（食品科学专业论文）豆渣纤维素酶解可溶性产物作为粉末油脂壁材的研究.pdf

文摘 豆渣中含有丰富的膳食纤维。豆渣膳食纤维经过适当的处理，可望制成中老年 人食用的健康食品。本文采用国家标准食品分析技术，分析了豆渣的营养成分，研 究了豆渣中蛋白质和纤维素的提取工艺；采用微胶囊高新技术进行了纤维素酶解产 物作为微胶囊壁材的试验。主要研究结果如下： 采用国标g b t5 0 0 9 2 0 0 3 中的方法测得豆渣中基本营养成分：水分2 0 0 、 灰分3 2 0 、脂肪4 5 8 、蛋白质1 1 7 1 、淀粉2 7 0 ；同时国内首次采用改良 s o u t h g a t e 法测得豆渣中总膳食纤维含量为7 0 7 7 。该分析结果是本研究的依据。 本研究首次发现豆渣酶解提取蛋白工艺中省略添加耐高温。一淀粉酶除淀粉的 过程，对豆渣水解蛋白的提取率无显著影响，因而简化了工艺，降低了能耗，缩短 了生产周期，可较好地降低成本。采用复合蛋白酶和风味蛋白酶水解豆渣，提取蛋 白质的最佳条件是：p h6 0 ，反应时间3 小时，反应温度5 5 。c ，固液比1 ：1 2 ，酶 与底物比值为0 1 ，在此条件下水解，蛋白提取率为5 5 4 6 ，水解度为9 5 0 。 该法制得的水解蛋白无苦味，口感好，水溶性好，是种质优价廉的食品工业急需 的速溶性植物蛋白原料。 采用复合纤维素酶水解豆渣，提取豆渣中纤维素可溶性酶解产物最佳条件是： 温度4 0 ，固液比l ：1 2 ，p h 4 5 ，反应时间2 2 小时，酶与原料的比值为0 5 。在 此条件下，酶解产物的提取率为3 9 0 3 。纤维素酶将豆渣中不溶性纤维转化为可溶 性纤维，这对豆渣膳食纤维的综合利用具有指导意义。 豆渣纤维素水溶性酶解产物与麦芽糊精以2 ：1 4 ：1 之问的比例作为复合壁材对液 体调和油进行包埋，产品在外观、溶解性、表面油含量、包埋率、流动性等方面与 比麦芽糊精为壁材的产品更优；该产品口感清新，无异昧，带有微微的甜味，爽口。 关键词：豆渣膳食纤维酶解微胶囊壁材喷雾干燥 a bs t r a c t t h e r ei sal o to fd i e t a r yf i b e r ( d f li ns o y b e a nr e s i d u e s a f t e rp r o p e r l yw o r k e dt h ed f o fs o y b e a i - lr e s i d u e sw i l lb em a d ei n t oh e n t h yf o o df o ra d u l t sa n dt h ee l d e r l y b yt h ef o o d a n a l y s i st e c h n o l o g yo ft h en a t i o n a ls t a n d a r d s t h eb a s i cn u t r i t i o n a lc o m p o n e n t sa n dt h e e x t r a c t i v et e c h n i q u eo fp r o t e i n sa n df i b e ro fs o y b e a nr e s i d u e sw e r es t u d i e s ；t h e e x p e r i m e n t a t i o no fm i c r o c a p s u l ew a l 】m a t e r i a lb yt h ep r o d u c t so ff i b e re n z y m a t i c h y d r o l y s a t e sw a si n v e s t i g a t e db yt h em i c r o c a p s u l e d l ya d v a n c e da n dn e wt e c h n o l o g y t h e m a i n l yr e s e a r c hr e $ u l t sa sf o l l o w s ： a d o p tt h em e a n so ft h en a t i o n a ls t a n d a r d si ng b t5 0 0 9 2 0 0 3 t h eb a s i cn u t r i t i o n a l c o m p o n e n t so ft h es o y b e a nr e s i d u e sw e r em e a s u r e d ：t h ep e r c e n to fw a t e rw a s2 0 0 t h e p e r c e n to f a s hw a s3 2 0 t h ep e r c e n to f f a tw a s4 5 8 t h ep e r c e n to f p r o t e i nw a s1 1 7 l a n dt h ep e r c e n to fs t a r c hw a s2 7 0 a tt h es a l t l et i m e ，t h ep e r c e n to ft h et o t a ld fi n s o y b e a nr e s i d u e sf i r s t l yd e t e r m i n e db yt h ei m p r o v e ds o u t h g a t ew a yw a s7 0 7 7 t h e r e s u l t sw e r et h eg i s to f t h i ss t u d y i ti st h ef i r s tt i m et od i s c o v e rt h a to m i t t i n gm ep r o c e s so fa d d i n ge n d u r e dh i g h t e m p e r a t u r e 口、a m y l a s ei nt h ed i s t i l lp r o c e s so fp r o t e i n sf r o ms o y b e a nr e s i d u e sw a sn o m a r k e di m p a c to nt h er eo fs o y b e a nr e s i d u e sp r o t e i nh y d r o l y s a t e s t h e nt h ep r o c e s s w a ss i m p l i f i e d ，t h ee n e r g yw a ss a v e d ，t h ep r o d u c e dp e r i o dw a ss h o r t e n e da n dt h e p r o d u c e dc o s tw a sw e l lr e d u c e d t h eo p t i m a lc o n d i t i o no fd i s t i l lp r o t e i n sf r o ms o y b e a n r e s i d u e sb yt h ep r o t a m e xa n df l a v o u r z y m ew a s ：p h 6 0 ，3h o u r s ，5 5 。c ，1 ：1 2 ，a n d0 1 o f e n z y m e s t a p l e u n d e rt h ec o n d i t i o n so f i t ，t h er eo f p r o t e i n sw a s5 5 4 6 a n dt h ed h w a s9 5 0 t h ep r o t e i nh y d r o l y s a t e sh a dn ob i t t e m e s s ，g o o do r a lf e c l i n g s ，w e l l w a t e r - s o l u b i l l t ya n dw a so n eo ft l ef i n e l yf a s td i s s o l v e dv e g e t np r o t e i nm a t e r i a l si nf o o d i n d u s t r y b yu s i n gt h ev i s c o z y m el ，t h ef i b e rs o l u b l ye n z y m a t i ch y d r o l y s a t e sw e r eo b t a i n e d f r o ms o y b e a nr e s i d u e su n d e rt h ec o n d i t i o i i so f4 0 ，1 ：1 2 ，p h 4 5 ，2 2 h o u r sa n d0 5 o f e n z y m e s t a p l e a st h er e s u l to ft h i s ，t h er eo ft h ee n z y m a t i ch y d r o l y s a t e sw a s 3 9 0 3 i th a dt h eg u i d e dm e a n i n gt h a tt h ei n s o l u b l ef i b e rw a sc h a n g e di n t ot h es o l u b l e f i b e ra c c o r d i n gt ot h ea c t i o no f v i s c o z y m el t h eq u a l i t yc o o k i n go i lw a se n c a p s u l a t e db yt h ec o m p o s i t ew a l lm a t e r i a l so ft h e s o y b e a nr e s i d u e s f i b e rs o l u b l ye n z y m a t i ch u d r o l y z a t e sa n dm a l td e x t r i n t l l er a t i oo f w h i c hw a sf r o m2 ：lt 04 ：1 t h ep r o d u c t sh a db e t t e rq u a l i t i e si n c l u d i n ga p p e a r a n c e ， s o l u b i l i t y , s u p e r f i c i a lo i l ，a n dt h er a t i oo fe m b e d d i n g ，f i u i d i t ya n ds oo n a n d t h ep r o d u c t s h a dab l i t h eo r “f e e l i n g n op e c u l i a rs m e l la n dh a da1 i t t l es w e e tt a s t e t u a n - j i ez h u ( f o o ds c i e n c e ) d i r e c t e db y ：p r o f w e i - w a nz h e n g k e yw o r d s ：s o y b e a nr e s i d u e s d i e t a r yf i b e re n z y m a t i ch y d r o l y s a t e sm i c r o c a p s u l a t i o n w a l lm a t e r i a l ss p r a yd r y i n g 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，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，也不包含为获得南昌土学或其他教育机 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 均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：祝胡垂老签字日期：伽叮年f 月7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 壶曼叁堂 有关保留、使用学位论文的规定， 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。本人授权南昌土学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。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：枧l 訇地 导师签名 翻订爨 i 签字日期：锄专年f 月7 日 签字r 期：讪7 年6 月7 日 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 电话 邮编 南昌大学硕士学位论文 1 前言 1 1 立题依据与意义 我国是大豆的故乡，大豆是由我国传到世界各地的。17 4 0 年大豆由我国传入法 国，1 7 9 0 年传入英国。美国大约1 0 0 年前才引种大豆，但发展速度很快。1 9 9 4 年我 国大豆产量世界排名第三，为1 8 4 0 万吨。中国的豆腐制品从西汉的淮南王刘安发明 后历经2 0 0 0 多年仍长盛不衰，目前国内外食用豆腐制品的人口也是越来越多“1 。 作为豆制品加工与消费大国，对豆渣的利用问题在我国已不是某个工厂或某个 城市的事情，而是涉及到科学研究、加工方向、社会效益以及当代环境保护等多方 向问题的全国性综合工程。从我国目前的国情和社会发展的综合需求出发，田三德【2 1 等认为解决这一问题与国家目前倡导的菜篮子工程具有同等重要的现实意义。在国 际上，日、美等发达国家对豆渣合理利用的开发、研究工作也很重视 3 , 4 1 。日本1 9 6 5 年曾把豆渣作为一般废弃物看待，常常将其投弃于江河、海洋、山林或随污水排放， 此后日本在国际上较早地重视并进行了豆渣加工利用的开发研究工作。据统计，在 1 9 7 5 年以前日本关于豆渣的开发研究专利只有8 项，而在1 9 7 6 1 9 7 7 年，1 9 8 21 9 8 3 年则分别有8 项开发研究专利出现，到2 0 世纪末，日本关于豆渣开发利用的专利技 术则更多。通过实施这些专利，日本不仅丰富了市场营养食品的供应，而且通过研 究发现，这些产品能够降低人体血液中的胆固醇含量，减少糖尿瘸患者对胰岛素的 消耗，有利于提高国民的健康素质。同时，研究还发现，因豆渣产品中含有丰富的 食物纤维，因此既具有防止人体肠道癌变的功能，还具有明显的减肥作用【5 1 。美国、 瑞典是继日本之后对豆渣开发利用研究专利技术和产品较多的国家。目前，世界上 越来越多的国家将豆渣看作是一种新的保健食品源。据此推断，在不久的将来，豆 渣必将成为加工市场上具有较强竞争力的新型大豆食品的高附加值原料【6 。7 。8 】。 目前，我国对豆渣进行合理开发利用的工作已经引起社会各方面的重视，对豆 渣的开发研究也有相当多的报道。但是由于缺乏导向及资金投入严重不足等诸多原 因，同国际上一些发达国家相比，我国在豆渣开发利用方面存在着明显的差距，主 要表现为对豆渣的利用量少，利用率低，利用方法原始、简单，同时在豆渣的贮存、 运输过程中从质量要求方面也没有形成一定的规范性技术标准，因此豆渣利用有待 于深入 2 】。 第l 页 南昌大学顿l 学位论文 关于大豆豆渣水解产物用作微胶囊粉末油脂壁材的文献还未见报道。本论文通 过试验，确立豆渣酶法水解的最佳工艺以及可溶性水解产物作为壁材制各微胶囊粉 末油脂的工艺配方等，即豆渣基本营养成分的分析、豆渣蛋自酶解工艺的研究、豆 渣纤维酶解的工艺研究和豆渣纤维素可溶性酶解产物作为微胶囊粉末浊脂壁材的研 究，通过选择最佳实验条件，实现豆渣酶解产物的新利用，为大豆豆渣的综合利用 提供理论指导。 1 2 豆渣膳食纤维功能性研究概况 1 2 1 膳食纤维 1 9 7 2 年h c t r o w e l l 首次引入“膳食纤维”( d i e t a r yf i b e r ，d f ) 这一词汇，1 9 7 6 年他定义了“膳食纤维”的概念，既“不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物与木 质素”。根据这个定义，出于分析上的方便，通常就将存在于膳食中的非淀粉类多糖 与木质素部分称为膳食纤维。在某些情况下，也将那些不被人体所消化吸收的、在 植物体内含量较少的成分，如糖蛋白、角质、蜡和多酚酯等包括在广义的膳食纤维 范围内【9 】。 膳食纤维与长期以来一直沿用的“粗纤维”( c r u d ef i b e r , c f ) 有本质的区别， 传统意义上的“粗纤维”是指植物经特定浓度的酸、碱、醇或醚等溶剂作用后的剩 余残渣，强烈的溶剂处理会导致几乎1 0 0 水溶性纤维、5 0 6 0 半纤维素和l o 3 0 纤维索被溶解损失。因此对同一产品，其粗纤维含量与总膳食纤维含量往往有很 大的差异，两者之间没有一定的换算关系。 膳食纤维的来源主要有三大类：( 1 ) 将榨汁后留下的苹果渣、甘蔗渣、豆渣等 制成膳食纤维：( 2 ) 利用小麦、玉米、谷子等谷类外壳经加工制成粉状膳食纤维；( 3 ) 直接从蔬菜、水果等中提取或摄入膳食纤维。 郑建仙“”将膳食纤维的来源细分为以下几个类别：谷物纤维；豆类纤维；果蔬 纤维；其他天然纤维；合成、半合成纤维。 1 2 2 膳食纤维理化性质 膳食纤维1 2 1 是由多个单糖分子( 2 0 0 以上) 经口1 4 葡萄糖苷键缩合而成的高分子 戊聚糖或已聚糖的复杂混合物，其化学组成包括三大类m 】：纤维状碳水化合物( 纤 维素) 、基质碳水化合物( 果胶类物质、半纤维索等) 和填充类化合物( 木质素) 。 第2 页 南禺大学硕 学位论文 膳食纤维依据其溶解特性可分为水溶性膳食纤维( s d f ) 和水不溶性膳食纤维( i d f ) ，前 者可溶于温水或热水中，其水溶液又能被其4 倍体积的乙醇再沉淀，如果胶、树胶、 海藻胶、菊粉多糖等f 】3 】。后者指不溶于热水中，如纤维素、半纤维素、木质素等，而 且具有粘稠性、凝胶性、持水性、膨胀性和发酵性等特征。所谓“可发酵性”主要 是指d f 被肠道微生物发酵产生乙酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸( s h o r t c h a i nf a t t v a c i d s s c f a l i 。 舒小明【l5 1 等将膳食纤维的生理特性归结为如下几个方面： ( 1 ) 发酵性 这是多糖特有的性质。膳食纤维虽不能被人体消化道内的内源酶所降解，但 却能被大肠内的微生物所发酵降解。多糖的发酵性引起的生理变化至少有三个方面， 一是产生的短链脂肪酸可直接参与代谢作用；二是大肠内p h 值的降低，可导致益生 菌微生态环境的良性变化；三是细菌繁殖会直接增加粪便排泄量，促进肠道畅通【j 0 l 。 ( 2 ) 持水性 膳食纤维化学结构中含有很多具有亲水基团的多糖如果胶、树胶和部分半纤维 素，有很强的持水性。膳食纤维的高持水力对大肠功能有重要影响，水化后便形成 凝聚网络，使小肠的粘度增大，各种营养成分的扩散速度减慢，丽多糖吸水后体积 的增大，有利于增加粪便的含水量及体积，促进粪便的排泄。膳食纤维的持水力大 小及其束缚水的存在形式均会影响生理功能的发挥。 ( 3 ) 对有机成分的吸附性 膳食纤维分子表面带有很多活性基团，可以吸附螯合胆汁酸、胆固醇、化学药 物及肠道内的多种有毒成分，从而抑制人体对它们的吸收。 ( 4 ) 离子交换作用 膳食纤维化学结构中所包含的羧基、羟基以及氨基等侧链基团，可产生类似弱 酸性阳离子交换树脂的作用，可以与阳离子，尤其是有机阳离子进行可逆的交换 1 0 j 。 1 2 3 豆渣纤维 豆渣为制豆腐时滤去浆汁后所剩下的渣滓，别名“雪花菜”【1 6 1 。豆渣纤维是优 质廉价的膳食纤维，豆渣中还含有大豆蛋白质、钙、磷、维生素等营养成分，具有 很高的营养价值。作为诸多天然膳食纤维原料中的一种，它不仅取材方便，价格低 廉，而且是一种很好的膳食纤维源。d u x b u r y 对2 0 多种膳食纤维的评论认为，多年 的临床研究业已证明，大豆膳食纤维具有明显的生理和医疗功能，包括显著降低血 第3 页 南昌大学硕士学位论文 液中的胆固醇含量；促进血糖和胰岛素保持正常水平；对防治糖尿病效果显著；促 进肠胃孀动以达到预防便秘与结肠癌m1 ”。 豆渣纤维成为众研究者和商家竞相研究和生产销售的对象，成为改善人类膳食 结构的良好膳食纤维的理想来源之一。 1 2 4 豆渣膳食纤维的营养价值及保健功能 大豆豆渣是加工大豆制品的副产物，具有丰富的营养价值和独特的保健功能。其 主要成分( 蛋白质和纤维素) 园地域和加工方式的不同，有所差异。大致成分如表 1 1 i l + 翮。 表l1 大豆豆渣营养成分表 盛坌 塑堡鱼望堕堕 壁坐丝盒塑垦塑堑丝 壅坌 竺笾 ! i ：；! ：! ! 鲤：! ! ：! 一 大豆豆渣的保健功能如下： ( 1 ) 有效预防糖尿病 高纤维膳食对治疗胰岛素依赖型糖尿病患者是有效的。可溶性纤维可降低餐后 血糖生成和血浆胰岛素升高的反应，其原因是因为高纤维的膳食可以改善末梢组织 对胰岛素的感受性，降低对胰岛素的需求，从而达到调节糖尿病患者的水平：其次 由于膳食纤维在肠内可形成网状结构，增加肠液的黏度，使食物与消化液不能充分 接触，阻碍葡萄糖的扩散，使葡萄糖吸收减慢，从而降低血糖含量，改善葡萄糖耐 量和减少血糖药物的用量，起到防治糖尿病的作用17 1 9 2 0 删】。 ( 2 ) 有效预防心血管疾病 大豆膳食纤维分子表面带有很多活性基团，可以吸附鳌合胆固醇、胆汁酸及肠 道内的有毒物质( 内源性毒素) 、化学药品和有毒医药品( 外源性毒素) 等有机化合 物【1 0 。膳食纤维的这种吸附鳌和作用，促进了体内血脂和脂蛋白代谢的正常进行， 抑制或延缓胆固醇与甘油三酯在淋巴中的吸收，增加胆固醇的排出量，降低血清胆 固醇浓度，从而预防高血压、高血脂、心脏病和动脉硬化，降低冠心病及心脑血管 等疾病的发病率 3 - 1 6 20 1 。 ( 3 ) 有效预防肠癌、便秘 膳食纤维的高持水力，改善了大肠的功能，抑制腐生菌的生长，减少次生胆汁 酸的生成等；也加强了大肠的蠕动，增加粪便的含水量及体积，缩短排空时间，降 第4 页 南昌大学硕士学位论文 低结肠压力，促进粪便的排泄；同时使肠道内致癌物及一些有毒物质随粪便排出， 减少致癌物与结肠的接触机会，从而达到预防肠癌的功效9 - 1 0 1 1 1 限2 们。 ( 4 ) 有效预防肥胖： 膳食纤维体积较大，缚水膨胀后体积更大，在胃肠道内会发挥填充剂的容积作 用，易引起饱腹感。由于膳食纤维还会影响可利用碳水化合物等成分在肠道内的消 化吸收，不易产生饥饿感，因此对预防肥胖症有独特的功效m 拇+ 2 0 。 ( 5 ) 有氨基酸互补的功效： 豆渣蛋白质的氨基酸组成与大豆蛋白基本一致【2 2 ，由表1 2 可知豆渣蛋自中赖氨 酸含量较多，可以弥补谷类食品中赖氨酸的不足，起到氨基酸互补作用，提高蛋白 质的营养价值。 垂! ：! 盔垦里堕蛋鱼堕量墨塑塑蹙! 里型! ! ! g ! 氨基酸赖氨酸苏氨酸缬氮酸亮氨酸异亮氦酸蛋氨酸色氮酸苯丙氨酸精氨酸组氨酸 1 3 豆渣蛋白质的研究与应用概况 作为大豆加工制品副产物的豆渣，具有丰富的营养价值和独特的保健功能。其 主要成分除了纤维素外，残留蛋白质的含量也很高，有报道称大豆豆渣中粗蛋白的 含量为1 3 2 0 【l 2 o 大豆豆渣除了少量直接作为人类食用，大部分是作为猪、牛、 羊等畜禽的饲料，其次就是作为农作物的肥料，因而豆渣没有得到有效利用。 文献中有关大豆蛋白质水解产物即大豆水解蛋白和分离蛋白的研究与应用比较 多，但是针对大豆豆渣蛋白质，尤其是采用酶法制备水解产物的研究与应用还很少。 先前有研究表明高等动物肠道对蛋白质的吸收，是在蛋白质被彻底消化成游离 氨基酸后进行的。但是最近的研究表明：蛋白质在肠道的最主要吸收方式不是游离 氨基酸而是小肽类，小肽类的肠道吸收速度比同组成的游离氨基酸快。这些研究使 得蛋白质的分解产物作为高效氨源受到国际营养界和食品产业界的高度重视。大豆 蛋白的分解产物，畜血蛋白的分解产物和玉米蛋白的分解产物已经成为运动饮料， 功能食品和医疗食品的重要原料】。 大豆蛋白营养效价高，成本低，成为制各蛋白分解物最受瞩目的原料。张蓉真 第5 页 南昌大学硕士学位论文 等报道，大豆蛋白质酶解产物具有吸收效率高，促进脂肪代谢，提高体温等系 列有意义的生理功能。除了对于大豆蛋白分解物的生理功能的研究之外，大豆蛋白 水解产物对于酵母的增值也有明显的促进作用。 大豆蛋自及豆渣蛋白的研究和利用主要集中在以下几个方面： 1 3 1 饲料 1 9 1 豆渣直接用作饲料，其利用价值较低，而且在炎热的夏季容易酸败变质，而采用 微生物发酵的方法将豆渣加工成饲料，可以使蛋白质含量提高达到3 0 以上。这样 的饲料可作为配合饲料中的蛋白饲料来源，部分可代替鱼粉，从而有可能缓解我国 蛋白饲料资源供应紧张状况，提高豆渣的利用价值。 1 3 2 素肉的原料 素肉主要以组织化大豆蛋白为原料，经双轴挤压、调味等制成。将豆渣组织化 或直接少量添加而加工成素肉制品，不但可以适应现代“文明病”患者的需要，而 且可以缓解国内市场素肉制品原料成本据高不下的缺点。目前已有采用在豆渣中添 加钙离子蛋白质凝固剂的方式，再经双轴挤压加工成素肉食品，其色、味和口感与 普通肉并无分别，而且成本低廉。 1 3 3 制备豆渣分离蛋白 在大豆制品生产中所利用的是大豆的水溶性蛋白，而水不溶性蛋白及少量水溶 性蛋白残留在豆渣中。利用比色法在紫外5 0 0 h m 处可以测得大豆豆渣蛋白的等电点 是p h 5 4 【2 2 l2 6 2 7 1 2 8 】，邵哓芬掣2 8 1 采用等电点法沉淀分离豆渣粗蛋白，豆渣干基的蛋 白收率为3 6 。 丁玉萍等【2 9 】采用以下工艺制得了大豆豆渣水解蛋白： 酸 i 活性炭 新鲜豆渣一酸水解一冷却一中和一过滤一头淋 l 加水一滤渣一过滤一 脱臭脱色一浓缩一喷粉 用豆渣做原料，经酸水解生产水解植物蛋白，需在不断搅拌下直接加入浓盐酸， 酸：豆渣为0 2 2 0 2 8 ：1 之间。以豆渣为原料生产水解植物蛋白，原料易得，成本 低。 第6 页 南昌大学硕士学位论文 1 3 4 大豆水解蛋白和分离蛋白作为微胶囊壁材 朱选等o j 利用水解大豆蛋白与糊精( s p h + m d ) 和大豆水解蛋白与蔗糖( s p h + s ) 复配为壁材微胶囊化口一胡萝b 素，结果表明，s h p _ 1 - s 壁材体系的微胶囊化产品的效 率明显优于s p h + m d 壁材体系产品，产率无显著差异。相应的较优工艺参数为：壁 材中蛋白质与蔗糖比例为6 ：1 4 ，体系壁材浓度2 0 ，黄原胶浓度0 5 ，乳化时均质 压力4 0 m p a ( 乳化温度7 0 ) ，喷雾干燥进风温度1 9 54 c ( 出风温度8 0 9 0 ) 。 朱迅涛等【3 i 】报道称大豆分离蛋白( s p i ) 中蛋白质含量高达9 0 ，它具有良好的 乳化性能和成膜性，且来源广泛，成本低廉，因此可被选作微胶囊化鱼油的壁材。 实验确定了最佳壁材配方为s p i ：m d 为l ：l ，麦芽糊精d e 值2 9 ，总固形物浓度 2 0 ( w ，v ) 。 朱迅涛等口2 】又利用大豆分离噩白( s p i ) 与麦芽糊精为主要壁材，对制备微胶囊 化鱼油产品的工艺条件进行了研究，并进行扩大实验。实验证实了均质压力和喷雾 干燥进风温度、出风温度均对微胶囊化效果有显著影响，而最优的工艺条件是：进 风温度1 9 5 ，均质压力5 0 m p a ，出风温度l i o 。扩大实验结果验证了微胶囊化配 方和工艺的合理性。溶解度测定结果表q 月：以s p i 为主要壁材的微胶囊化鱼油产品 具有控制释放和缓慢释放性能。微胶囊化鱼油产品的表面结构非常光滑完整，内部 结构的观察结果表明微胶囊壁非常致密完整，从而证明微胶囊化鱼油产品具有很高 的包埋效率和较长的保藏期。 1 4 豆渣膳食纤维的研究与应用概况 目前对豆渣膳食纤维研究主要集中在提取不溶性膳食纤维和可溶性膳食纤维的 领域。但是利用酶法进行豆渣可溶性膳食纤维的提取、分析及作为微胶囊壁材的应 用还是空白。 1 4 1 不溶性膳食纤维的研究 不溶性膳食纤维主要包括细胞壁组成成分，如纤维索、半纤维素、木质素、壳 聚糖等。 ( 1 ) 张志良等3 3 1 采用熟浆分离工艺，通过灭酶除臭一脱色增白一细化处理一低 温干燥等过程制成了洁白、细腻、无气味的高质量食用纤维添加剂。 其工艺要点是：灭酶脱臭、脱色增白、细化处理、低温干燥 第7 页 南昌大学硕十学位论文 ( 2 ) 曹树稳等口4 】采取酸、碱浸泡、漂洗工艺制备膳食纤维：原材料一漂洗一碱 液( p i l l 2 ) 浸泡1 h 一漂洗至中性一6 0 。c 酸液( p h 2 ) 浸泡2 h 一漂洗至中性一过滤一 烘干一磨细一过筛一半成品一漂白一漂洗一烘干一粉碎一成品。 同时对膳食纤维的漂白工艺进行了研究，以脱色温度( 7 ) ，h 2 0 2 用量( ) ，脱 色时间( ， ，p h 值和g c 3 用量( ) 等5 个条件为因素采用l 2 s ( 5 6 ) 正交表对脱 色效果进行优化实验。其中g c 3 组成为：三聚磷酸钠与磷酸氢二钠等量混合，用蒸 馏水配制成1 0 ( w v ) 的溶液。 1 4 2 可溶性膳食纤维的研究 可溶性膳食纤维是膳食纤维的一种，主要是指植物细胞壁内的储存物质和分泌 物，另外还包括部分微生物多糖和合成类多糖，如果胶、瓜儿胶、葡聚糖和真菌多 糖等 9 1 。可溶性膳食纤维具有多种生理功能m ”】，其中一些是通过对某些物质的束 缚作用来实现的。一般认为【3 6 】，可溶性膳食纤维比不溶性膳食纤维具有更强的功能 性，如持水率高，束缚肠道中某些致癌物，清除自由基，防治结肠癌，便秘等”3 “ 3 9 】。同时水溶性膳食纤维对降低胆固醇和预防心血管疾病有蔫特别明显的效果m4 ”。 ( 1 ) 萎竹茂等【4 l 】采用了直接水浸提法、酶解法、生物发酵法等制成了可溶性膳食 纤维，并提出直接水浸提法为提取可溶性膳食纤维的最佳工艺： 称取一定量样品，加水，调p h ，在水浴中进行提取，再过滤，滤液以4 倍体积无 水乙醇处理，静置，通过已烘干恒重的多孔玻璃漏斗进行过滤，并用乙醇清洗盛滤 液的容器，将漏斗及沉淀物l o o 烘干至恒重，计算产率。 用该工艺制备可溶性膳食纤维，工艺简单，成本低，无二次污染，乙醇可回收 再利用。在制得可溶性膳食纤维的同时，也可制得不溶性膳食纤维，从而使豆渣得 到更充分的利用。但是此法的不足之处是产率低，约为1 1 3 4 。 ( 2 ) 金茂国，孙伟【1 8 】采用挤压法对提高可溶性膳食纤维含量进行了研究。证明 挤压工艺能大幅度地提高豆渣中可溶性膳食纤维( s o l u b l ed i e t a r yf i b e r ，s d f ) 的含 量：单螺杆挤压使得s d f 从2 提高到了1 4 4 ；双螺杆挤压使得s d f 从2 提高到 了2 8 ，工艺效果比单螺杆挤压优越。测得的膳食纤维主要来自于半纤维素和纤维 素的降解。但是，这种工艺使得半纤维素和纤维索的损失增大。 ( 3 ) 姜爱莉等 4 2 利用化学分离法提取大豆豆渣可溶性膳食纤维，其最佳产率是 1 2 。利用此法的不足之处仍然是提取率偏低，而且强碱会破坏样品中的营养成分( 如 纤维素等) 。 第8 页 南昌大学硕士学位论文 ( 4 ) 黄晓青等m 1 采用双酶法( 高温淀粉酶和纤维素酶) 对豆渣进行了水解研究， 结果表明纤维素酶解后得产物( 即s d f ) 主要成分为阿拉伯一半乳聚糖1 ，但是其 酶的用量相当大( o 7 ) ，而且得率低：i d f 的得率约6 ，s d f 的得率仅为l 。 1 5 豆渣纤维素酶解可溶性产物作为微胶囊粉末油脂壁材的研究概况 目前对大豆豆渣的深加工局限于膳食纤维( 包括s d f 和i d f ) 的提取方面。而 将大豆豆渣纤维素酶解可溶性产物作为微胶囊粉末油脂壁材的研究还未见到报道。 由于s d f 具有特殊的保健功能，如创新性地将其应用于粉末油脂壁材，可增强产品 的保健功能，而且制成的产品可广泛的应用于中老年食品中，市场前景广阔。 1 6 本论文研究路线及主要研究问题 1 6 1 分析路线与研究技术路线 本论文的主要分析路线与主要研究技术路线分别见图1 1 和图1 2 。 1 6 2 主要研究问题及采用方法 1 6 2 1 大豆豆渣营养成分分析 本研究采用的豆渣是加工腐竹后的下脚料，其含水量达8 0 9 6 左右。豆渣经过了离 心脱水、室外晾晒、真空烘干、粉碎过筛等处理。并采用国家标准方法( g b t5 0 0 9 3 ) 对干豆渣的营养成分( 水分、灰分、脂肪、蛋白质、淀粉及粗纤维) 进行分析检测。 1 6 2 2 大豆豆渣酶解蛋白工艺研究及参数确定 本研究采用复合蛋白酶( p r o t a m e x ) 和风味蛋白酶( f l a v o u r z y m e ) 相结合的方 法对大豆豆渣蛋白质进行了酶解研究，并确定了最佳蛋白酶解工艺参数。 1 6 2 3 大豆豆渣膳食纤维酶解工艺研究及参数确定 本研究采用复合纤维素酶( v i s c o z y m el ) 对经过蛋白酶解后的滤渣进行酶解研究， 以制得纤维素的酶解产物，并确定了最佳纤维素酶解工艺参数。 1 6 2 4 大豆豆渣酶解产物作为微胶囊粉末油脂壁材的研究 本研究采用大豆豆渣纤维素酶解得到的可溶性产物作为水溶性壁材，利用现代 高新技术喷雾造粒技术，对选取的各种油脂进行包埋实验。并确定了最佳的工 艺配方和喷雾干燥的工艺。 第9 页 南禺大学硕十学位论史 j，、【；：jj：习。；钡。；! 圜 滤液滤渣 滤液滤渣 图】2 大豆豆渣研究技术路线图 加水 调节( p h 、温度) 加纤维素酶酶解 过滤 材的研究 第1 0 页 南禺大学硕- 上学位论义 大豆豆渣营养成分的分析 本研究采用的大豆豆渣是加工腐竹后的下脚料，其含水量达8 0 左右。为了便 于豆渣的保藏及后续研究工作的顺利进行，对豆渣进行了离一山脱水、室外晾晒、真 空烘干、粉碎过筛等处理，并对干豆渣的营养成分进行了分析检测，尤其是对豆渣 总纤维素含量，采用改良的s o u t h g a t e 法进行了分步测定。 2 1 材料与方法 2 1 1 原料与试剂 大豆豆渣取自江西维尔宝食品生物有限公司 目筛。 浓硫酸( o ，r ) 氢氧化钠( a ，r ) 无水乙醇( a r ) 重蒸苯酚 1 0 碳酸钠 0 0 5 m o l l 盐酸 三氯化铁盐酸溶液 0 1 5 咔唑乙醇溶液 三氯乙酸，0 6 lm o l l 精制乙醇，0 3 1m o l l 1 二羟基甲苯( 苔黑酚) 三氯乙酸，0 0 1 9m o l l 标准核糖溶液( 2 0ug m 1 ) 半乳糖醛酸标准溶液( 1 0 0 0 0 m g m 1 ) 葡萄糖标准溶液( 1 0 0 0 0 m g m 1 ) 以上所用试剂均为分析纯。 2 1 2 仪器与设备 y x 2 8 0 b 手提式不锈钢蒸汽消毒器 经晾晒，真空烘干，粉碎，过6 0 上海三申医疗器械有限公司 第1 1 页 南昌大学硕士学位论文 r e 5 2 a a 旋转蒸发器 可控硅恒温水浴锅 p h s 2 c 型精密酸度计 j j 一1 增力电动搅拌器 s h b 3 循环水多用真空泵 1 k w 可调温电炉 f a l 6 0 4 电子分析天平 z k 0 2 5 b 型真空干燥箱 u v - - 7 5 4 分光光度计 t d l - - 4 0 b 台式离心机 5 0 m l 比色管 回流装置 蒸馏装置 古氏坩埚 以及各种国标方法所用仪器与设备。 上海亚荣生化仪器厂 上海市锦屏仪器仪表有限公司 上海雷磁仪器厂 金坛市富华电器有限公司 郑州杜甫仪器厂 北京中兴伟业仪器有限公司 上海精天电子仪器厂 上海实验仪器厂 上海分析仪器厂 上海安亭科学仪器厂 2 1 3 测定方法 水分的测定：直接干燥法 ( g b t5 0 0 9 3 2 0 0 3 ) 灰分的测定：灼烧重量法 ( g b t5 0 0 9 4 2 0 0 3 ) 脂肪的测定：酸水解法 ( g b t5 0 0 9 6 2 0 0 3 ) 蛋白质的测定：凯氏定氮法 ( g b t5 0 0 9 5 2 0 0 3 ) 淀粉的测定：酶水解法 ( g b t5 0 0 9 9 2 0 0 3 ) 总纤维的测定： 改良的s o u t h g a t e 法【4 5 】 2 1 3 1 改良的s o u t h g a t e 法测定步骤及计算方法： ( 1 ) 试样先经过5 8 的甲醇回流提取，以除去低分子糖、色素、脂肪、蜡等。残渣 加水加热，使其中的淀粉糊化，加淀粉酶水解，水解液中加入4 倍量的乙醇，离心 分离，以除去淀粉水解物，所得残渣中包含了膳食纤维的全部成分。 ( 2 ) 把残渣用热水抽提，把水溶性非消化性多糖( 即水溶性膳食纤维，主要是水溶 性果胶) 提出，提取液浓缩后加入乙醇，使其浓度达8 0 ，则水溶性非消化性多糖 沉淀析出，离心分离后，沉淀用0 5 m o l l 的硫酸回流2 5 小时，中和后测定水解液 第1 2 页 南昌大学硕士学位论文 中己糖、戊糖、糖醛酸含量。 ( 3 ) 把热水抽提后的碱渣用0 5 m o l l 的硫酸回流2 5 小时，使水不溶性非纤维素 多糖( 主要是半纤维素) 水解，冷却后加入同体积乙醇，使乙醇浓度达5 0 ，离心 分离后，中和水解液，测定其中己糖、戊糖、糖醛酸含量。 ( 4 ) 把( 3 ) 离心分离出来的残渣加7 2 硫酸在0 4 。c 放置2 4 小时，使纤维素水解， 在冰水浴中加水稀释后，用古氏坩蜗抽滤，滤液中和后测定己糖、戊糖、糖醛酸含 量。 ( 5 ) 把古氏坩埚中残渣( 木质素) 用乙醇洗涤后，风干，7 0 4 c 干燥过夜，称重。再 置于5 5 0 c 下灰化，称重。计算木质素含量。 ( 6 ) 用苯酚硫酸法、苔黑酚比色法、咔唑硫酸法分别测定上述各类多糖水解液中己 糖、戊糖、糖醛酸含量。按下式计算各类多糖的含量。 多糖含量= 己糖含量0 9 + 戊糖含量x0 、8 8 + 糖醛酸含量0 ，8 l ( 7 ) 按下式计算样品中膳食纤维含量 膳食纤维= 水溶性非消化性多糖+ 水不溶性非纤维素多糖+ 纤维素+ 木质素 2 1 3 。2 改良的s o u t h g a t e 法的分析方法 ( 1 ) 己糖含量测定：苯酚硫酸法 a 主要试剂的配制 重蒸苯酚：苯酚水浴加热后溶解，称取2 0 0 9 ，加0 2 0 6 8 9 铝片( 用l ：6 h c i 除 去氧化铝) 、0 1 0 9 n a o h 蒸馏收集1 8 2 。c 馏分，称取馏分2 0 9 ，加二次水3 0 0 m l ，保 存于棕色瓶中。 葡萄糖标准溶液：取适量葡萄糖( 分析纯) 于烘箱( 1 0 5 。c ) 内烘干至恒重，精确称 取1 0 0 0 m g ，加蒸馏水溶解，定容至1 0 0 m l ( 定容前加5 滴甲苯防腐) 。即可得到浓度 为1 0 0 0 0m g m l 的葡萄糖标准溶液。 b 标准曲线的绘制和样品浓度的测定 吸取葡萄糖标准液0 0 0 m l ，0 2 5 m l ，0 5 0 m l ，1 0 0 m l ，1 5 0 m l ，2 0 0 m l ，2 5 0 m l ， 分别置于5 0 m l 容量瓶中，加水定容至5 0 m l 。吸取上述溶液各2 0 0 m 1 分别置于试管 中，再加苯酚溶液1 0 0 m l ，摇匀( 用微型振荡器) ，同时迅速滴加浓硫酸5 0 0 m l ，摇 匀后放置5 r a i n ，置沸水浴加热1 5 r a i n ，取出后迅速冷却至室温，于波长九= 4 9 0 n m 处 ( 葡萄糖最大吸收波长) 测吸光度。 样品浓度的测定：取稀释后浓度为2 0 4 0pg m l 的样品溶液2 m l ，加入苯酚， 第1 3 页 南昌大学硕士学位论文 硫酸试剂，同标准曲线操作，比色测定，根据标准曲线或回归方程及样品稀释倍数 计算己糖含量。 ( 2 ) 戊糖含量的测定：苔黑酚比色法 a 主要试剂的配制 1 二羟基甲苯( 苔黑酚) 称取二羟基甲苯l g ，溶于0 0 1 9 m o l l 三氯化铁一盐 酸溶液中，临用新配。 标准核糖溶液精密称取k 核糖2 0 m g ，溶于0 3 1 m o l l 三氯醋酸，准确稀释至 l o o m l 即为2 0 0ug m l 核糖标准储备液。 b 标准曲线的绘制和样品浓度的测定 吸取标准核糖储备溶液0 o o m l ，0 2 5 m i ，0 5 0 m l ，1 o o m l ，1 5 0 m l ，2 o o m l ， 2 5 0 m l ，分别置于5 0 m l 容量瓶中，加水定容至5 0 m l 。分别移取标准核糖溶液l m l ， 加0 3 1 m o u l 三氯醋酸l m l 混合均匀，苔黑酚2 m l 混合均匀，放置沸水浴中加3 0 r a i n ， 冷却到室温，在6 5 0 h m 波长下测吸光度。 样品浓度的测定：取稀释后浓度为1 0 3 5ug m l 的样品溶液l m l ，加入三氯乙 酸和苔黑酚等试剂，显色反应，比色测定，同标准曲线操作，根据标准曲线或回归 方程及样品稀释倍数计算戊糖含量。 ( 3 ) 糖醛酸浓度的测定：咔唑硫酸法 a 主要试剂的配制 0 1 5 咔唑乙醇溶液：称取化学纯咔唑0 1 5 0 9 ，溶解于精制乙醇中并定容到 l