荞麦壳精深加工综合利用研究

摘要

近年来，荞麦食品以其优良的保健功能，越来越受到人们关注，然而，荞麦壳作为荞麦食品加工的副产物几乎没有被利用，大部分被直接丢弃，只有少部分被用来做为枕芯填充料，造成了资源的极大浪费。荞麦壳中含有丰富的膳食纤维和黄酮类化合物，这两种物质都有很好的营养和保健功能，若能采取经济的方法提取出来，则能够实现资源的充分利用。因此，本文以陕北甜荞麦壳为原料，首先对荞麦壳中黄酮类化合物的提取和纯化工艺进行研究，然后以提取后留下的余渣为原料，分别采用酶法和酶-化学法提取余渣中膳食纤维，并利用超微粉碎技术对制备的膳食纤维进行改性处理，最后以改性膳食纤维为主料，开发功能性膳食纤维咀嚼片。主要研究内容和结论如下:
　　1.采用超声波辅助法提取甜荞麦壳中黄酮类化合物，得到最佳提取工艺条件为:超声温度80℃，乙醇体积分数40％，超声时间70min，料液比1∶50，超声功率200W。在此工艺条件基础下，黄酮得率为5.17％。
　　2.采用大孔树脂分离纯化技术对提取得到的黄酮类化合物进行纯化研究，结果表明，D101树脂具有较高的吸附率和洗脱率，适用于甜荞麦壳中黄酮类化合物的分离纯化;Langmuir方程可较好地描述甜荞麦壳中黄酮类化合物在D101树脂上的吸附平衡，属于单分子层吸附，吸附过程放热;吸附动力学规律可用准二级速率方程表示，吸附速率同时受到液膜扩散和颗粒内扩散的影响;动态吸附洗脱的最佳条件为:上样浓度为0.5mg/mL，上样流速为2mL/min，最大上样量为9BV，洗脱液乙醇的体积分数为40％，洗脱流速为1mL/min，洗脱剂用量为7BV。
　　3.采用酶法和酶-化学法对甜荞麦壳余渣中膳食纤维的提取工艺进行研究，得到酶法提取最佳工艺条件为:耐高温α-淀粉酶用量为0.5％，耐高温α-淀粉酶酶解时间为40min，木瓜蛋白酶用量为0.8％，木瓜蛋白酶酶解时间为90min。在此工艺条件基础下，SDF、IDF和TDF得率分别为10.49％、79.24％和89.73％。得到酶-化学法提取最佳工艺条件为:耐高温α-淀粉酶用量为0.5％，NaOH质量分数为1％，碱处理温度为70℃，碱处理时间为40min。在此工艺条件基础下，SDF、IDF和TDF得率分别为12.07％、75.18％和87.25％。通过对两种提取方法所得膳食纤维得率、杂质去除率和安全性的综合比较，选择酶法提取的荞麦膳食纤维进行进一步研究。
　　4.利用超微粉碎技术对制备的荞麦膳食纤维进行改性处理，结果表明，超微粉碎可以显著降低膳食纤维粉体的粒度，增加比表面积，使粉体粒度分布更加集中。随着膳食纤维粉体粒度的降低，水溶性膳食纤维含量不断提高，膳食纤维的膨胀力和持水力先提高后降低，持油力不断下降。超微粉碎可以增强膳食纤维的阳离子交换能力，但过度粉碎会破坏基团结构，降低阳离子交换能力。X-射线衍射分析表明，超微粉碎处理没有改变膳食纤维的晶型，但会破坏部分高度有序的结晶区纤维素，使其从有序变为无序，结晶区比例缩小。扫描电镜观察发现，制备的膳食纤维表面粗糙，孔隙较多，呈蜂窝状。超微粉碎后，致密结构被破坏，更多的基团暴露出来。同时，对粉碎后颗粒观察发现，超微粉碎的主要作用力是剪切力。
　　5.以超微粉碎处理后的荞麦膳食纤维为主料，开发功能性膳食纤维咀嚼片，得到膳食纤维咀嚼片最佳配方为:荞麦膳食纤维添加量20％，菊粉添加量20％，微晶纤维素添加量19.3％，木糖醇添加量38.7％，柠檬酸添加量1.0％，硬脂酸镁添加量1.0％，70％乙醇作为润湿剂。得到的产品口感细腻，酸甜适中，质量检测合格，菊粉和木糖醇的添加进一步强化了膳食纤维咀嚼片的功能性，具有广阔的市场前景。

目录

摘要

1 绪论

1．1 荞麦概述

1．1．1 荞麦的特性与资源现状

1．1．2 荞麦的加工利用现状及存在的问题

1．2 黄酮类化合物

1．2．1 荞麦中黄酮类化合物的研究概述

1．2．2 黄酮类化合物提取及纯化方法研究概述

1．3 膳食纤维

1．3．1 膳食纤维的定义与分类

1．3．2 膳食纤维的功能性

1．3．3 膳食纤维提取和改性方法研究概述

1．4 课题的研究目的及意义

1．5 课题的主要研究内容

2 甜荞麦壳中黄酮类化合物提取工艺研究

2．1 引言

2．2 试验材料

2．2．1 原料与试剂

2．2．2 仪器与设备

2．3 试验方法

2．3．1 甜荞麦壳中黄酮类化合物的提取

2．3．2 黄酮类化合物测定方法的建立

2．3．3 单因素试验设计

2．3．4 正交试验设计

2．4 结果与讨论

2．4．1 荞麦壳中黄酮类化合物测定方法的建立

2．4．2 单因素试验结果与讨论

2．4．3 正交试验结果与讨论

2．4．4 验证试验

2．5 本章小结

3 甜荞麦壳中黄酮类化合物的纯化工艺研究

3．1 引言

3．2 试验材料

3．2．1 原料与试剂

3．2．2 仪器与设备

3．3 试验方法

3．3．1 样品溶液的制备

3．3．2 大孔吸附树脂预处理

3．3．3 静态吸附与洗脱试验

3．3．4 静态吸附等温线的测定

3．3．5 吸附动力学曲线的测定

3．3．6 动态吸附与洗脱试验

3．4 结果与讨论

3．4．1 静态吸附与洗脱试验结果与讨论

3．4．2 吸附等温线

3．4．3 吸附动力学曲线

3．4．4 动态吸附与洗脱试验结果与讨论

3．5 本章小结

4 甜荞麦壳余渣中膳食纤维提取工艺研究

4．1 引言

4．2 试验材料

4．2．1 原料与试剂

4．2．2 仪器与设备

4．3 酶法提取膳食纤维

4．3．1 试验方法

4．3．2 结果与讨论

4．3．3 小结

4．4 酶-化学法提取膳食纤维

4．4．1 试验方法

4．4．2 结果与讨论

4．4．3 小结

4．5 酶法和酶-化学法提取效果比较

4．6 本章小结

5 荞麦膳食纤维改性研究

5．1 引言

5．2 试验材料

5．2．1 原料与试剂

5．2．2 仪器与设备

5．3 试验方法

5．3．1 膳食纤维的制备

5．3．2 超微粉碎改性处理及粒度测定

5．3．3 水溶性膳食纤维含量测定

5．3．4 膨胀力的测定

5．3．5 持水力的测定

5．3．6 持油力的测定

5．3．7 阳离子交换能力的测定

5．3．8 X-射线衍射分析

5．3．9 扫描电镜观察

5．4 结果与讨论

5．4．1 粒径测定结果

5．4．2 水溶性膳食纤维含量测定结果

5．4．3 膨胀力测定结果

5．4．4 持水力测定结果

5．4．5 持油力测定结果

5．4．6 阳离子交换能力的测定结果

5．4．7 X-射线衍射分析结果

5．4．8 扫描电镜观察结果

5．5 本章小结

6 荞麦膳食纤维咀嚼片制备工艺研究

6．1 引言

6．2 试验材料

6．2．1 原料与试剂

6．2．2 仪器与设备

6．3 试验方法

6．3．1 工艺流程

6．3．2 操作要点

6．3．3 单因素试验设计

6．3．4 正交试验设计

6．3．5 产品质量检测方法

6．4 结果与讨论

6．4．1 单因素试验结果与讨论

6．4．2 正交试验结果与讨论

6．4．3 验证试验

6．4．4 产品质量检测

6．5 结论

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及出版的著作目录

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