高纯度豆渣膳食纤维的制备及性能研究

高纯度豆渣膳食纤维的制备及性能研究

通过处理大豆，30%40%的豆渣可以得到处理，50%的豆渣可以得到处理。目前国内大豆食品行业每年大约生产2000万t以上的湿豆渣,数量十分可观。膳食纤维具有降低人体内胆固醇含量、防止人体肠道癌变、改善糖尿病患者的糖耐受性等作用。目前制备膳食纤维的方法主要有化学分离法、化学试剂-酶结合分离法、膜分离法、发酵法。利用碱煮后酶解的方法,能够除去豆渣中的淀粉和蛋白质,得到较纯净的豆渣膳食纤维,优点是工艺简单、成本低、可同时制备可溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维。此方法已被广泛用于工业生产,但是加工过程对膳食纤维产品的理化性质和生理功能的影响还未见深入研究报道。本实验采用化学试剂-酶结合分离法制备豆渣膳食纤维,并对其加工性能和生理活性有关的物化性质进行分析和研究。1材料和方法1.1材料和试剂豆渣、鸡蛋市售。盐酸、氯化钠、冰醋酸、邻苯二甲醛、无水乙醚、亚硝酸钠、胆酸钠均为分析纯,甲基红-溴甲酚绿指示剂广州化学试剂厂。1.2t-500型粉碎机2.755B分光光度计上海精密科学仪器有限公司;Alpha-4型冷冻干燥器德国Christ公司;T-500型粉碎机上海嘉定粮油检测仪器厂;pHS-3C精密pH计上海雷磁仪器厂;DDS-307电导率仪上海益仪器厂;LJS-IA/IB快速水分仪上海绿洲检测仪器有限公司。1.3方法1.3.1豆渣复合蛋白酶液的制备市售新鲜豆渣用清水冲洗净,放入烘箱中,在100℃左右的条件下烘干、粉碎。加入4%NaOH溶液,体积与豆渣重量比为20:1(V/m),加热至80℃,保温80min,然后将温度降至45℃,调pH值至7,加入豆渣重0.3%(m/m)的复合蛋白酶,在45℃条件下酶解6h,离心收集沉淀,清水洗涤,甩干去水后于80℃烘干,待脱色。脱色时,料水比为1:5(m/V),双氧水用量3%,pH值为10,漂白温度80℃,漂白时间3.5h,漂白后水洗、干燥、粉碎,过100目筛,可得大豆膳食纤维粉样品。1.3.2脂肪和灰黑含量测定水分含量测定:GB/T5009.3—2003;蛋白质含量测定:GB/T5009.5—2003;灰分含量测定:GB/T5009.4—2003;脂肪含量测定:GB/T5009.6—2003;膳食纤维含量测定:AACC32—06。1.3.3持水力的测定称取0.3g大豆膳食纤维样品,加水20ml,室温条件下放置16h,以14000r/min离心15min,弃去上清液,称离心管及其中物总质量,冷却干燥,再次称离心管质量,然后按公式(1)计算持水力。1.3.4溶胀性的测定称取大豆膳食纤维样品0.1g,准确吸取5ml的蒸馏水加入其中,振荡均匀后室温放置24h,读取液体中膳食纤维的体积,按公式(2)计算溶胀性。1.3.5膳食纤维结合水克数的制备将100mg大豆膳食纤维样品浸泡于25ml4℃的蒸馏水中,在14000r/min条件下离心处理1h,小心除去上清液,残留物置于G-2多孔玻璃上,静置1h后称重,然后在120℃条件下干燥2h后再次称重,两者差值即为所结合的水重量,换算成每克膳食纤维结合水克数。1.3.6玉米胚芽油乳化稳定性试验按文献方法测定,取20ml7%的大豆膳食纤维样品溶液与20ml玉米胚芽油在混合机中高速混合5min,然后将试样在3000r/min条件下离心5min,离心后保留乳化能力的大豆膳食纤维样品量占总混合物的百分比称“稳定性指数”。1.3.7离心条件下搅拌取4g大豆膳食纤维样品与20ml玉米胚芽油在50ml离心管中混合,每隔5min搅拌一次,30min后将混合物在1600r/min条件下离心25min。游离脂肪通过离心分离,结合脂肪的量可被测出,结合脂肪的能力即1g膳食纤维样品所结合脂肪的量。1.3.8agno3溶液鉴定取500mg大豆膳食纤维样品放入30ml0.1mol/LHCl水溶液中,在4℃条件下过夜,然后用蒸馏水清洗去除过量的酸,用10%的AgNO3溶液鉴定至不含有氯离子为止,干燥。准确称取300mg这种酸化的豆渣膳食纤维干燥样品分散于100ml5%NaCl溶液中,用磁力搅拌器搅拌,以酚酞作指示剂,用0.01mol/LNaOH溶液缓慢滴定,当溶液微红时停止滴定,振摇,褪色后再滴,直至振摇5min仍不褪色为终点,计算其阳离子交换能力。并记录滴定过程中pH值。作VNaOH与pH值关系图。1.3.9亚硝酸根离子吸附效果测定参考GB5009.33—85方法。1.3.1豆渣膳食纤维对样品中胆酸钠的吸附在250ml的锥形瓶中加入含0.2g胆酸钠的0.15mol/LNaCl溶液100ml,调节pH7,分别加豆渣膳食纤维1.0、2.0、3.0、4.0g,于37℃恒温下分别电磁搅拌反应1~6h后,准确移取1ml样液测定其中胆酸钠的浓度,根据反应前后溶液中胆酸钠的浓度差计算豆渣膳食纤维对它的吸附量。1.3.1标准曲线的制作取市售鲜鸡蛋的蛋黄,用9倍蒸馏水充分搅打成乳液。分别取20g豆渣膳食纤维粉于200ml的三角瓶中,加入50g稀释蛋黄液,搅拌均匀,调节体系pH值为2.0至7.0,置摇床中37℃振荡2h,然后以4000r/min离心2h沉淀膳食纤维,吸取0.04ml上清液,采用邻苯二甲醛法在波长550nm处比色测定胆固醇含量。以胆固醇为标准物质制作标准曲线。其中吸附量的计算见公式(3)。2结果与分析2.1降低肪和蛋白质的含量如表1所示,经过一系列提取过程豆渣膳食纤维中的脂肪和蛋白质分别降低至0.8%和3.2%,灰分的含量也有所下降。豆渣膳食纤维粉中的总膳食纤维纯度达到87.5%,比豆渣原料的57.8%有显著提高。2.2持水力、溶胀性由表2可知,豆渣原料经加工处理成豆渣膳食纤维后持水力、溶胀性、结合水力显著提高。其持水力从6.69ml/g上升到12.3ml/g,提高了84%;溶胀性由7.1ml/g增至14.3ml/g,增加了1倍;结合水力也由5.6g/g增加到7.8g/g,提高了39%。2.3乳化稳定性测定由表2可知,豆渣膳食纤维粉的乳化能力较差,其与玉米胚芽油形成的乳浊液稳定系数仅为11.5%,低于豆渣原料的18.7%。一般情况下,一个较好的乳浊液其稳定性指数大于90%,而一个较差的乳浊液其稳定性指数低于50%。推测原因是提取、漂白等加工过程使蛋白质含量降低,造成了乳化能力下降。豆渣膳食纤维与原料在脂肪结合能力上没有表现出明显差异。2.4阳离子交换能力膳食纤维呈现一种弱的阳离子交换树脂作用,可与阳离子特别是有机阳离子进行可逆的交换。由表2可知,豆渣膳食纤维、豆渣原料的阳离子交换能分别为1.32、1.55mmol/g,经提取、漂白等工艺处理得到的膳食纤维的阳离子交换能力有所减小,推测是处理过程膳食纤维化学结构中的侧链基团结构有一定程度的破坏造成的。2.5ph值对no2吸附的影响图1为不同pH值条件下,豆渣膳食纤维吸附NO2规律,由图1可知,溶液体系中NO2浓度在240min左右基本稳定,吸附作用达到反应终点。反应体系pH值对豆渣膳食纤维的NO2吸附作用有着较大的影响,在溶液pH值为2时,反应体系中NO2浓度最小,吸附量为16.5μmol/g,吸附率达75%。在pH值为3时,吸附率为67.3%,而在pH值为5和7时,吸附量降低到了48.6%与39.1%。在pH值为2左右该膳食纤维对NO2的吸附能力较强,这与人体内胃液pH较接近,推测豆渣膳食纤维在人体内对NO2应有很好的吸附效果。表3是豆渣膳食纤维与豆渣原料吸附NO2能力的比较,在4种pH值条件下豆渣原料对NO2吸附能力均强于豆渣膳食纤维。分析认为漂白过程的热碱条件可能使存于细胞壁中阿拉伯木聚糖脱离出来而使可溶性膳食纤维而被除去,且氢氧化钠会破坏阿魏酸,这些都可能导致该膳食纤维结合NO2能力变弱。2.6g添加量对吸附胆酸钠效果的影响膳食纤维能吸附胆酸盐,增加胆汁酸排泄,促进胆固醇代谢,使体内胆固醇含量下降。由图2、3可见,豆渣膳食纤维的添加量越多,溶液中被吸附的胆酸钠量越多,达到吸附平衡的时间也越长,完成吸附作用的时间增加。胆酸钠反应液中分别加入1、2、3、4g豆渣膳食纤维时,完成吸附作用时间分别约为2~5h,吸附率分别为14%、23%、33%、58%。豆渣原料吸附胆酸钠达到吸附平衡所用的时间与豆渣膳食纤维相近,最终吸附率低于豆渣膳食纤维,其值为12%、21%、31%、50%。Kahlon等曾研究大豆几种成分对胆酸钠的吸附作用,发现大豆纤维的对胆酸钠的吸附作用仅仅稍强于大豆的干燥粉末,本实验的研究结果也证明纯度很高的豆渣膳食纤维与豆渣原料相比较,吸附胆酸钠作用增加幅度不大,4g添加量水平时豆渣膳食纤维比豆渣原料的吸附率仅高出8%。原因可能是大豆中其他成分也具有吸附胆酸钠作用,或者膳食纤维这种吸附作用有赖于其他物质协助完成。2.7原料吸附量测定豆渣膳食纤维对胆固醇的吸附作用如图4所示。pH7条件下豆渣膳食纤维对胆固醇的吸附量为8.51mg/g,比豆渣原料提高了145%,pH2条件下,吸附量为4.16mg/g,比豆渣原料提高了85.7%。体系的酸碱性对膳食纤维吸附胆固醇的能力有较大影响,在中性条件下膳食纤维对胆固醇的吸附能力高于酸性条件下的吸附能力。豆渣膳食纤维吸附胆固醇,形成不溶性颗粒,可以减少胆固醇在肠道的吸收,降低人体内胆固醇含量。3膳食纤维亚硝酸根离子的吸附能力3.1豆渣膳食纤维与豆渣原料相比,持水力、溶胀性、结合水力、对胆固醇吸附能力有了明显提高。去除豆渣中的非膳食纤维成分后,膳食纤维暴露出来网状空间结构、亲水基团,因而对水分