花生茎水溶性膳食纤维（SDF）的提取工艺研究.doc

花生茎水溶性膳食纤维（SDF）的提取工艺研究 本科毕业论文 设计题 目:花生茎水溶性膳食纤维(SDF)的提取工艺研究学 院:医 学 院专 业:食品科学与工程姓 名:指导教师:年 6 月5日花生茎水溶性膳食纤维(SDF)的提取工艺 研究摘要 采用单因素和正交实验探讨了酶解法提取花生杆中水溶性膳食纤维(SDF)的提取工艺。木瓜蛋白酶预处理的花生杆粉的最佳提取工艺条件为:纤维素酶浓度为1.0?/ml,温度为40,pH值为4.8,水解时间为1小时。采用上述最佳提取工艺制备SDF,得到的样品的酶解率为13.4%,聚合度为1.0036,SDF的得率为1.25%。中性蛋白酶预处理的花生杆粉的最佳提取工艺条件为:纤维素酶浓度为0.5?/ml,水解温度为40,pH值为4.4,水解时间为0.5小时。采用上述的最佳工艺条件制备SDF,得到的样品的酶解率为14.10%,聚合度为1.1435,SDF的得率为2.23%。论文还研究了SDF的抗氧化活性。实验结果表明,两种蛋白酶预处理的花生杆粉制备的SDF均具有清除羟自由基、超氧阴离子自由基、DPPH自由基、铁还原能力和钼还原能力的抗氧化活性。关键词 木瓜蛋白酶;中性蛋白酶;纤维素酶;水溶性膳食纤维;抗氧化活性Study on the technology of extracting soluble dietary fibre from peanut powder Abstract Single factor and orthogonal design of enzyme extracted under peanuts in water-soluble dietary fiber SDF of the extraction process. Papain pretreatment of peanut powder under the optimum extraction conditions are as follows: the concentration of 1.0 Cellulase ? / ml, temperature 40 , pH value of 4.8, the hydrolysis time is 1 hour. The best extraction process using the above-mentioned Preparation SDF, the enzyme samples obtained was 13.4% for the degree of polymerization of 1.0036, SDFs a rate of 1.25 percent. Pretreatment neutrase peanut powder under the optimum extraction conditions are as follows: the concentration of 0.5 Cellulase ? / ml, the hydrolysis temperature of 40 , pH value of 4.4, the hydrolysis time of 0.5 hours. The best use of the above-mentioned preparation process conditions SDF, the enzyme samples obtained was 14.10%, polymerization degree to 1.1435, SDFs a rate of 2.23 percent. Paper also examined the antioxidant activity of the SDF. The experimental results show that protease pretreatment of the two peanut powder under the SDF are scavenging, superoxide anion radical, DPPH free radical, iron and molybdenum to restore the ability to restore the ability of antioxidant activityKeywords: papain; neutral protease; Cellulase; water-soluble dietary fiber; antioxidant activity目 录1引言11.1膳食纤维的研究意义1.2膳食纤维的生理功能 1.2.1控制体重 1.2.2防治便秘、调节肠道 1.2.3防治结肠癌 1.2.4防治糖尿病、高血压、心脏病和动脉硬化 1.2.5调节血脂, 促进新陈代谢 1.2.6清除外源有害物质 1.2.7其他生理功能1.3国内外膳食纤维的研究进展 1.3.1国外的研究情况 1.3.2国内的研究情况 1.3.2.1膳食纤维制备原料的研究 1.3.2.2膳食纤维制备方法的研究 1.3.2.3膳食纤维改性的研究 1.3.2.4膳食纤维在食品加工中的应用研究 1.3.2.5膳食纤维生理功能的研究1.4水溶性膳食纤维的来源1.5水溶性膳食纤维的提取方法 1.5.1粗分离法 1.5.2化学分离法 1.5.3酶试剂法 1.5.4化学试剂和酶试剂结合法 1.5.5膜分离法1.6膳食纤维在食品工业中的应用 1.6.1在主食食品中的应用 1.6.2在焙烤食品中的应用 1.6.3在饮料、冰淇淋中的应用 1.6.4在其他食品中的应用1.7膳食纤维的开发前景 1.7.1膳食纤维资源的开发 1.7.1.1对现有资源的进一步利用 1.7.1.2对未发掘资源的调查和开发 1.7.2膳食纤维提取方法的研究 1.7.3膳食纤维生理功能的研究 1.7.4膳食纤维工业化生产的研究 1.7.5膳食纤维用途进一步拓宽的研究2实验部分2.1试剂、仪器 2.1.1试剂 2.1.2仪器2.2实验方法 2.2.1原料处理 2.2.2花生茎粉预处理 2.2.3纤维素酶处理 2.2.3.1单因素实验2.2.3.1.1加酶量对SDF提取的响2.2.3.1.2酶解温度对SDF提取的影响2.2.3.1.3酶液pH对SDF提取的影响2.2.3.1.4酶解时间对SDF提取的影响 2.2.3.2正交实验 2.2.3.3评价指标 2.2.3.4SDF中非淀粉多糖含量测定2.2.3.4.1苯酚-硫酸比色法测定己糖2.2.3.4.2地衣酚法测定戊糖2.2.3.4.3硫酸-咔唑法测定糖醛酸 2.2.3.5 SDF抗氧化活性2.2.3.5.1?OH 自由基的生成及清除率的测定2.2.3.5.2O2-自由基的生成及清除率的测定2.2.3.5.3DPPH清除率的测定2.2.3.5.4铁还原力测定2.2.3.5.5钼还原力测定3实验结果与分析3.1花生茎预处理3.2单因素实验 3.2.1加酶量对SDF提取的影响 3.2.2酶解温度对SDF提取的影响 3.2.3酶液pH对SDF提取的影响 3.2.4酶解时间对SDF提取的影响3.3正交实验3.4抗氧化活性研究4论文结论致谢参考文献 1引言 膳食纤维是指食物中不能被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞多糖类碳水化合物与木质素以及植物体内含量较少的成分如糖蛋白、角质、蜡等。它包括3 个部分:纤维状碳水化合物?纤维素; 基料碳水化合物?果胶、果胶类化合物和半纤维素等; 填充类化合物?木质素。一般来说,膳食纤维可按溶解性分为水溶性膳食纤维(SDF)和不溶性膳食纤维(IDF)两大类;根据在大肠内的发酵程度分为部分发酵类纤维和完全发酵类纤维;根据来源的不同可分为植物性来源、动物性来源、微生物性来源、海藻多糖类和合成类膳食纤维;根据膳食纤维定义委员会的报告分为非淀粉多糖和抗消化的低聚糖类;根据品质又可分为普通膳食纤维和高品质膳食纤维。1.1膳食纤维的研究意义 近年来,随着人们生活水平的提高,膳食结构的变化,由于营养过剩或不平衡所造成的超重、肥胖、糖尿病、动脉粥样硬化、冠心病等所谓的“文明病”的发病率逐年增高。其主要原因之一是缺少膳食纤维,另则膳食纤维是肠细菌繁殖的饵食和增殖益生菌,如歧杆菌能抑制腐败菌的孳生,抵御病原菌的侵害。从古人饮食的均衡观:“五谷为养,五果为助,五畜为益,五菜为充”中,植物性占主要部分“畜”即荤食的作用仅在于“益”,古训“肉虽多,不使胜食气”。这个膳食结构模式使我们避免或减少了上述“文明病”困扰。据不完全统计,我国每天约有15000余人死于营养过剩或不平衡所导致的慢性病,占全部死亡人口的70%以上。在西方,多年来这些疾病要耗去巨额的医疗费用。广泛的调查研究表明,人们食物中的膳食纤维若不足,则可以导致肥胖、糖尿病、动脉粥样硬化、冠心病等众多疾病。因此,膳食纤维在食品营养上和临床医学上的重要作用已受到人们的普遍关注,膳食纤维已成为人类第七大营养素,从而对膳食纤维的研究就非常的有意义。1.2膳食纤维的生理功能 在过去很长一段时间里, 营养学家并不重视膳食纤维的作用。过去的观念认为, 人体从食物中获取的纤维素, 既不能被人体消化, 又不能被人体吸收, 对人体没有什么营养价值, 很多人甚至将食物中的膳食纤维视为无用之物, 认为它可有可无。从膳食纤维的化学成分分析,根据其糖的含量,它好像没有任何生理学作用。然而,膳食纤维对人体健康有着很重要的生理效应,这已经被国内外大量研究与流行病调查结果所证实。膳食纤维是一些疾病的防护因子,对于依赖胰岛素的糖尿病患者有良好的治疗效果,可以减少葡萄糖的吸收,减缓淀粉的水解,对血清胆固醇、高血脂、冠心病、高血压等均有良好的预防作用。总之,膳食纤维具有许多生理功能。1.2.1控制体重 膳食纤维以在大肠内发酵的方式代谢,提供的能量低于普通碳水化合物,它具有较强的吸水功能和膨胀功能,膳食纤维可吸收相当于自身质量数倍甚至数十倍的水,在肠胃中吸水膨胀并形成高黏度的溶胶或凝胶,使人产生饱腹感并抑制进食,降低人体对淀粉、蛋白质和脂肪的吸收、减少食物的消化率,减慢了胃排空时间,这对肥胖人群有较好的调节减肥功能。同时, 膳食纤维可增加大便水分和体积,刺激肠道蠕动,加速排便频率,使粪便中的有害物质, 特别是致癌物质及时排出体外,大大减少肠道癌和痔疮等的发病率。1.2.2防治便秘、调节肠道 长期便秘对人体危害很大,大量毒性物质在人体内积聚,如果超出肝脏的解毒能力,就会引起直肠脱垂、乙状结肠扭转、肠梗阻、尿潴留等并发症,产生口苦、口臭、恶心、腹痛、腹胀等不适感。膳食纤维能在肠道内促进肠壁的有效蠕动,使肠的内容物迅速通过肠道并排出体外,减少了食物在肠道中的停留时间。同时,膳食纤维在大肠内经过细菌发酵,可以直接增加纤维中所含的水分,大便变软变稀,从而起到了通便作用。 膳食纤维可被大肠有益细菌部分发酵或全部发酵,产生大量短链脂肪酸,如乙酸和乳酸等。可调节肠道pH 值,改善有益细菌的繁殖环境,使得双歧杆菌等有益菌群能迅速扩大。这对抑制腐生菌生长,防止肠道黏膜萎缩和支持肠黏膜屏障功能,维持维生素供应,保护肝脏等都是十分重要的。1.2.3防治结肠癌 结肠中的一些腐生菌能产生致癌物质,而肠道中的一些有益微生物能够利用膳食纤维产生短链脂肪酸,这类脂肪酸特别是乙酸能抑制腐生菌的生长。胆汁中的胆酸和鹅胆酸可以被细菌代谢为次生胆汁酸?石胆酸和脱氧胆酸,两者都是致癌剂的突变剂。膳食纤维能束缚胆酸和次生胆汁酸,将其排出体外,因此可以大大降低结肠中次生胆汁酸的含量。膳食纤维能促进肠道的蠕动,增加粪便的体积,缩短排空时间,从而减少致癌物与结肠的接触机会。膳食纤维还能为肠道的有益微生物分解产生丁酸,而丁酸能抑制肿瘤细胞的生长增殖,诱导肿瘤细胞向正常细胞转化,并控制致癌基因的表达。1.2.4防治糖尿病、高血压、心脏病和动脉硬化 在脂质代谢过程中,膳食纤维可以通过某种作用,抑制或延缓胆固醇与甘油三酯在淋巴中的吸收,从而维持体内血脂和脂蛋白代谢的正常进行。能降低血清和肝中的胆固醇,从而防治高血压、心脏病和动脉硬化。能延缓糖分的吸收,抑制血糖生成和血胰岛素的上升,而且能改善末梢神经组织对胰岛素的要求量,使胰岛素的分泌下降,从而达到调节糖尿病患者的血糖水平的目的。膳食纤维对阳离子有强结合力,膳食纤维可与铜、铅等重金属离子进行交换, 缓解重金属中毒。更重要的是它能与肠道中的K+、Na+ 进行交换,促使尿液和粪便中大量排出钠、钾,从而降低血液中的Na+ 与K+,产生降低血压的作用。如藻酸具有离子交换能力,能吸收钠离子并随粪便排出体外,从而起到降低血压的作用。1.2.5调节血脂, 促进新陈代谢 膳食纤维可以控制脂肪酶的活性,导致食物脂肪消化受阻,使大量未消化的脂肪排泄。低聚果糖是一种水溶性膳食纤维,可以起到降低血清、胆固醇和血脂的作用。其机理是低聚果糖通过肠道内细菌发酵,产生丙酸,阻碍胆固醇的合成,促使胆固醇向胆汁酸转换,增加胆汁酸排出量,因而能降低血脂。所以,低聚果糖对于因血脂高而引起的一系列疾病,如高血压和心血管疾病有很好的改善作用。服用低聚果糖还能帮助人体对矿物质如钙、铁、镁等元素的吸收,并且促进体内毒素的排除。其机理是低聚果糖在大肠内被细菌发酵而产生乳酸,乳酸可以溶解肠道内的钙、铁、镁等矿物质,促进人体对矿物质的吸收,还可以降低- 葡萄糖普酶的活性,有利于肠内吲哚、亚硝基胺等致癌有毒废物的排除。同时,双歧杆菌在肠道内能自然合成维生素B1、维生素B2、维生素B6、维生素B12、烟酸和叶酸,还能将乳糖部分转化为乳酸,解决了人们对乳糖的耐受性问题。1.2.6清除外源有害物质 膳食纤维对矿物质的束缚吸附作用的研究一直是食品工作者所关注的研究领域之一。近来,大量的研究表明,膳食纤维使靠自身的某些基因与矿物质相互作用的。一些环境污染物质摄入人体后,膳食纤维能将其清除,目前已经报道的有NO负二价和镉。最近采用离体试验发现,膳食纤维对汞、镉、铅和高浓度的铜、锌都具有清除能力,可以使它们的浓度由中毒水平到达安全水平。最新的科学研究表明,女性容颜衰老的一个重要原因使由肠原性毒素进入了血液引起的,这些肠原性毒素多数是由于大肠杆菌分解食物中的某些成分造成,被称为美容大敌。膳食纤维具有超强吸附毒素和水分的功能,帮助人体每天正常代谢杂质和废物,保持肠胃干净清新,从而可以改善上火、口臭、面部暗疮、青春痘、皮肤粗糙、色素沉淀等“面子问题”。可预见,膳食纤维将成为时尚女性的首选产品。1.2.7其他生理功能 随着经济的发展和人们生活水平的提高,食物消费变得越来越精细和柔软, 从而造成口腔肌肉运动不够和牙齿应有的咀嚼功能得不到锻炼。增加膳食纤维的摄入,自然可以加强口腔肌肉运动和牙齿咀嚼的功能,从而有利于使口腔得到保健,功能得以改善。近年来,随着研究工作的深入和临床医学的调查发现,膳食纤维的缺乏还与阑尾炎、膀胱结石等疾病的发病率和发病程度有很大关系。除上述功能外,膳食纤维由于能减少体内某些激素,因而能防治乳腺癌、子宫癌和前列腺癌。据推测,某些膳食纤维具有抗氧化能力,能延缓人体衰老。1.3国内外膳食纤维的研究进展1.3.1国外的研究情况 国外对于膳食纤维的研究工作开展得比较早,而且比较全面。近几年来,其研究的主要方向集中在两个方面:一方面是继续研究由不同原料制备膳食纤维工艺的改进;另一方面更多的使探讨膳食纤维对人体生理的作用机理。发达国家已经有开发研制膳食纤维的专门机构,如美国的膳食纤维协会、National Oats Co.、JamesRiver Corp. 等均可以制造并销售膳食纤维产品。在美国60亿美元的方便谷物食品中,20%是高纤维产品,并且仍有上升趋势。膳食纤维被广泛用于各种食品中,强化膳食纤维的功能食品在日本及欧美等发达国家盛行。在日本,利用可溶性膳食纤维制成的饮料(包括碳酸饮料、乳酸饮料、果汁饮料等)是20世纪80年代后期开发生产的功能性食品之一。仅以日本的34个生产膳食纤维的厂家所用的原料而言,就有米糠、麦麸、甜菜渣、玉米、大豆、果皮、魔芋、甲壳素等十几种。美国著名的安利公司推出了膳食纤维保健食品?纽崔莱蔬菜纤维素嚼片,已经通过了FDA认证,并获得中国卫生部颁发的保健食品批准证书,获准在中国销售。1.3.2国内的研究情况 中国人的传统膳食以植物性食品为主. 1983 年中国预防病科学院、中国医学科学院、美国康乃耳大学、英国牛津大学营养学家合作研究了中国农村65个县、1 130 个村庄,6 500 人的膳食和健康,结果喜人. 1994 年5 月美国“长寿”杂志报道了成果,标题为“延年益寿的膳食”. 中国人的膳食纤维摄入量为每日33. 3 g ,恰为美国人11. 1 g 的3 倍,血液胆固醇88165 mg/ 100 ml ,美国人为155276 mg/ 100 ml ,中国人的最高值与美国人的最低值相仿. 中国人的健康情况良好,患肥胖病、心脏病、癌症、糖尿病都少. 此研究结果表明了膳食纤维具有的保健功能。 目前,国民经济的快速发展,使人们的生活水平得到显著提高,人们已不再满足吃饱,而是要求吃出营养,吃出健康,美容健康已成为衡量社会生活质量的一个标准. 国内众多科研机构及厂家已开始对膳食纤维进行医学和食品方面的广泛研究。我国对膳食纤维的制备技术的研究、应用技术的研究和生产都还处于起步阶段。在膳食纤维的制备和应用方面主要进行了以下几个方面的研究工作。1.3.2.1膳食纤维制备原料的研究 在我国,有着丰富的纤维素原料,可以用于制备膳食纤维的原料很多。目前用于制备膳食纤维的原料有小麦麸皮、玉米皮、玉米芯、柿子皮、大豆、米糠、土豆、豆腐渣、蔗渣、梨渣、椰子渣、添彩粕、花生壳、胡萝卜、油菜、芹菜、竹笋、苜蓿、香菇、马尾藻、车前草等。1.3.2.2膳食纤维制备方法的研究 大多使采用化学分离法或化学试剂和酶结合的方法来制备膳食纤维。1.3.2.3膳食纤维改性的研究 不可溶性膳食纤维可以采用一些物理化学方法进行处理改性,以提高可溶性膳食纤维的含量。化学处理法使使用化学试剂,控制适当的pH、温度等参数,使纤维类大分子糖苷键断裂,聚合度下降,不可溶性膳食纤维转化为可溶性多糖。化学处理法的转化率低,要求条件苛刻,而且会引入大量的残留物。所以,目前采用最多的使机械挤压的方法,即使物料在挤压筒内受到强烈的剪切作用后,部分纤维素大分子转化成可溶性分子。1.3.2.4膳食纤维在食品加工中的应用研究 据报道,膳食纤维主要应用于果汁、面包、面条、面粉、麦片等饮料和食品中。 在膳食纤维的生产方面,国内众多科研机构和生产厂家推出多项膳食纤维加工技术和产品。例如,山西博奥科技有限公司与山西医科大学、山西省农业科学研究院、山西农业大学等研制开发的高复合纤维食品;杭州商学院研制的高纤维营养保健食品?麦宝;河南科龙保健食品厂以谷物为原料开发的纯天然保健食品?膳食纤维粉。另外,国内一些著名食品生产厂家,如汇源、雀巢、喜之郎等,已经在其食品中添加了膳食纤维。1.3.2.5膳食纤维生理功能的研究 主要开展了膳食纤维对治疗糖尿病、肠道疾病等方面的研究工作,探讨了膳食纤维与血糖、脂肪代谢和其他营养素的关系。 纵观我国在膳食纤维方面的研究,可以发现,开发膳食纤维的关键使开拓资源和改进提取的方法,这也是现阶段我国面临的资源可持续利用的问题。目前的大多数研究工作仍停留在实验室拿出的小样阶段,而且现有的研究中还存在很多问题,需要更进一步研究和解决。1.4水溶性膳食纤维的来源 SDF主要指植物细胞内的储存物质和分泌物,还包括部分微生物多糖和合成类多糖,如果胶、瓜尔豆胶、海藻酸盐、葡聚糖和真菌多糖。水果中以苹果、梨、菠萝等的食物纤维含量较高,如菠萝,在南方广泛种植,常用于生产浓缩果汁等。菠萝渣是生产浓缩菠萝汁后的废弃物,其中含有大量的SDF,将残渣通过预处理破碎至0.30.4?大小,并漂洗以除去色素和糖分,加酸水解,过滤,取滤液,浓缩后加酒精沉析,洗涤,真空干燥,就制得水溶性膳食纤维。 植物中也同样存在SDF如,车前草内同样含有可溶性膳食纤维,将车前草洗净、干燥、粉碎后过60目筛,加适量不同pH值的缓冲液,置超声仪上提取,抽滤,将滤液调pH值加淀粉酶、蛋白酶,在60 下各酶解1h,抽滤,滤液于透析袋中流水透析12 h,再将袋中液体倒出加入4倍体积的无水乙醇醇沉1 h,离心,将固型物用丙酮洗涤,于60 真空恒温干燥箱中烘干即得可溶性膳食纤维粗品。1.5水溶性膳食纤维的提取方法 膳食纤维依据原料及产品特性要求的不同,其加工方法也有很大的不同,必须包括如下几道加工工序:原料粉碎、浸泡冲洗、漂白脱色、脱水干燥和成品粉碎、过筛等。水溶性膳食纤维的分离提取方法大致分为五类,即粗分离法、化学分离法、酶试剂法、化学试剂和酶试剂结合法及膜分离法。1.5.1粗分离法 这种方法主要是利用液体悬浮法和气流分级法,将原料中各成分的相对含量改变,减少如植酸、淀粉等的含量,从而提高SDF的含量。1.5.2化学分离法 这种方法采用的较普遍,多数是利用酸碱处理控制适当的pH、温度和反应时间,使糖苷键断裂产生新的还原性末端,使纤维类大分子的聚合度下降,部分转化成非消化性的可溶性膳食纤维,如加入氢氧化钠或碳酸钠、氢氧化钙之后过滤,所得的滤液用酸调成pH为4.04.5,并经过离心处理,其沉淀物为蛋白质,再将清液用碱回调pH为6.07.0并用四倍乙醇沉淀,所得物即为水溶性膳食纤维。1.5.3酶试剂法 酶试剂法主要是利用多种生物酶制剂处理原料,从而获得膳食纤维。生物酶制剂多用淀粉酶、蛋白酶、糖化酶和纤维素酶,其工艺流程由于所用生物酶制剂的不同而各不相同。1.5.4化学试剂和酶试剂结合法 采用两种方法结合处理原料也可以获得SDF具体方法是,先用化学试剂,如利用磷酸缓冲液处理原料,再加入?淀粉酶并在合适的pH条件下加入蛋白酶、糖化酶、纤维素酶等,加入一定的有机溶剂后,用清水漂洗过滤,浓缩再加入四倍无水乙醇,所得的沉淀物为粗SDF。1.5.5膜分离法 利用高科技的膜分离技术,将相对分子质量大小不同的膳食纤维分离提取。由于该方法能通过改变薄膜的分子截留量制备不同相对分子质量的膳食纤维,并能实现工业化生产,所以是最具发展前途的方法。1.6膳食纤维在食品工业中的应用 从植物内提取的DF添加到食品中,可以影响食品的性能和质量。因为DF添加剂具有溶解性、黏滞性、成胶性、WHC、OHC、SWC和WBC等许多特性。它们赋予食品所需的流变学特性,从而使食品具有合适的物质结构。膳食纤维是由纤维素、果胶类物质、半纤维素和糖蛋白等物质组成,由于其自身的一些特性,在加工工艺方面也有教明显的作用,可以改善食品的风味质构和营养,制成强化膳食纤维的功能性食品,如添加到面包、饼干、面条、糕点、早点食品、小食品和糖果等食品中。1.6.1在主食食品中的应用 主食主要包括面条、馒头、面包和米饭等。面条中一般添加5%的膳食纤维,但种类不同,添加后的效果也有所不同。有些种类的膳食纤维添加后对生面条强度有影响,但煮熟后强度反而增强,韧性良好,耐煮耐泡;有的膳食纤维添加后颜色较深,关键是不同种类的膳食纤维有着不同的加工特性和添加量,如果选择膳食纤维含果胶或葡甘聚糖较多的膳食纤维添加到面粉中,因添加含果胶或葡甘聚糖较多,不仅不断条、不混汤,还提高了面条的滑爽和筋力。另外也可以根据不同的膳食纤维改变面条的风味。膳食纤维还可以添加到面粉中制作大众化食品馒头,一般情况下,添加量为面粉的6%较适宜。膳食纤维的加入强化了面团筋力,出笼后的馒头无论颜色、口味都如同纯小麦粉制成的馒头,并且具有特殊的香味,口感良好。面包使一种大众化的食品,同时面包也是最常用、最方便强化膳食纤维的一种食品。在国外,大部分的主食面包或点心面包都不同程度的添加膳食纤维,但由于面包的配料系统十分复杂,面粉不能简单的用膳食纤维来代替,在很多情况下,必须同时添加些活性面筋粉来保持终产品的体积。同时不同种类的膳食纤维的添加还可增加和改善面包的色泽。1.6.2在焙烤食品中的应用 DF在焙烤食品中的应用比较广泛。DF可用于生产饼干、蛋糕、桃酥、馅饼、罗汉饼等焙烤食品。饼干在配置中的糖、油用量较多,水分含量相对低,更需要添加DF。焙烤饼干对面粉筋力质量要求很低,也便于较大比例地添加DF,故可用于制作以膳食纤维为主的多种保健饼干。糕点在制作中含有大量水分,焙烤时会发生凝固而影响产品质量。因DF具较高WHC,添加DF后,可以吸附大量水分,利于产品形成合理的质构。DF的用量一般为面粉含量的5%10%,如果其用量超过10%,将使面团醒发速度减慢。 将DF与焦糖色素、动植物油脂、山梨酸、水溶性维生素、微量元素等营养成分以及木糖醇、甜菊苷等甜味剂混合后,加热制成DF馅料,可用于牛肉馅饼、点心馅、汉堡包等面食制品,效果较好。此外,也可在普通汤料中加入1%的DF后一同食用,同样能达到补充DF的目的。1.6.3在饮料、冰淇淋中的应用 DF饮料于10年前就已盛行欧洲,并于1988年风靡美国。果胶、卡拉胶和阿拉伯胶可以用作果冻、布丁的成胶剂。卡拉胶和瓜尔豆胶的混合物可作为冰淇淋的稳定剂。瓜尔豆胶、卡拉胶和阿拉伯胶可以加在调味品(如酱油)中用作增稠剂和稳定剂,能提高产品的稠度,防止组分的分离,改进附着力和调整口味;也可以用于调制西餐的色拉等。1.6.4在其他食品中的应用 用DF部分代替食品中的油脂油很多年的历史,在一些食品中已经用植物胶来提供奶油状、滑腻的口感特性。这类模拟脂肪的主要特性是由于它们的持水性较高,在水中能形成凝胶,并能增加水相的勃度。DF体积大能量低,可以作为低能量填充剂用来替代食品中的淀粉和脂肪等能源物质。在微波炉烹煮的食品中,水分含量不均常常是一个问题。DF具有较强的WHC和WBC,添加于食品中可以减慢水分流失的速度,使水分在食品中的分布更为均匀,使烹煮出来的食物不出现干硬酥烂不均的情况。1.7膳食纤维的开发前景1.7.1膳食纤维资源的开发 膳食纤维资源的开发,使膳食纤维得以进一步发展的保证和基础。这可以从两个方面着手进行研究。1.7.1.1对现有资源的进一步利用。 从目前开发的情况看,已有的膳食纤维资源有玉米、米糠、麦麸、燕麦、甜菜渣、竹笋、大豆、魔芋、果皮、各类水果渣、甲壳素等。其中,有些仍旧作为废弃物没有被利用,究其原因使由于有些资源的数量较少,不利于规模化生产,有些资源没有配套的生产设备,从而导致膳食纤维现有资源的流失。1.7.1.2对未发掘资源的调查和开发。 应该对可食用的植物资源进行广泛的调查, 特别是对富含纤维的可食用植物资源进行量化分析,以确定膳食纤维的含量,进一步扩大膳食纤维的资源。同时,研究可行的提取方法和改性方法,使提取出的可溶性膳食纤维的含量明显增加。1.7.2膳食纤维提取方法的研究 从目前的研究情况看,制约膳食纤维资源开发的关键使制备方法。据研究资料介绍,现有的提取方法中,有的提取的膳食纤维量较少,有的费用较高。膳食纤维依据原料及纤维产品特性的不同加工方法有很大的不同。试验表明,反复的用水浸泡冲洗和频繁的热处理会明显减少膳食纤维最终产品的持水力与膨胀力,这样不仅会恶化其工艺特性,而且会影响其生理功能的发挥。如较常用的“化学分离发”就存在这样的弊端。利用生物制剂“酶法”和“膜分离法”提取效果较好,尤其是减少了反复的损耗,提取的膳食纤维含量相对较高。研究利用生物制剂或高新技术提取膳食纤维使今后提取方法的发展方向。1.7.3膳食纤维生理功能的研究 国内外对膳食纤维生理功能的研究已有不少的报道。由非淀粉多糖组成的膳食纤维经过食道到达小肠后,由于它不被人体消化酶分解吸收而直接进入大肠,为大肠内的有益菌提供了大量的营养物,并且产生大量的短链脂肪酸的这一发酵过程,对人体的生理功能有较大好处,目前在这方面的研究也较为透彻。下面几个方面的问题仍需做进一步研究:膳食纤维的抗氧化作用和清除自由基的活性作用是否能进入血液循环,从而对人体生理过程产生影响;膳食纤维的解毒机理能力;膳食纤维中的单糖和醛酸与由它们构成的膳食纤维生理功能之间确定的关系;膳食纤维其他一些理化特性与人体的关系,它包括膳食纤维的解毒机理及能力、植物食品中其他许多化合物与非淀粉多糖的相互作用等。1.7.4膳食纤维工业化生产的研究 目前,膳食纤维的制备多数还停留在实验室规模,特别是用于提取膳食纤维的设备规模较小,仅限于在实验室或小型、中试型使用,尤其是对人体有特殊生理功能的水溶性膳食纤维的提取,应该研究可行的大规模生产设备以及提取方法。1.7.5膳食纤维用途进一步拓宽的研究 膳食纤维不仅可以作为食品的添加原料,制作成各种主食品、副食品、风味食品以及功能食品,膳食纤维还可以用来研制成各类可食性包装纸。这种可食用纸在食品包装方面用途很广,如可以作为速食面的佐料纸、微波食品包装纸、糕点的衬纸、包烤白薯等食品的纸、烤肉的垫纸等。这种纸很容易用水将其溶化,也可以直接当做食品,它可以大大减少白色污染,减少木材和纸张的用量。还可以用压制的方法,加工成较有韧性的可食用纸或板状纸用来包装食品;可以用高压压制的方法制成半透明的溶解膜作为药品的胶囊;利用膳食纤维特有的调节水分功能,制成水果、插花的保鲜薄膜;利用膳食纤维吸收水分的性能,制成特殊的墙纸,调节室内的湿度;利用膳食纤维的吸水性和蓄水性,研制成无土栽培的培养基等。膳食纤维的确有许多可开发的用途值得我们进一步研究。2 实验部分2.1试剂、仪器2.1.1试剂 丙酮、95%乙醇、无水乙醇、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、-淀粉酶(活性3700活力单位/克)、木瓜蛋白酶(活性3500u/?)、中性蛋白酶(活性130000u/g)、硫酸铵、纤维素酶(CMCa100万u/g)、乙酸、乙酸钠、5%苯酚、浓硫酸、4%硫酸溶液、水杨酸-乙醇(9mmol/L)、硫酸亚铁9mmol/L、双氧水(9mmol/L)、过硫酸铵(0.1%)、盐酸羟胺0.1%、对氨基苯磺酸0.33%-萘胺1%、TEMED0.1%、Tris-HCL缓冲液pH8.2、DPPH溶液0.2mmol/L、磷酸盐缓冲液0.1mol/L、pH6.6、铁氰化钾1%、三氯乙酸10%、三氯化铁0.1%、磷钼蓝试剂(磷酸钠、钼酸铵)、0.1%咔唑试液、地衣酚试剂、浓盐酸2.1.2仪器 SH2-3循环水多用真空泵上海沪西分析仪器厂、B2F 50型 VACUUM OVEN 真空干燥箱、WD-9412A型 恒温循环器(北京市六一仪器厂)、RE52CS-1 旋转蒸发器上海亚荣生化仪器厂、恒温水浴锅 B-260(上海亚荣生化仪器厂)、DK-S16型 电热恒温水浴锅(上海森信实验仪器有限公司)、DA-600 电子天平(d0.01g、最大称量 600g/0.01g)2.2实验方法2.2.1原料处理将花生茎经清洗、干燥、粉碎、过50目筛,得到原料2.2.2花生茎粉预处理 木瓜蛋白酶和-淀粉酶预处理的样品: 取花生茎粉100g加丙酮200ml,在40恒温水浴中加热50min,抽滤,弃滤液,滤渣加95%乙醇200ml,在50恒温水浴中加热30min,抽滤,弃滤液,滤渣加入1.2%木瓜蛋白酶和0.4%-淀粉酶液500ml(酶液配制方法:用pH6.5,0.1mol/L磷酸盐缓冲液溶解木瓜蛋白酶和-淀粉酶,滤纸过滤,取滤液作为酶液用于实验。pH6.5,0.1mol/L磷酸盐缓冲液配制方法:先配制0.1mol/L的磷酸盐溶液,NaH2PO4?2H2O,15.601g/L; NaH2PO4,11.998g/L, Na2HPO4?12H2O,35.814g/L, Na2HPO4,14.198g/L,取Na2HPO4溶液31.5ml和NaH2PO4溶液68.5ml混合均匀即得到100ml,pH6.5的0.1mol/L的磷酸盐缓冲液),50恒温水浴处理2h,抽滤,保留滤液1,滤渣再用1000ml蒸馏水清洗后,在60下真空干燥备用。滤液1与洗涤用蒸馏水合并,旋转蒸发浓缩到200ml左右,此溶液定义为浓缩液。在浓缩液中加入4倍无水乙醇,静置过夜,滤纸过滤,滤液再加4倍无水乙醇,滤纸过滤,收集两次沉淀溶于100ml沸水中,再加4倍无水乙醇,滤纸过滤,沉淀经冷冻干燥得到木瓜蛋白酶和-淀粉酶处理的SDF。滤渣在60恒温干燥箱中干燥,再经粉碎得到样品1,备用。上述处理平行做三次。 中性蛋白酶和-淀粉酶预处理的样品: 按照木瓜蛋白酶和-淀粉酶预处理的样品的操作步骤,将木瓜蛋白酶换成中性蛋白酶,其他操作步骤不变,得到样品2,备用,同样操作平行做三次。2.2.3纤维素酶处理2.2.3.1单因素实验2.2.3.1.1加酶量对SDF提取的影响 1g(m1)经预处理的花生茎粉加入0.05,0.1,0.5,1.0,1.5,2.0mg/ml的纤维素酶液(pH值4.8)12ml,50恒温水浴6h,抽滤,保留滤液1,滤渣中加入1g(m1)的花生茎粉,在pH值4.8的12ml溶液中恒温水浴6h,抽滤,保留滤液2,滤渣中加入0.5g(1/2m1)的花生茎粉,再加入0.025,0.05,0.25,0.5,0.75,1.0mg/ml纤维素酶液(pH值4.8)12ml,50恒温水浴6h,抽滤,保留滤液3,合并3份滤液,滤渣在60下真空干燥称重(m2)。2.2.3.1.2酶解温度对SDF提取的影响 改变酶解温度35,40,45,50,55,60,加酶量1.0mg/ml,其他条件不变提取SDF。2.2.3.1.3酶液pH对SDF提取的影响 改变酶液pH4.0,4.4,4.8,5.2,5.6,6.0,其他条件不变下提取SDF。2.2.3.1.4酶解时间对SDF提取的影响 改变酶解时间0.5,1,2,4,6,8h,其他条件不变下提取SDF。2.2.3.2正交实验 正交实验因素-水平表和正交实验表见下面。 表1样品1因素-水平表水平因素1 酶浓度(mg?ml)1.0pH4.8温度()40时间(h)121.55.250232.05.6604 表2样品2因素-水平表水平因素1 酶浓度(mg?ml)0.5pH4.4温度()40时间(h)0.521.04.850231.55.2604 表3样品1正交实验表 实 验 号 因素 酶液浓度 (mg/ml)A酶解温度 B()酶解pH C酶解时间 (h)D 1 1(1.0) 1(40)1(4.8) 1(1) 2 1 2(50)2(5.2) 2(2) 3 1 3(60)3(5.6) 3(4) 4