从啤酒糟提取五碳糖的研究

摘要

啤酒糟是啤酒生产过程中的主要副产物，是以大麦为原料，经糖化提取籽实中碳水化合物之后的残渣。啤酒糟除了含有丰富的蛋白质、脂肪等营养物质外，还含有大量的纤维素、半纤维素等成分。半纤维素水解可以产生木糖、阿拉伯糖等五碳糖。木糖与阿拉伯糖都是功能糖，对人体具有很重要的生理功能。除此之外啤酒糟在很多方面都有很重要的应用，如广泛应用于酶制剂制取、饲料生产、栽培食用菌、制作吸附材料等方面。
　　本文首先研究了啤酒糟提取液中的成分及其含量。经高效液相色谱法及DNS法分析啤酒糟的提取液表明，提取液中含有丰富的木糖、阿拉伯糖等五碳糖，其中木糖约占9.48％，阿拉伯糖约占4.5％，木糖与阿拉伯糖的含量之比约为2∶1。除此之外还含有少量的葡萄糖，约占0.75％。
　　本文还重点研究了从啤酒糟中提取木糖、阿拉伯糖等五碳糖的提取工艺。其工艺条件为将新鲜的啤酒糟晒干、筛选，经热水处理一段时间后过滤，滤渣水洗之后晒干备用。将晒干的滤渣加入一定浓度的硫酸在不同温度条件下进行水解，之后用碳酸钙中和水解液，然后经活性炭脱色、离子交换树脂除杂，最后进行浓缩、干燥，即得到了木糖和阿拉伯糖的混合糖。
　　对啤酒糟中提取五碳糖的水解条件进行了优化。首先，选取水解温度、时间、酸浓度、料液比四种因素进行单因素实验，考察五碳糖在得到较高收率时这些因素的取值范围。其次，在单因素实验的基础上，以五碳糖的含量作为考察指标，选L9(34)作正交试验设计，得出了最佳的水解条件。即水解温度为125℃，水解时间为2h，酸浓度为1％，料液比为1∶12，五碳糖对啤酒糟干基的得率可达9.82％。
　　对脱色工艺也进行了探索。在实验室现有条件的基础上，选取了活性炭用量、脱色温度、脱色时间等因素进行了单因素实验，在此基础上进行了正交试验，得出最佳脱色条件为活性炭用量为4％、脱色温度为70℃、脱色时间为30min，其脱色率可达96.57％。
　　最后进行了利用啤水解后的酒糟残渣制备膳食纤维的研究。其工艺条件为:NaOH浸泡处理→功能化→滤渣漂洗、除杂→干燥、粉碎→膳食纤维成品。对碱浸工艺进行了优化，确定了制备膳食纤维的最佳工艺条件为:NaOH质量分数为8％，浸提温度为60℃，浸提时间为4h，料液比为1∶12，在此条件下制得了质量较高的膳食纤维，而且膳食纤维的得率可达33.2％。

目录

声明

符号说明

摘要

1 引言

1．1 啤酒糟的概述

1．1．1 啤酒糟的简介

1．1．2 啤酒糟的综合开发及利用

1．2 木糖简介

1．2．1 木糖的性质

1．2．2 木糖的来源

1．2．3 木糖的功效及用途

1．2．4 木糖的生产工艺

1．2．5 木糖的研究进展

1．3 阿拉伯糖简介

1．3．1 阿拉伯糖的理化性质及来源

1．3．2 阿拉伯糖的生理功能

1．3．3 阿拉伯糖的应用领域

1．3．4 阿拉伯糖的生产制备工艺

1．4 膳食纤维

1．4．1 膳食纤维的定义及测定方法

1．4．2 膳食纤维的生理特性

1．4．3 膳食纤维的应用

1．5 本课题的研究背景、意义及主要内容

2 材料与方法

2．1 实验材料

2．2 主要实验试剂

2．3 主要仪器设备

2．4 试验方法

2．4．1 水解前后啤酒糟中基本成分的测定方法

2．4．2 从啤酒糟提取五碳糖的方法

2．4．3 糖类成分的定性及定量

2．4．4 提取液活性炭的脱色方法

2．4．5 离子交换树脂的预处理

2．4．6 膳食纤维的制备工艺

3 结果与分析

3．1 啤酒糟中的主要成分

3．2 提取液中成分分析

3．3 对啤酒糟水解条件的优化

3．3．1 啤酒糟水解的单因素实验

3．3．2 啤酒糟中五碳糖提取的正交试验

3．3．3 小结

3．4 对提取液脱色工艺的研究

3．4．1 活性炭脱色的单因素实验

3．4．2 活性炭脱色的正交试验

3．5 水解前后啤酒糟中主要成分的比较

3．6 利用水解后的啤酒糟残渣制备膳食纤维的工艺条件优化

3．6．1 NaOH质量分数对膳食纤维产量的影响

3．6．2 浸提温度对膳食纤维产量的影响

3．6．3 浸提时间对膳食纤维产量的影响

3．6．4 料液比对膳食纤维产量的影响

3．7 利用水解后的残渣制备膳食纤维的最佳工艺条件

4 讨论

4．1 中和脱酸时应注意的问题

4．1．1 中和剂的选择

4．1．2 中和过程中pH及温度的控制

4．2 进一步研究方向

4．2．1 五碳糖利用方面的研究

4．2．2 膳食纤维的的应用探索

5 结论

5．1 啤酒糟提取液中还原糖种类及含量的确定

5．2 从啤酒糟提取五碳糖的最佳工艺

5．2．1 提取五碳糖的工艺流程

5．2．2 从啤酒糟提取五碳糖时最佳的水解条件

5．2．3 从啤酒糟提取五碳糖时最佳的脱色条件

5．2．4 从啤酒糟提取五碳糖的最佳工艺条件

5．3 水解前后啤酒糟中主要成分的对比

5．4 利用水解后的残渣制备膳食纤维的最佳工艺条件

参考文献

致谢

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