（食品科学专业论文）酵母葡聚糖脂肪替代品的研究.pdf

摘要 摘要 本论文以啤酒废酵母泥为原料利用不同提取方法生产酵母葡聚糖，研究不同提取方 法对酵母葡聚糖性质的影响以及其作为脂肪替代品的性质，并将其作为脂肪替代品应用 到焙烤食品中，旨在为新型食品的研制，以及在工业中更好的利用酵母葡聚糖提供理论 参考。 用碱法，碱酸法和酶碱法从啤酒废酵母中提取碱不溶性葡聚糖，对产品进行了定性 定量分析。酶碱法提取葡聚糖纯度最高，达到8 6 8 1 ，碱法纯度最低，为7 6 5 3 。红 外光谱表明产品主要为b d 葡聚糖，且不含甘露糖。利用高效液相色谱分别测定其分子 量，碱酸法处理得到的葡聚糖分子量最小，为5 3 5 x 1 0 5d a ，酶碱法得到的分子量最大， 为1 1 3 x 1 0 6d a 。 通过对流变学性质，持油性，冻融稳定性，热稳定性等的研究，探讨不同提取方法 对酵母葡聚糖作为脂肪替代品性能的影响。动态粘弹实验表明，质量分数6 的葡聚糖 溶液在实验所测条件下，其黏度随着剪切速率的增大而显著减小，表现出明显的假塑性 流体特性。三种提取方法对本实验中研究的p 葡聚糖持油性影响显著，对冻融稳定性影 响不明显，碱酸法制得产品因其分子量小，形成的网络结构较紧密而冻融稳定性较好。 在相同热处理条件下，b 葡聚糖溶液黏度降低的程度远小于其他食用胶，表现出良好的 热稳定性。 以酶碱法提取的p 葡聚糖作为脂肪替代品替代重油蛋糕配方中的部分脂肪，研究加 入b 葡聚糖对重油蛋糕理化参数，质构以及感官评定的影响。随着葡聚糖添加量的增大， 蛋糕比容降低，水分含量增加。用t p a 质构法对添加酵母葡聚糖脂肪替代品的重油蛋 糕的质构特性进行了研究，结果表明d 葡聚糖的加入使重油蛋糕的弹性、胶着性和回复 性均有所增加，同时改善了重油蛋糕的咀嚼性。感官评定表明，加入2 0 脂肪替代品的 蛋糕感官指标与传统重油蛋糕较为接近。t p a 质构法测定的参数和感官评定法的结果具 有良好的相关性。 酵母葡聚糖在低脂冰淇淋中的应用研究表明，随着酵母葡聚糖用量的增加，浆料的 粘度和冰淇淋硬化后的硬度增加。酵母葡聚糖的加入使产品有较高的膨胀率，但抗融化 性降低。同时感官评定结果表明，脂肪替代品的加入量有一适当范围，加入4 0 以内的 低脂样品还是可以被接受的。 关键词：脂肪替代品酵母葡聚糖流变质构重油蛋糕冰淇淋 a b s t r a c t a b s t r a c t 1 3 - g l u c a nw a sp r e p a r e df r o mw a s t eb e e ry e a s t t h ee f f e c to f 付1 ee x t r a c t e dm e t h o dt ot h e 1 3 - g l u c a na n di t sp r o p e r t ya st h ef a tr e p l a c e rw e r es t u d i e d t h ea u t h o ra p p l i e dt h i sf a tr e p l a c e r t or e d u c ef a tc o n t e n to fb a k i n gp r o d u c t st os t u d yt h ee f f e c t so fi to nt h ep r o p e r t i e so fs u c hl o w f a tf o o d ，t h ea i mw a st od e v e l o pn e wt y p ef o o da n du s eg l u c a nf u l l yi ni n d u s t r y p d g l u c a nw a se x t r a c t e df r o mt h ec e l lw a l lo fs p e n tb r e w e ry e a s tw i t ha l k a l i ，a c i d - a l k a l i a n de n z y m e a l k a l im e t h o d ，r e s p e c t i v e l y t h eb a s i cc o m p o n e n t so ft h et h r e ed i f f e r e n te x t r a c t e d p r o d u c t sw e r ea n a l y z e d t h ec o n c e n t r a t i o no f1 3 - g l u c a ne x t r a c t e db ye n z y m e a l k a l im e t h o d w a sh i g h e s tw h i c hr e a c h e d8 6 81 ，w h i l et h ea l k a l im e t h o dw a sl o w e s tw h i c hw a s7 6 5 3 i rs p e c t r u ma n a l y s i ss h o w e dt h ep r o d u c t i o nw a sm o s t l y 阻d g l u c a na n dw i t h o u td - m a n n o s e t h em o l e c u l a rw e i g h tw a sd e t e r m i n e db yh i 曲p e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h y ( h p l c ) t h em o l e c u l a rw e i g h to ft h es a m p l ee x t r a c t e db ya c i d a l k a l im e t h o dw a sl o w e s tw h i c hw a s 5 3 5 x 1 0 5 ，w h i l et h eh i g h e s tw a se n z y m e a l k a l im e t h o dw h i c hw a s1 1 3 x 1 0 6 t h ee f f e c to fd i f f e r e n te x t r a c tm e t h o d st o1 3 - g l u c a na st h ef a tr e p l a c e rw a ss t u d i e db y r h e o l o g yp r o p e r t y ，o i l b i n d i n gc a p a c i t y ，f r e e z e - m e l tp r o p e r t y , h e a ts t a b i l i t y d y n a m i c v i s c o e l a s t i cp r o p e r t ye x p e r i m e n ts h o w e dt h a tt h ev i s c o s i t yo ft h e6 1 3 - g l u c a ns o l u t i o n d e c r e a s e dw i t hs h e a rr a t ei n c r e a s e d ，a n dr e p r e s e n tp s e u d o p l a s t i ca n dn o tt h i x o t r o p i c t h e e f f e c t so ft h ee x t r a c tm e t h o d st ot h eo i l - b i n d i n gc a p a c i t y , f r e e z e - m e l tp r o p e r t yo ft h e1 3 - g l u c a n s o l u t i o nw e r en o te v i d e n c e ，t h en e t w o r ks t r u c t u r eo ft h es a m p l ew h i c he x t r a c t e db ya c i d - a l k a l i m e t h o dw a sm o s tc o m p a c tf o rt h el o w e s tm o l e c u l a rw e i g h ta sw e l la st h ew e l lf r e e z e - m e l t p r o p e r t y b yt h es a m eh e a tt r e a t m e n t ，t h ev i s c o s i t yo ft h el b - g l u c a ns o l u t i o nd e c r e a s e ds l o w e r t h a no t h e re d i b l ec o l l o i d sw h i c hg i v ei b - g l u c a nag o o ds t a b i l i t yt oh e a t l o wf a th i g h - r a t i oc a k e sw e r ep r e p a r e dw i t h1 3 - g l u c a nw h i c hw a se x t r a c t e db y e n z y m e a l k a l im e t h o da sf a tr e p l a c e r t h ep h y s i c a lc h e m i s t r yp a r a m e t e r s ，t e x t u r ep a r a m e t e r s a n ds e n s o r ye v a l u a t i o nw e r ei n v e s t i g a t e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a tm o i s t u r eo ft h ec a k e i n c r e a s e dw h i l es p e c i f i cv o t u m eo ft h ec a k ed e c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gp e r c e n t a g eo ff a t r e p l a c e t h et e x t u r ec h a r a c t e r i s t i c so ft h eh i g h r a t ec a k e sw i t h1 3 - g l u c a nw e r ed e t e r m i n e db y t p a t h es p r i n g i n e s s ，g u m m i n e s s ，r e s i l i e n c eo ft h eh i g h r a t i oc a k e sw e r ei n c r e a s e db yt h e p - g l u c a na n d1 3 - g l u c a ni m p r o v e dt h ec h e w i n e s so ft h eh i g h - r a t i oc a k e s b yt h es e n s o r y e v a l u a t i o n t h ec h a r a c t e r i s t i c so fc a k ew i t hp - g l u c a na s2 0 f a tr e p l a c e rh a dn os i g n i f i c a n t d i f f e r e n c ew i t ht h et r a d i t i o n a lc a k ew i t h o u ta n yf a tr e p l a c e r t h e r ew e r er e m a r k a b l e c o r r e l a t i o n sb e t w e e ns e n s o r ya n di n s t r u m e n t a lp a r a m e t e r s i nt h es t u d yo fy e a s tg l u c a na p p l i c a t e di nt h el o w f a ti c ec r e a m ，t h ei c e c r e a mp l a s m v i s c o s i t ya n dt h eh a r d n e s so fi c ec r e a mi n c r e a s e dw i t hi n c r e a s i n gp e r c e n t a g eo ff a tr e p l a c e t h ea d d i t i o no fy e a s tg l u c a nm a d et h ep r o d u c t sh a v eh i g h e re x p a n dr a t i oo fi c e - c r e a m ，b u tt h e l o wa n t i - m e l t i n ga b i l i t y t h es e n s o r ye v a l u a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h ef a tr e p l a c eh a sap r o p e r b o u n d ，t h el o w f a ts a m p l e sw i t ht h ep e r c e n t a g eo ff a tr e p l a c el e s st h a n4 0 w e r ea c c e p t a b l e k e y w o r d s ：f a tr e p l a c e ry e a s tp - g l u c a n t e x t u r e t h e o l o g yh i g h - - r a t i oc a k e i c e - - c r e a m l i 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。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：期：形矿b - 3 o 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：盟虹导师签名：半单 日 期： 2 旦里星：墨兰2 第一章绪论 第一章绪论 1 1 引言 脂肪为人体营养所必需，脂肪提供人体活动的一部分热量。它作为食品主要组成之一， 提供了风味、口感及香气，使产品具备肥满可口、柔滑细腻的特性。但脂肪摄入过多会给 人体健康带来危害，使人肥胖、体重增加，引致某些心血管疾病等。在食品制造中可采用 多种方法减少其脂肪含量，例如变换原料或调整配方等，也可采用脂肪替代物替代食品中 的脂肪。近年来美国、日本以及欧洲一些国家纷纷致力于脂肪替代物的研制和开发，以期 制造低脂肪高品质的食品，许多脂肪替代物应运而生，为广大食品制造企业及消费者所青 睐。 1 2 食品中脂肪的功能 1 2 1 油脂物理化学特性 油脂中脂肪酸的组成、分布、脂肪酸链的长度、饱和度以及分子的构型直接影响产 品的物理性质如：粘度、融化特性、结晶性以及涂抹性等【1 】。油脂对产品物理化学性质 的影响对于生产有实际的意义。在加工过程中油脂影响食品的很多性质，譬如热稳定性、 粘度、结晶性、持气性等；在加工后期影响食品的剪切敏感程度、黏附性、组分分散和 迁移等特性；在流通和消费过程中，油脂影响食品储藏的物理稳定性( 破乳、脂肪分离 和迁移等) 、化学稳定性( 油脂的蛤败和氧化等) 和微生物稳定性。 1 2 2 油脂的生理功能 从生理学角度来讲，食品中的油脂有三种功能，一方面是人体必需脂肪酸的来源； 另一方面是脂溶性维生素的载体【2 1 ；同时食品中的油脂可以提供3 7 7k j 儋的能量，是人 体获得能量的重要来源之一【3 1 。 1 2 3 油脂对食品感官的贡献 油脂对于食品的感官性质具有重要作用。油脂对食品的光泽、颜色、透明度、表面 形状、结晶性等外观，粘度、弹性、硬度等质构，润滑度、融化性、稠厚感等口感和风 味都有重要的影响【1 1 。就风味而言，食品中的油脂不仅表现自身持有的风味，它还影响 其他香料的浓度、持久性和平衡，这同油脂对风味缓释有关。通常脂溶性食用香料的风 味是在咀嚼中逐渐释放出来的，食品中除去或减少油脂会破坏这种缓释功能。随着油脂 含量的下降，食品中的咸味、酸味、甜味和苦味会变得更明显。由于脂溶性香料通常在 亲水性环境中不稳定，因此，在高脂食品中的有效风味，不可能在低脂产品中表现出来。 总体来讲，油脂组成、晶体结构、熔化性质以及同水以及其他非脂分子的相互作用等对 食品是否具有良好的感官特性作用重大。 江南大学硕十学位论文 1 3 高脂肪膳食的危害及低脂肪膳食为趋势 近年来流行病学研究发现，高脂肪膳食能引起消费者多种疾病，被认为是肥胖症、 高血脂、心脏病、动脉硬化、糖尿病以及一些相关疾病等的诱因之一。饮食中饱和脂肪 酸过高，会引发如乳腺癌、结肠癌等癌症以及胆囊剡4 5 j 。 因此低脂肪膳食一直为营养学家所倡导，但是降低食品中的脂肪含量会影响到食品 的感官性质，单纯减少食品配料中的脂肪含量会给产品风味及口感带来不良影响，使食 品口感粗糙，滋味下降，从而影响消费者对产品的接受性。脂肪替代品是解决这一矛盾 的有效产品。优质的脂肪替代品不仅能最大限度的降低食品中的脂肪含量，而且能尽可 能的保持甚至改善原有食品的感官品质。由脂肪替代品制得的低能量食品可提供与传统 全能量食品极为相似的质感特性，可以降低膳食中脂肪的摄入，减少类似肥胖症、动脉 硬化和某些恶化肿瘤等的发病率。 1 4 脂肪替代品的研究进展 良好的脂肪替代品应具有几个条件：一、天然无毒；二、能量低，大大降低了食品 热量；三、口感和外观要和脂肪一样。理想的脂肪代用品具有以下特征：具有与天然油 脂相似的口感，无色无味，稳定性好，不与其他营养成分发生相互作用，不至于影响其 他营养物质的吸收或对营养物质生理作用的发挥起副作用；在体内代谢的过程中，不产 生生理性副作用【6 。8 】。脂肪替代品起步较晚，但发展很快。到目前为止，已形成了多种 脂肪替代品，可惜还没有单一的脂肪替代品能完全代替脂肪。为了能很好地模拟脂肪的 口感、质构等特性，常在食品中加入两种或两种以上的复合脂肪替代品来尽量满足需要。 1 9 8 9 年美国和加拿大市场上已有6 8 8 种食品是低脂或无脂的，1 9 9 3 年，美国市场上的低 脂新产品已达8 4 7 种，1 9 9 6 年，美国市场上的低脂新产品增j j h 至u 2 0 7 6 种，而对1 7 8 亿人的 调查显示，人们消费低脂产品已从1 9 8 6 年的4 5 上升到1 9 9 8 年的9 0 【9 j 。由此可见，脂 肪代用品的消费者认可程度正在不断加深，其市场前景相当广阔。 1 4 1 以脂质为基质的脂肪替代物 研究脂肪替代品最初目的是找到一种物质从化学和物理的角度上来模拟脂肪，并且 该物质几乎不提供能量，可以直接、不受限制地应用到所有的产品中以替代脂肪。由 p r o c t e r & g a m b l e ( 宝洁) 公司于1 9 6 8 年合成并于1 9 7 1 年申请专利的产品o l e s t r a 可以 满足上述要求。o l e s t r a 是蔗糖聚酯，它由蔗糖替代甘油与脂肪酸在特定的条件下酯化 反应而得，化学结构类似于脂肪，但该酯同脂肪的不同之处是它不为人体胰腺脂肪酶所 分解，直接通过胃肠道而不为人体吸收，从而不提供能量。蔗糖聚酯热稳定性好，几乎 可用于包括煎炸食品在内的所有的食品领域，它的理化性质还可以通过调整脂肪酸链 长、饱和度来控制。但是也正是由于o l e s t r a 的不消化性，从而会引起肠内渗透压升高， 导致渗透性腹泻和肛漏。同时还会影响脂溶性维生素和其它营养素的吸收及肠道内微生 物群的生长，因此蔗糖聚酯替代脂肪的量受到限制，含蔗糖聚酯的食品应额外补充维生 素。目前经f d a 的审核o l e s t r a 可应用于指定产品( 如油炸休闲食品) 中，但由于其脂溶 2 第一苹绪论 性物质的排出作用，f d a 要求在含o l e s t r a 的食品包装上标明警示语，以提醒消费者可 能存在的潜在危险。这之后，陆续有类似的产品被开发出来，如丙氧基甘油酯、羧基一 羧酸酯、丙二酸酯、烷基甘油醚、烷基脂肪酸聚酯、酯化多糖、乙烯聚油酸、乙烷基酯、 聚硅醚等【1 0 】。在1 9 世纪8 0 年代以前，此类产品尚未被f d a 批准应用于食品。这个原 因促使了当时其他类脂肪替代品的开发。 表1 - 1 一些以脂质为基质的脂肪替代品1 1 t a b l e 1 - 1s o m em o s t l yl i p i df a tr e p l a c e r s 1 4 2 以蛋白质为基质的脂肪替代物 以天然高分子蛋白质为原料，通过新技术处理，可制得具有良好功能特性的脂肪替 代品，这些蛋白质资源有鸡蛋、牛乳、乳清、大豆、明胶以及小麦谷蛋白等。通过对这 些蛋白质微粒化、高剪切处理，可使其具有脂肪似的口感和组织特性，适用于各种食品， 对持水性及乳化性质有所改善。但在高温下不甚稳定。例如使用微粒化技术，利用剪切 力使食品中的蛋白( 奶蛋白、鸡蛋蛋白等) 变成凝胶结构，其粒度为0 1 2 0 岬，由于粒 度极小，因此口感像液体一样。微粒化蛋白脂肪替代品能掩盖味蕾，其结果不仅能缓释 风味，且能掩盖一些苦味和涩味。它们不能用作烹饪油，其产品也不能油炸，这是由于 高温会使蛋白质变性，从而失去模拟脂肪的功能。此外，蛋白质容易与一些风味成分发 生化学反应，降低或使风味成分丧失。这些反应随所用的蛋白质和食品中其它成分的变 化而变化。 微粒化蛋白类脂肪替代品代表性产品是由n u t r a s w e e t 公司1 9 8 8 年以乳清浓缩蛋白 为原料经过变性后进行微粒化处理得到的s i m p l e s s e 。因其在乳状液中可以非常好的模拟 脂肪球而受欢迎，而且脂肪的替代量掘称可以达到1 0 0 。因而此类产品的研发逐渐受 到重视并相继开发出多种类似产品，常见的有t r a i b l a z e r ( k r a f t 通用食品公司) 、 l i t a ( o p t a 食品配料公司) 、f i n e s s e ( r e a c h 联合公司) 、d a i r y l o ( 辉瑞公司) 等【1 2 1 。 3 江南大学硕士学位论文 表1 - 2 一些主要蛋白质脂肪替代品 t a b l e 1 - 2s o m em o s t l yp r o t e i nf a tr e p l a c e r s 1 4 3 以碳水化合物为基质的脂肪替代物 此类脂肪替代品由于原料来源于大自然，资源丰富、价廉，像植物的根、茎、果实， 如土豆、甘薯、玉米、小麦、菱角、豆类均含大量的碳水化合物，故极普通并易于获得 【1 3 1 。碳水化合物基质脂肪替代品主要是通过凝胶状的基质稳定相当数量的水，产生同脂 肪类似的润滑性和流动性，增加食品的粘度和体积，提供一种奶油状、滑爽的口感。具 有脂肪的外观和感观特性，可以替代焙烤食品、冰冻甜点、肉制品、沙司、涂抹食品、 色拉调味料等食品中的脂肪。主要有淀粉类，胶体类，纤维素类等，其热量值为o 1 6 8 k j g ， 低于脂肪的3 7 7k j g ，并且模拟脂肪通过结合大量不产生热量的水来代替脂肪，因而提 供的热量远小于脂肪。 4 第一章绪论 表1 - 3 一些主要碳水化合物脂肪替代品 t a b l e 1 3s o m em o s t l yc a r b o h y d r a t ef a tr e p l a c e r s 1 4 4 近几年国内外脂肪替代品的研究进展 国外学者对脂肪替代品方面的研究较早：在乳制品和冷冻甜品当中，l o b a t o c a l l e r o s 和y a z i c i 分别研究了使用蛋白基脂肪替代品对低脂酸奶流变性、凝固型酸奶理化、质构 和风味方面的影响【1 4 l5 】；c a s t i l l a 等采用乳清浓缩蛋白、微粒化乳清蛋白、改性木薯淀 粉替代脂肪应用于酸奶制品，考察不同脂肪替代品对酸奶微观结构和质构的影响【l 叼； a i m e 等研究表明花生淀粉对低脂冰淇淋质构具有改善作用【1 7 】。o h m e s 等人研究了使用 不同蛋白质原料的脂肪替代品来替代冰淇淋中脂肪的效果，结果表明，替代部分脂肪是 能够被消费者所接受的【l 引。s m i t h 等开发燕麦组分做为脂肪替代品应用于焙烤制品，将 燕麦面粉、燕麦麸皮、燕麦麸皮浓缩物及相应脱脂后的燕麦组分单独或混合后进行水化， 然后添加到面粉与其他配方成分混合后制备低脂焙烤食品【1 9 】；t i l m o n 等研究黄秋葵胶替 代脂肪在巧克力曲奇饼干中的应用的可行性，理化分析结果表明，低脂饼干含有更多的 水分，感官评定结果表明，从整体可接受性来讲，低脂饼干与正常脂肪含量饼干差别不 大【2 0 2 l 】；w e k w e t e 等探讨鳄梨浆对低脂燕麦曲奇质构和风味的影响，鳄梨浆替代5 0 黄 5 江南大学硕十学位论文 油应用于低脂曲奇饼干，结果表明，低脂饼干具有较低的水分活度、较低的硬度和脆性， 尽管感官评定员可以接受添加鳄梨浆的低脂产品，但其评分低于高脂对照产品【2 列； v i v i a n e 等采用酶解牛血浆蛋白制备脂肪替代品，结果表明，体系p h 值、胰蛋白酶解条 件、离子强度等对其溶解性、乳化性有较大影响【2 3 2 4 1 。 另外在低脂肉制品中脂肪替代品的应用研究也比较多，有报道表明应用于低脂法兰 克福香肠的脂肪替代品主要是糊精、卡拉胶、微粒化蛋白、改性木薯淀粉、燕麦麸皮等 2 5 , 2 6 ；在低脂肉丸中应用的脂肪替代品有玉米粉以及乳清浓缩蛋白等 2 7 , 2 8 】：在一些早餐 香肠及火腿中应用的脂肪替代品有多糖、低聚果糖、大豆蛋白或一些动物蛋白经过处理 后制备得到的脂肪替代品【2 9 。3 2 j 。 同时也有学者尝试采用比如卵磷脂、蛋白、淀粉、菊糖粉、菊糖凝胶为基质的多种 脂肪替代品及s i m p l e s s e 在蛋糕、曲奇和面包等焙烤食品中进行应用研究【3 ”5 1 。另外y a t k a 以s a l a t r i m 做为脂肪替代品在口香糖中进行了应用研究【3 6 | 。 国内近几年对于脂肪替代品的研究也逐渐增多，研究的主要原料包括淀粉、蛋白质、 亲水胶体以及合成油脂等。 在以淀粉为原料的脂肪替代品的制备与应用研究方面，郝晓敏等以玉米淀粉为原 料，在不同条件下对其进行酸水解制取脂肪模拟物。结果表明所制得的玉米淀粉水解产 物可作为脂肪模拟物用于奶油中【y 7 1 。邬应龙将辛烯基琥珀酸马铃薯淀粉酯作为脂肪替代 品代替配方中的奶油，进行了冰淇淋的制备试验。表明高黏度辛烯基琥珀酸马铃薯淀粉 酯可以作为脂肪替代品部分或全部代替冰淇淋配方中的奶油，但相应冰淇淋的硬度略有 增加f 3 8 】。陶荣等以大米为原料，通过仅淀粉酶水解产生葡萄糖及小分子糊精等作为脂肪 替代物，并探讨了酶量、温度、时间、p h 值和浓度等因素对d e 值的影响结合焙烤实 验，表明合适d e 值( 1 4 、1 9 ) 的产品，面包品质得到明显改善；较高d e 值( 2 6 、3 o ) 的产品加入面包中，则内部组织发黏、蜂窝结构不好，体积也较小，不适合应用在面包 中【3 9 1 。杨玉玲等研究了以籼米为原料采用喷射液化法在扩大规模上制备脂肪替代品的工 艺条件，并对脂肪替代品的表面结构、分散性和玻璃化转变温度等进行了研究。结果表 明：喷射液化的工艺参数为，籼米粉浆料浓度2 5 ( w w ) 、酶用量4 5 0 0 - - 5 5 0 0 u k g 籼米粉、喷射糊化温度1 0 5 、保温( 9 5 ，1 5 m i n ) ，灭酶( 喷射温度1 3 0 ，p h _ 4 ) 。脂 肪替代品平均粒径为2 0 4 “m ，d e 值为3 的脂肪替代品的玻璃化转变温度为4 9 5 c 【4 0 】。 霍执谦等对低脂中国香肠进行了研究，其中以卡拉胶、玉米淀粉、麦芽糊精的不同 组合来替代中国香肠中部分脂肪进行了试验，四种不同配方的替代物，分别替代传统的 中国香肠中5 0 和3 3 的脂肪而制成的样品，与传统产品在外观、风味、口感以及总接 受性方面，在5 显著水平无明显差异。其中以1 卡拉胶、2 玉米淀粉和8 麦芽糊精 ( 湿重) 组成的替代物的样品总接受性最佳【4 1 1 。刘贺等研究了果胶基质脂肪替代品在蛋黄 酱，重油蛋糕中的应用。在储藏期蛋黄酱产品的粒径变化不大，但添加脂肪替代品的样 品粒径要大于高脂对照：通过质构分析及感官分析表明，脂肪替代量4 0 以下低脂蛋糕 与高脂对照差别不大1 4 “3 1 。 江波等研究了添加菊粉对采用脱脂乳制备的l a b n e h ( - - 种浓缩酸乳) 物理和感官性质 6 第一章绪论 的影响。将市售菊粉按不同比例( 1 、3 、5 和7 ) j j h 入至复配脱脂乳粉制作l a b n e h 样品。通过对酸乳宏观和微观结构的分析发现，添加菊粉后，l a b n e h 凝胶结构和凝胶强 度都有所改善。实验表明，与未加菊粉的酸乳相比，含有脂肪替代品的酸乳的微观结构 比较均匀、疏松且开放度较高。感官评定的结果表明，5 菊粉复配脱脂乳粉制作的酸 乳与全脂牛乳制作的l a b n e h 相比具有相似的特征，对全脂牛乳制作的样品和添加3 、 5 、7 菊粉的样品的统计分析结果没有显著的差别【4 钔。 屠用利用麦芽糊精( m d ) 、浓缩牛乳蛋白( m p c ) ，聚葡糖( p d ) 制成了无脂冰淇淋( 乳 脂肪 0 5 ) ，结果显示，几种脂肪替代物研制的冰淇淋和0 1 脂肪冰淇淋比较，其外 观及组织等都有改善，与1 0 脂肪冰淇淋比较尚有差距。总的说来，m d 冰淇淋奶油味 较浓，组织良好，较之其它脂肪替代物研制冰淇淋效果明显【4 引。 1 5 酵母葡聚糖的研究进展 1 5 1b 葡聚糖的来源及功能 p 葡聚糖是天然多糖，它存在于燕麦、大麦、微生物和真菌中。谷物中的p 葡聚糖 主要是p - ( 1 - 4 ) 和p - ( 1 - 3 ) 糖苷键相连的多糖，而酵母或其他真菌中主要是以p 一( 1 3 ) 键或 3 - ( 1 6 ) 支链相连的糖苷键【4 6 1 。b 葡聚糖是构成酵母细胞壁的主要成分，占细胞壁干重 的3 0 6 0 。一般认为酵母p 葡聚糖中 b - ( 1 3 ) 葡聚糖和p ( 1 6 ) 葡聚糖的比例为 8 5 ：1 5 【47 4 引。酵母中的b 葡聚糖是一种生物应答效应物，具有功能多糖的作用。能够帮助 人体抵抗多种病源菌的危害，增强机体免疫系统的作用，对癌症、炎症和其他疾病等有 明显的宿主保护功能。 1 5 2 酵母葡聚糖的制备方法 酵母葡聚糖主要存在于细胞壁中，利用细胞破碎方法来获得酵母细胞壁是其制备过 程中重要的方式。常用的细胞壁破碎方式可分为：物理方式( 自溶法、微波法以及超声 波法) ，化学方式( 热酸法、热碱法) ，机械方式( 高压均质、球磨法) 【4 9 1 。 1 5 3 酵母葡聚糖在食品中的应用 酵母细胞壁的p ( 1 3 ) 葡聚糖由于它能显著提高人体的免疫功能，同时在人体消化 器官中难以被消化吸收，能够提供脂肪样口感，因此，可作为食品添加剂，已用于食品 调味料、奶酪、香肠、火腿肠等制品中。近年来酵母p ( 1 3 ) 葡聚糖也作为膳食纤维发 挥作用，可用作膨胀剂、配方助剂、保湿剂、组织生成剂【5 0 】，如葡聚糖在焙烤食品、调 味料、口香糖、糖果、蜜饯、糖霜、色拉调味料、冷冻甜点心、明胶、布丁、夹心馅、 硬糖、软糖、花生酱、水果涂层、甜果酱、糖浆等中的应用。k o n u k l a 研究b 一葡聚糖在 低j 旨 c h e d d a r 干酪中的应用，随着脂肪替代量的增加，产品与低脂对照相比硬度、脆性、 融流指数更低，所有干酪样品的弹性和内聚性相近【5 1 1 。w o r r a s i n c h a i 与其科研小组研究 表明酵母p 一葡聚糖对低脂蛋黄酱的感官及流变性质具有改善作用，类胡萝卜素对此种 低脂蛋黄酱的外观具有良好的改善作用【5 2 , 5 3 】。 7 江南大学硕十学位论文 1 6 本课题的立题意义及研究内容 随着生活水平的提高，人们对自身的健康愈来愈重视，与此同时，快节奏的生活导 致人们饮食呈营养不均衡的趋势，体现在畜肉类及油脂消费过多，谷类食物消费偏低。 同时人们对很多高脂肪食品如沙拉酱、焙烤类食品、涂抹类食品、高脂乳制品的需求逐 渐增加，直接导致了肥胖、高血压、高血脂、高血糖等患病率的增加。脂肪替代品因其 自身的功能，已愈发引起人们对它的关注，相信在不远的将来，其开发与应用必将成为 食品工业领域的一个重要课题。 基于以上情况，本文拟在前人关于b 葡聚糖提取方法大量研究工作的基础上，首先 进一步探讨不同提取方法与b 葡聚糖性质的相关性，为其作为脂肪替代物提供理论基 础，然后应用到焙烤食品中，并在不同程度取代脂肪的食品体系中考察其应用效果。一 方面填补了国内以d 葡聚糖做为脂肪替代品的研究空白，另一方面提高了废啤酒酵母的 附加值，具有重要的经济效益和理论意义。 本论文主要研究以酵母葡聚糖为基质脂肪替代品的性质以及对其在焙烤食品体系 应用效果的考察两个部分。 第一部分主要研究以下内容： 1 不同提取方法与酵母葡聚糖物理性质相关性的研究，拟采用红外光谱、液相色谱方 法探讨d 葡聚糖的性质。 2 探讨不同处理方法对b 葡聚糖流变学性质、热稳定性等性质的影响，为其作为脂肪 替代品及其应用提供参考。 第二部分主要研究的内容是： 3 以上述较优方法所得葡聚糖为原料，通过理化性质分析、质构分析、感官分析等比 较p 葡聚糖为脂肪替代品以不同取代度在焙烤食品一重油蛋糕中的应用。考察酵母 葡聚糖的应用潜力和前景。 4 以酵母葡聚糖为脂肪替代品以不同取代度在冷冻甜点冰淇淋中的应用，考察其应 用效果与潜力。 第二章提取方法与酵母葡聚糖物理性质相互关系的研究 第二章提取方法与酵母葡聚糖物理性质相互关系的研究 2 1 引言 啤酒酵母中葡聚糖含量丰富，包括碱不溶性、碱溶性、酸溶性三种葡聚糖，其比例 为1 7 - 1 0 - 3 ，其中有p 一( 1 6 ) 分枝的碱不溶性葡聚糖和p d 一( 1 3 ) 葡聚糖占多数，这是一 种具有三股螺旋的高分子结构多糖【5 4 1 ，重合度( d p ) 一般为1 4 5 0 1 5 0 0 ，相当于分子量2 4 万。酵母中的p 葡聚糖是一种生物应答效应物，具有功能多糖的作用。能够帮助人体 抵抗多种病源菌的危害，增强机体免疫系统的作用，对癌症、炎症和其他疾病等有明显 的宿主保护功能。国内外对酵母葡聚糖的提取工艺研究较多，主要有酸法提取、碱法提 取、酸碱综合法及有机溶剂提取法等。本实验在提取时首先利用酵母自身的酶使酵母自 溶，同时采用加碱，酸，中性蛋白酶解，除去大量蛋白质及其它杂质，获得较高纯度葡 聚糖产品。我国啤酒生产量已居世界第二位，啤酒业每年大约产生3 5 万吨废酵母泥( 干 基) 瞪5 1 ，开发啤酒废酵母泥的高价值产品，对提高资源利用价值具有重要意义。 2 2 实验材料与仪器 2 2 1 主要材料与试剂 废啤酒酵母泥 木瓜蛋白酶( 1 0 0 0 u m g ) 氢氧化钠 乙酸 无水葡萄糖 苯酚 无水乙醇 无水乙醚 2 2 2 主要仪器和设备 高效液相色谱仪 s a r t o r i u s 电子天平 t d l 5 台式离心机 h h s 6 型电热恒温水浴 r w 2 0 d 电动磁力搅拌器 电热鼓风干燥箱 u v - 210 0 紫外可见分光光度计 f t l 心o o o 傅立叶红外光谱仪 华润雪花啤酒( 无锡) 有限公司 上海源聚生物科技有限公司 上海化学试剂有限公司 上海化学试剂有限公司 上海化学试剂有限公司 上海化学试剂有限公司 上海化学试剂有限公司 上海化学试剂有限公司 w a t e r s4 0 6 0 0 上海精密仪器有限公司 上海精密仪器有限公司 上海天平仪器厂 i k a 公司 南京市长江电器仪器厂 尤尼柯( 上海) 仪器有限公司 加拿大b o m a n 公司 9 江南大学硕十学位论文 2 3 实验方法 2 3 1 废啤酒酵母泥的预处理 新鲜废啤酒酵母泥，反复洗涤，离心得到纯净的酵母泥。酵母泥用去离子水配成1 5 的溶液，用盐酸调p h 值为5 0 ，5 0 。c 下温和搅拌自溶2 4h ，后8 0 o c 力n 热1 5m i n ，离心， 沉淀用去离子水配成1 5 的悬浊液，6 0 0 b a r 压力均质两次，离心得到的沉淀为酵母葡聚 糖粗品，贮于4 。c 冰箱备用【5 6 1 。 2 3 2 酵母葡聚糖的制备 2 3 2 1 碱法 称取一定量预处理的啤酒酵母泥，加入3 n a o h 溶液5 ：1v w ( v ：n a o h 体积， w ：酵母泥重) ，6 0 处理3 h ，经4 5 0 0 r m i n 条件下离心10 m i n 。沉淀用3 n a o h 溶液 3 ：1v 脚，9 0 处理2 h ，离心，沉淀物水洗至中性，无水乙醇洗l 遍( 2 ：1 ，v w ) 乙醚洗2 遍( 2 ：1 ，v w ) ，3 7 。c 真空干燥【5 7 】。 2 3 2 2 碱酸法 称取一定量预处理的啤酒酵母泥，加入3 n a o h 溶液5 ：1v 脚( v ：n a o h 体积， w ：酵母泥重) ，6 0 处理3 h ，经4 5 0 0 r m i n 条件下离心1 0 m i n 。沉淀物水洗两遍( 2 - 1 ， v w ) ，用4 乙酸室温下处理2 h ，离心，沉淀物水洗至中性，无水乙醇洗l 遍( 2 ：l ， v w )乙醚洗2 遍( 2 ：1 ，v w ) ，3 7 。c 真空干燥【5 5 】。 2 3 2 3 酶碱法 称取一定量预处理的啤酒酵母泥，加入木瓜蛋白酶，5 5 。c 保温2 4 h 后，经4 5 0 0 r m i n 条件下离心1 0 m i n 。沉淀用3 n a o h 溶液3 ：1v 侧，9 0 处理2 h ，离心，沉淀物水洗 至中性，无水乙醇洗l 遍( 2 ：1 ，v 脚) 乙醚沈2 遍( 2 ：1 ，v w ) ，3 7 。c 真空干燥酬。 2 3 3 产品定量与定性分析 2 3 3 1 多糖含量的测定 苯酚硫酸法【5 9 】 标准曲线制作：准确称取无水葡萄糖2 0 r n g 于5 0 0 m l 容量瓶中，加水至刻度，分别吸 取0 4 、0 6 、0 8 、1 0 、1 2 、1 4 、1 6 及1 8 ，各以水补至2 0 m l ，然后加入6 苯酚1 0 m l 及浓硫酸5 0 m l ，静止1 0 分钟，摇匀，室温下放置2 0 分钟后于4 9 0 n m 澳j j 光密度，以2 0 m l 水按同样显色操作作为空白，横坐标为多糖克数，纵坐标为光密度值，绘制标准曲线。 样品含量测定：对所测样品经准确称量，用硫酸完全水解后，加苯酚显色，吸取样 品液1 0 m l ( 相当于4 0 i _ t g 左右的多糖) ，按上述步骤操作，测光密度，在4 9 0 n m 处测得各 样品的o d 值，通过工作曲线计算各样品多糖的含量。 无水葡萄糖标准曲线的测定： 1 0 第二章提取方法与酵母b 一葡聚糖物理性质相互关系的研究 0 6 r 0 5 o 4 瑙 哭0 3 餐 0 2 o 1 o o2 0 4 06 u8 u 葡萄糖含量( ug ) 图2 - 1 葡萄糖标准曲线 f i g 2 - 1s t a n d a r dc u r v eo fg l u c o s e 从图2 1 可以看出，多糖含量与吸光度呈良好的线性关系，其相关系数为0 9 9 7 ， 标准曲线的回归方程为y = 0 0 0 6 7 x + 0 0 1 1 。 2 3 3 2 蛋白质含量的测定 微量凯氏定氮法【6 0 】 2 3 3 3 多糖结构分析 红外光谱分析。取酵母葡聚糖l m g ，k b r 压片，红外光谱仪上记录红外吸收光谱。 2 3 4 分子量的测定 仪器：w a t e r s6 0 0 高效液相色谱仪( 配2 4 10 示差折光检测器和e m p o w e r 工作站) 色谱条件： 色谱柱：u l t r a h y d r o g e l r m l i n e a r3 0 0 m i n x 7 8 m m i d x 2 进样量：l o l l 流速：0 9 m l m i n 柱温：4 5 相对分子质量标准曲线： 耋 弓 = 罟 j 图2 - 2 相对分子质量标准曲线 f i g 2 - 2s t a n d a r dc u r v eo fm o l e c u l a rw e i g h t 江南人学硕士学位论文 实验所得相对分子质量标准曲线中保留时间与样品的分子量呈良好的线性关系，其 相关系数为0 9 9 8 4 ，标准曲线的回归方程为