高含低聚糖豆渣膳食纤维的开发与研究

摘要

本文以豆渣为原材料，研究了“挤压喷雾”技术与纤维素酶酶解法相结合提高豆渣可溶性膳食纤维(SDF)含量的工艺。对提取的豆渣SDF进行了理化性质、单糖组成及结构研究。研究了β-甘露聚糖酶的酶解作用使SDF转化为高含低聚糖的豆渣SDF的工艺，并对其中的主要低聚糖组分进行了分离及研究。
　　“挤压喷雾”法提高豆渣SDF含量的最佳工艺为:模孔直径4 mm，温度171℃，转速155 r/min。在此条件下豆渣SDF含量为24.13±0.13％。
　　该方法提高了豆渣SDF的含量而对豆渣其他成分基本没有影响。挤压处理后的豆渣与原料豆渣相比其水溶性、膨胀性及持水性等物理性质都有不同程度的提高，在200℃以下具有很好的热稳定性。SEM结果表明挤压后豆渣表面结构与原料豆渣颗粒表面结构相比，变得疏松，多孔。
　　纤维素酶酶解法进一步提高挤压后豆渣SDF含量的最优工艺为:酶解温度50℃，酶解时间3h，酶与底物质量比1∶500，此条件下豆渣SDF含量为30.10±0.17％。
　　提取的豆渣SDF为淡黄色固体，可溶于水，不溶于乙醇等有机溶剂。溶解度19.2 g/100 g水，总糖含量65％，蛋白质含量1.9％，糖醛酸含量24.2％，不含淀粉，不含还原糖。高效液相色谱结果表明豆渣SDF中主要多糖组分分子量为117，096 Da，含量为91.87％。气相色谱结果表明，有八种不同单糖成分存在于豆渣SDF中。其中甘露糖、半乳糖含量较高。大孔树脂AB-8可有效地对SDF脱色，脱色后的SDF为白色固体，红外光谱分析表明其结构为典型多糖结构。
　　β-甘露聚糖酶酶解法制得高含低聚糖SDF的最佳工艺参数:酶解温度60℃，酶解时间4h，酶与底物质量比1∶50。
　　将酶解产物经中空纤维超滤膜进行超滤，将滤出液浓缩干燥后得到的低聚糖粗品得率为37.67％。高效液相色谱(HPLC)分析结果表明该低聚糖粗品中有四种不同聚合度的低聚糖存在，总含量40.31％，其中含量最高的组分为分子量1349Da，其含量为27.65％，根据其分子量进行推测，这可能是一种聚合度为8的低聚糖。通过葡聚糖凝胶Sephadex G25分离低聚糖粗品，分离得到一种主要组分，通过Sephadex G15验证纯度，证明分离得到的组分是单一组分的低聚糖。经计算，得到的豆渣低聚糖含量为3.7g/100g干豆渣。

目录

声明

摘要

1 前言

1．1 豆渣

1．1．1 豆渣组成成分

1．1．2 豆渣利用现状及分析

1．1．3 豆渣利用中存在的问题

1．2 膳食纤维

1．2．1 膳食纤维的生理功能

1．2．2 豆渣可溶性膳食纤维的主要成分与结构

1．2．3 豆渣可溶性膳食纤维的特性

1．2．4 豆渣膳食纤维的应用

1．3 低聚糖

1．3．1 低聚糖的作用机理

1．3．2 低聚糖的研究现状及应用

1．4 挤压

1．4．1 挤压加工技术的应用

1．4．2 挤压加工提高物料SDF含量

1．4．3 挤压加工存在的问题

1．5 β-甘露聚糖酶

1．6 研究目的和内容

1．6．1 研究目的

1．6．2 研究内容

2 材料与方法

2．1 实验原料

2．2 主要实验试剂

2．3 主要实验设备

2．4 实验方法

2．4．1 豆渣粉中各组成成分的测定

2．4．2 挤压喷雾工艺实验

2．4．3 挤压前后豆渣物理性质测定

2．4．4 豆渣纤维结构观察

2．4．5 豆渣热稳定性分析

2．4．6 纤维素酶酶解法提高SDF含量的工艺研究

2．4．7 豆渣SDF的提取及分析研究

2．4．8 β-甘露聚糖酶酶解豆渣SDF产生低聚糖的研究

2．4．9 中空纤维超滤法制得低聚糖粗产品

2．4．10 葡聚糖凝胶色谱对低聚糖组分的分离

3 结果与讨论

3．1 “挤压喷雾法”提高豆渣SDF含量的工艺研究结果

3．1．1 挤压设备

3．1．2 单因素实验结果

3．1．3 响应面法优化挤压工艺结果

3．2 挤压前后豆渣性质测定及分析

3．2．1 挤压喷雾处理前后豆渣成分分析

3．2．2 挤压喷雾处理前后豆渣物理性质的变化

3．3 挤压喷雾前后豆渣纤维结构观察

3．4 挤压喷雾处理前后豆渣热稳定性分析

3．5 纤维素酶酶解法提高豆渣SDF含量研究结果

3．5．1 纤维素酶活性测定结果

3．5．2 酶解条件单因素实验结果

3．5．3 纤维素酶酶解条件正交试验

3．6 豆渣SDF的提取及性质分析

3．6．1 豆渣SDF的理化性质分析

3．6．2 豆渣SDF相对分子质量测定

3．6．3 豆渣SDF单糖组成的测定

3．6．4 豆渣SDF的脱色

3．6．5 脱色后豆渣SDF的红外光谱扫描结果

3．7 β-甘露聚糖酶酶解SDF生产低聚糖的研究

3．7．1 β-甘露聚糖酶活性的测定

3．7．2 酶解单因素试验结果

3．7．3 β-甘露聚糖酶酶解条件正交试验

3．8 中空纤维超滤分离低聚糖粗产物

3．8．1 低聚糖粗产品的制备

3．8．2 低聚糖粗产品分子量的检测

3．9 低聚糖主要成分的分离

3．9．1 Sephadex G-25葡聚糖凝胶对低聚糖粗品的分离

3．9．2 Sephadex G-15葡聚糖凝胶对目标产物的纯度鉴定

3．10 低聚糖产量的计算

4 结论

5 展望

参考文献

7 读硕士期间发表论文情况

致谢