，i th a r d l yi n f e c t e dw i t hp a t h o g e n b u r d o c ki so fs p e c i f i ca n di m p o r t a n tp h y s i o l o g i c a la c t i o na n dp h a r m a c o l o g i c a lf u n c t i o n i ti sac h i n e s e h e r b ，a n da l s oak i n do fv e g e t a b l e ，a tp r e s e n t ，b u r d o c k se c o n o m i cv a l u ed e p e n d so nb u r d o c kr o o te x p o r t e d t oj a p a na n do t h e re u r o p e a nc o u n t r i e sa se d i b l ev e g e t a b l e w h i l ei m e m a t i o n a lm a r k e tr i g i d l yc o n t r o lt h e q u a l i t yo fe x p o r t e db u r d o c kr o o t ，s ot h es u b s t a n d a r dr o o tw o u l db ed i s c a r d e d b u r d o c km o tr e s o u r c ec o u l d n o tb em a d ef u l lu s e b u r d o c kr o o tc o n t a i n sr i c hi n u l i n , c a l lb eu s e dt oe x t r a c t i nt h es t u d y , b u r d o c kr o o ta sm a t e r i a l s ， t h r o u g hp r o c e s s i n gt e c h n o l o g y ，a n de v e n t u a l l yd e v e l o p e dw i t hb u r d o c kt e aa n dt h eo r a lt a b l e to fb u r d o c k c h a r a c t e r i s t i c s d i s c u s s e dt h ed e t e r m i n a t i o no fi n u l i ne x t m c t i n n t h eb a s i cm e t h o da n dh p l cm e t h o da r en o t a c c u r a t ed e t e r m i n a t i o no ft h ec o n t e n to fi n u l i n s oc h o i c eu vs p e c t r o p h o t o m e t e rm e t h o da n dt h er e s u l t s h a v eb e e ng o o d s t u d yo nd i f f e r e n tp r e c o n d i t i o n i n g ( b l e a c h i n g , d r y i n g ) o nt h ed e e pp r o c e s s i n go fb u r d o c k ：t h eb e t t e r c o l o ra g e n ti s0 8 v ca n d0 6 c i t r i ca c i d a n dt h eb e s td r yb u r d o c k ( b a r d o c kt e a ) c a nb ed r i e da tl l o c i n u l i ne x t r a c t i o ni sd e t e r m i n e db yo r t h o g o n a le x p e r i m e n t st h r o u g hh o tw a t e lt h eb e s tc o n d i t i o n s ： s t u f f - f l u i dr a t i o ：1 ：7 e x t r a c t i o nt i m e ：5 0 m i n e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e ：9 0 c t h en u m b e ro fe x t r a c t i o n ：2 ， e x t r a c t i o ni n u l i ni s4 3 4 9 u l t r a s o u n de x t r a c t i o nc a nd e t e r m i n et h eo p t i m u mc o n d i t i o n s ：s t u f f - f l u i dr a t i o ： 1 ：2 5 u l t r a s o n i cp o w e r ：2 0 0 w e x t r a c t i o nt i m e ：3 5 m i n u l t r a s o n i ct e m p e r a t u r e ：5 5 c u l t r a s o n i ce x t r a c t i o ni n u l i n i s6 3 2 1 9 c o m p a r i s o nw i t hh o tw a t e re x t r a c t i o na n du l t r a s o n i c e x t r a c t i o n ：u l t r a s o n i ce x t r a c t i o ni sh i g h t h r o u g hc o n t r a s tt h eb e s td e c o l o r i z a t i o nm e t h o di sa n i o ne x c h a n g er e s i n st h a t i ss i m p l e i n d i c a t et h a t a c t i v a t e dc a r b o na n dc a t i o na n da n i o ne x c h a n g er e s i n sc a nd e c o l o f i z e e x t r a c t i o no fb u r d o c ki s c o n c e n t r a t e d ，w i t hc e r t a i na d d i t i v e s ，h a sm a d ei t so w nc h a r a c t e r i s t i c so r a lt a b l e t k e yw o r d s ：b u r d o c k , d e t e r m i n e do fi n u l i n ，d e e pp r o c e s s i n g 2 沈阳农业大学硕士学位论文 第一章前言 1 1 牛蒡的研究进展 牛蒡( a r c t i u ml a p p a l ) ，又名大力子、白肌人参等。是菊科牛蒡属直根系二年生大 型草本植物，是较好的药食同源植物，具有良好的医疗保 健作用和独特的综合营养价值。近年来，人们对牛蒡的营 养价值、食用价值和药理作用进行了系统的研究，发现其 富含菊糖j 纤维、蛋白质、钙、磷、铁等人体所需要的多 种矿物质与氨基酸，其中所含胡萝卜素在蔬菜中居第2 位，每1 0 0 9 新鲜牛蒡中所含有的成分如表l 1 ，从表中可以看出牛蒡的营养较为丰富和 全面。 表1 - 11 0 0 9 新鲜牛蒡中所舍成分的含量 t a b 1 1t h ec o n t e n to f1 0 0 9f r e s hb u r d o c k 成分i n g r e d i e n t 含量c o n t e n t 水分m o i s t u r e 蛋白质p r o z e i n 脂肪f a t 碳水化合物c a r b o h y d r a t e 纤维素c e l l u l o s e 硫胺素t h i a m i n e 胡萝 素c a r o t e n e 核黄素r i b o f l a v i n 维生素b lv i t a m i n b t 维生素b 2 v i t a m i n b 2 尼克酸n i c o t i n i ca c i d 维生素c v i t a m i n c 钙c a l c i u m 磷p h o s p h o r u s 铁i r o n 钾p o t a s s i u m 镁m a g n e s i u m溉地呱瑰魄啦啦恤一一 第一章前言 另外，牛蒡中还含有一定量的铜、锌、锰、硒等元素以及菊科植物中特有的菊糖， 具有较高营养价值和医疗保健作用。提取分离牛蒡中的挥发性成分共鉴定出2 3 种，其中 醛类化合物4 种，萜类化合物3 种，烷烃、炔烯类化合物7 种，有机酸、酯化合物8 种，醚 类1 种，牛蒡的特殊气味成分应为醛类和萜烯类化合物。可以看出牛蒡是一种较好的天 然营养食品资源，很值得进一步研究开发利用。 1 1 1 牛蒡的生物活性和药理作用 对牛蒡的化学成分研究发现，牛蒡还含有丰富的次生代谢物质( 程肖蕊等，1 9 9 9 ) 。 据中药大辞典记载，牛蒡性温、味甘、无毒，有清热解毒、祛湿、健脾开胃、通便、 滋阴补肾、益气之功效，是一味很好的中药，其主要药理作用如下：抗癌、抑肿瘤。 保护肝脏( l i ne ta l ，2 0 0 0 ；l i ne ta l ，2 0 0 2 ) 。降血糖。清除自由基和活性氧，防衰 老( d u hc ta l ，1 9 9 8 ；l i nna l ，1 9 9 6 ) 。抗菌消炎，主要抗金黄色葡萄球菌，对多种致 病性真菌亦有不同程度的抑制作用。对流动性神经及骨骼肌有麻痹作用，具有轻度利 尿、泻下作用等( 叶振鸿，2 0 0 1 ) 。可见，牛蒡是较好的药食同源植物。 牛蒡的果实牛蒡子为传统中药，具有疏散风热、利咽散结、宜肺透疹、清肠通便的 功效。据报道，先后从牛蒡子中提取到木脂素类物质( l i g n a n s ) 、硫乙炔化合物 ( s u l f u r - c o n t a i n i n ga c e t y l e n i cc o m p o u n d s ) 及聚乙炔化合物( p o l y a c e t y l e n e s ) 、牛蒡子甙 ( a r c t i n ) 及其水解产物牛蒡子甙元或牛蒡予素( a r c t i g e n i n ) 、牛蒡酚( l a p p a 0 1 ) 、牛蒡子酸 ( a r c t i e a c i d1 、牛蒡子醛( a r c t i n a l ) 、牛蒡子醇( a r c t i n 0 1 ) 等多种不同结构和类型的活性成分 ( 叶振鸿，2 0 0 1 ) ，并发现具有多种重要的生理活性。 牛蒡根含菊糖及挥发油、牛蒡酸、多种多酚物质和醛类，并富含纤维素，即可食用， 又可药用；牛蒡的茎叶含挥发油、粘液质、绿原酸( c h l o r o g e n i c a c i d ) 、异绿原酸等抗氧 化物质( 魏瑞兰，1 9 9 7 ；刘世名等，2 0 0 3 ) ，可药用。 现代医学研究证明，牛蒡根中含有聚乙炔化合物，对各种致病细菌及真菌有抑制作 用：氯仿和乙醇提取物对动物肿瘤有抑制作用；牛蒡根提取物对大鼠血糖有明显的降低 作用。并具有抗衰老和提高人体免疫力的功能。在欧洲己在牛蒡叶中提取了绿原酸，牛 蒡根的表皮也含有绿原酸、异绿原酸、咖啡酸等活性物质，因此牛蒡根还具有清除自由 基、抗氧化的活性。 1 1 2 牛蒡的产地及其经济价值 我国原有的牛蒡多是野生状念，资源有限，只作为药用。近几年来，我国陆续从f 1 4 沈阳农业大学硕士学位论文 本引进栽培品种，作为优良的蔬菜种类栽培和产品出口。由于牛蒡含多种次生代谢物质， 病虫害很少侵染，农药肥料污染轻，种植成本低且效益高，目前在我国( 主要是江苏、 山东两地1 已实现大面积的人工栽培，总面积达到2 3 3 万公顷，仅徐州丰县种植面积可达 近1 万公顷，山东潍坊种植面积达0 6 7 万公顷。辽宁部分地区也在推广牛蒡的栽培。 目前，牛蒡根作为一种新、特蔬菜( 周伟庆，2 0 0 3 ) ，出口日本及欧洲等国，但国 际市场对出口牛蒡规格要求较高，产生了大量的等外品根。牛蒡的多种生理活性和药理 作用，引起医学界和天然产物研究者的关注，也推动了牛蒡的开发和利用。牛蒡适应性 强，耐贫痔，耐寒耐旱，易栽培，产量大，在我国有丰富的资源，其应用的前景十分广 阔。 1 1 3 牛蒡根及牛蒡菊糖 牛蒡根( 时新刚等，2 0 0 3 ) 富含蛋白质、氨基酸、多种维生素、矿物质元素以及菊 科植物特有的菊糖。其胡萝卜素含量在蔬菜中居第二位，蛋白质和钙的含量是根菜类蔬 菜中最高的一种，牛蒡根的表皮也含有绿原酸、异绿原酸、咖啡酸等活性成分，因此牛 蒡根还具有清除自由基、抗氧化的活性。牛蒡的综合营养价值远远高于我们日常所吃的 各种蔬菜，从表1 2 可以看出，牛蒡大部分是水分，蛋白质的含量为2 1 高于山药，比 藕低；脂肪的含量仅有o 1 ，与山药中的含量相当，比藕略低，属于低脂肪蔬菜；膳食 纤维的含量略高于山药和藕，而灰分含量低于二者。 裹1 - 2 牛蒡、山药和藕的常规养分比较( 1 0 0 9 ) t a b 1 - 2c o m p a r e dw i t hc o n v e n t i o n a ln u t t i e n ! o f b u r d o c k 、y a ma n dl o t u s ( g 1 0 0 9 ) 无机元素的分析见表1 3 ，( 黄顺福，2 0 0 5 ) 从表中可以看出c a 、f e ，z n 、均比山药 第一章前言 和藕高，其中c a 含量接近是山药含量的3 倍，m n 高于山药，低于藕。k 的含量达到 1 1 4 4 m g 1 0 0 9 ，k n a 比高，有利于维持机体的酸碱平衡。 表1 - 3 牛蒡、山药和藕的无机元素含量比较钿g 1 0 0 9 ) t a b 1 - 3c o m p a r e dw i l hi n o r g a n i ce l e m e n t so f b u r d o c k 、y a ma n dl o t u s ( m g 1 0 0 9 ) 牛蒡根富含菊糖( i s h i m a r u e ta l ，2 0 0 4 ) ，关于牛蒡菊糖的分子结构包括聚合度和分子 量的大小目前尚未有公开报道。按保守估计仅山东、江苏两地1 万多公顷牛蒡种植地， 能年产1 0 万吨等外牛蒡根，可提取牛蒡菊糖3 0 0 0 4 0 0 0 吨，经济效益非常可观。但大量 的等外牛蒡根没有很好地利用，造成了牛蒡资源的浪费。为此，本文开展了以牛蒡根为 原料，以含有保健功能的牛蒡菊糖为主要成分，研制了具有牛蒡特色的深加工产品，牛 蒡茶和牛蒡口含片。 牛蒡根实际上含有大量可以利用的优质膳食纤维，尤其是水溶性膳食纤维( 郝林华 等，2 0 0 3 ) 。它虽不具营养价值，但能治疗、预防许多疾病，对人体的正常代谢必不可 少。因此，牛蒡根可以作为制备膳食纤维的重要资源之一。牛蒡中的膳食纤维的溶胀性 和持水力较高，较西方国家常用的麸皮纤维生理活性高；而且制备工艺操作简单，成本较 低，得率较高，可以进一步开发利用。 1 1 4 国内外的现状研究 在我国，牛蒡的根，茎，叶，果实均可药用，近年来经过科研人员的攻关，开发出 牛蒡根、茎、叶及牛蒡籽清汁饮料，牛蒡罐头和茶片等系列产品( 宦银振和李燕1 9 9 8 ) ， 正推向国内外市场，前景看好，现今己在牛蒡根中提取了菊糖和膳食纤维，也使其部分 作为食品添加剂来应用。在日本，将其用来油炸鱼虾、做混合饭，酱腌咸菜，做牛蒡卷、 色拉、汤菜的原料。并且日本学者筱田等从牛蒡的种子中分离得到牛蒡苷和牛蒡苷元， 使其在医药学中有了很大的研究进展。据报道，经常食用牛蒡能降血脂、防便秘、促进 血循环，对高血压、糖尿病和直肠癌等有较好的预防作用( 魏东和t 联翠，2 0 0 6 ) ，具 本草纲目记载牛蒡具有祛风热、消肿毒，治头晕咽痛、齿痛咳嗽、消渴( 即糖尿病) 6 沈阳农业大学硕士学位论文 等。牛蒡具有良好的营养保健价值，通过对牛蒡的深加工，使得其的经济价值有所提高， 并且在成分上较原材料也有明显增强。本次试验主要是以牛蒡为研究对象，将其加工为 牛蒡茶和牛蒡含片，据有关资料显示，牛蒡茶对高血压、糖尿病、便秘等有重要的食疗 效果。牛蒡含片具有类似于咖啡的风味，并且具有防龋齿等功能。故对于牛蒡的深加工 是及其有意义的。 1 2 菊糖 通常，我们把线型菊糖型果聚糖统称为菊糖。菊糖，又称菊粉、土木香粉，是一种 天然水溶性的果聚糖，在自然界分布很广，存在于植物、海藻及真菌和细菌中，但来源 主要是菊科植物( b o n n e t tc ta l ，1 9 9 4 ) 。 1 2 1 菊糖的化学性质 菊糖的化学性质( 张伟，2 0 0 0 ) ：纯化学分析级的菊糖是球状放射性结晶，平均分 子量介于5 6 0 0 6 3 0 0 之间，视分子聚合度而。从菊苣中精制的天然菊糖为白色、无定形、 易吸湿的粉末，比重约为1 3 5 ，分子量为1 6 0 0 。味道温和不具刺激性。一般市售产品因 含少量的单、双糖而略具甜味。菊糖可溶于水，其溶解度随温度变化而异，在1 0 下溶 解度为6 。而9 0 下则增加到3 3 。正常情况下，菊糖可分散于水中，但因其具有吸 湿性易发生结块现象，可在菊糖中混入砂糖或淀粉改善其分散性。菊糖与水的结合力约 为1 ：1 5 ，在溶液中可降低水的冰点，提高水的沸点。 1 2 2 菊糖的理化性质 ( 1 ) 水溶性。菊糖较易溶于水，1 0 时的溶解度为6 ，加热溶解更快，这是与纤 维类填充剂不同之处。 ( 2 ) 溶液粘度。菊糖溶液的粘度随其含量增加而增大。当浓度为l 1 0 时其粘 度逐渐增加，当浓度达到3 0 时，菊糖与水开始形成凝胶，冷却3 0 6 0 m i n 便形成 凝胶。随浓度增大，凝胶速度加快，当浓度达4 0 5 0 时立即形成凝胶，所形成 的凝胶十分坚实。 ( 3 ) 保湿性。菊糖吸湿性强，可作为食品的保湿剂控制食品湿度的变化。菊糖另一 重要特性是对溶液水分活度的影响。由于菊糖具有结合自由水的能力，故可降低食 品的水分活度值，从而延长食品的保值期。 ( 4 ) 稳定性。菊糖对热具有较强的稳定性，在1 0 0 下加热也不易降解。 ( 5 ) 风味。纯的菊糖是无味的，一般商品菊糖含有少量果糖或双糖而略带甜味，味 7 第一章前言 道中和不具刺激性。菊糖可与高甜度、低能量甜味剂共同制作低热量甜食。 1 2 3 菊糖的生理特性 菊糖( 陈小明和朱太海，2 0 0 0 ) 以( 2 1 ) 键连接，不能被人体消化道中的酶分解消 化，摄入的菊糖通过胃及小肠进入结肠，被肠道微生物发酵利用，生成短链脂肪酸，菊 糖的热值由短链脂肪酸间接生成，大约6 3 g ，菊糖属于低热量成分，许多国家用它 取代糖，以降低乳制品的热量。 菊糖与双歧杆菌( 阳元娥和罗发兴，2 0 0 2 ) ：双歧杆菌具有维持正常的肠道微生态。 增强主免疫力，合成b 族维生素，抑制肿瘤细胞生长，减少肠道内有害物质的产生与积 累等多种生理功能。众多研究表明菊糖与低聚果糖一样可促进人体内双歧杆菌和乳酸杆 菌的增殖而抑制病原菌如大肠杆菌、梭状芽胞杆菌和沙门氏菌的生长。g i b s o n ( 1 9 9 4 ；1 9 9 5 ) 认为，双歧杆菌数量的增加可以改变肠道微生态。抑制有害菌的繁殖。其作用机制可能 是低聚果糖发酵产生的己酸和乳酸降低了肠道p h 值，阻止了病原菌及腐败菌在肠内的定 殖；另外，发酵产生的短链脂肪酸也抑制了细菌毒素的产生。 菊糖与糖尿病：菊糖的不消化性使其摄人后不会引起血糖浓度的增加，更不促进血 液中胰岛素浓度上升，适合糖尿病患者使用。事实上，菊糖用于糖尿病患者已有很长历 史，s t r a u s s ( 1 9 1 1 ) 报道，4 0 l o o g d 的菊糖对患者是有益的。 菊糖与胆固醇、血脂质代谢：很多研究者报道菊糖能降低血液中胆固醇及三甘油醋 的含量，使体内低密度脂蛋白( u ) l ) 浓度降低，不影响高密度脂蛋白( h d l ) 浓度，使得 h d l l d l 比率增加。推测其原因：血液中胆固醇降低是因菊糖有效增加胆酸的排除及 抑$ i h m g 还原酶活性。而减少肝脏内胆固醇的生物合成：三甘油酯的降低则与脂质吸 收和脂肪酸合成减少有关。 菊糖与直肠癌等肠道疾病：菊糖的不消化性和可发酵性，能促进机体维持正常的肠 道生态，增加粪便体积、降低粪便p h 值，对于便秘、肛门、直肠疾病等有良好的预防效 果。此外，随着粪便体积增加，可将肠道中有毒物质稀释从而防止了癌症疾病的发生。 菊糖与矿物质吸收：对于饮食中矿物质的吸收，膳食纤维常起干扰作用。主要因为 膳食纤维含量高的饮食，其植酸含量相对较高影响了矿物质的吸收。研究者发现，菊糖 促进矿物质的吸收，特别是钙，这是由于菊糖的呵发酵性使肠内p h 值降低，促使钙、镁 等变成可溶性的，而易于通过上皮细胞被人体吸收。因此，菊糖可预防、治疗骨质疏松 症。 8 沈阳农业大学硕士学位论文 1 2 4 菊糖在食品中的应用 除菊糖在生产果糖、低聚果糖的应用之外( 于敏等，1 9 9 8 ) ，菊糖目前主要用于增 加食品粘度，赋予食品质感以及改善低热量饮料、低脂或非脂肪涂抹食品、酸乳、冰淇 淋、巧克力、色拉调味汁等食品组织。菊糖并可用于烘培制品及其他谷物制品，其中包 括： ( 1 ) e h 于菊糖具有结合水的能力，它可控制产品水分从而延长保质期。 ( 2 ) 控制糕点及甜食面团的粘度，这在低脂面糊中尤为重要。加人植物胶可以增加 粘度，适当的植物胶与菊糖可使其具有与全脂面糊相似的粘度、质感和流动性。 ( 3 ) 菊糖与水凝胶可用作脂肪的替代物，加入一价及二价阳离子可改善凝胶的性质。 由菊糖可以制成菊糖一水凝胶、菊糖一水表面活性剂凝胶、菊糖一水一油乳浊液及菊糖 一水一植物胶组合，开拓系列脂肪替代物，用于烘培食品制造。 ( 4 ) 脂肪有助于糖霜充气，泡沫稳定，并赋予润滑性及良好口感。将菊糖溶解于水 中。与一种充气乳化剂组合可获得一种塑性脂肪替代物，它与糖混合后可用于制作非脂 肪糖霜或开发低糖糖霜。在标准的糖霜商品中，菊糖可以改善其塑性。由于它们所具有 的吸湿性，菊糖无须使糖霜内干燥即能使表面快速形成干皮。 ( 5 ) 在低脂肪及鸡蛋用量低的糕点中，速溶化菊糖可使产品的柔软性有所改善，糕 点面糊中的菊糖凝胶可使产品柔软性及保质期都有提高。 ( 6 ) 在面包制造中高浓度菊糖与乳化剂及植物凝胶可模拟脂肪的功能。菊糖凝胶可 使面团中的加水量增加。由于菊糖经微波处理后会变得松脆。它可用以解决微波面包制 品不能形成硬皮的缺陷。 ( 7 ) 菊糖与形成凝胶蛋白质、亲水胶体组合后可用于配制低脂肪烘焙涂抹物，使其 具有与高脂肪制品相似的熔融及流变特性。 1 3 试验的目的、内容和意义 1 3 1 试验目的 以新鲜牛蒡根为原料，通过深加工将其制成食用方便和具有保健功能的牛蒡茶和牛 蒡口含片，此类产品具有牛蒡的特殊风味，基本保留了牛蒡固有的营养成分，其食疗功 能较原材料有明显的增强，并且营养成分也有所增强。 1 3 2 试验内容 以新鲜牛蒡根为原料，e 要研究将其制成牛蒡茶饮片、牛蒡口含片的加 过程中， 9 第一章前言 所得到的最佳加工工艺，使得牛蒡经深加工之后仍然可以保持其优良的性质，并最大限 度保留了牛蒡中的功能成分一菊糖，使得它的保健功能得到很好的应用。 圈1 _ 1 技术路线 t a b 1 1t e c h n i c a l 瑚t c ( 1 ) 菊糖含量测定的建立 分别采用常规方法、h p l c 和紫外分光光度计法进行牛蒡菊糖含量的测定。 ( 2 ) 预处理 护色处理( 刘玲和高维，1 9 9 7 ) ，采取不同的护色剂，本次试验主要采用柠檬酸、 抗坏血酸、亚硫酸氢钠、氯化钠在不同浓度下，以护色效果和褐变程度为主要指标，选 出最佳的护色剂：烘干处理，由于现有试验器材的限制，烘于设备仅有电热鼓风干燥箱 和焙烤箱，将护色后的牛蒡放入不同温度进行烘干，以色泽和糖成分的减少程度为指标 选出最佳的烘十温度。最终得到牛蒡茶。 1 0 沈阳农业大学硕士学位论文 ( 3 ) 提取方式 本次试验分别以热水和超声波两种方式对牛蒡干粉进行提取，以提取液中的菊糖含 量为主要指标，并将两种提取方式进行比较，得出最佳的提取方式。 ( 4 ) 脱色 运用传统活性炭和阴阳离子交换树脂进行吸附色素的脱色方法，进行牛蒡提取液脱 色处理，以脱色效果和菊糖损失率为指标，得出较佳脱色条件。 ( 5 ) 牛蒡含片的制各 以浓缩的牛蒡提取液为主要原料，添加一定的糖、酸、填充剂等辅料，经混合、干 燥和压片等处理，得到具有牛蒡特色的口含片。 1 3 3 试验的意义 针对于牛蒡这种营养价值高的蔬菜，将其加工成既具有原材料的营养成分，又具有 食用方便和保健功能的特点。目前，将牛蒡根仅作为蔬菜开展种植，不会产生附加值很 高的经济效益，也不容易调动种植者的积极性。大量的等外牛蒡根没有很好地利用，造 成了牛蒡资源的浪费。为此，本文开展了从牛蒡根提取牛蒡菊糖进行研究，获得了成效， 牛蒡的深加工是牛蒡再发展的又一途径，牛蒡系列产品的开发，不仅能扩大牛蒡在国内 外的销售量和满足不同层次消费者的需要，而且可以提高牛蒡的附加值，增加经营者的 收入，牛蒡的深加工、多层次开发的前景广阔。本课题对通过对牛蒡的深加工，得到牛 蒡茶、牛蒡口含片的生产工艺系统全面的研究，使得牛蒡在深加工的潜力得到很好的发 挥。 第二章菊糖测定方法的建立 第二章菊糖测定方法的建立 2 1 材料与方法 2 1 1 主要试剂 氯仿、冰醋酸、苯胺、二苯胺、磷酸( 均为分析纯) 薄层层析g 硅胶板上海市崇明建设镇 2 1 2 主要仪器 可见分光光度计7 2 0 0尤尼柯( 上海) 仪器有限公司 高效液相色谱仪美国w a t e r s 公司 包括：w a t e r s 6 0 0 泵、w a t e r s 6 0 0 控制器、示差检测器( 2 1 4 0 ) 、在线脱气机( w a t e r s l n l i n ed e g a s s e ra f ) 、m i l l e n n i u m 3 2 色谱工作站 2 2 结果与分析 2 2 1 常规方法 总糖的测定：蒽酮比色法。 还原糖的测定：滴定法 菊糖的含量= 总糖还原糖，但是此种方法所测定的菊糖含量中还是偏高的，原因是 菊糖和蔗糖均为非还原性糖，总糖所测定的糖包括非还原性和还原性糖，所以采用此种 方法所测定的菊糖含量是菊糖和蔗糖的混合物。故此方法不够精确。 2 2 2 高效液相色谱法 将不同梯度的菊糖标准品，注入高效液相色谱仪中，菊糖标准品没有出现峰型，更 改流动相的比值后，菊糖标准品也没有出现峰型；将菊糖标准品进行水解，可以发现水 解产物在色铺仪中会有果糖峰面积的出现，在水解3 0 r a i n 时，菊糖水解产物在色谱仪中 出现果糖峰面积和不知具体成分的产物峰形，据猜测此产物应为某种低聚果糖，再将菊 糖进行水解，会发现果糖的峰面积会继续增加。在5 0 m i n 时，果糖的峰面积不再增加， 所以菊糖的含量应以水解后果糖含量建立标准曲线。此测定方法在理论上是成立的，但 是在实际中是行不通的，由于果糖和葡萄糖的峰形无法分开，所以此条件是不能很精确 的得到菊糖含量。 在牛蒡提取液中糖成分的h p l c 图中，如图2 一i ，可以看出，只有三种糖的成分即 果糖、葡萄糖、蔗糖。菊糖没有出现峰璎，而果糖与葡萄糖也没有具体的分，f f 。 沈阳农业大学硕士学位论文 卜果糖。2 - 葡萄糖，卜蔗糖 l f r u c t o s e 2 g l u c o s e ，3 - s u c r o s e 图2 - 1 牛蒡中糖成分的 驴l c 结果分析 f i 2 - 1h p l c c k t o m a t o l ，r a p 。h y o f t h e k i n d o f s u g , o f b u l l o c k 卜果稽， 葡萄糖，3 一低聚果糖 l - f r u c t o s e ，2 - g l u c o s e ，3 - f r u c t o o li g o s a c c h a r i d e s 图2 _ 2 牛蒡菊糖水解后糖成分的h p l c 的结果分析 h g 2 2h p l cc h r o m a t o g r a p h yo f t h es u g a ro f b u r d o c kh y d r o l y s i s 将牛蒡提取液水解3 0 m i n 时，见图2 2 ，可以看到蔗糖几乎全部被水解，果糖和葡 萄糖的峰面积也增加了一些，但是果糖的峰面积增加的更多一些，果糖所增加的部分包 括蔗糖水解后的产物和菊糖水解后的产物，在图中也可以看到在图中7 m i n 处出现了一 个峰型，推测这种产物为一种低聚果糖。继续将牛蒡中菊糖进行水解，得出在5 0 m i n 左 右，果糖的峰面积不再增加。 第二章菊糖测定方法的建立 1 4 卜蔗糖，2 一果糖，3 一葡萄糖，4 _ 菊糖，5 、6 - 菊糖标准品水解 产物，7 、8 一脱色处理后的牛蒡提取液，9 、l o - 牛蒡提取液水 解产物 围2 叼t c l 的结果分析 f i g 2 3t h er e s u l t so f t l c 卜蔗糖，2 一果糖，3 一葡萄耱，4 一菊糖，5 、6 - 菊糖标准品水解 产物，7 ，8 一脱色处理后的牛蒡提取液，9 、1 0 一牛蒡提取液最 终的水解产物 图2 - 4t l c 的结果分析 f i g 2 4t h e r e s u l t so f t l c 沈阳农业大学硕士学位论文 将未水解的牛蒡提取液和水解后的牛蒡提取溶液进行薄层层析( 马莺和孙建 华，2 0 0 3 ) 。菊糖标准品和牛蒡提取液经水解3 0 m i n 后，见图2 3 ，菊糖标准品水解产物 和牛蒡提取液的水解产物在硅胶板上会同时出现不知道具体成分的产物，据猜测此产物 为低聚果糖；菊糖标准品和牛蒡提取液经水解5 0 r a i n 后，见图2 4 ，菊糖标准品水解产 物和牛蒡提取液的水解产物在硅胶板上只存在果糖和葡萄糖。薄层层析所得到的结论与 液相的结论相符。 2 2 3 紫外分光光度计法 2 2 3 1 菊糖最大吸收峰的确定 精确称取1 克的菊糖标准品，加入5 0 r a l 蒸馏水，得到3 0 m g m l 的菊糖溶液，将菊糖标 准品溶液在紫外分光光度计波长为1 9 0 n m 6 0 0 n m 下扫描，从而得到图2 5 ，由图得菊糖 的最大吸收峰在2 8 9 n m 。 ol l l l l l l l l - j j 。- j 4 j j j j “ 1 o 铘纳3 3 7 04 1 04 5 04 9 05 3 05 7 0 波长( n r n ) w a v el e n g h ( n 哪 图2 _ 5 菊糖标准品在紫外可见分光光度计下的吸收峰 f i g 2 - 5 t h ca b s o r p t i o n p c a k o f i n u l i ns t a n d a r d t r a d e r u l t r a v i o l e ts p e c t r o p h o t o m e t e f 2 2 3 2 菊糖标准曲线的建立 分矧j sm j 成浓度为4 m g m l 、6 m g m l 、8 m g m l 、l o m g m l 、1 2 m g m l 、1 4 m g m l 、1 6 m g m l 、 1 8 m g m l 、2 0 m g m l 的菊糖标准品溶液，在以蒸馏水作空白，在2 8 9 咖处测定这些标准溶 液的吸光度，得标准曲线如图2 6 。回归方程：y = 1 3 1 5 x 2 3 3 3r 2 = 0 9 9 8 3 惜 | 彗 舱 啪 峨 godjo善 靼簧督 第二章菊糖测定方法的建立 2 4 2 0 1 6 。 1 2 8 0 00 0 40 0 80 1 20 t 60 2 吸光值 a b s o r p t i o n 图2 - 6 菊糖的标准曲线 f i g 2 - 6 t h es t a n d a r dc u r v e o f i n d i a 2 3 小结 此次试验主要从菊糖含量的测定出发，分别探索了常规的测定糖成分的方法、高效 液相色谱法、紫外分光光度计法来测得菊糖含量。以常规测定糖的方法无法精确测定菊 糖含量：而由于柱子的限制，高效液相色谱法也无法精确测定，最终选择紫外分光光度 计法测定菊糖的含量，此方法能够准确、方便的测定菊糖的含量。 1 6 一_【me型爱姆壤 沈阳农业大学硕士学位论文 第三章预处理对牛蒡深加工的影响 当牛蒡切割( 陈言楷和陆东和，2 0 0 3 ) 、去皮和受机械伤后，酚类物质和多酚氧化 酶的分隔遭到破坏，在p p o 的催化下，酚类物质迅速被空气氧化成醌类，醌类再进一步 聚合成多聚醌的褐色物质，影响了牛蒡的外观。试验证明，通过抑制剂对牛蒡中多酚氧 化酶的活性影响很大。本次试验中所用的各种护色剂( 褐变抑制剂) 均以不同梯度进行 试验，以护色效果和褐变度为指标，以得到最佳浓度的护色剂为目的。各处理护色剂浓 度均低于国家食品添加剂的使用标准，符合安全要求。 烘干处理的主要的目的是祛除牛蒡本身所具有的气味，此工序是在护色后的( 以护 色效果最佳的) 牛蒡片，放入烘箱中进行烘干，以干片色泽和糖含量为指标，选出最佳 的烘干条件。从而得到色泽好，味道佳的牛蒡茶。 3 1 材料与方法 3 1 1 试验材料 新鲜的牛蒡产于辽宁 3 1 2 主要试剂及仪器 3 1 2 1 主要试剂 抗坏血酸、氯化钠、亚硫酸氢钠、柠檬酸均为食品添加剂 酒石酸钾钠、亚铁氰化钾、醋酸锌、冰醋酸、次甲基蓝、蔗糖、硫酸、硫酸铜、盐 酸、均为分析纯( a r ) 试剂。 3 1 2 2 主要仪器 d f h 52 8 型电热鼓风干燥箱 沈阳市红旗试验设备场 h h - 6 型数显恒温水浴锅国华电器有限公司 电子天平北京赛多利斯仪器系统有限公司 电子万用炉北京市永光明医疗仪器厂 微电脑电磁炉广东容声电器股份有限公 w f j 7 2 0 0 型紫外分光光度计尤尼柯( 上海) 仪器有限公司 1 7 第三章预处理对牛蒡深加工的影响 3 1 3 试验方法 3 1 3 1 护色剂的配制 分别取维生素c 、氯化钠、亚硫酸氢钠、柠檬酸不同剂量，配制不同梯度的溶液。 3 1 3 2 护色方法 将新鲜牛蒡洗净后，切成2 m m 左右的厚度，立即浸入配制好的防褐变试剂液中 1 0 r a i n ，取出后凉置在阴凉处，装入保鲜袋中。并进行感观色泽评价。 3 1 3 3 褐变度( b d ) 的测定 新鲜样品按1 ：1 0 ( 重量比) 加蒸馏水，低温匀浆2 分钟，过滤后取滤液于2 5 保温 5 分钟，而后稀释1 倍，测定褐变度，结果以a 4 2 0 x 1 0 表示褐变的程度。 3 1 3 4 热处理 将牛蒡鲜切片分别在6 0 、7 0 、8 0 、9 0 、1 0 0 、1 1 0 、1 2 0 、1 3 0 、1 5 0 下进行3 个小时的烘干处理。 3 1 3 5 糖的测定 ( 1 ) 总糖的测定葸酮比色法 吸取1 0 m l 滤液至1 0 0 m l 容量瓶中，定容，取l m l 己被稀释的糖提取液至一个具有 塞的比色管中，然后沿管壁缓缓注入蒽酮试剂4 m l ，加完后立即摇动半分钟，加入沸水 浴中准确加热1 0 m i n ，取出后放入冷水中迅速冷却1 0 r a i n 。使之显色稳定，与6 2 0 n m 波 长下进行比色，测定光密度，与标准曲线如图2 一l 进行对比 葸酮比色法葡萄糖标准曲线 e 毯 爱 嚣 器 糖 1 2 0 r 1 0 0 8 0 - 6 0 4 0 - 2 0 一 y = 2 8 8 1 6 x 一2 4 4 9 4 r = 0 9 9 7 0 - - - - - - - - - - - - - - - - 一 00 t 0 ；03 吸光值 a b s o r p t i o n 图3 - 1 葡萄糖标准曲线 f i g ，3 - l t h c s t a n d m dc u l v e o f g l u c o s e 沈阳农业大学硕士学位论文 ( 2 ) 菊糖紫外分光光度计法 ( 3 ) 还原糖直接滴定法( g b 5 0 0 9 8 8 5 ) 3 2 结果与讨论 3 2 1 不同处理条件对护色效果的影晌 3 2 1 1 不同护色剂对护色效果的影响 表3 - 1 不同护色剂的护色效果分析 t a b 3 - 1 a n a l y z e t o t h ec o l o r e f f e c t o f d i f f e r e n tc o l o r f i x a t i v e p r o t e c t s 护色剂 r e a g e n t s 浓度及护色效果 d e e s i t y a n d c o l o r e