（食品科学专业论文）亚微米级小麦麸皮不溶性膳食纤维的研究.pdf

摘要 亚微米级小麦麸皮不溶性膳食纤维的研究 学科、专业：食品科学入学时间：2 0 0 7 9 硕士研究生姓名：黄晟 答辩时间：2 0 0 9 7 指导教师：周惠明授予学位时间：2 0 0 9 8 摘要 本文通过粗粉碎、冷冻粉碎和高能纳米球磨粉碎制备了平均粒径为3 4 3 5 r i m 的膳食 纤维粉末，与文献报道的平均粒径为1 1 0 0 m 的膳食纤维超微粉相比，产品的粒度有了 很大程度的下降。同时，产品在营养成分、理化性质、功能性质等方面都发生了改变。 主要研究内容如下： 粉碎后，膳食纤维中检测到的蛋白质、脂肪、淀粉和灰分增加；膳食纤维成分重新 分布，可溶性膳食纤维含量上升、不溶性膳食纤维含量下降。粉碎未改变膳食纤维的晶 体结构及分子结构。由电镜观察发现粉碎后膳食纤维粒径分布在3 0 4 5 0 r i m 之间，粉碎 使膳食纤维的纤维基质损坏、多孔网状结构破坏。 粉碎使得物料的理化性质发生改变。粉碎后膳食纤维粉体的持水力、保水力、膨胀 力及持油力下降；其中不饱和脂肪酸吸附能力为0 8 2 3 9 g ，下降7 9 8 5 ，饱和脂肪酸吸 附能力为1 0 4 6 9 g ，下降7 5 1 7 ；可溶解物质含量增加；粘度随着粒径的减小而减小， 随着溶液浓度的增加而增加；颜色变浅，白度l 从5 8 5 5 增加到8 1 2 3 ，增加了3 8 7 4 。 膳食纤维的功能性质同样由于粉碎处理而发生改变。粉碎后膳食纤维对胆固醇吸附 能力、重金属离子吸附能力、n 0 2 。清除能力及阳离子交换能力下降；原料麸皮提取膳食 纤维导致可提取酚含量下降6 9 4 1 ，d p p h 自由基清除能力、还原力和螯合铁离子能力 也下降。纳米粉碎使可提取酚含量、还原力、螯合铁离子能力提高，清除d p p h 。能力降 低，其中总酚含量从0 3 3 7 提高到0 4 5 2m g 没食子酸儋，提高了3 4 1 2 ，还原力从0 1 9 7 到0 3 6 7 ，螯合铁离子能力从1 0 1 l 到2 4 1 6 ，而清除d p p h 能力则从3 4 5 1 下降到 2 4 8 1 。 x 射线衍射显示粉碎并未改变膳食纤维的晶体结构，纤维晶区基本未受影响；傅立 叶红外光谱结果显示粉碎没有改变膳食纤维的分子结构。 将纳米粉碎加工得到的膳食纤维添加到果汁饮料中，得到膳食纤维果汁，产品的口 感、色泽、形貌均好于未粉碎、超微粉碎膳食纤维产品，在4 c 下保藏4 5 天未见沉淀。 关键词：小麦麸皮；膳食纤维；冷冻粉碎；纳米；性质；饮料；稳定性 a b s t r a c t a b s t r a c t i nt h i sp a p e rw eg o tt h es u b m i c r o nd i e t a r yf i b e rp o w d e rb yt h ep r o c e s s e so fc o a r s e c o m m i n u t e ，f r e e z eu l t r a f i n eg r i n d i n ga n dh i g h e n e r g yl l a n ob a l lm i l l i n ga n dt h ea v e r a g e p a r t i c l es i z eo fp o w d e rw a s3 4 3 5 n ma n dt h i sw a sag r e a ti m p r o v e m e n ta sc o m p a r e dt o c u r r e n tr e p o r t s c o m p a r e dw i t hd i e t a r yf i b e rb e f o r ea n da f t e rg r i n d i n g ，n a n o n i z e di n s o l u b l e d i e t a r y f i b e rw a sc h a n g e di nc o m p o s i t i o n , p h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e sa n df u n c t i o n a l p r o p e r t i e s 1 1 1 em a i nr e s u l t sw e r e a sf o l l o w s a sp a r t i c l es i z ed e c r e a s e ，t h ec o n t e n t so fp r o t e i n , f a t , s t a r c ha n da s hw e r ei n c r e a s e d m e a n w h i l ear e d i s t r i b u t i o no ff i b e rc o m p o n e n t sf r o mi n s o l u b l et os o l u b l ef r a c t i o n sw a s o b s e r v e d n l ep h y s i c o c h e m i c a lp r o p e r t i e sw e r ec h a n g e da f t e rg r i n g d i n g c o m p a r e d 、舫t l lc r u d e p o w d e r ，w a t e rh o l d i n gc a p a c i t y ；w a t e rr e t e n t i o nc a p a c i t y ，s w e l l i n gc a p a c i t ya n do i lh o l d i n g c a p a c i t yw e r ed e c r e a s e d ；w a t e rs o l u b l ei n d e xw a si n c r e a s e d ；v i c o s i t yw a sd e c r e a s e d 、析t l l p a r t i c l es i z ed e c r e a s e dw h i l ei n c r e a s e d 、析t l ls o l u t i o nc o n c e n t r a t i o ni n c r e a s e d ；t h ec o l o rw a s i n c r e a s e d ；t h el i q u i d i t yo fn o n i z a t i o nd fp o w d e rw a sd e t e r i o r a t i o n ；b u l l 【d e n s i t yw a s i n c r e a s e d t h ef u n c t i o n a lp r o p e r t i e sw e r ea l s oa l t e r e da f t e rg r i n d i n g c o m p a r e dw i t hc r u d ep o w d e r , t h ea d s o r p t i o nc a p a c i t yo fc h o l e s t e r o lw a sd e c r e a s e d ；t h ea d s o r p t i o nc a p a c i t yo fc d 2 + a n dp b 2 + w e r ed e c r e a s e d ；t h es c a v e n g i n gt o w a r d sn 0 2 - w a sd e c r e a s e d ；t h ec a t i o ne x c h a n g ec a p a c i t yo f d fw a sd e c r e a s e d f u r t h e r m o r e ，t h ea n t i o x i d a n ta c t i v i t yo fd i e t a r yf i b eb e f o r ea n da f t e r g r i n d i n gw a ss t u d i e d c o m p a r e dw i t hd i e t a r yf i b e rb e f o r eg r i n d i n g ，n a n o n i z e di n s o l u b l ed i e t a r yf i b e r w a si m p r o v e dt h ea b i l i t i e si l lc h e l a t i n ga c t i v i t y , r e d u c i n gp o w e ra n dt p cw h e r e a sd e c r e a s e di nd p p h r a d i c a ls c a v e n g i n ga c t i v i t y t 1 1 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 tn a n o n i z a t i o nc o u l dn o tc h a n g et h ec r y s t a l s t r u c t u r eo fd f a n dt h ei n f r a r e ds p e c t r o s c o p yo fd fa l s oi n d i c a t e dt h a tn a n o n i z a t i o nc o u l d n o ta l t e rt h em o l e c u l a rs t r u c t u r e d i e t a r yf i b e rj u i c ew a sm a d eb ya d d i n gs u b m i c r o nd fp o w d e ri nt h ej u i c es o l u t i o na n d t h es t a b i l i t yo ft h em i x e ds o l u t i o nw a ss t u d i e d i ti sf o u n dt h a tt h es u b m i c r o nd fj u i c ew e r e b e t t e rt h a nb o t hd fb e f o r eg r i n d i n ga n ds u p e f f m eg r i n g d i n gd fi nt a s t e ，c o l o u ra n d a p p e a r a n c e k e y w o r d s ：w h e a tb r a n ；d i e t a r yf i b e r ；f r e e z eg r i n d i n g ；n a n o ；p r o p e r t y ；b e v e r a g e ；s t a b i l i t y 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 f 割l 4 5 - 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：盔鏊 日 期：翌! 互：2 ： 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：熬 导师签名： l 三叁! 日 期： 山。，- ) i 、 1 前言 1 前言 1 1 膳食纤维 1 1 1 膳食纤维的定义 膳食纤维被誉为“人类第七大营养素”，其重要性已越来越受到人们的重视，研究 发现若膳食纤维摄取不足，可导致肥胖、糖尿病、冠心病、动脉硬化等疾病，因此膳食 纤维在食品领域有着十分光明的前景。但在2 0 世纪7 0 年代以前，膳食纤维一直被认为 是食物中的一种非营养成分，被人们称为“粗纤维”。关于什么是膳食纤维，目前国际 上仍没有统一的定义，依旧处在不断发展完善之中，2 0 0 1 年美国谷物化学学会( a a c c ) 提出的膳食纤维( d i e t a r yf i b e r d f ) 定义是【l 】： “膳食纤维是植物的可食部分或类似的 碳水化合物，在人类的小肠中难以消化吸收，在大肠中会全部或部分的发酵分解，它包 括多糖、低聚糖、木质素及相关的植物类物质。膳食纤维具有提升生理功能的作用，包 括倾泻、降低血液胆固醇和葡萄糖浓度。” 一般来说膳食纤维按溶解性可分为水不溶性和水溶性两种，水不溶性膳食纤维的主 要成分是纤维素、半纤维素、木质素和壳聚糖；水溶性膳食纤维包括某些植物细胞的贮 存和分泌物及微生物多糖，主要成分是胶类物质，如果胶、黄原胶、阿拉伯胶、瓜尔豆 胶、卡拉胶、愈疮胶等。按膳食纤维的来源分，可分成植物来源膳食纤维、动物来源膳 食纤维、海藻多糖类膳食纤维、微生物多糖、合成半合成类膳食纤维等。来源不同的膳 食纤维其化学本质差异很大，但基本组成成分则较相似，相互间的主要区别表现在各组 成成分的相对含量，分子的糖苷链、聚合度以及支链结构方面的差异。 1 1 2 膳食纤维的理化特性i l d i 1 1 2 1 很高的持水性 膳食纤维的化学结构中含有很多亲水基因，因此具有持水性。水溶性膳食纤维如果 胶、树胶比水不溶性纤维有更大的持水能力。研究表明麸皮纤维可以吸收其自重的2 3 倍水，而果胶则可以吸收其自重的4 5 倍水。该特性使膳食纤维具有吸水功能和预防肠 道疾病的作用。 1 1 2 2 对阳离子的结合交换能力 该特性使其具有离子交换功能和降血压作用。膳食纤维的化学结构中包含一些羧基 与羧基类侧链基团，呈现弱酸性阳离子交换树脂的作用，据报道酸性多糖类具有较强的 阳离子交换功能。膳食纤维可与c a 、z n 、c u 、p b 等阳离子进行交换，但此类交换是可 逆的，并优先交换p b 等有害离子，故吸附在膳食纤维上的有害离子可随粪便排出从而 产生解毒作用。 1 1 2 3 有机物鳌合作用 膳食纤维具有吸收胆汁酸、胆圊醇、变异原等有机分子的功能，对降低人体、动物 血浆和肝脏组织胆固醇水平有显著作用，膳食纤维能鳌合胆固醇、降低胆酸及其盐类的 合成和吸收，从而阻碍中性脂肪和胆固醇的再吸收，并限制胆酸的肝肠循环，进而加速 江南大学硕士学位论文 脂类物质的排泄。 1 1 2 4 充盈作用 富含膳食纤维的食物进入消化道后在胃中吸水膨胀，形成高粘度的溶胶或凝胶，在 胃中，粘液延迟胃的排空，有助于饱腹感觉；在小肠内，粘液阻碍消化酶与内容物的混 合，减慢了消化吸收过程。 1 1 2 5 改变肠道系统中的微生物群系组成 部分膳食纤维在大肠中可被微生物群发酵，产生一些短链脂肪酸，被结肠细胞利用 作为能量。另外那些不能被菌群发酵的膳食纤维也会在此时吸水、膨胀、增重，随同可 发酵纤维的剩余物以粪便的形式排出体外，加速有毒物质排泄，减少便秘引起的一系列 疾病。 1 1 3 膳食纤维的生理功能 膳食纤维和多种疾病的发生有关，包括便秘、痔疮、肠激惹综合症、结肠憩室病、 结肠癌、糖尿病、肥胖症和高血脂症等。目前一致认为，非淀粉多糖、纤维素、半纤维 素和胶质是膳食纤维的有益生理作用的主要成分，膳食纤维的每种成分仅有一种或几种 已证明的生理学作用，其效果也依赖于其物理化学特性和食用量。 目前研究认为膳食纤维的生理功能主要有以下四种【4 。7 】：1 改善血糖生成反应，研究 证明某些水溶性纤维可降低餐后血糖生成和血胰岛素升高的反应。有报道指出，具有粘 性的多糖可延缓胃的排空，在小肠内这种具有粘性的多糖形成的粘液可以减少食物之间 的混合，减少肠道的酶与食物的接触从而使营养物质进入肠粘膜细胞的数量减少，这可 以使糖耐量呈现一种较迟钝的反应，也就是说膳食纤维可以使血糖指数下降。2 改善大 肠功能，膳食中的纤维影响大肠功能的作用包括：缩短通过时间、增加粪便量及排便次 数，稀释大肠内容物，以及为正常存在于大肠内的细菌群提供可发酵的废物。3 降低血 浆胆固醇的作用，研究表明，大多数水溶性膳食纤维可降低人的血浆胆固醇水平、动物 血浆及肝的胆固醇水平。这类纤维包括果胶、欧车前以及各种树胶( 如瓜尔豆胶、洋槐 豆胶和变性纤维如羧甲基纤维素) 等。富含水溶性膳食纤维的食物一般都可降低血浆总 胆固醇，但其降低的几乎都是低密度脂蛋白胆固醇，而高密度的脂蛋白则很少降低甚至 不降低，关于该机制目前尚未有定论。4 降低营养素利用率，实验结果表明各种纤维均 能抑制消化碳水化合物、脂质和蛋白质的胰酶活性，某些纤维可以减少水解小肠内容物 如甘油三酯、淀粉和蛋白质的酶活性。 1 1 4 小麦麸皮膳食纤维 据v i t a g l i o n e 等人【8 j 报道，小麦麸皮中含有3 6 5 5 2 4 的膳食纤维，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 ：l ，因此小麦 麸皮是一种良好的膳食纤维来源。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 n f 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。 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 1 前言 膳食纤维和抗氧化化合物，如酚类于一身的天然产品【9 】。直至今日，越来越多的研究发 现小麦及小麦麸皮具有很强的抗氧化能力【n ”】。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，更是小麦麸皮中最重要的抗氧化物质，主要包括阿魏 酸、香草酸及p 香豆酸，此外还有叶黄素、玉米黄素等类胡萝卜素类物质【1 3 1 4 】。因此， 结合了酚类物质的小麦麸皮膳食纤维可以作为一种重要的天然抗氧化物质及营养成分 应用于功能性食品及保健品领域。 1 2 纳米化加工技术 1 2 1 纳米技术、纳米材料及特性 纳米技术( n a n o t e e h n o l o g y ) 是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工业化， 以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的- f 7 综合性的技术体系。 纳米材料( n a n o m a t e r i a l s ) 是纳米科学发展的重要基础，是指材料的几何尺寸达到 纳米级尺度，并具有特殊性能的材料。纳米材料分为纳米结构材料和纳米相纳米粒子材 料。前者是指凝聚的块体材料，由具有纳米尺寸范围的粒子构成，而后者通常是分散态 的纳米粒子。 纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等独特的 性能16 1 。 1 2 2 纳米技术在食品领域的研究进展 纳米技术从2 0 世纪9 0 年代初起在全世界范围内得到迅速发展，其在材料学、微电 子学、化学、生物学、医药学等领域取得了革命性的进展。近年来纳米技术的许多研究 成果正逐步应用于食品行业，目前主要集中于纳米食品和纳米包装材料的制备和生产。 所涉及的技术主要有超细微粒和纳米粒子的制备技术、微乳化技术、纳米脂质体制备技 术、分子自组装技术、纳米复合保鲜膜技术等方面。 国外，纳米技术在食品方面的应用主要在以下几个主要方面【1 7 1 9 】：食品检测( 纳米 传感器) ；食品安全方面，应用纳米包装选择性的结合或清除化学物质或病原体，对损 坏进行预防或作出应答，通过特征变化来检测污染物和病原体的情况；保健食品方面， 应用纳米乳剂，纳米粒子使营养素、保健品、功能添加剂具有更高的生物利用率。 国内，纳米技术在食品工业中的实际应用几乎没有，目前的主要研究方向有【2 0 】：纳 米食品包装材料的研究；纳米食品微粒如纳米富硒茶、纳米级木耳素、纳米蜂胶粉体以 及氨基酸纳米硒；采用凝聚法制备矿物质或微量元素纳米微粒；制备香辛料微乳，极大 地改善香辛料的水溶性、分散性、渗透性和入味性。 1 3 立体依据及研究内容 1 3 1 立体依据 我国是世界上生产小麦最多的国家，美国农业部的统计资料表明，中国占据了世界 小麦产量的1 6 5 ，2 0 0 4 年我国小麦产量为9 7 4 4 5 吨，2 0 0 5 年为9 1 9 5 2 吨，2 0 0 6 年为 1 0 3 8 4 吨，2 0 0 7 年预计为1 0 1 8 3 吨【2 l 】。由此推算，小麦加工的副产物小麦麸皮每年的可 利用量在2 0 0 0 万吨左右。小麦麸皮中含有近一半的膳食纤维，是加工膳食纤维的良好 来源。用小麦麸皮生产膳食纤维，天然健康，成本低廉，安全性高，功能性强，因此， 江南大学硕士学位论文 小麦麸皮是加工膳食纤维的理想原料，但其目前在我国却多用作饲料及肥料，这是一种 资源的极大浪费。 纳米技术作为当今最热门的课题，已经被应用在人类社会的方方面面，如今也正逐 步影响着食品行业，逐渐运用于食品材料的加工当中，但由于膳食纤维本身特性及粉碎 设备的缺乏，目前鲜有水不溶性膳食纤维纳米加工的报道，仅有w u 等人【2 2 】和c h a u 等 人【2 3 】运用超高压均质技术加工橙及胡萝卜纤维至6 2 6 和7 2 3 “m 的报道。因此进一步尝 试水不溶性膳食纤维的纳米化加工，研究其理化功能性质变化对于基础研究及食品工业 发展是十分急切的。为了改善我国居民膳食纤维营养状况以及高品质膳食纤维依赖进口 的现状，同时也能更有效的利用小麦麸皮资源，提高小麦副产品的附加值，希望借纳米 技术以改变小麦麸皮水不溶性膳食纤维口感粗糙、难以应用的弱点，同时为纳米技术对 食品原材料的影响做一系列的基础研究，为将来更深一步研究提供第一手的基础资料而 进行本研究。 1 3 2 主要研究内容 本论文的主要研究内容如下： 1 纳米级小麦麸皮膳食纤维的加工 2 纳米级小麦麸皮膳食纤维微观形貌及结构表征 3 纳米加工对小麦麸皮膳食纤维的理化、功能性质的影响研究 4 纳米级小麦麸皮膳食纤维在饮料中的应用研究及稳定性研究 4 2 材料与方法 2 1 材料与药品 麦麸 中温a 淀粉酶 a l c a l a s e 2 4 l 猪油 食用调和油 d p p h f e r r o z i r i g 胆固醇 邻苯二甲醛 纯果汁 羧甲基纤维素钠 黄原胶 卡拉胶 海藻酸钠 果胶 瓜尔豆胶 阿拉伯胶 魔芋胶 其它试剂 2 2 实验仪器与设备 强力电动搅拌器 电热鼓风干燥箱 摇摆式中药粉碎机 磁力搅拌器 p h 计 三足离心机 低速离心机 超微粉碎机 电热恒温水浴锅 紫外可见分光光度计 x 射线衍射仪 激光粒度分析仪 透射电子显微镜 2 材料与方法 工业级 2 0 0 0 u g 2 4a u g 金龙鱼 分析纯 分析纯 分析纯 化学纯 f h 9 耐酸型 c a 0 1 1 2 0 f p 3 0 1 s a 0 0 4 均为分析纯 j b 9 0 d g z x - q f l 0 1 - 3 s d f y 4 0 0 j d 3 p h s - 3 c s s 2 0 0 l - h q m 【z f 一4 l h h 4 u v 二2 8 0 0 d 8 m a s t e rs i z e r 2 0 0 0 j e m 2 1 0 0 淮安市新丰面粉厂 无锡市酶制剂厂 诺维信生物工程公司 自制 市售 s i g m a s i g m a 国药集团化学试剂有限公司 国药集团化学试剂有限公司 市售 宁波市海曙纤维素衍生物厂 山东淄博中轩生物制品有限公司 上海北连食品有限公司 连云港隆源海藻有限公司 三门峡富元果胶工业有限公司 上海凯惠食品添加剂有限公司 进口分装 三艾有机魔芋发展有限责任公司 上海标本模型厂 上海跃进医疗器械厂 温岭市林大机械有限公司 上海理达仪器厂 上海雷磁仪器厂 江苏靖江市赛德力机械制造公司 上海医用分析仪器厂 桓台东奇粉体设备有限公司 江苏常州金坛荣华仪器厂 尤尼柯( 上海) 仪器有限公司 布鲁克a x s 公司 英国马尔文仪器公司 日本j e o l 公司 江南大学硕士学位论文 多维摆动式高能纳米球磨 超低温冰箱 扫描电子显微镜 色彩色差计 恒温振荡水浴锅 真空干燥箱 循环水真空泵 旋转粘度计 傅立叶变换红外光谱仪 阿贝折光仪 电热恒温培养箱 无菌操作台 实验型高压均质机 2 3 实验方法 t j h 2 4 l f o r m a 7 0 2 q u a n t a - 2 0 0 c r 4 0 0 s h a b z k 8 2 b s h z c n j d 7 9 n i c o l e tn e x u s w z s - 1 a p v - 1 0 0 0 秦皇岛太极环纳米制品有限公司 美国t h e r m ol i f es c i n e c e s 荷兰f e i 公司 日本k o n i c am i n o l t a 公司 江苏常州金坛荣华仪器厂 上海实验仪器厂 河南巩义英予峪华仪器厂 上海昌吉地质仪器有限公司 美国t h e r m oe l e c t r o n 公司 上海光学仪器厂 上海跃进医疗器械厂 苏州净化设备厂 英国a p v 公司 2 3 1 麦麸膳食纤维的制备 2 3 1 1 工艺流程 小麦麸水洗一调p h ，脱植酸一洗涤，干燥一粗粉碎一调p h ，酶解淀粉、蛋白质一 灭酶一洗涤一干燥一膳食纤维 2 3 1 2 操作要点 参照文献1 2 4 】的方法，具体如下： ( 1 ) 水洗将原料分散于水中【m ( 麸皮) ：m ( 水) = 1 ：7 】浸泡1 5 m i n ，离心机脱水，后用 清水洗涤，去除部分蛋白质和淀粉，收集湿麦麸备用。 ( 2 ) 脱植酸利用内源植酸酶分解植酸，将上述湿麦麸 m ( 麸皮) ：m ( 水) = l ：l o ，用5 的柠檬酸调p h 至5 5 ，5 5 水浴酶解4 h 。 ( 3 ) 洗涤干燥分解植酸后的麦麸水洗至中性，置于电热鼓风干燥箱内5 0 干燥8 h 。 ( 4 ) 粗粉碎干燥后的麦麸，用摇摆式中药粉碎机粉碎过2 0 目筛。 ( 5 ) 酶解淀粉、蛋白质取粗粉碎处理后的麦麸1 0 0 9 ( 干基) ，加入1 0 0 0 m l 的水， 煮沸2 0 m i n 使生淀粉糊化，冷却后用5 的n a o h 调节p h 至7 0 ，加入3 4 4 0 u 1 0 0 9 中温a 一淀 粉酶和4 3 2 a u 1 0 0 9 碱性蛋白酶，6 0 7 0 恒温搅拌2 5 h ，沸水浴1 0m i n 灭酶。 ( 6 ) 干燥置于电热鼓风干燥箱内5 0 干燥1 0 h 。 2 3 2 低温冷冻粉碎 将制备得到的膳食纤维置于超低温冰箱( - 7 0 。c ) 冷冻4 h ，取出，量取0 5 l 放入超微 粉碎机中，以液氮作为冷源通入超微粉碎机，在不添加任何抗结块剂、助磨剂条件下对 其进行干法粉碎，分别粉碎1 、2 、3 h 得到三种小麦麸皮膳食纤维超微粉。 2 3 3 高能纳米球磨粉碎 取低温冷冻粉碎2 h 得到的膳食纤维超微粉置于高能纳米球磨机中干法粉碎8 h ，不添 加任何抗结块剂、助磨剂，在粉碎过程中通入循环冷却水使温度保持在3 0 以下。 6 2 材料与方法 粉碎选用强化不锈钢磨罐，氧化锆球( 直径6 1 0 m m ) 为磨介，球料比2 ：1 。 2 3 4 粒径测定 2 34l 激光粒度分析法 该法用于膳食纤维微粉的检测。取适量低温冷冻粉碎得到的小麦麸皮膳食纤维于粒 度仪容器内，使用蒸馏水作为分散剂，以超声波对粉体进行分散，测定其粒径及其粒径 分布。 2 342x 射线小角- r # t 法 该法用于纳米膳食纤维的检测。测量方法按g b t 1 3 3 2 1 2 0 0 4 进行。 2 3 5 膳食纤维的x 射线表征 加载电压4 0 k v ，电流1 0 0 m a ，步宽o 0 2 0 ，扫描速率4 0 m i l l ，扫描角度3 7 0 0 。 2 3 6 膳食纤维的红外光谱扫描分析 取1 - 2 m g 样品于玛瑙研钵中，加入1 0 0 m g 干燥的溴化钾粉末，红外灯下研磨至完 全混匀，将研磨后的粉末均匀加入压模器内，制成一定直径和厚度的透明片，放入仪器 中进行扫描，扫描次数3 2 次，分辨率4 c m 。 2 3 7 膳食纤维微观形貌的表征 2 3 7 1 扫描电镜分析 该法用于膳食纤维原粉和微粉的检测。用戊二醛将待测样品固定，然后以溅射镀膜 法进行表面镀金，表面镀金后的样品置于扫描电镜下观察。 2 3 7 2 透射电镜分析 该法用于纳米麦麸膳食纤维的检测。以无水乙醇为分散剂，取适量样品加入其中， 强力超声分散3 0 m i n ，检测电压为2 0 0 k v 。 2 3 8 成分测定 2 3 8 1 基本成分的测定 水分，直接干燥法( g b t 5 0 0 9 3 2 0 0 3 ) ；蛋白质，凯氏定氮法( g b t 5 0 0 9 5 2 0 0 3 ) ； 脂肪，索氏抽提法( g b t 5 0 0 9 6 2 0 0 3 ) ；灰分，直接灰化法( g b t 5 0 0 9 4 2 0 0 3 ) ；淀粉， 前处理与酶水解法相同( g b t 5 0 0 9 9 2 0 0 3 ) 。 2 3 8 2 膳食纤维的测定 采用a o a c 9 9 1 4 3 的方法测定可溶性膳食纤维，不溶性膳食纤维和总膳食纤维。 2 3 9 流动性的测定 2 391 休止角 称取5 9 粉体通过漏斗自然落下堆放在水平面上，堆积形成的圆锥体的底角即为休 止角【2 5 】。 2 3 9 2 滑角 称取5 9 粉体将其置于光滑的玻璃平板上，逐渐将板倾斜，直至9 0 的微粒能够移 动，此时平板与水平所成的夹角即为滑动角【2 5 1 。 2 3 1 0 体积密度的测定 参照z h a o 等人的方法f 1 6 】，将粉体填入1 0 m l 容量瓶( 瓶重w 1 ) 至刻度线，然后称重 7 江南大学硕士学位论文 ( w 2 ) ，粉体的体积密度根据以下公式计算： 体积密度( g m l ) ：w 2 ( g _ ) - - i w 一, ( g ) 2 3 1 1 持水力和保水力 持水力( w a t e rh o l d i n gc a p a c i t y w i l e ) 是指在不受外力( 除重力和大气压力) 作用 下，一定量的膳食纤维所结合的水量【2 6 1 。参考i h 曲a v e n d r a 等【2 7 1 的方法，具体操作如下： 准确称取3 0 9 样品于5 0 m l 离心管中，加入2 5 m l 去离子水，室温( 2 0 士3 ) 下搅打3 0m i n ， 滤纸过滤，小心取残渣称重。计算公式如下： 持a 2 0 ( g g ) = 塑鬻铲 保水力( w a t e rr e t e n t i o nc a p a c i t y w r c ) 是指在外力( 如压力、离心力) 作用下， 一定量的纤维所保有的水分矧。参考r a 曲a v e n d r a 等【2 7 】的方法，具体操作如下：准确称取 3 0 9 样品于5 0 m l 离心管中，加入2 5 m l 去离子水，室温( 2 0 - a ：3 。c ) 下搅打3 0 m i n ，3 0 0 0 r m i n 离心2 0m i n ，弃去上清液并将残渣置于1 0 5 c 烘箱干燥2 h ，称重。计算公式如下： 保捌g g ) = 型掣嚣铲 2 3 1 2 膨胀力 参考f e m e n i a 等【2 8 1 的方法，具体操作如下：准确称取0 5 9 膳食纤维于1 0 m l 量筒中， 以移液管准确加入5 0 0 m l 蒸馏水。振荡均匀后室温( 2 0 士3 ) 下放置2 4 h ，读取液体 中膳食纤维的体积。膨胀力( s w e l l i n gc a p a c i t y s w c ) 计算公式如下所示： 膨删酬g ，= 必驾群产 2 3 1 3 持油力 膳食纤维对不饱和脂肪酸吸附作用的测定 参考s a i l g n a r k 等【2 9 】的方法稍加改动进行。取1 o g 膳食纤维于5 0 m l 离心管中，加入食 用调和油2 0 9 ，搅拌均匀后3 7 。c 静置l h ，3 0 0 0 r m i n 离, l , 2 0 m i n ，倾去上层油，残渣用滤纸 吸干游离的植物油，称重。 膳食纤维对饱和脂肪酸吸附作用的测定 参考s a j l g n a r k 等【2 9 1 的方法稍加改动进行。取1 0 9 膳食纤维于5 0 m l 离心管中，加入猪 油2 0 9 ，搅拌均匀后3 7 c 静置l h ，3 0 0 0 r m i n 离, t 二, 2 0 m i n ，倾去上层油，残渣用滤纸吸干游 离的猪油，称重。 吸油量( g 偿户登塑堂霉鬻等铲 2 3 1 4 可溶解物质含量的测定 准确称取3 o g ( i i l o ) 样品于1 5 0 m l 烧杯中，加入5 0 m l 蒸馏水，室温下磁力搅拌1 h ， 3 0 0 0 r m i n 离，i , 1 5 m i n ，取1 0 m l 上清液于恒重的铝盒( m 1 ) 中，9 0 水浴蒸干，然后放入 1 0 5 c 烘箱烘干至恒重( m 2 ) p 们。计算公式如下： 8 2 材料与方法 可溶解物含量( l o o i n l 水) = ( 1 1 1 2 m 。) 墚 2 3 1 5 粘度的测定 配置不同浓度( 1 、3 、5 、7 ) 的膳食纤维溶液l o o m l ，搅拌3 0 r n i n 后用n d j 7 9 型粘度计、采用第1 i i 单元因子为o 1 的转子进行测定【3 1 1 。 2 3 1 6 色差的测定 采用亨特实验室的c r - - 4 0 0 测量仪器对样品的亨特值进行测量【3 2 1 ，以l 表示。 2 3 1 7 吸附重金属离子能力 取膳食纤维1 0 9 ，分别加到5 0 m l 5 0 岬0 1 几的硝酸镉、硝酸铅溶液中，反应温度3 7 ，采用恒温振荡水浴锅不断振荡，4 h 后将溶液离心，上清液用原子吸收分光光度计测 定各重金属离子的浓度，根据反应前后浓度之差求出吸附能力【2 9 】。 2 3 1 8 吸附胆固醇能力 取鲜鸡蛋蛋黄，加入9 倍量的蒸馏水充分搅打成乳液。分别取2 0 9 样品于2 0 0 m l 的锥 形瓶中，加入5 0 9 稀释蛋黄液，搅拌均匀，调节体系p h 至2 0 和7 0 ，置于振荡水浴，3 7 c 振荡2 h ，3 0 0 0 r m i n 离, t , 2 0 m i n 以沉淀膳食纤维，吸取l m l 上清液稀释1 0 倍，采用邻苯二 甲醛法【3 3 】在5 5 0 n m 淤1 定胆固醇含量【3 4 1 。 2 3 1 9 阳离子交换能力 将样品浸于0 1 m o l l 的h c l 溶液中，4 8 h 后用蒸馏水洗去过量的酸，以1 0 的a g n 0 3 溶液鉴定不再含有氯离子为止，真空干燥。准确称取0 2 5 9 处理过的干燥膳食纤维样品分 散于1 0 0 m l 5 n a c l 溶液中，磁力搅拌器搅拌，用0 1 m o l l n a o h 慢慢滴定，记录p h 值， 画出v n o h - p h 关系图i ”】。 2 3 2 0 亚硝酸钠清除能力 2 3 2 0 1n 0 2 - 标准曲线的绘制 准确移取0 0 0 、0 5 0 、1 0 0 、1 5 0 、2 0 0 m l l 0 0 i t m o l l n a n 0 2 溶液于5 0 m l 容量瓶中， 分别加入2 m l 0 4 对氨基苯磺酸溶液，混匀，放置3 5 m i n ，再分别加入l m l 0 2 盐酸萘 乙二胺溶液，加水至刻度，混匀，静置1 5 m i n ，以零管为参比，在紫外可见分光光度计 上测定5 3 8 n m 波长处的吸光度，绘制标准曲线【3 6 1 。 2 3 2 0 2 膳食纤维对于n 0 2 的清除 准确称取0 5 0 0 9 样品于2 5 0 m l 干燥的锥形瓶中， j 1 1 , k 1 0 0 m l l 0 0 1 t m o l l n a n 0 2 溶液， 调节体系p h 至2 0 和7 0 ，磁力搅拌使其完全分散后，3 7 c 恒温水浴振荡2 h ，取出后静置， 取上清液2 0 0 m l ，按“标准曲线的绘制”方法测定其中的n 0 2 含量，计算其对n 0 2 - 的清 除百分率 ，、r 1 清除率( ) = 挚1 0 0 c o c o ：溶液中n 0 2 初始含量 c 1 ：溶液中n 0 2 最终含量 9 江南大学硕士学位论文 2 3 2 1 膳食纤维的抗氧化性质研究 2 3 2 1 1 抗氧化物质提取 称取1 0 9 膳食纤维于锥形瓶中，加入1 5 m l 正已烷，室温下磁力搅拌1 h ，滤纸过 滤，通风橱中风干滤渣。将干燥的滤渣重新转入锥形瓶，加入3 0 m l 8 0 的甲醇，室温 下磁力搅拌2 h ，过滤取滤液于试管中，定容到1 0 0 m l ，用黑色纸包好贮于冰箱中备用。 2 3 2 1 2 总酚含量测定 提取液的总酚含量( t o t a lp h e n o l i cc o n t e n t ，t p c ) 采用y u 等【3 7 】的福林酚比色法测定。 取0 0 5 m l 样品加入0 2 5 m l 福林酚试剂和0 7 5 m l 2 0 的碳酸钠溶液，室温下反应1 h ， 测定反应液在7 6 5 n m 处的吸光度值。以没食子酸( g a l l i ca c i d ) 为标样，制作标准曲线。 总酚含量表示为m g 没食子酸儋样品。 2 3 2 1 3 清除d p p h 咱由基能力 按照s h i m a d a 等【3 8 】的方法略加改进进行，吸取2m l0 1 m m o l ld p p h 的乙醇溶液和 2m l 提取液，混合均匀，室温下避光反应3 0m i n ，以2m l8 0 的乙醇与2m l 无水乙 醇混合物为空白，在5 1 7a m 处读取其吸光度a ，以2m ld p p h 与2m l 双蒸水混合物 的吸光度为对照a o ，样品管相比对照管吸光值下降的百分比反映其对d p p h 自由基清 除能力。计算公式如下： 清除率( ) = 卜旦1 0 0 a o 2 3 2 1 4 还原能力 采用o y a i z u 3 9 1 的方法，略加改动：取0 4 m l 提取物( 空白不加，加等体积8 0 甲醇) ， 加入2 5 m l0 2 mp h 6 6 的磷酸缓冲液及2 5 m l1 铁氰化钾，置于5 0 水浴中反应2 0 m i n ， 加入2 5 m l1 0 t c a ，混合后以4 0 0 0 r m i n 离一t q o m i n 。取上清液2 5 m l ，加入2 5 m l 蒸馏 水和0 5 m l0 1 氯化铁，混合均匀，静置l o m i n ，测定其在7 0 0 n m 处的吸光值，该值越大， 说明样品的还原能力越强。 2 3 2 1 5 螯合铁离子能力 采用d i n i s 等【4 0 1 的方法进行，取3 m l 提取液，；o n a o 1 m l2 m m o l l l 拘f e s 0 4 溶液，再 加入0 2 m l5 m m o l l 的菲洛嗪溶液( 空白不加，加等体积的双蒸水) ，混合液在漩涡振 荡器上振动3 0 s ，于室温下静置1 0 m i n ，在5 6 2 n m 测定反应混合物的吸光度a 。对照组以 8 0 的甲醇代替样品，测得吸光度，样品管相比对照管吸光值下降的百分比反映其对 f e 2 + 的螯合能力。计算公式如下： 螯合力( ) = 卜土1 0 0 a o 2 3 2 2 膳食纤维饮料的制备 2 3 2 2 1 工艺流程 水蜜桃果汁一调配一均质一灌装一杀菌一冷却一成品一贮藏 2 3 2 2 2 操作要点 ( 1 ) 调配：将果汁、膳食纤维、稳定剂、白砂糖、纯净水按一定比例调配，使用柠 1 0 2 材料与方法 檬酸调节p h 至4 3 ，调p h 是为了防止褐变并利于保存【4 。 ( 2 ) 均质：将调配好的原辅料在3 0 m p a 均质压力下均质3 次，以得到更好口感和稳 定性的产品。 ( 3 ) 杀菌：由于得到的为p h 4 3 的酸性饮料，因而进行常压沸水1 5 m i n 杀菌。 ( 4 ) 贮藏：4 c 冷藏。 2 3 2 3 饮料粘度的测定 通过n d j 7 9 型旋转式粘度计( 1 号转子) ，测定饮料粘度。 2 3 2 4 果汁颜色的测定 采用c r - - 4 0 0 色彩色差仪对样品进行测定。 2 3 2 5 可溶性固形物含量 采用w z s 1 型阿贝折光仪对样品进行测定，具体参照g b t 1 2 1 4 3 1 1 9 8 9 。 2 3 2 6 果汁p h 的测定 采用p h s 3 c 型p h 计对样品进行测定。 2 3 2 7 感官评定标准表 饮料感官评定依照下表进行。请8 人分别对产品的各项感官指标进行品评，并取平 均值。 表2 - 1 饮料评分标准表 t a b l e2