（食品科学专业论文）小麦麸皮膳食纤维的脱色及超微粉碎加工.pdf

摘要 摘要 本文主要研究了小麦麸皮膳食纤维的脱色，超微粉碎技术及应用。混合酶法提取膳 食纤维后，经过脱色和超微粉碎等加工工艺，比较前后膳食纤维功能特性的变化。选择 过氧化氢为脱色剂，并用微波辅助其脱色，实验发现脱色的最终条件为：6 过氧化氢 浓度，p h 9 ，时间1 2 0 s ，微波功率8 0 0 w ，最终膳食纤维白度可以达到8 6 6 7 ，比未脱色 的膳食纤维白度值高出3 1 5 9 ，脱色效果显著。膳食纤维经脱色处理后蛋白质，淀粉等 杂质含量减少，不溶性膳食纤维含量提高，由原来的7 3 9 8 升高到8 2 1 3 ，得到了进 一步纯化，同时颜色得到了明显提高。 利用振动式粉碎机对脱色后的膳食纤维进行粉碎，粉碎后膳食纤维的粒径由原来的 2 0 0 3 0 0 9 m 变为2 0 一- - 3 0 9 m 。粉碎后可溶性膳食纤维含量和白度都得到了一定程度的升 高，分别提高了7 3 7 和3 2 9 。脱色使膳食纤维持水性，持油性，溶胀性和吸附胆固醇 能力都得到了一定程度的提高，但其吸附重金属离子能力下降。阳离子交换能力降低。 进一步超微粉碎又使得膳食纤维持水性，持油性，溶胀性和吸附胆固醇能力有一定程度 的下降，但其对重金属离子的吸附能力得到提高，阳离子交换能力也得到一定的改善。 同时研究了脱色和超微粉碎对小麦麸皮膳食纤维的体外抗氧化能力的影响，如清除 d p p h ( 1 ，1 二苯基苦基苯肼) 能力、还原力、螯合铁离子能力等。原料麸皮纯化制取 膳食纤维过程导致d f l ( 酶法提取的膳食纤维) 的可提取酚含量下降( 从1 2 3 8 1 到 3 7 9 5 9 9 g ) ，清除d p p h 能力，还原力和螯合铁离子能力也下降。脱色后的膳食纤维 d f 2 的可提取酚含量( 从3 7 9 5 到7 5 2 1 x g g ) 、清除d p p h 。能力( 从1 7 2 5 到4 1 3 ) 、 还原力( 从0 1 4 8 到0 0 5 1 ) 和螯合铁离子能力( 从8 3 6 9 到4 8 1 2 ) 下降。进一步超 微粉碎使可提取酚含量( 从7 5 5 到4 0 3 3 9 9 g ) 、清除d p p h 能力( 从4 1 3 到2 5 6 3 ) 、 还原力( 从o 0 5 1 到0 2 5 5 ) 、螯合铁离子能力( 4 8 1 2 到8 0 8 4 ) 升高。x 一射线衍射 图显示脱色和超微粉碎均未改变膳食纤维的晶体结构。扫描电镜图显示膳食纤维为片层 状结构，粉碎后膳食纤维颗粒粒径急剧减小。 用b r a b e n d e r 粉质仪和拉伸仪研究小麦麸皮膳食纤维d f l 和经过脱色和超微粉碎处 理的6 0 r a i n 样品d f 3 对中筋面粉面团流变学性质的影响。结果表明，麦麸膳食纤维对 面团流变学性质的影响随着添加量的增加而呈现不同的变化。d f l 和d f 3 对面团的粉 质特性均有改良作用。d f l 和d f 3 的添加对面团的拉伸特性有恶化的作用。综合粉质 特性和拉伸特性，d f l 和d f 3 在添加量为l 3 时，对面团流变学性质有改良作用。 研究d f l 和d f 3 对馒头感官特性和质构特性的影响。d f l 在添加量为2 - - 一3 时 馒头的硬度、弹性、咀嚼性和回复性都较好，且感官评价得分较高，高于空白，在2 添加量时最高。添加量超过2 后l 值降低到8 6 以下，为浅褐色，且能明显看出膳食纤 维颗粒。综合评价其添加量在2 为宜。d f 3 添加量小于4 时质构品质也较好，且感官 评价得分高于d f l ，在3 添加量时最高。在同比添加量上l 值高于d f l ，为9 3 7 2 ，比 d f l 高出1 0 2 0 ，整体感觉好于d f l 。综合评价其添加量在3 为好。 关键词：小麦麸皮，膳食纤维，脱色，超微粉碎，性质，面团，馒头 a b s t r a c t a b s t r a c t t h ed e c o l o r a t i o n 。m i c r o n i z a t i o na n da p p l i c a t i o no fw h e a tb r a nd i e t a r yw e r es t u d i e di n t h i sp a p e r m i x e de n z y m a t i cm e t h o dw a su s e dt oe x t r a c td i e t a r yf i b e rf o r m 册7 e a tb r a n p e r o x i d e h y d r o g e nw a s c h o s e na st h ed e c o l o r i n ga g e n t r e s u l ts h o w e dt h a to p t i m u m d e c o l o r a t i o nc o n d i t i o no fp e r o x i d eh y d r o g e na n dm i c r o w a v ea s s i s t a n td e c o l o r e dw a s6 d e c o l o r i n ga g e n tc o n c e n t r a t i o n ，p h 9 ，d e c o l o r i n gt i m ew a s12 0 sa n dp o w e rw a s8 0 0 w f i n a l l y t h elc o u l dr e a c ht o8 6 6 7 ，31 5 91 1 i 曲e l t h a nb e f o r e t h ee f f e c tw a so b v i o u s a t i e r d e c o l o r a t i o nt h ec o n t e n to fp r o t e i na n ds t a r c hw a sr e d u c e di nt h ed i e t a r yf i b e r , t h ec o n t e n to f i d fw a se n h a n c e dt o8 2 13 ，a n dc o l o rw a si m p r o v e d d fw a sc r u s h e db yv i b r a t o r yc r u s h e r , a n dg r a n u l es i z eo fd i e t a r yf i b e rw e r ec h a n g e d f r o m2 0 0 - - - 3 0 0 1 x r nt o2 0 - - 3 0 9 ma f t e rc r u s h e d t h ec o n t e n to fs d fa n dt h elw e r ei m p r o v e d e f f e c t l y ，e n h a n c e db y7 3 7a n d3 2 9r e s p e c t i v e l y n er w ，w r c ，o r ca n dt h ea d s o r p t i o no f c h o l e s t e r o lo fd i e t a r yf i b e rw e r ei m p r o v e da f t e rd e c o l o r a t i o n ，b u tt h ea d s o r p t i o no fh e a v y m e t a li o na n dt h ec a t i o n e x c h a n g ec a p a c i t yw e r ef a i l e d h o w e v e r ，t h er w ，w r c ，o r ca n d t h ea d s o r p t i o no fc h o l e s t e r 0 1o fd i e t a r yf i b e rw e r ef a l l e da f t e rm i c r o n i z a t i o n ，b u tt h e a d s o r p t i o no fh e a v ym e t a li o na n dt h ec a t i o n e x c h a n g ec a p a c i t yw e r ei m p r o v e d t h ee f f e c tt o a n t i o x i d a n ta c t i v i t i e so fh i g hf i b r ep r o d u c t sf r o mw h e a tb r a nb yd e c o l o r a t i o na n d m i c r o n i z a t i o nw e r es t u d i e db yt h ev i t r om e t h o d s t h ed p p h s c a v e n g i n g ，r e d u c i n gp o w e ra n d c h e l a t i n ga b i l i t yw e r ee v a l u a t e d t h er e s u l ts h o w e dt h a tt h eo fw h i c hd i e t a r yf i b r e ( d f1 ) c o n c e n t r a t e so b t a i n e df r o mw h e a tb r a nw i t h0 【a m y l a s ea n da l c a l a s er e s u l t e di no b v i o u s1 0 s s e s o fe x t r a c t a b l ep h e n o l i c ( f r o m12 3 9t o3 7 9g gg a l l i ca c i de q u i v a l e n t s g ) a n dt h es c a v e n g i n g c a p a c i t yo nd p p h ，r e d u c i n gp o w e ra n dc h e l a t i n ga b i l i t y t h ed e c o l o r a t i o nr e s u l t e d i n o b v i o u sl o s s e so fe x t r a c t a b l ep h e n o l i c ( f r o m3 7 9t o7 5 腭g a l l i ca c i de q u i v a l e n t s g ) a n dt h e s c a v e n g i n gc a p a c i t yo nd p p h ( f r o ml7 1l t o4 0 9 ) ，r e d u c i n gp o w e r ( 。f r o m0 14 6t o0 0 5 2 ) a n dc h e l a t i n ga b i l i t y ( f r o m8 3 8 7t o4 8 0 2 1 w h i l et h en e x tm i c r o n i z a t i o nr e s u l t e di no b v i o u s r i s eo fe x t r a c t a b l ep h e n o l i c ( f r o m7 5t o4 0 3g gg a l l i ca c i de q u i v a l e n t s g ) a n dt h es c a v e n g i n g c a p a c i t yo nd p p h 。( f r o m4 0 9 t o2 5 6 9 ) ，r e d u c i n gp o w e r ( f r o m0 0 5 2t o0 2 5 6 ) a n d c h e l a t i n ga b i l i t y ( f r o m4 8 0 2 t o81 2 3 1 t h ep i c t u r eo fx - r a yd i f f r a c t i o nr e v e a l e dt h a t d e c o l o r a t i o na n dm i c r o n i z a t i o nc o u l dn o tc h a n g ec r y s t a ls t r u c t u r eo fd f t h ep i c t u r eo fs e m s h o w e dt h a tt h eu l t r a s t r a c t u r eo fd f1w a ss m a l lp i e c e s ，a n dt h es i z eo fd f 3w a sm i n i s h e d r a p i d l y i n f l u e n c e so ft h ed i e t a r yf i b e r ( d f1w i t hn o n et r e a t m e n ta n dd f 3t r e a t e dw i m d e c o l o r a t i o na n dm i c r o n i z a t i o n ) u p o nt h er h e o l o g yp r o p e r t i e s o fw h e a td o u g hw i t h m e d i u m g l u t e nf l o u rw e r ei n v e s t i g a t e db yab r a b e n d e rf a r i n o g r a p ha n da ne x t e n s o g r a p h t h e s t u d i e ss u g g e s t e dt h a tw i t ht h ea d d i t i o no fd i e t a r yf i b e ri n c r e a s e d ，t h er h e o l o g yp r o p e r t i e si n d o u g hw a si n f l u e n c e d b o t hd f ia n dd f 3i m p r o v e dt h ef a r i n o g r a m ，b u td e t e r i o r a t e dt h e e x t e n s i b i l i t y b a s e do nt h ec o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no ff a r i n o g r a ma n de x t e n s i b i l i t y , t h e r h e o l o g yp r o p e r t i e sw e r ei m p r o v e dw i t ht h ec o n t e n to fd f la n dd f 3i nt h e1 0 w1 e v e l ( 1 3 ) t h ei n f l u e n c eo nc h a r a c t e r i s t i c so fs e n s e t e x t u r ea n dc o l o ro fs t e a m e db r e a db yd f1a n d i i a b s t r a c t d f 3w e r ea l s os t u d i e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a ts t e a m e db r e a dm a d eb y2 t o3 o fd f1w a s g o o di nh a r d n e s s ，f l e x i b i l i t y ，c h e w i n e s sa n dr e s i l i e n c e ，a n dt h es c o r eo fs e n s ee v a l u a t i o nw a s f a v o u r a b l ea n dt h es c o r ew a st h eh i g h e s tw h e nt h ed f1c o n t e n tw a s2 w 1 1 e nt h ec o n t e n to f d f1w a sa b o v e2 ，t h elw a sl o w e rt h a n8 6 ，a n dt h ec o l o rw a sl i g h tb r o w n ，a n dt h eg r a n u l e o fd f1c o u l db e e ns e e nc l e a r l y c o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o no fi t sc o n t e n tw a s2 t h e c h a r a c t e r i s t i c so ft e x t u r eo fs t e a m e db r e a dm a d eb yl e s st h a n4 o fd f 3w a sa l s og o o d a n d t h es c o r eo fs e n s ee v a l u a t i o nw a sb e t t e rt h a ns t e a m e db r e a dm a d eb yd f1 ，a n dt h es c o r ew a s t h eh i g h e s tw h e nt h ed f1c o n t e n tw a s3 i nt h es a m ea c c e s s i o n ，t h elo fd f 3w a s9 3 7 2 ， 1o 2h i g h e rt h a nd f1 ，a n dt h ec o l o rw a sl i g h t e ra n db e t t e rt h a nd f 1 c o m p r e h e n s i v e e v a l u a t i o no fi t sc o n t e n tw a s3 k e yw o r d s ：w h e a tb r a n ，d i e t a r yf i b r e ，d e c o l o r a t i o n ，m i c r o n i z a t i o n ，p r o p e r t i t y ，d o u g h ， s t e a m e db r e a d i i i 注释表 d f l d f 2 d f 3 d f t d f s d f i d f 注释表 经混合酶法提取得到的未脱色的膳食纤维 d f l 经微波辅助过氧化氢脱色得到的膳食纤维 超微粉碎6 0 m i n 的d f 2 膳食纤维 总膳食纤维 可溶性膳食纤维 不溶性膳食纤维 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是举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，也不包含本人为获得江南大学 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谢意 签名： 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定：江南 大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论 文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，并且 本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 保密的学位论文在解密后也遵守此规定 签名： 导师签名： 日 期： 一 一 趣坦 翰一再 第一章绪论 第一章绪论 1 1 膳食纤维的定义 膳食纤维( d i e t a r yf i b r e ，d f ) 是维系人类身体健康、不能被其它物质所代替的一种 营养素，人们将其称为继碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、水、矿物质六大营养素 之外的人体“第七营养素”。根据其在热水中的溶解性，膳食纤维大致可分为可溶性膳 食纤维( s o l u b l ed i e t a r yf i b r e ，s d f ) 和不溶性膳食纤维( i n s o l u b l ed i e t a r yf i b r e ，i d f ) 两 类。 1 9 5 3 年，“膳食纤维”第一次作为术语提出并取代“粗纤维”，用来表示食品中不易消 化的残渣【l 】。经过半个多世纪的研究，膳食纤维的定义得到了不断的完善与发展。1 9 9 5 年，a s p 2 】建议在营养标签中采用如下的膳食纤维的定义：指那些用标准方法( 如酶一 重量法) 分析得到的不易消化的碳水化合物，即在人体小肠中不能消化的、具有一种或 几种膳食纤维所具有的典型生理作用的、并能够在未知食物中用简单合理的方法分析的 物质。1 9 9 7 年以来，一些研究者【3 4 】将膳食纤维定义为不能被人体消化的部分，包括低聚 糖，抗性淀粉，抗性蛋白质以及结合在一起的化合物如酚类。1 9 9 9 年1 1 月2 同，第8 4 届 美国谷物化学协会( a m e r i c a na s s o c i a t i o no fc e r e a lc h e m i s t s ，a a c c ) 提议【5 】从生理学角 度将膳食纤维定义为在人体小肠中抗消化和吸收，在大肠中可以全部或部分发酵的植物 可食部分或类似的碳水化合物。2 0 0 0 年，美国为了标明商品食品中膳食纤维的含量，将 膳食纤维定义为可以用官方分析化学协会( a s s o c i a t i o no fo f f i c i a la n a l y t i c a lc h e m i s t s a o a c ) 推荐的方法分离出来的物质。化合物如糖醇，聚葡萄糖，以及其它不能被人体 消化酶消化的低聚糖等都可称为功能性膳食纤维【6 】。 2 0 0 1 年，北美专家【7 】提出了两个膳食纤维新定义：膳食纤维( d i e t a r yf i b e r ) 和附加 纤维( a d d e df i b e r ) 。膳食纤维由植物中固有并完整存在的、不易消化的碳水化合物和木 质素组成，而附加膳食纤维则是分离出来的、能对人体产生有益生理功能的不易消化碳 水化合物。总纤维包括膳食纤维和附加纤维。该定义是强调纤维的功能性及其对健康的 影响，减少膳食纤维作为一种成分在食品中量化的必要性。2 0 0 2 年9 月5 日，美国国家 科学院( n a t i o n a la c a d e m yo f s c i e n c e ) 医药研究院食品与营养研究组【5 】提出了新的定义。 即总纤维分为“膳食”纤维( d i e t a r yf i b e r ) 和“功能性”纤维( f u n c t i o n a lf i b e r ) 。“膳食”纤维是 植物中固有的不易被消化的可食用碳水化合物和木质素；功能性纤维则包括从植物中分 离出来的胶质等。 2 0 0 4 年，食品法典委员会( c o d e xa 1i m e n t a ri u sc o m m is si o n ，c a c ) 将膳食纤维定义 为在小肠内不能消化吸收，聚合度不小于3 ( 或1 0 ) 的碳水化合物聚合物，并且至少具 有以下两个特点之一：一是天然存在于食物中的可食用碳水化合物聚合物，二是可以由 食物原料经物理、酶或化学法获得的碳水化合物聚合物【8 】。 综上所述，随着膳食纤维定义的发展，膳食纤维的成分处于不断的括充中。但大多 数定义都是以其在小肠中不能被消化吸收( 即生理学作用) 为基础，进一步在化学、生 理学或分析方面加以限定。 江南人学硕1 j 学位论义 1 2 小麦麸皮及其膳食纤维 1 2 1 小麦麸皮及其化学组成 1 2 1 1 小麦麸皮的形态结构 一个完整的小麦籽粒从外到内包括茸毛、果皮、种皮、珠心层糊粉层、胚乳和包在 胚乳中的胚芽。从植物学角度看，小麦麸皮是指小麦籽粒结构中的果皮、种皮、珠心层 和糊粉层，约占整个小麦籽粒的1 4 - - 1 9 。但在实际的制粉工艺中，由于加工条件的影 响，将提取胚和胚乳后的残留物统归为麸皮，这部分约占小麦籽粒的2 0 左右【9 j 。 1 2 1 2 小麦麸皮的化学组成 小麦麸皮的组成成分由于小麦种类、品质、制粉工艺条件、面粉出粉率的不同而有 所差异，其主要成分如表1 1 所示【9 】。相对于胚乳而言，小麦麸皮中蛋白质、矿物质、维 生素等营养成分更为丰富，麸皮蛋白质中含有成人所必需的八种氨基酸和儿童所需的十 种必需氨基酸。在构成蛋白质的基本氨基酸中，又以谷氨酸、天门冬氨酸、精氨酸、甘 氨酸、亮氨酸等居多；矿物质以k 、p 、m g 、c a 、z n 、m n 居多；维生素含量以胆碱、肌 醇、烟酸、生育酚、泛酸居多。 表1 1 1 0 0 9 小麦麸皮组成成分 t a b 1 - 1c o n t e n ta n dc o m p o s i t i o no f1o o gw h e a tb r a n 1 2 2 麸皮膳食纤维 小麦麸皮中含有多种活性物质，本文主要介绍其中的膳食纤维、酚类化合物和木酚 素。从表1 1 中可以看出，小麦麸皮约含有一半的膳食纤维，麦麸膳食纤维主要由纤维 素，半纤维素，木质素组成。不溶性膳食纤维与可溶性膳食纤维的比率约为9 ：1 。1 9 8 0 年，国际谷物化学协会( i n t e r n a t i o n a la s s o c i a t i o nf o rc e r e a ls c i e n c ea n dt e c h n o l o g y , i c c ) 大会中指出：“在一般可能取得的膳食纤维中，小麦麸皮为最浓、有效、且适合人体”的 报告。小麦膳食纤维在西方应用历史悠久，安全性高，是公认的天然食物纤维。 酚酸是一类天然的化合物，是公认的存在于植物类食品中的抗氧化物质1 10 1 ，它存在 于许多谷物中。小麦糊粉层含有较多的酚类化合物【l 1 12 1 。根据其在极性溶剂中的溶解性 不同，植物组织中的酚酸可以分为结合酚酸( 不可提取的) 和自由酚酸( 可提取的) 两 类。有关麦麸中酚类化合物含量的报道，由于受基因类型13 1 、小麦种类【1 4 1 、生长环境f 1 5 ，1 6 】 和提取溶剂及方法【l 7 】的影响，不同文献有较大的差别，可提取的酚酸在4 5 8 2 6 3 0 1 t g g t l 3 1 7 1 8 】；总酚酸在2 0 0 0 4 7 0 0 p g 【1 8 1 9 1 。 木酚素在小麦麸皮中含量特别高，约为6 - - - - 8 ，而面粉中几乎没有，主要是植物细 胞壁成分木质素的母体【9 】。存于在小麦麸皮中总木酚素有六种，但最主要的是丁香树脂 2 第一章绪论 醇，约占木酚素总量的7 8 。木酚素具有抗氧化性，转化吸收后具有雌激素活性，对乳 腺癌、子宫粘膜癌以及前列腺癌等与激素有关的癌病具有预防作用。 值得一提的是，酚酸、木酚素因和纤维素、半纤维素结合在，一般的测定方法无法 将其分开；同时，它们也具有不可忽视的生理作用，因此在膳食纤维定义的发展过程中 也一并称为膳食纤维【3 4 】。十年前，有研究者提出了抗氧化膳食纤维的概念，并建议将其 定义为一种天然的集膳食纤维和抗氧化化合物，如酚类于一身的天然产品【2 们。因此，小 麦麸皮也是一种具有代表性的、结合了对健康有益的化合物的膳食纤维资源。 1 3 小麦麸皮膳食纤维的分离提取 1 3 1 小麦麸皮膳食纤维的分离提取 1 3 1 1 物理法 小麦麸皮中含有的约2 的可溶性膳食纤维，直接用热水提取，可以将这部分可溶 性膳食纤维提取出来。美国专利u s 5 3 0 8 6 1 8 t 2 l 】将料水比3 0 ：1 的麦麸悬浮液在高压容器 中于1 6 0 , - - - 1 9 0 保温2 0 m i n ，上清液沉淀干燥得到可溶性物质，其平均分子量为5 0 0 - - 10 0 0 0 0 d a ，但该物质仅含有1 - - 5 7 的纤维素，1 7 15 半纤维素，1 3 - 3 3 木质素， 说明该物质可溶性膳食纤维的含量并不高。a n w a r u lh a q u e 等【2 2 】采用热水提取、乙醇沉 淀的方法制备了麦麸可溶性膳食纤维。李新明等【2 3 】采用热水浸提，乙醇沉淀的方法提取 麦麸中的可溶性膳食纤维，确定了优化工艺条件是1 0 0 ( p h 7 0 ) 保温l o m i n ，提取率 4 左右。王萍等【2 4 】发现，在提取麦麸可溶性膳食纤维时采用湿蒸法( 1 5 1 ，0 4 m p a 处理1 0 m i n ) 最好，水溶性膳食纤维得率为1 2 1 4 。 1 3 1 2 化学法 化学法即用酸或碱将麦麸中的淀粉、蛋白质等非膳食纤维成分除去，得到纯度较高 的膳食纤维。美国专利u s 4 9 1 9 9 5 2 2 5 】用0 5 4 m o l l 氢氧化钠处理麦麸，2 3 保温1 h ， 过滤提取麦麸中的蛋白质，残渣加水搅拌3 0 m i n ，经过氧化氢脱色，膳食纤维最终纯度 为8 7 。刘玉林等【2 6 】比较研究不同浓度n a o h 处理麦麸膳食纤维的效果，结果表明： 碱浓度越高，半纤维素和纤维素损失越大，碱味越重，色泽越深，产品得率越低。m a e s 等【27 】用过氧化氢的稀稀碱溶液提取麸皮中的非淀粉多糖，6 0 0 c ( p h1 1 5 ) 提取4 h ，得到 麦麸膳食纤维，总阿拉伯糖、木糖、葡萄糖的提取率分别为7 7 、6 5 、8 6 。王萍等 【2 4 】以麸皮为原料，采用碱解提取水溶性膳食纤维，最佳工艺参数是：碱液浓度0 3 m o l l ， 浸提温度7 0 ，浸提时间6 0 m i n ，p h 值为6 5 ，得率为1 1 0 2 。 1 3 1 3 酶讹学结合法 酶一化学结合法是用化学的方法除去麦麸中的蛋白质，之后再用酶法除去淀粉，得 到的麦麸膳食纤维的主要成分是不溶性膳食纤维。吴卫国等【2 8 】先采用a 淀粉酶与糖化糖 的混合酶制剂降解淀粉，用碱降解蛋白质、脂肪，获得的膳食纤维纯度达8 6 3 。邵佩 兰等【2 9 】探讨了酶化学结合法提取麦麸膳食纤维的工艺及影响因素。发现q 淀粉酶的浓度 0 4 。n a o h 的质量分数4 ，于6 0 浸提1 0 0 m i n ，麦麸膳食纤维的提取率可达5 9 5 4 。李应彪等【3 0 】同样采用碱水解蛋白质，酶水解淀粉的方法制备麦麸膳食纤维，提取率 为5 4 1 2 。 江南人学硕 ：学位论文 1 3 1 4 酶法 酶法是用淀粉酶或糖化酶、蛋白酶分别除去麦麸中的淀粉和蛋白质，得到的麦麸膳 食纤维的主要成分也是不溶性膳食纤维。田学森等【3 l 】确定了生物法制备麦麸膳食纤维的 最优工艺参数：混合酶制剂的用量为0 2 ，淀粉酶与糖化酶的比为1 ：3 ，酶解时间3 0 m i n ， 混合酶解温度6 0 ；蛋白酶用量为0 3 ，酶解时问6 0 m i n ，酶解温度6 0 。在此工艺条 件下，纤维素得率为6 6 2 6 。缪岳琴【3 2 】等采用无水乙醇脱脂，优选出的最佳蛋白水解酶 为木瓜蛋白酶，通过正交试验确定了0 【淀粉酶和糖化酶的最佳水解条件。冯志强等【3 3 】 研究得到的最佳工艺组合为：混合酶制剂用量为0 3 ，a 淀粉酶与糖化酶用量的比值为 1 ：l ，混合酶的酶解时间为3 0 r a i n ，蛋白酶制剂的用量为0 5 ，蛋白酶的酶解时间为3 0 m i n ， 此时膳食纤维得率为7 2 。李慧静等【3 4 】经筛选得出木瓜蛋白酶是麦麸蛋白的最适水解 酶；响应面法优化工艺参数为蛋白酶用量0 4 ，蛋白酶反应时间6 0 m i n ，混合酶( 0 l 淀 粉酶与糖化酶比值l ：3 ) 用量0 5 ，混合酶反应时间3 0 m i n ，得率为7 1 6 9 。 中国专利2 0 0 5 1 0 0 1 9 1 2 3 0 【3 5 】公开了一种多酶分步法制备小麦麸膳食纤维粉的方法， 其技术要点是将普通小麦麸，利用内源植酸酶和添加复合淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶处理， 得到高纯度的麦麸膳食纤维，然后以次氯酸钠和过氧化氢混合液脱色，再通过挤压改性、 静置缓苏和超微粉碎等工艺，制得优质膳食纤维粉。其各成分含量如表1 2 所示。 表1 2 精制麦麸膳食纤维主要成分( ) t a b 1 - 2c o n t e n ta n dc o m p o s i t i o no fp r e p a r e dw h e a tb r a nd i e t a r yf i b r e ( ) 1 4 小麦麸皮膳食纤维的脱色和超微粉碎技术 1 4 1 小麦麸皮膳食纤维的脱色 由于制得的麦麸膳食纤维颜色较深，因此需要进行脱色处理。国内关于膳食纤维脱 色工艺方面已有研究，李琳等【3 6 】研究了脱色剂用量、脱色时间、脱色温度、p h 等因素对 豆渣膳食纤维脱色效果的影响，得到豆渣膳食纤维脱色的最适条件为：料水比为1 ：5 ，脱 色剂用量为3 m o l l o o g 干豆渣，p h 为1 0 ，脱色温度为8 0 ，脱色时间3 5 h 。制得的豆渣 膳食纤维的白度值达到8 8 以上，并显著改善了豆渣膳食纤维的质量。李忠海等1 37 j 研究了 h ：0 ：和n a c i o 两种试剂对3 种葛根膳食纤维的脱色效果，结果表明：漂白后d f 的持水力、膨 胀力、阳离子交换能力等部分功能性质得到较好的改善，但漂白后葛根d f 对胆酸钠吸附 能力有所下降。国外关于此方面研究较少，c m g c r e n a r d 等【3 8 】采用次氯酸钠和过氧化 氢对苹果渣进行脱色，发现过氧化氢在脱色效果和脱色均一度方面效果较好，p h 和过氧 化氢浓度对脱色效果影响较大，经过氧化氢脱色后，纤维素和半纤维素仍保留在脱色后 的样品中，且样品的持水性和溶胀性均得到提高，样品吸水速率加快。 1 4 2 小麦麸皮膳食纤维的超微粉碎技术 超微粉碎技术是2 0 世纪7 0 年代中期发展起来的新兴学科。随着现代食品( 尤其是保 健食品) 工业的不断发展，以往普通的粉碎手段已经越来越不适应生产的需要。超微粉 4 第一幸绪论 碎技术作为一种高新技术加工方法，已运用于许多食品的加工中。国内从2 0 世纪8 0 年代 开始也将此技术应用于花粉破壁。随后，一些口感好，营养配比合理，易消化吸收的经 超微粉碎功能食品便应运而生4 引。 超微粉碎技术一般是指将物料颗粒粉碎至粒径在1 0 0 l m a 以下的一种粉碎技术，它是 机械力学、电学、原子物理、胶体化学、固体化学、化学反应动力学、表面界面化学等 交叉汇合的一门新兴学科。物料处于超微状态时，其粒径尺度介于原子、分子、块粒之 间，有时被称为物质的第四态。超微粉碎技术通常又可分为微米级粉碎( 1 1 0 0 9 m ) 、 亚微米级粉碎( o 1 1 1 t m ) 、纳米级粉碎( 0 0 0 1 0 1 t t m ，即l 1 0 0 n m ) 。在天然农产资源 开发中应用的超微粉碎技术一般达到微米级粉碎即可使组织细胞壁结构破坏，获得所需 的物料特性。由于颗粒的微细化导致表面积和孔隙率的增加，使超微粉体具有独特的物 理化学性能f 4 1 1 。此外超微粉碎可以使有些物料加工过程或工艺产生革命性的变化，如许 多可食动植物都可用超微粉碎技术加工成超微粉，甚至动植物的不可食部分也可通过超 微化而被人体吸收。因此超微粉碎技术在农产资源的应用领域十分广泛。有研究表明， 经超微粉碎的食品等在人体内的吸收较快。原料经超微粉碎后，细胞壁破碎，细胞内的 有效成分充分暴露出来，其释放速度及释放量相比常规粉碎会大幅度提高，人体吸收更 为容易。同时，粉碎后颗粒体积变小，表面积急剧增加，溶解性得到提高 4 2 】。另外，超 微粉碎还可以提高原料加工性能，赋予产品细腻的口感。因此，超微粉碎已成为现代食 品特别是保健食品加工的重要技术之一。 近年来，越来越多的研究者将超微粉碎技术和纳米化技术应用到食品研究和开发领 域当中，并且得到了大家的广泛关注。采用这些方法使不同原料的颗粒大小发生改变， 使其减小为微米级甚至纳米级微粒，这可能会改变他们的结构，颗粒表面积和功能特性， 使他们能够更广泛的应用到各种领域 4 3 , - 4 9 】。 1 5 小麦麸膳食纤维在食品工业中的应用及发展前景 小麦麸皮膳食纤维可添加于面制品、焙烤食品、乳制品、肉制品、饮料、早餐和休 闲食品中，只要添加量合适，可不影响食品的外观与风味。还可以将麦麸膳食纤维制成 冲剂、咀嚼片等。 有关麦麸膳食纤维在面制品中的应用研究较多，国内有吴卫国等【2 8 】研究发现6 的 麦麸膳食纤维增大了蛋糕的比容，改善了蛋糕的感观指标。侯汉学等【5 0 】探讨了膳食纤维 的添加量对面包焙烤品质的影响，添加经过挤压改性后可溶物含量为2 9 的麸皮，结果 发现随着添加量的增加面包的焙烤品质具有降低的趋势。邵佩兰【5 l 】研制了麦麸膳食纤维 养麦面条：小麦粉与荞麦粉比为7 ：3 ，添：0 n 5 麦麸膳食纤维，0 4 海藻酸钠，可生产出具 保健功能的麦麸膳食纤维荞麦面条。国外有a n w a r u l 等【2 2 】研究发现，添；0 h 6 麸皮水提物 的饼干在颜色、质地、风味和可接受性方面与空白相当，得到的饼干质量更好。b i l g i 9 l i 等【5 2 , 5 3 发现麦麸膳食纤维含量的增加导致曲奇延展性的下降，添加麦麸膳食纤维后的曲 奇较软，总体评价较好。 在肉制品中添加膳食纤维可以增加水的可塑性；它对肉馅的组织结构有支撑作用， 对肉的组织结构、韧度有改善作用。在肉制品中添加膳食纤维，添加适量时可以降低热 江南人学硕i ：学位论文 量、增加保健功效，而不影响肉制品的原有特点。王仲礼等【5 4 】研究发现，灌肠制作时添 】j n 5 的麸皮时灌肠制品的风味、状态、切片性、色泽、滋味及气味较好。s h n c h e z a l o n s o 等【5 5 , 5 6 】发现3 和6 的小麦纤维增加了鱼肉的持水性，产品的感观品质较好。但用于鱿 鱼凝胶中时，麦麸膳食纤维打断了鱿鱼凝胶连续的蛋白质网络，降低了凝胶的强度，硬 度和持水性，但对其感观品质没有影响。 在乳制品中加入膳食纤维能同时满足人们对蛋白质等动物性营养成分和膳食纤维 等植物性营养成分的需要，能进一步提高乳制品的营养价值和应用范围，改善乳品口感， 提高其稳定性。该类产品在欧美很受消费者欢迎，如法国a g l n 公司的 n a c t a l i ae r c r e m ”， 其含有1 左右的水溶性膳食纤维。美国专禾u u s 5 6 2 2 7 3 8 t y 7 】将麦麸可溶性膳食纤维以5 的比例添加到牛乳中制作冰淇淋，制成品组织结构光滑，回感细腻。吴卫国等【5 剐研制出 了麦麸膳食纤维花生饮料，色泽为乳白色，具有浓郁的花生香味，甜味纯正，口感细腻均匀， 清爽可1 2 1 ，无涩味，均匀稳定，无浆液分层，无其他杂质。郭健等【59 】将小麦麸皮膳食纤 维与脱脂乳混合，接入乳酸菌发酵。经调配、均质等工艺过程，制成一种新型的功能性 乳酸发酵麦麸膳食纤维饮料，为麦麸的开发利用提供了一条有效途径。 在年销售6 0 亿美元方便谷物食品中，约2 0 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。美国、欧洲、r 本、台湾等富含膳食纤维的饮料已风靡 盛行，我国在膳食纤维饮料的研制方面也比较活跃。随着人们消费观念从量需到质需的 转变，消费者对健康的投资比重越来越大。虽然国外麦麸类食品生产消费已普遍化，但 国内，麦麸类食品无论从种类还是数量上，仍处于起步阶段，研制出适合中国人饮食习 惯的麦麸食品。这无论对发展农副产品的深加工，还是丰富食品市场，提高国民健康素 质，增加商家收益都将带来可观的效益。 1 6 立题依据及研究内容 1 6 1 立题依据 世界卫生组织提出的成年人应摄入膳食纤维量为2 7 - 4 0 9 d ；美国f d a 推荐的成人 总膳食纤维的摄入量为每日2 0 - - 3 5g d ；英国营养学家建议膳食纤维的摄入量正常成人 为每同2 5 - - 3 0g d 。 根据1 9 9 3 年中国国务院颁发的九十年代中国食物结构改革与发展纲要叫j ，由于 膳食不平衡、营养过剩而造成的“文明病”已在我国出现，肥胖症、高血压、冠心病、糖 尿病、结肠癌等己成为危害我国人民健康的主要疾病。由于膳食纤维具有预防以上“文 明病”的作用，我国国家营养学会2 0 0 0 年颁布的中国居民膳食营养素参考摄入量【6 l 】 规定膳食纤维“膳食营养素参考摄入量”( d i e t a r yr e f e r e n c ei n t a k e s ，d r i s ) 为3 0 2 9 。此推荐 量的低限是可以保持纤维对肠道功能起到作用，上限为不致因纤维的摄入过多而起有害 作用。所以成年人膳食纤维适宜摄入量为每同3 0 9 左右，而富贵病人在以上基础上增加 1 0 - - 1 5 9 。对于青少年和儿童，由于正处于身体生长和发育阶段，膳食纤维的需求量相 对少一些，其摄入量推荐为年龄加上5 1 0 9 ( 2 - - - - 2 0 岁) 。 2 0 0 4 年1 0 月，国务院新闻办等部门发布的第四次中国居民营养与健康状况调查 报告【6 2 】显示，最近1 0 年我国城乡居民的膳食、营养状况有了