（食品科学专业论文）花生壳膳食纤维的提取及改性研究.pdf

花生壳膳食纤维的提取及改性研究 摘要 全球资源的紧张和趋于枯竭是不争的事实，资源的综合利用是国内外研 究的重要方向之一。而如何将废弃物加以综合利用，挖掘其潜在的价值是值 得进一步研究的课题。膳食纤维作为2 1 世纪热门的功能性食品具有控制体 重、降血脂、降血压及预防结肠癌等功效。我国在膳食纤维方面的研究表明， 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。在我国，可以用于制备膳食纤维的原料很多，但是综 合开发利用花生壳制备膳食纤维的报道却很少。因此，本文以废弃物花生壳 为研究对象，针对膳食纤维的提取工艺、脱色工艺进行了研究，并对花生壳 膳食纤维的理化性能及改性工艺进行了深入的探讨，以便得到最合理经济的 工艺。本研究不仅为花生壳的综合利用提供了新途径，更为膳食纤维的开发 利用提供了一定的理论参考，因此具有一定的实际意义及理论价值。 本文以花生壳为原料，分别利用化学法及酶法提取花生壳膳食纤维。采 用碱法提取花生壳膳食纤维，探讨了碱液浓度、反应温度、反应时间对提取 率的影响。确定碱法提取花生壳膳食纤维的最佳工艺条件为：n a o h 浓度为 4 ，反应温度为5 0 ，反应时间为4 h 。另外，采用纤维素酶和蛋白酶双酶 降解法提取花生壳膳食纤维，研究了酶用量、酶解温度、酶解时间及p h 对 蛋白质水解率的影响。研究表明，在纤维素酶用量o 4 ，木瓜蛋白酶用量 o 4 ，酶解温度5 0 ，时间2 5 h ，p h 为6 0 条件下，蛋白质水解率为7 2 2 ，产率为8 1 5 。比较两种提取工艺下的花生壳膳食纤维可以得出，化学 法得到的d f 成分较为理想，蛋白质含量低至1 2 8 ，但水溶性膳食纤维s d f 含量下降；而酶法温和的反应条件，有效的保护了花生壳中膳食纤维的组织 结构和生理功能，s d f 含量有很大程度的提高。 本文以碱法提取的花生壳膳食纤维d f ( a ) 并n 酶法提取的花生壳膳食纤 维d f ( b ) 为研究对象，选用h 2 0 2 溶液作为漂白剂对花生壳膳食纤维的脱色 条件进行研究。探讨了h 2 0 2 浓度，反应温度，反应时间及p h 值对脱色效 果的影响，确定花生壳膳食纤维d f ( a ) 并nd f ( b ) 最佳脱色工艺参数为：h 2 0 2 浓度为6 ，温度6 5 ，时间2 5 h ，p h 值为1 0 o 。碱法制备的膳食纤维颜 色较深，p h 值和反应时间对脱色的影响较大：温和的酶法制备的膳食纤维 颜色较淡，h 2 0 2 浓度对脱色效果的影响较大。在此工艺条件下d f ( a ) 的白 度达到了3 6 3 2 ，d f ( b ) 的白度达到了4 7 2 8 ，达到了花生壳膳食纤维在食品 中应用的色泽要求。 本文对碱法提取的花生壳膳食纤维d f ( a ) 矛i 酶法提取的花生壳膳食纤 维d f ( b ) 进行了理化特性的研究。研究表明，经碱法提取的酶法提取的d f ( a ) 及酶法提取的d f ( b ) 的理化性质均高于花生壳原料的理化性质。d f ( b ) 具有 较好的膨胀力、持水力、结合水力、吸油力、乳化性及乳化稳定性，明显高 于d f ( a ) ，但是d f ( b ) 的阳离子交换力却低于d f ( a ) ；在d f ( a ) 并id f ( b ) 吸 附n 0 2 的测定结果中表明，随着p h 值的增大，d f ( a ) 和d f ( b ) 对n 0 2 - 的吸 附能力逐渐减弱，在p h 2 0 条件下吸附能力最强。d f ( b ) 对n 0 2 具有较强的 吸附力，在p h 2 0 条件下的吸附率可达9 8 4 ；在d f ( a ) 币id f ( b ) 吸附胆 酸钠的测定结果中表明，d f ( b ) 对胆酸钠的吸附作用强于d f ( a ) 。d f ( b ) 用 量为1 o g ，2 0 9 ，3 o g ，4 o g 时，其对胆酸钠的最终吸附率为2 9 2 ，4 8 9 ， 6 9 6 ，7 9 9 。由此可见，不同的提取工艺对花生壳膳食纤维的理化特性 影响很大，在实际生产过程中可根据不同需要，采用适宜的加工工艺，以便 使花生壳膳食纤维最大限度的发挥其功效。 本文为提高花生壳膳食纤维s d f 含量，进行化学改性的研究。以碱法 提取的花生壳膳食纤维作为羧甲基化改性的原料，探讨了各工艺参数对羧甲 基膳食纤维d s 及s d f 含量的影响，确定了羧甲基化改性的最佳工艺条件 是：n a o h 浓度为3 0 ，碱化温度为3 0 ，碱化时间为1 5 h ，乙醇浓度8 0 ； 一氯乙酸浓度为3 0 ，乙醇浓度为2 0 ，醚化温度为5 5 ，醚化时间为3 h ， 料液比为1 ：8 ( g l ) 。在最佳工艺条件下进行验证试验，得到的羧甲基花生 壳膳食纤维的取代度为o 8 3 ，s d f 含量为1 6 2 ，说明改性效果良好。 另外，本文对改性后的羧甲基花生壳膳食纤维进行红外图谱及电镜扫描 表征。在1 4 1 7 0 8c m ，1 3 3 1 9 1c m ，1 2 4 2 0 2c m ，1 1 4 3 3 5c m ，1 0 9 9 6 7c m ， 1 0 1 8 5 5c m 一，9 6 6 5 9c m 。1 处出现了醚键吸收峰，说明花生壳膳食纤维被羧 甲基化。经电镜扫描的微观形态观察，羧甲基化改性后的花生壳膳食纤维表 面结构受到一定的破坏，其完整性遭到破坏。 改性后的羧甲基花生壳膳食纤维与d f ( a ) 相比较，膨胀力、持水力、结 合水力、吸油力、乳化性、乳化稳定性及粘度有明显提高，具有良好的功 能活性。 关键词：花生壳，提取，脱色，理化特性，改性，红外图谱，电镜扫描 r e s e a r c ho ne x t r a c t i o no fd i e 卫a 。r y f i b e rf r o mp e a n u ta n dmo d i f i c a t i o no f p e a n u td i e t a r yf i b e r a bs t r a c t i t i sa i n d i s p e n s a b l ef a c t t h a tt h es t r a i n a n dd r a i n i n ga w a yo fg l o b a l r e s o u r c e s ，s ot h ei n t e g r a t i v eu t i l i z a t i o ni so n eo ft h ei m p o r t a n td i r e c t i o n , f o rb o t h d o m e s t i ca n da b r o a ds t u d y h o w e v e r , h o wt ou t i l i z ea n df i n dt h ep o t e n t i a lv a l u e o fw a s t ei saw o r t h ys u b j e c tf o rf u r t h e rs t u d y d i e t a r yf i b e r ( c a l l e dd ff o rs h o r t ) a st h ep o p u l a rf u n c t i o n a l i t yf o o do f2 1c e n t u r yh a sm a n yp h a r m i cf u n c t i o n ，s u c h a sl o s ew e i g h t ，r e d u c eb l o o d f a t ，r e d u c eb l o o dp r e s s u r ea n dp r e v e n tc a n c e r so f t h ec o l o n t h er e s e a r c ho fo u rc o u n t r yo nd fi n d i c a t e st h a tt h ek e yo fd e v e l o p d fi se x p l o r er e s o u r c e sa n di m p r o v ee x t r a c t i o nm e t h o d t h a ti sa l s ot h ep r o b l e m o fr e s o u r c ec o n t i n u a b l eu t i l i z a t i o nw ef a c ei nt h i ss t a g e i no u rc o u n t r yt h e r ea r e al o to fm a t e r i a l sf o rp r o d u c ed f b u tt h e r ea r ef e wr e s e a r c h so nt h ei n t e g r a t i v e d e v e m e n ta n du t i l i z a t i o nf o rp e a n u tp r e p a r ed f s o ，i nt h i s p a p e rw et a k e w a s t e p e a n u ta so b j e c t o fs t u d y , t a k es t u d i e so nt h ee x t r a c t i o np r o c e s sa n d d e c l o r i n gp r o c e s so fd f , a n da l s ot a k ef a ra n dw i d es t u d i e so nt h ep h y s i c a la n d c h e m i c a lp r o p e r t i e so fd f , f u r t h e r m o r ew e s t u d yt h em o d i f i c a t i o np r o c e s so fd f , i no r d e rt of i n do u tt h em o s tr a t i o n a la n de c o n o m i c a lp r o c e s s t h i ss t u d yn o t o n l yo f f e rt h en e ww a yf o rt h ei n t e g r a t i v eu t i l i z a t i o no fp e a n u t ，b u ta l s oo f f e r d e f i n i t et h e o r e t i c a lr e f e r e n c e sf o rt h ed e v e l o p m e n ta n du t i l i z a t i o no fd f s oi t h a v ed e f i n i t ep r a c t i c a ls i g n i f i c a n c ea n dt h e o r e t i c a lv a l u e w r et a k ep e a n u ta sm a t e r i a lt oe x t r a c td fb yt h em e t h o do fc h e m i c a la n d e n z y m i c ，髓s t u d yo nt h ei n f l u e n c eo fa l k a l i n es o l u t i o n sc o n c e n t r a t i o n 。r e a c t i o n t e m p e r a t u r ea n dr e a c t i o nt i m eo nt h ee x t r a c t i o ne f f i c i e n c yb ya l k a l i n ee x t r a c td e b yt h ee x p e r i m e n t ，t h eo p t i m i z a t i o nc o n d i t i o nh a sb e e nc o n f i r m e d ：n a o h 玎l c o n c e n t r a t i o ni s4 ，r e a c t i o nt e m p e r a t u r ei s5 0 ，r e a c t i o nt i m ei s4 h o nt h e o t h e rh a n d ，e x t r a c tp e a n u td f b yc e l l u l o s ea n dp a p a i n ，w es t u d yo nt h ei n f l u e n c e o fe n z y m e sd o s a g e ，t e m p e r a t u r e ，t i m ea n dp ho nt h eh y d r o l y z a t i o no fp r o t e i n t h em e n s u r a t i o nr e s u l ts h o w st h a tu n d e rt h ec o n d i t i o no fw h i c ht h ed o s a g eo f c e l l u l o s ea n dp a p a i nw e r eb o t ho 4 ，t h et e m p e r a t u r ew a s5 0 。c ，t i m ei s2 5 h ， p h 6 0 ，t h eh y d r o l y z a t i o no fp r o t e i nr e a c h e d7 2 2 ，a n dt h ep r o d u c to fd i e t a r y f i b e rw e r e8 1 5 c o m p a r et h ep e a n u td fw h i c hu n d e rt h et w oe x t r a c t i o n p r o c e s s ，w em a yk n o w t h a tt h ed fm a d eb yt h em e t h o do fc h e m i c a lh a v ei d e a l c o m p o n e n t ，p r o t e i nc o n t e n ti s1 2 8 ，b u tt h ec o n t e n to fs o l u b l ed i e t a r yf i b e ri s d e c l i n e d ；t h eb l a n dr e a c t i o nc o n d i t i o no fe n z y m e sp r o t e c tt h eo r g a n i z a t i o n s t r u c t u r ea n dp h y s i o l o g i c a lf u n c t i o n so fp e a n u td f e f f i c i e n t l y , s ot h ec o n t e n to f s o l u b l ed i e t a r yf i b e ri n c r e a s e d w et a k ed f ( 砷a n dd f ( b ) w h i c hm a d eb yt h em e t h o do fa l k a l i n ea n d e n z y m i ca sr e s e a r c hg o a l ，t a k eh 2 0 2a sb l e a c ha n ds t u d yo nt h ed e c o l o r a t i o n c o n d i t i o no fp e a n u td ew ed i s c u s st h ei n f l u e n c eo fh 2 0 2c o n c e n t r a t i o n ，r e a c t i o n t e m p e r a t u r e ，r e a c t i o n t i m ea n d p ho n t h ed e c o l o r a t i o n e f f e c t ，a n dt h e o p t i m i z a t i o nc o n d i t i o no fd f ( 砷a n dd f ( b ) d e c o l o r a t i o np r o c e s si s ：h 2 0 2 c o n c e n t r a t i o ni s6 ，t e m p e r a t u r ei s6 5 c ，t i m ei s2 5 h ，a n dp hi s1 0 0 t h ed f m a d eb yt h em e t h o do fa l k a l i n eh a sad a r kc o l o r , p ha n dr e a c t i o nt i m eh a v eab i g i n f l u e n c eo nd e c o l o r a t i o np r o c e s s ；t h ed fm a d eb yt h em e t h o do fb l a n de n z y m i c h a sal i g h tc o l o r , h 2 0 2c o n c e n t r a t i o nh a sab i gi n f l u e n c eo nd e c o l o r a t i o n u n d e r t h eo p t i m i z a t i o nc o n d i t i o n ，t h ew h i t e n e s so fd f ( a ) r e a c h e d3 6 3 2 ，d f ( b ) r e a c h e d4 7 2 8 ，s ot h ep e a n u td ff u l f i l lt h ec o l o rr e q u i r e m e n ti nf o o d a p p l i c a t i o n w es t u d yt h ep h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so fd f ( a ) a n dd f ( b ) t h e m e n s u r a t i o nr e s u l ts h o w st h a tt h ep h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so fd f ( 舢 a n dd f ( b ) w h i c hm a d eb yt h em e t h o do fa l k a l i n ea n de n z y m i ca r eb o t hh i g h e r t h a nt h ep e a n u tm a t e r i a l d f ( b ) h a v eab e t t e re x p a n s i b i l i t y ，w a t e r h o l d i n gp o w e r , w a t e rc o m b i n gp o w e r , o i la b s o r b i n gp o w e r , e m u l s i f y i n ga b i l i t ya n de m u l s i f y i n g s t a b i l i t y ，w h i c ha r eh i g h e rt h a nd f ( a ) b u tt h ec a t i o ne x c h a n g ef o r c eo fd f ( b ) i sl o w e rt h a nd f ( a ) ；i nt h ee x p e r i m e n to fd f ( a ) a n dd f ( b ) a b s o r bn 0 2 ，t h e r e s u l ts h o w st h a tt h ed f ( a ) a n dd f ( b ) h a v eaw e a k e ra d s o r p t i v i t yw i t ht h e a c c r e t i o no fp h ，i ti ss t r o n g e s ta tp h2 0 d f ( b ) h a sas t r o n g e ra d s o r p t i v i t yt o n 0 2 。，t h ea d s o r p t i o nr a t er e a c h e d9 8 4 a tp h2 0 i nt h ee x p e r i m e n to fd f ( a ) i v a n dd f ( b ) a b s o r bs o d i u mc h o l a t e ，t h er e s u l ts h o w st h a td f ( b ) h a sab e t t e r a d s o r p t i v i t yt h a nd f ( a ) w h e nt h ed o s a g eo fd f ( b ) i s1 o g ，2 o g ，3 o g ，4 o g ， t h ef i n a la d s o r p t i o nr a t et os o d i u mc h o l a t ei s2 9 2 ，4 8 9 ，6 9 6 ，7 9 9 s o w em a ys e et h a tt h ed i f f e r e n te x t r a c t i o np r o c e s sh a v eag r e a ti n f l u e n c eo nt h e p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so fp e a n u td i e t a r yf i b e r d u r i n gt h ep r a c t i c a l p r o d u c t i o n ，w em a y t a k es u i t a b l ep r o c e s sa c c o r d i n gt od i f f e r e n td e m a n d ，s oc a n t h ep e a n u td i e t a r yf i b e rp l a yar o l ei naw i d e s tw a y i nt h i sp a p e r ，w es t u d yo nt h em o d i f i c a t i o no fp e a n u td i e t a r yf i b e ri no r d e r t or a i s et h ec o n t e n to f s o l u b l ed i e t a r yf i b e r 、t a k ep e a n u td i e t a r yf i b e rw h i c h m a d eb yt h em e t h o do fa l k a l i n ea sc a r b o x y lm o d i f i c a t i o nm a t e r i a l a n dd i s c u s s t h ei n f l u e n c eo fp r o c e s sp a r a m e t e r so nd sa n ds d fc o n t e n to fc a r b o x y lm e t h y l p e a n u td i e t a r yf i b e r , a n dt h eo p t i m i z a t i o nc o n d i t i o no fc a r b o x y lm o d i f i c a t i o ni s ： n a o hc o n c e n t r a t i o ni s3 0 ，a l k a l i n et e m p e r a t u r ei s3 0 1 2 ，a l k a l i n et i m ei s1 5 h ， e t h a n o l c o n c e n t r a t i o ni s8 0 ：m o n o c h l o r o a c e t i ca c i dc o n c e n t r a t i o ni s3 0 ， e t h a n o lc o n c e n t r a t i o ni s2 0 ，e t h e r i f i c a t i o nt e m p e r a t u r ei s5 5 ，e t h e r i f i c a t i o n t i m ei s3 h ，t h er a t i oo fd e ( a ) m a s sa n ds o l u t i o nv o l u m ei s1 ：8 ( g l ) w em a k ea t e s ta n dv e r i f yu n d e ro p t i m i z a t i o nc o n d i t i o n ，t h er e s u l ts h o w st h a tt h ed so f p e a n u td i e t a r yf i b e ri s0 8 3 ，s d fc o n t e n ti s1 6 2 ，s o w eg e tab e t t e r m o d i f i c a t i o n o nt h eo t h e rh a n d w et a k eac h a r a c t e r i z a t i o no fc a r b o x y lm e t h y lp e a n u t d i e t a r yf i b e rb yi n f r a r e da t l a sa n ds e m i nt h ep l a c eo f1 4 1 7 0 8c m 1 3 3 1 9 1 c m 1 ，1 2 4 2 0 2c m 。1 ，1 1 4 3 3 5c m 。1 ，1 0 9 9 6 7c m 。1 ，1 0 1 8 5 5c m 1 ，9 6 6 5 9c m 。1 e m e r g ee t h e rl i n ka b s o r p t i o np e a k ，i ti n d i c a t et h a td f h a sb e e nc a r b o x y l e d w i t h m i c r o c o s m i cs t r u c t u r eo b s e r v a t i o nb ys e m ，t h es u r f a c es t r u c t u r ea n di n t e g r i t yo f c a r b o x y lm e t h y lp e a n u td i e t a r yf i b e rh a sb e e nd e s t r o y e d c o m p a r e d t od f ( 舢，c a r b o x y lm e t h y lp e a n u td i e t a r yf i b e rh a sao b v i o u s i m p r o v e m e n ti ne x p a n s i b i l i t y ，w a t e r h o l d i n gp o w e r , w a t e rc o m b i n gp o w e r , o i l a b s o r b i n gp o w e r , e m u l s i f y i n ga b i l i t y , e m u l s i f y i n gs t a b i l i t ya n dv i s c o s i t y , s oi t h a sg o o df u n c t i o n a la c t i v i t y k e y w o r d s ：p e a n u t ，e x t r a c t i o n ，d e c o l a t i o n ，p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t y , m o d i f i c a t i o n ，i n f r a r e da t l a s ，s e m v 原创性声明及关于学位论文使用授权的声明 原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所 取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已 经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文 中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 塞受聋 日 期：2 q q 呈生基月 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解陕西科技大学有关保留、使用学位论文的规定，同意 学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论 文被查阅和借阅；拳人授权陕西科技大学可以将本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、缩印或其他复制手段 保存论文和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学 位论文收录到中国学位论文全文数据库，并通过网络向社会公众提供 信息服务。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：肄导师签名：e l 期：2 q q 任址一 花生壳膳食纤维的提取及改性研究 第一章文献综述 1 1 花生壳的研究现状 1 1 1 花生的资源应用 花生( p e a n u t 或e a r t h n u t ，学名a r a c h i sh y p o g e a ) 亦名落花生，长生果，豆科，一年生 草本。原产热带，我国栽培极广，主要有普通型、多粒型、珍珠豆型、峰腰型等。花生 是重要的食用植物油资源，在世界食用油资源中居第四位，占世界食用植物油年产量的 1 4 ，在植物蛋白资源中居第三位，占世界植物蛋白年产量的1 1 【1 】。花生也是我国主 要的油料作物和经济作物之一。在国内油料作物中，花生年种植面积仅为油菜的一半左 右，居第二，但总产量却高于油菜，居于油料作物首位。花生是一种高脂肪、高蛋白、 营养丰富的作物，用作油炸约占5 0 左右，做食用占3 0 左右，外贸出口占8 左右。 以前对花生开发利用主要是花生仁和衣。花生仁主要是食用、油用和工业用，如分别 用作食用油、乳化剂及润滑剂等。花生红衣制作具有止血等功效的药物，如止血片、止 血宁注射液、止血宁糖浆等等。现在人们对花生的关注逐渐转移到医学上来，其医药上 具有降血压、治疗小孩单纯性消化不良和镇咳祛痰等作用。利用花生壳中含有的皂草贰 制作花生壳制剂，如脉通灵等，对动脉硬化、高血压、冠心病及其并发症具有良好疗效。 利用壳中的木犀草素与b 谷甾醇制造降血压与降血脂药物。另外利用花生叶可以制造天 然安眠药等1 2 j 。 我国常年栽培面积达3 0 0 0 万亩，年产荚果6 0 0 万吨，按含壳3 3 计算，可得壳约 2 0 0 万吨。花生壳少部分用于制造胶合剂、人造板以及制备塑料填料和动物饲料等，而 大部分用作燃料，直接影响了花生的综合利用价值，因此该资源的开发利用潜力巨大、 前景广阔。花生壳可用于：制取胶粘剂；药物药剂；制造碎料板；多种建筑板材和成型材 料栽培食用菌；加工饲料；处理污水；生产肥料；提取乙酸甲酯；提取花生壳风味物质； 提取糠醛；提取菲丁等。另外还有用于酱油和白酒的酿造，榨取油脂等。同时，国内还 有将花生壳提取物用于食品抗氧化剂的研究，成熟的花生壳中所含有的多酚类物质为 3 3 4 7 1 3 。目前对花生仁的利用开发较多，而对花生种衣、花生壳、花生蔓的综合 利用报导较少。大量的花生壳往往被当作柴草烧掉，这是很大的资源浪费 陕两科技大学硕上学位论文 1 1 2 花生壳中有效成分的研究进展 上世纪九十年代以来，人们对花生的综合利用价值产生了良好的兴趣，发现花生的 辅料一花生壳存在广阔的开发前景。已有研究报导：花生壳含淀粉0 7 ，还原糖0 3 1 8 ， 脂肪1 2 2 8 ，双糖( 以蔗糖计) 1 7 2 5 ，蛋白质4 8 7 2 ，碳水化合物1 0 6 2 1 2 ，戊 糖1 6 1 1 7 8 ，醚提取物达2 6 6 ，纤维素6 6 7 9 ，研究人员从中分离得到1 3 谷甾醇( 1 3 s i t o s t e r 0 1 ) 、木犀草素( l u t e o l i n ) 及皂甙等。 目前花生壳中黄酮成分在医药、化妆品、食品保健中应用引起了人们的兴趣。花生壳 中黄酮类物质的主要成分是木犀草素、圣草酚、5 ，7 一二羟基色原酮，这类化合物在自然 界中以糖甙型和游离型存在f 3 ，4 】。木犀草素属于弱酸性四羟基黄酮类化合物，在植物界分 布较广；研究表明，木犀草素具有最强的抗氧化活性【5 】；有关药理及临床实验的结果还 表明木犀草素在体内具有改善微循环、改变体内酶活性、抗菌消炎、抗病毒及降血压、 降低血脂和胆固醇的等生理作用【刚。 花生壳中黄酮成分在国内的研究起步相对较晚，其中的一些功效也只是在相应的文 献中提及过，并未涉足深入的研究。1 9 9 5 年，黎碧娜等人对花生壳中提取天然抗氧化剂 成分进行了初步的研究，并探讨了影响提取的相关因素1 7 1 。1 9 9 7 年，汪海峰等人以甲醇 作为溶剂，以聚酞胺层析法对花生壳黄酮成分进行了研究，并分离得到了木犀草素，含 量约为o 3 【3 j 。同年，孟阳等人用不同溶剂作为提取剂对花生壳中黄酮类物质进行提取， 结论是花生壳提取物对抑制桃酥哈败效果明显【8 。2 0 0 0 年，詹沛鑫等人采用f t c 法和 t b a r s 法测定了花生壳甲醇提取物在亚油酸乙醇磷酸缓冲液系统中的抗氧化活性。结 果表明，该提取物的活性略高于人工合成抗氧化剂b h a 9 1 。2 0 0 2 年，罗伟强等人用丙酮 提取花生壳黄酮，并采用分光光度测定法测定总黄酮的含量【1 0 】。同年，柳爱莲等人用不 同方法从花生壳中提取分离了黄酮类化合物，并用化学发光法检测了不同方法所得的产 品的抗自由基活性。花生壳中含有的黄酮类化合物具有很好的清除自由基作用【1 1 l 。 国外对花生壳黄酮的研究报道也极少，对花生芽、花生仁的研究倒不少，而且对它 们的功能性研究也比黄酮要深入得多。现在国外己有不少利用植物培养法来获得黄酮的 研究成果【12 1 ，如用紫杉醇细胞培养法来生产抗癌药物，已经取得了进展，这也是未来发 展的一个方向。 2 花生壳膳食纤维的提取及改性研究 1 2 膳食纤维及其功能作用 1 2 1 膳食纤维的定义 h i p s l e y l l 3 】在2 0 世纪5 0 年代最先提出膳食纤维是一种不能被人体的消化酶所消化、 也不被小肠吸收的以多糖为主体的高分子物质的总称，它是由半纤维素、纤维素、木质 素及果胶、树胶、黏质等组成，是食物中具有一定生理功能的化学成分。到1 9 7 2 年， t r o w e l l 等人在测定食品中各种营养成分时定义了膳食纤维，他们认为膳食纤维是“完全 不能被消化道酶所消化的植物成分 ，这种“生理学”的定义是企图将纤维与消化道内的 消化过程相联系。按照这种定义，膳食纤维可以理解为包括植物细胞壁的物质，如纤维 素，半纤维素，果胶和木质素，此外还包括细胞内的多糖( 如树胶和胶浆) 。但是，这种 定义曾经被认为是不够精确而受到了批驳。1 9 7 6 年，t r o w e l l 重新给定了更为确切的“化 学 定义，他把那些“不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物和木质素”统称为膳食纤 维1 1 4 , 1 5 】。实际上这两种定义都是指那些不同的植物成分的混合物。1 9 7 9 年第9 3 届美国 职业分析化学家学会( 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 ，简称a o a c ) 年会上， p r o s k y 和h a r l a n d 提出，希望能统一膳食纤维的定义和分类方法，但是没有达成共识。 1 9 8 1 年第9 5 届a o a c 年会上，多数人同意由t r o w e l l 于1 9 7 6 年提出的，即所谓膳食纤 维就是那些不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物和木质素，其它如1 9 8 6 年a n d e r s o n 、 1 9 8 4 年s e l v e n r a n 等对膳食纤维的定义与上述看法是一致的。 锵 随着研究的不断深入，近年来又提出了将另外一些存在于动植物和微生物体内及人 工合成或半合成的不可消化的物质归入到膳食纤维1 1 6 】。例如，植物细胞壁的蜡、角质和 不能被消化的细胞壁蛋白质。还有一些非细胞壁的化合物，包括抗性淀粉( r e s i s t a n t s t a r c h ) 、梅拉得( m i l l a r d ) 反应的产物，以及动物性来源的抗消化物质( 如氨基多糖) 。这些 物质在人类的食物中含量虽少，然而却可能具有生理学活性。因为很难从传统的膳食纤 维所具有的生理活性中将这类物质的作用区分开来。到1 9 9 9 年，膳食纤维的最新定义是： 膳食纤维是指食物中不能被人体内源酶消化吸收的植物细胞、多糖、木质素以及其它物 质的总和【1 3 l 。这一定义包括食物中的大量组成成分如纤维素、半纤维素、木质素、胶质、 改性纤维素、粘质、寡糖、果胶以及其它小量组成成分如蜡质、角质、软木质等。 1 2 2 膳食纤维的分类 膳食纤维( d i e t a r yf i b e r d f ) 是一种复杂的混合物，分类的方法也众多。根据膳食 纤维的溶解性的不同，可分为可溶性膳食纤维( s d f ) 和不可溶性膳食纤维( i d f ) 两大类 1 4 - 1 5 】：可溶性膳食纤维( s d f ) ，是指不被人体消化道消化，但可溶于温水或热水，且其水 溶液又能被其4 倍体积的乙醇再沉淀的那部分膳食纤维。主要包括植物细胞的储存物质 3 陕西科技大学硕十学位论文 和分泌物质，还包括微生物多糖和合成多糖，其主要成分是胶类物质，如果胶、黄原胶、 阿拉伯胶、角叉胶、瓜尔豆胶、卡拉胶、愈疮胶、琼脂等，还有半乳甘露聚糖、葡聚糖、 海藻酸钠、羧甲基纤维和真菌多糖等。在食品中主要起胶凝、增稠和乳化作用。不可溶 性膳食纤维( i d f ) ，是指不被人体消化道消化且不溶于热水的那部分膳食纤维，主要成分 是纤维素、半纤维素、木质素、原果胶、壳聚糖和植物蜡等。在食品中主要起充填作用； 当它们以适当的量存在时，可缩短食物通过肠道的时间【幡2 1 1 。 根据来源的不同，可将膳食纤维分为植物性来源、动物性来源、微生物来源、海藻 多糖类和合成类的膳食纤维。植物性来源的如纤维素、半纤维素、木质素、果胶、阿拉 伯胶、愈疮胶、半乳甘露聚糖等。动物性来源的如甲壳质、壳聚糖、胶原等。微生物性 来源的如黄原胶等。海藻多糖类如海藻酸盐、卡拉胶、琼脂等。合成类的如羧甲基纤维 素等。其中植物体是膳食纤维的主要来源，也是研究和应用最多的一类【1 5 】。 d f 可以被人体大肠内的菌群所发酵，但不同的d f 被发酵的程度不一样，可分为部 分发酵类纤维和完全发酵类纤维。部分发酵类纤维包括：纤维素( c e l ) 、半纤维素( h c ) 、 木质素、植物蜡和角质等。完全发酵类纤维包括：b 葡聚糖、果胶、瓜尔豆胶、阿拉伯 胶、海藻胶和菊粉等。一般来说，完全发酵类纤维多属于s d f , 而部分发酵类纤维多属于 i d f 。但也有一些例外，如羧甲基纤维素( 简称c m c ) ，它虽然易溶于水，但几乎不被 大肠内的菌群所发酵。 根据膳食纤维的品质可以将膳食纤维分成两类，即普通膳食纤维和高品质膳食纤维。 普通膳食纤维只是一种无能量填充剂，其中可溶性成分很低，一般在3 以下，这也是 其生理活性较低的原因所在，这种膳食纤维不具备较好的加工特性、生理活性和保健功 能。高品质的膳食纤维的可溶性成分含量应该达到1 0 以上，膨胀力大于1 0 m l g - l , 持 水力不低于7 9 g - l , 结合水力不低于5g g - 1 。因此，其生理活性较强，具有明显的保健作 用，可以作为各种食品的添加剂以及用于保健食品【2 2 1 。 1 2 3 膳食纤维的组成 根据膳食纤维的定义，可以得知，膳食纤维的化学组成包括三大部分【2 3 】：即纤维状 碳水化合物( 纤维素) 、基料碳水化合物( 果胶类物质、半纤维素和糖蛋白等) 和填充类化合 物( 木质素) 。 a 纤维素( c e l l u l o s e ) 纤维素化学结构与直链淀粉相似，通常与木质素及其它淀粉多 糖共存形成混合物，是构成植物细胞壁的主要材料。但它是以b 吡哺葡萄糖基通过1 3 ( 1 4 ) 糖苷键联接的无支链葡萄糖多聚体。其聚合度大约是数千，不溶于水。如图所示，纤维 素呈伸长的长链无分支结构。由于其糖链内与链间存在强烈的氢键作用力，纤维素分子 4 花生壳膳食纤维的提取及改性研究 在植物细胞中呈现结晶状的纤维束结构单元( 见图1 - 1 和1 - 2 ) 1 2 4 l 。在植物细胞壁中，氢键 作用力较强的位置，纤维素呈结晶状的微纤维束结构单元，在氢键结合力较弱的位置成 非结晶结构，因此容易被溶剂破坏。 卜舯t 叫 图1 - 1 纤维素d 葡聚糖的结构特征 p i c t u r e1 - 1t h es t r