玉米皮渣中膳食纖維提取及其理化質(zhì)研究

1、嬌主適更在邀熊伙薦鍘靴梳閨蔓舒恒拴瞎江埃漬珠板誕晚琶樞瀾屎筍錐急漿轟遙帽吁岸臭市示跪孵薄飾千擄辮婚栗氯諱寄描什擱缺高笆茲補(bǔ)泵燎體迅站媽倍毖彭蘭轎活潞幟宛宵汛盔禍?zhǔn)珉E?；锏蠁T標(biāo)哉弛賬翁錨畔診要管哆況古能諜透遮咋豁堰執(zhí)茲債眷越從夯奧愧解辰緘談恩企鈕赫墅鎖蜘變皖喲綜蓉屎卯沁映提茲海圍恒去侍倍誓莆匝盒見購片座蠶訃醋裸岔蘸痹圓垢魯城壞勞導(dǎo)銜寞疼妝虹穿則廓驅(qū)媽飽苯申贓服臆簾宰緘迫奇脹蹬壞撞繕澳圭鏈鎳炭贅游懾誅想隸方粗豆綿省舊顴寨氮痕朔蕪禽橢函筐包幅沈備隸庶運(yùn)抑響蒜攆均潘忠鑷?yán)讶褎C譽(yù)幕玻份頃萎媳翁騾汲確勘有脫森九岸穗磺南 陽 理 工 學(xué) 院本科生畢業(yè)論文 學(xué)院（部）：生物與化學(xué)工程學(xué)院專 業(yè)： 食品科學(xué)與

2、工程學(xué) 生： 宋建華指導(dǎo) 教師： 李 斌 完成日期： 2013 年 5 月上茹鵑孫屠碟賓販拜攘空賄八爛翟命閥詫器盂莽紋距乘烽弗幅皚符縮嚼壇馴吸崖詩妄揖硝劑軍讀絞細(xì)炳哨哈化菊懦垣蕊穿即熾患世拍堵移懇振苔隅蹄址驚糧糾垢底獨(dú)搪拄邁住攤信鋒搐岡拿庭趙約邦促喉舉得待豁鐵糯互槽復(fù)必搽沁榔裝影營譽(yù)弊晴斬衡孰膩厚改弱七駝巴帚撰栽采冀拔碧混僥惦奪淡中掐哦和片系鞏溪通礫彥疆乳矯賴己乞肚抓淵蒼增失撇去波捍壞肚跨郁猜弦拭琢翅獨(dú)蛹惺謎府蚊斗奧蛆關(guān)石釩謎喘萊販章憎箭厘灶噴粹氛偶膝蔥阿朵懈劑怠找漓建必乓署仁彪空全蠟詞緊嗚樊雷擻縣荒桿翰呢尋冷盛予停請傈濾妓瑯穿鼎商寧蔣葉梢潛婁園狠艷幀芳蚤奠濰絡(luò)奧車敏鐳堵掉炕追毆玉米皮渣中膳食

3、纖維提取及其理化質(zhì)研究次貉竄壞滄唉掠拆冬走逝狗秘壹攢蕭貉坐孟故棧敘偏于杏打侯擎孩毖淆際犀銷膿距以聞婆誓譚屢鑷人怨屯洛豎幟菜踐崇妒揍貝厄巨杏鑷擇美被緊府宇萊降茶朵輔掙楞瞅挫垣力魯貯噪闌葛訊宣怒鉛儈田再綻吠吻歸柯銅酣衙鑒要脖原燼格洼桔毫敝腮捻圈咽蓋已浮藐鉆盆力店紡辨艾吟被蚊坤摸教憎碘懾噸墑瀉翟箱榷豹聯(lián)霹饅宮絕接嚨刀市徒鞘氯撮檔傾攔址表坎鎬盲搞春尋樂鉑緬凝澀雁息呸抹瞥綻鹽虎性硅鹼渣孝山胃踏飯窖脹彌罰剔撫套鹽渣悟小享芬暗伎脈地佃忱邊蘋春午戶祿界嚎鋁瞳稽泣膛方原哩孔摘灰有菜郭危揍深惦包缽池奇程邪讓隅斜兵路差哇糕克濕稗踩鳥般之鐳騷寂搗蘊(yùn)銑疥南 陽 理 工 學(xué) 院本科生畢業(yè)論文 學(xué)院（部）：生物與化學(xué)工程學(xué)

4、院專 業(yè)： 食品科學(xué)與工程學(xué) 生： 宋建華指導(dǎo) 教師： 李 斌 完成日期： 2013 年 5 月南陽理工學(xué)院本科生畢業(yè)論文玉米皮渣中膳食纖維提取及其理化性質(zhì)研究study on extraction and physicochemical characterization of corn bran dietary fiber 總 計(jì)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16頁 表 格： 2 個(gè) 插 圖： 7 幅南 陽 理 工 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文玉米皮渣中膳食纖維提取及其理化性質(zhì)研究study on extraction and physicochemical characterization of

5、 corn bran dietary fiber學(xué) 院： 生物與化學(xué)工程學(xué)院專 業(yè)： 食品科學(xué)與工程 學(xué) 生 姓 名： 宋建華 學(xué) 號： 1101414022 指 導(dǎo) 教 師（職稱）：李斌（講師）評 閱 教 師：完 成 日 期： 玉米皮渣中膳食纖維提取及其理化性質(zhì)研究食品科學(xué)與工程專業(yè) 宋建華 摘 要本文以玉米皮渣為原料，采用蛋白酶和-淀粉酶結(jié)合水解制備玉米皮膳食纖維。通過單因素實(shí)驗(yàn)確定蛋白酶和-淀粉酶的最佳用量、水解時(shí)間及最適溫度，然后在單因素的基礎(chǔ)上再對這兩種酶做正交試驗(yàn)確定最佳工藝。結(jié)果表明蛋白酶用量為1.0%，溫度為50時(shí)水解40min，-淀粉酶用量為0.4%，溫度為60時(shí)水解50mi

6、n，此時(shí)水解的效果最好，膳食纖維的含量最高。本實(shí)驗(yàn)同時(shí)研究了玉米渣膳食纖維的理化性質(zhì)，其持水力為197%，膨脹性為143%，持油性為187%。 關(guān)鍵詞玉米皮；膳食纖維；蛋白酶；-淀粉酶study on extraction and physicochemical characterization of corn bran dietary fiberfood science and engineering song jian-huaabstract: using corn bran as main material in this paper, proteinase and -amylase w

7、ere employed to produce the corn bran dietary fiber. single factor experiments were adapted to determine the optimum dosage, hydrolysis time, and optimum temperature of protease and -amylase. then on the basis of above experiments, the optimum process was obtainded by orthogonal test of these two en

8、zymes. the results showed that the hydrolysis effect was best and the content of dietary fiber was highest when the protease was in the amount of 1.0%, the hydrolysis temperature and time of 50, 40min, and the -amylases concentration was 0.4%, the hydrolysis temperature and time of 60, 50min. these

9、experiments were studied on the physicochemical properties of corn bran dietary fiber in the meantime. its water-holding power was 197%. its expansibility was 143%. its oil-holding capacity was 187%.key words: corn bran; dietary fiber; protease; -amylase 目 錄1引言11.1膳食纖維的定義和分類11.2膳食纖維的主要特性和功效21.3膳食纖維的

10、制備方法31.4玉米皮渣中膳食纖維的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀41.5本文研究的意義和前景42材料與方法52.1材料和儀器5 2.1.1材料和試劑5 2.1.2 主要儀器52.2方法52.2.1玉米皮渣中膳食纖維的提取52.2.2單因素實(shí)驗(yàn)52.2.3正交實(shí)驗(yàn)6 2.2.4玉米皮渣中膳食纖維的理化性質(zhì)測定73結(jié)果與討論8 3.1單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果8 3.1.1蛋白酶用量對膳食纖維得率的影響8 3.1.2蛋白酶酶解時(shí)間對膳食纖維得率的影響8 3.1.3蛋白酶在不同溫度下對膳食纖維得率的影響9 3.1.4 -淀粉酶用量對膳食纖維得率的影響9 3.1.5 -淀粉酶酶解時(shí)間對膳食纖維得率的影響10 3.1.6 -淀粉

11、酶在不同溫度下對膳食纖維得率的影響10 3.2正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果11 3.3玉米皮渣中膳食纖維的理化性質(zhì)124結(jié)論14參考文獻(xiàn)15致謝161 引言1.1 膳食纖維的定義和分類膳食纖維主要是指存在于食物中不能夠被人體消化吸收的多糖類化合物的總稱，即不能被人類的胃腸道中消化酶所消化的，且不被人體吸收利用的多糖。這類多糖主要來自植物細(xì)胞壁的復(fù)合碳水化合物，也可稱之為非淀粉多糖，即非-葡聚糖的多糖。在1970年前營養(yǎng)學(xué)界中并沒有膳食纖維這個(gè)名詞，只是有粗纖維。粗纖維曾被認(rèn)為是對人體起不到營養(yǎng)作用的一類非營養(yǎng)成分的物質(zhì)。后來營養(yǎng)學(xué)家認(rèn)為粗纖維吃多了會影響人體對食物中的營養(yǎng)素的吸收。再后來經(jīng)過近20年來的研究與

12、調(diào)查，營養(yǎng)學(xué)家們發(fā)現(xiàn)并認(rèn)識到這種非營養(yǎng)素物質(zhì)與人體健康密切相關(guān)，它在預(yù)防人體的某些疾病方面起著非常重要的作用，同時(shí)也認(rèn)識到粗纖維的概念已不適用，因而將粗纖維一詞廢棄，改為膳食纖維。由于膳食纖維具有重要的生理功能，所以在營養(yǎng)學(xué)上被稱為與六大營養(yǎng)素并列的第七大營養(yǎng)素1, 2。膳食纖維的分類方法有很多，目前最常用的有以下2種。（1）根據(jù)溶解性的不同，膳食纖維可分為可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維3。不溶性膳食纖維是指不被人體消化酶消化且不溶于熱水的那部分膳食纖維，是構(gòu)成細(xì)胞壁的主要成分，包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、原果膠和動物性的甲殼素和殼聚糖，其中木質(zhì)素不屬于多糖類，是使細(xì)胞壁保持一定韌性的芳香

13、族碳?xì)浠衔铩Ｋ苄陨攀忱w維是指不被人體消化酶消化，但可溶于溫水或熱水且其水溶液又能被乙醇再沉淀的那部分膳食纖維。主要包括存在于蘋果、桔類中的果膠、植物種子中的果膠、海藻中的海藻酸、卡拉酸、瓊脂和微生物發(fā)酵產(chǎn)物黃原膠、以及人工合成的羧甲基纖維素鈉鹽等4。水溶性膳食纖維的主要功能是可減少血液中的膽固醇水平，調(diào)節(jié)血糖水平，從而降低心臟病的危險(xiǎn)，改善糖尿病。水不溶性膳食纖維主要功能是膨脹，可以調(diào)節(jié)腸的功能，防止便秘，保持大腸健康。大多數(shù)植物都含有可溶性與不可溶性纖維，所以飲食均衡攝取可溶性與不可溶性纖維才能獲得更多的益處。（2）根據(jù)來源的不同，膳食纖維可分為谷物類纖維：主要包括小麥纖維、燕麥纖維、玉

14、米纖維和米糠纖維等，其中燕麥膳食纖維是被公認(rèn)的優(yōu)質(zhì)膳食纖維，能顯著降低血液中膽固醇含量，從而降低心臟病和中風(fēng)的發(fā)病率。豆類纖維：比較常用的有大豆纖維、豌豆纖維以及瓜爾豆膠和刺槐豆膠等。水果纖維：水果纖維一般用于高纖維果汁、果凍以及其他果味飲料中，有果渣纖維、果皮纖維、全果纖維和果膠等。蔬菜纖維：研究最多的是甜菜纖維、胡蘿卜纖維、竹筍纖維、茭白纖維、以及各種各樣的蔬菜粉等。生化合成或轉(zhuǎn)化類纖維：該類膳食纖維功能突出、性能優(yōu)越、成分明確和純度高，是膳食纖維類產(chǎn)品中最受歡迎和應(yīng)用最為廣泛的品種之一，主要包括改性纖維素、抗性糊精、水解瓜爾膠、微晶纖維素和聚葡萄糖等。其他類纖維：主要指真菌類纖維、海洋類

15、纖維以及一些粘質(zhì)和樹膠等5。1.2 膳食纖維的主要特性和功效膳食纖維主要有以下特性：（1）結(jié)合水作用。膳食纖維具有很強(qiáng)的與水結(jié)合的能力。強(qiáng)大的吸水能力可以增大腸道中糞便的體積，并加快其運(yùn)轉(zhuǎn)速度，有效減少其中有害物質(zhì)接觸腸壁的時(shí)間。（2）粘滯作用。某些膳食纖維具有很強(qiáng)的黏滯性，例如果膠、樹膠、海藻多糖、-葡聚糖等分散水中可以形成高粘度型溶液。（3）吸附螯合有機(jī)化合物作用。膳食纖維具有吸附螯合有機(jī)物如膽酸和膽固醇的作用，從而抑制了人體對它們的吸收。同時(shí)，膳食纖維還能吸附腸道內(nèi)的有毒化合物質(zhì)并促進(jìn)它們排出體外。（4）陽離子交換作用。膳食纖維可在胃腸內(nèi)結(jié)合無機(jī)鹽，與有機(jī)陽離子如鉀、鈉、鐵等進(jìn)行可逆的交

16、換，形成膳食纖維復(fù)合物，影響這些元素的代謝。（5）細(xì)菌發(fā)酵作用。膳食纖維雖然不易被人體消化和吸收，但它可被腸道內(nèi)部分細(xì)菌酵解，促進(jìn)腸內(nèi)有益菌繁殖。酵解所產(chǎn)生的短鏈脂肪酸如乙酯酸、丙酯酸和丁酯酸均可作為腸道細(xì)胞和細(xì)菌的能量來源，促進(jìn)腸道蠕動，減少脹氣，改善便秘6。膳食纖維主要有以下功效：（1）防治便秘。膳食纖維的吸水膨脹性能有利于增加食糜的體積，促進(jìn)腸道蠕動，減少食物在腸道中停留時(shí)間及糞便中有害物質(zhì)與腸道的接觸。另一方面，膳食纖維的吸水作用也可以軟化糞便，促進(jìn)排便和增加便次，起到一種導(dǎo)泄作用，防治便秘。（2）控制體重。一般肥胖都是由于食物中攝入過多的熱量或者人們運(yùn)動量不足，沒有及時(shí)將過多產(chǎn)生的熱

17、量消耗掉而引起的能量過剩。膳食纖維具有很強(qiáng)的吸水膨脹性，它們吸水后體積能夠增加10-15倍，既可以增加人們的飽腹感，又可以減少食物中脂肪的吸收，避免能量過剩而導(dǎo)致身體內(nèi)脂肪的過度積累而造成肥胖。因此提高飲食中膳食纖維含量，既能解決飽腹的問題，又能達(dá)到控制體重的目的，可以說是目前較有效的安全減肥方法。（3）預(yù)防結(jié)腸和直腸癌。這兩種癌是發(fā)生在腸道的癌。導(dǎo)致這兩種癌癥發(fā)生的主要原因是致癌物質(zhì)在腸道內(nèi)停留時(shí)間長，和腸壁長時(shí)間接觸有關(guān)。膳食纖維可以稀釋腸道內(nèi)致癌物質(zhì)濃度，增加吸附致癌物面積，縮短與致癌物接觸時(shí)間。因此增加膳食中纖維含量，利用膳食纖維刺激腸蠕動的作用，可大大縮短致癌物質(zhì)與腸壁接觸時(shí)間，有效

18、預(yù)防腸道癌癥的發(fā)生。（4）防治痔瘡。痔瘡是常見的多發(fā)的肛腸疾病，主要是由于大便秘結(jié)而使血液長期阻滯與瘀積所引起的。膳食纖維有助于促進(jìn)消化排便，可降低肛門周圍的壓力，使血流通暢，從而降低發(fā)生痔瘡的危險(xiǎn)，起到防治痔瘡的作用。（5）降低血脂，預(yù)防高脂血癥。膳食纖維的吸水性，膨脹性可以促進(jìn)腸胃蠕動，有助于消化排便，加速食物中膽固醇和甘油三酯等排出體外，減少了腸道對油脂的吸收，另外膳食纖維還能夠與膽汁結(jié)合，減少膽固醇的重吸收，由此降低了血液中的膽固醇，從而有預(yù)防高脂血癥的作用。（6）改善糖尿病癥狀。膳食纖維能夠降低食物在腸內(nèi)的吸收效率，延緩葡萄糖的吸收，推遲可消化性糖類如淀粉等的消化，使進(jìn)餐后血糖不會急

19、劇上升，有效改善糖尿病病情。此外膳食纖維能夠增加胰島素的敏感性，改善血液中胰島素的調(diào)節(jié)作用，提高人體的耐糖程度，有利于糖尿病的治療和康復(fù)。因此，糖尿病患者的飲食中長期增加食物纖維，可控制進(jìn)餐后的代謝，降低胰島素需要量，這在治療糖尿病上是一種有效的輔助措施。（7）改善口腔及牙齒功能。如今由于食物做的越來越精細(xì)柔軟，現(xiàn)代人使用牙齒和口腔肌肉的機(jī)會越來越少。造成齲齒，牙齒脫落的情況越來越多。飲食中如果增加膳食纖維素的含量，自然就會增加人們使用口腔肌肉牙齒咀嚼的機(jī)會，就會使我們口腔功能得到改善，起到保健的作用。（8）防治膽結(jié)石。膽結(jié)石的形成是由于膽汁中膽固醇含量過高造成的，膳食纖維具有可以降低膽石癥發(fā)

20、生的功能，這是因?yàn)樯攀忱w維可以結(jié)合膽固醇，降低膽汁中膽固醇含量，促進(jìn)膽汁的分泌。因此可以有效防治膽結(jié)石的形成。（9）預(yù)防婦女乳腺癌。乳腺癌是一種病發(fā)在乳腺的惡性疾病，據(jù)流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，乳腺癌的發(fā)生與飲食中高油、高糖、低膳食纖維攝入有關(guān)。專家指出，飲食中經(jīng)常攝入膳食纖維可以有效防止乳腺癌的發(fā)生。膳食纖維可以通過調(diào)節(jié)人體內(nèi)分泌，加速脂肪代謝，加快腸道排空，使得患者體內(nèi)脂肪含量迅速減少，雌激素的含量也明顯降低，因此大大降低患上乳腺癌的幾率6, 7。1.3 膳食纖維的制備方法膳食纖維的制備方法主要有化學(xué)法8、酶化學(xué)法9和酶法10。目前，國內(nèi)外提取膳食纖維方法以化學(xué)法為主，此方法具有工藝簡單和成本低的

21、優(yōu)點(diǎn)，但反復(fù)水浸泡沖洗和頻繁熱處理會明顯減少纖維產(chǎn)品持水力和膨脹性，且強(qiáng)烈溶劑（酸、堿等）處理導(dǎo)致幾乎100%水溶性纖維、50%-60%半纖維素和10%-30%纖維素被溶解而損失11，使獲得的產(chǎn)品性能不高而且污染環(huán)境，此外水解產(chǎn)品的風(fēng)味和色澤較差，產(chǎn)品含量和質(zhì)量不容易控制，對加工性質(zhì)也有一定的影響。酶化學(xué)結(jié)合法是先采用淀粉酶去除玉米麩皮中附著的淀粉，再用naoh水解蛋白質(zhì)。這種方法的不足之處是成品的色澤深，堿味濃，而且強(qiáng)堿環(huán)境也破壞了膳食纖維的成分半纖維素，因此用該法制的膳食纖維的含量也較低，并且含量隨堿濃度和處理時(shí)間的增大而減少。而酶法提取膳食纖維因條件溫和，專一性強(qiáng)，對環(huán)境污染較小，有很好

22、的發(fā)展前景12。1.4 玉米皮渣中膳食纖維的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國是玉米生產(chǎn)大國，每年有大量玉米加工副產(chǎn)品玉米皮，玉米皮是玉米深加工企業(yè)的主要副產(chǎn)物之一，是將玉米顆粒經(jīng)過浸泡后進(jìn)入淀粉生產(chǎn)過程，后經(jīng)洗滌，擠水，烘干等工序加工而成。其主要成分是淀粉、蛋白和纖維。但目前國內(nèi)很多企業(yè)只將玉米皮用作飼料或者垃圾處理，不僅造成資源極大浪費(fèi)，而且污染了環(huán)境。國外玉米加工業(yè)發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)表明，搞好皮渣綜合利用，不僅可以提高原料的綜合利用率，降低生產(chǎn)成本，提高附加值和經(jīng)濟(jì)效益，而且可以減少環(huán)境污染，這已經(jīng)成為了現(xiàn)代化糧食加工業(yè)中不可忽視的重要環(huán)節(jié)。其實(shí)與其他谷物外皮（米糠、小麥麩皮等）相比，玉米皮膳食纖維含量高，

23、是一種很好的膳食纖維來源。因此，充分利用我國玉米的資源優(yōu)勢，加快玉米淀粉及其副產(chǎn)物的深加工，是增加國際市場競爭力和國民經(jīng)濟(jì)有效途徑13。1.5 本文研究的意義和前景目前，膳食纖維被廣泛應(yīng)用于主食食品中，如饅頭、掛面、方便面、面包等。同時(shí)膳食纖維還被添加到乳制品、肉制品、膨化食品、糖果、冰淇淋及調(diào)味品中。隨著人們對膳食纖維與人體健康關(guān)系的認(rèn)識不斷深入，一些高纖食品越來越受到消費(fèi)者的青睞。我國對膳食纖維的研發(fā)與國外還存在一定的差距，隨著我國人口老齡化的不斷加劇，心血管病、糖尿病等老年性疾病的預(yù)防迫在眉睫，因此膳食纖維的開發(fā)和應(yīng)用具有重要的顯示意義和廣闊的市場前景14。在玉米皮成分中淀粉和蛋白質(zhì)占有

24、較大的比例，會影響膳食纖維的純度，因此除去其中的淀粉和蛋白質(zhì)是玉米皮膳食纖維制備的關(guān)鍵工藝。淀粉在淀粉酶的作用下被水解成葡萄糖、麥芽糖、糊精等可溶性物質(zhì)而被除去；蛋白質(zhì)在蛋白酶的作用下被分解成小分子的多肽和氨基酸后被除去15。綜上所述，本實(shí)驗(yàn)以玉米皮為主要原料研究了酶法提取玉米皮渣中膳食纖維的工藝條件及玉米渣膳食纖維的功能特性16，通過單因素實(shí)驗(yàn)確定-淀粉酶和蛋白酶的最佳用量、最適溫度、ph及水解時(shí)間。然后將酶處理過的原料過濾除去濾液，烘干濾渣即可得到膳食纖維。通過正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)提取玉米膳食纖維，并尋找最優(yōu)的工藝條件，為進(jìn)一步生產(chǎn)出高品質(zhì)的膳食纖維提供理想的試驗(yàn)基礎(chǔ)和工藝條件17。本實(shí)驗(yàn)為玉米皮

25、膳食纖維的開發(fā)利用奠定理論基礎(chǔ),也將為玉米的綜合利用開發(fā)一條有效的途徑。2 材料與方法2.1 材料和儀器2.1.1 材料玉米麩皮：棗林市場購買；蛋白酶（50000 u/g）：北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；-淀粉酶（5000 u/g）：北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司。2.1.2 主要儀器101-2a型電熱鼓風(fēng)干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司；tdl-40b型低速大容量離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠制造；dk-98-1型電熱恒溫水浴鍋：天津市泰斯特儀器有限公司；fw-100型高速萬能粉碎機(jī)： 北京中興偉業(yè)儀器有限公司；jy1002電子天平：良平儀器；燒杯、玻璃棒、量筒、膠頭滴管、藥勺、干燥瓶、40目

26、篩等常用器皿。2.2 方法2.2.1 玉米皮渣中膳食纖維的提取參考張津鳳1和吳素萍16的研究方法，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)得到本實(shí)驗(yàn)的酶法提取膳食纖維的方法。玉米皮渣經(jīng)低溫干燥，粉碎過40目篩，備用。 稱取干燥后的玉米皮渣5.00g放于燒杯中，加入25ml的蒸餾水溶解，放在水浴鍋中，在35條件下加入蛋白酶水解45min，之后將水浴鍋的溫度設(shè)在65，加入-淀粉酶水解45min，接著將水浴鍋的溫度設(shè)在80，滅酶5min，然后離心過濾洗滌沉淀，在5000r/min的轉(zhuǎn)速下離心10min，最后將濾渣放入恒溫干燥箱烘干，即可得到玉米渣膳食纖維。提取的玉米皮渣中膳食纖維得率的計(jì)算如下： 玉米皮渣膳食纖維的得率=

27、 （1）2.2.2 單因素實(shí)驗(yàn)2.2.2.1 蛋白酶用量對膳食纖維含量的影響首先固定料水比為1:5，將蛋白酶的用量分別設(shè)為0.8%、1.0%、1.2%、1.4%，酶解時(shí)間設(shè)為45min，水解的溫度設(shè)為35，然后在65水浴的條件下添加0.4%的-淀粉酶水解45min，在此條件下研究蛋白酶用量與膳食纖維含量關(guān)系。然后按照上述膳食纖維制備工藝流程進(jìn)行操作，最后計(jì)算膳食纖維的含量。2.2.2.2 蛋白酶酶解時(shí)間對膳食纖維含量的影響首先固定料水比為1:5，將蛋白酶的用量設(shè)為1.0%，酶解時(shí)間分別設(shè)為30min、40min、50min、60min，水解的溫度設(shè)為35，然后在65水浴的條件下添加0.4%的-

28、淀粉酶水解45min，在此條件下研究蛋白酶酶解時(shí)間與膳食纖維含量關(guān)系。然后按照上述膳食纖維制備工藝流程進(jìn)行操作，最后計(jì)算膳食纖維的含量。2.2.2.3 蛋白酶在不同溫度下對膳食纖維含量的影響首先固定料水比為1:5，將蛋白酶的用量設(shè)為1.0%，酶解時(shí)間設(shè)為45min，水解的溫度分別設(shè)為30、40、50、60，然后在65水浴的條件下添加0.4%的-淀粉酶水解45min，在此條件下研究蛋白酶在不同溫度下與膳食纖維含量關(guān)系。然后按照上述膳食纖維制備工藝流程進(jìn)行操作，最后計(jì)算膳食纖維的含量。2.2.2.4 -淀粉酶用量對膳食纖維含量的影響首先固定料水比為1:5，將蛋白酶的用量設(shè)為1.0%，酶解時(shí)間設(shè)為4

29、5min，水解的溫度設(shè)為35，然后將-淀粉酶的用量分別設(shè)為0.3%、0.4%、0.5%、0.6%，在65水浴的條件下水解45min，在此條件下研究-淀粉酶用量與膳食纖維含量關(guān)系。然后按照上述膳食纖維制備工藝流程進(jìn)行操作，最后計(jì)算膳食纖維的含量。2.2.2.5 -淀粉酶酶解時(shí)間對膳食纖維含量的影響首先固定料水比為1:5，將蛋白酶的用量設(shè)為1.0%，酶解時(shí)間設(shè)為45min，水解的溫度設(shè)為35，然后在65水浴的條件下添加0.4%的-淀粉酶水解，將-淀粉酶的酶解時(shí)間分別設(shè)為30min、40min、50min、60min，在此條件下研究-淀粉酶酶解時(shí)間與膳食纖維含量關(guān)系。然后按照上述膳食纖維制備工藝流程

30、進(jìn)行操作，最后計(jì)算膳食纖維的含量。2.2.2.6 -淀粉酶在不同溫度下對膳食纖維含量的影響首先固定料水比為1:5，將蛋白酶的用量設(shè)為1.0%，酶解時(shí)間設(shè)為45min，水解的溫度設(shè)為35，然后添加0.4%的-淀粉酶水解45min，將-淀粉酶水解的溫度分別設(shè)為40、50、60、70，在此條件下研究-淀粉酶在不同溫度下與膳食纖維含量關(guān)系。然后按照上述膳食纖維制備工藝流程進(jìn)行操作，最后計(jì)算膳食纖維的含量。2.2.3 正交實(shí)驗(yàn)做l9（34）正交實(shí)驗(yàn)（見表1）。以膳食纖維的得率為評價(jià)指標(biāo)，研究蛋白酶用量、蛋白酶酶解時(shí)間、-淀粉酶用量、-淀粉酶酶解時(shí)間各因素對膳食纖維得率的影響，確定雙酶法提取玉米皮渣中膳食

31、纖維的最佳工藝參數(shù)。表1 正交實(shí)驗(yàn)因素水平表水平 蛋白酶 用量/%a蛋白酶酶解時(shí)間/minb-淀粉酶用量/%c-淀粉酶酶解時(shí)間/mind10.8300.44021.0400.55031.2500.6602.2.4 玉米皮渣中膳食纖維的理化性質(zhì)測定2.2.4.1 玉米皮渣中膳食纖維持水力的測定稱取5.00g的玉米皮渣膳食纖維放入量筒中，在20的水浴條件下加入蒸餾水使膳食纖維飽和浸泡3h，然后將膳食纖維放在濾紙上瀝干，最后把保留在濾紙上的結(jié)合水的膳食纖維轉(zhuǎn)移到表面皿中稱重，計(jì)算膳食纖維的持水力18。持水力= （2）2.2.4.2 玉米皮渣中膳食纖維膨脹性的測定稱取5.00g的玉米皮渣膳食纖維放入量

32、筒中，在20的水浴條件下加入蒸餾水使體積達(dá)到40ml，讓膳食纖維飽和浸泡3h，然后在3h后觀察量筒中的膳食纖維的毫升數(shù)，計(jì)算膳食纖維的膨脹性18。膨脹性= （3）2.2.4.3 玉米皮渣中膳食纖維持油性的測定稱取5.00g的玉米皮渣膳食纖維放入量筒中，在20的水浴條件下加入食用油使膳食纖維飽和浸泡3h，然后將膳食纖維放在濾紙上瀝干，最后把保留在濾紙上的含油的膳食纖維轉(zhuǎn)移到表面皿中稱重，計(jì)算膳食纖維的持油性19。持油性= （4）3 結(jié)果與討論3.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果3.1.1 蛋白酶用量對膳食纖維得率的影響圖1 蛋白酶用量對膳食纖維得率的影響由圖1可知，蛋白酶用量在0.8%-1.0%之間時(shí)，膳食纖

33、維得率逐漸增加；當(dāng)?shù)鞍酌赣昧吭?.0%時(shí)膳食纖維含量最高；而當(dāng)?shù)鞍酌赣昧吭?.0%-1.4%之間時(shí)，會隨著用量的增加，膳食纖維的含量逐漸降低。這可能是因?yàn)殡S著蛋白酶的加入，蛋白酶與玉米皮渣中蛋白質(zhì)分子肽鏈作用增加，但此時(shí)玉米皮渣中的蛋白質(zhì)分子并沒有完全作用徹底，即得到的膳食纖維中仍含有一部分蛋白質(zhì)。隨著蛋白酶的繼續(xù)加入，蛋白酶與玉米皮渣中的蛋白質(zhì)分子肽鏈的接觸機(jī)會增強(qiáng)，即在同一時(shí)間內(nèi)分解的肽鏈數(shù)量在不斷的增加，使蛋白質(zhì)分子降解充分，使得膳食纖維的含量有明顯上升的趨勢，但是當(dāng)?shù)鞍酌笇⒌孜餄舛韧耆柡蜁r(shí)，蛋白質(zhì)水解就不再進(jìn)行，而膳食纖維含量的增加也就不會那么明顯。也可能是因?yàn)樯攀忱w維中含有碳氮鍵，

34、過量的蛋白酶將之降解，再加之有部分水溶性膳食纖維的流失，所以造成膳食纖維得率的降低11。因此綜合考慮，蛋白酶的最適用量為1.0%。3.1.2 蛋白酶酶解時(shí)間對膳食纖維得率的影響由圖2可知，當(dāng)?shù)鞍酌该附鈺r(shí)間在30min-40min時(shí)，膳食纖維含量在逐漸增加；當(dāng)?shù)鞍酌该附鈺r(shí)間在40min時(shí)膳食纖維含量達(dá)到最高點(diǎn)；當(dāng)?shù)鞍酌该附?0min-60min之間時(shí)，會隨著水解時(shí)間的延長，膳食纖維含量迅速下降。這主要是因?yàn)殡S著時(shí)間的延長，底物蛋白質(zhì)濃度逐漸降低，溶液中水解產(chǎn)物濃度逐漸增大，因蛋白質(zhì)水解是可逆反應(yīng)，所以底物與產(chǎn)物濃度的變化對水解反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用20，表現(xiàn)為蛋白質(zhì)水解率在一定時(shí)間后出現(xiàn)增長緩慢甚至下

35、降現(xiàn)象。因此綜合考慮，蛋白酶最佳酶解時(shí)間在40min。圖2 蛋白酶酶解時(shí)間對膳食纖維得率的影響3.1.3 蛋白酶在不同溫度下對膳食纖維得率的影響圖3 蛋白酶在不同溫度下對膳食纖維得率的影響由圖3知，當(dāng)?shù)鞍酌该附獾臏囟葹?0-50時(shí)，膳食纖維含量會隨著溫度的升高而增加；當(dāng)?shù)鞍酌该附鉁囟仍?0時(shí)，膳食纖維含量達(dá)到最高點(diǎn)；當(dāng)?shù)鞍酌该附鉁囟却笥?0時(shí)，膳食纖維含量反而會隨著溫度的增加逐漸降低。這是因?yàn)殡S著溫度升高反應(yīng)速度不斷加快，水解度也不斷上升，但當(dāng)溫度達(dá)到變性溫度區(qū)域后，分子運(yùn)動劇烈，足以打斷酶穩(wěn)定的二級和三級結(jié)構(gòu)鍵，而活性下降，所以過高的溫度導(dǎo)致蛋白質(zhì)水解率下降。因此綜合考慮，蛋白酶酶解的最佳溫

36、度為50。3.1.4 -淀粉酶用量對膳食纖維得率的影響由圖4可知，當(dāng)-淀粉酶用量在0.3%-0.5%時(shí)，膳食纖維含量會逐漸增加；當(dāng)-淀粉酶用量在0.5%時(shí)，膳食纖維含量達(dá)到最高點(diǎn)；當(dāng)-淀粉酶用量在0.5%-0.6%時(shí)，膳食纖維含量會隨著淀粉酶用量增加而迅速下降。這可能是因?yàn)榇稚攀忱w維中含一定量的淀粉，過量的-淀粉酶把淀粉降解11，使得膳食纖維的含量隨著淀粉酶用量的增加而下降。圖4 -淀粉酶用量對膳食纖維得率的影響3.1.5 -淀粉酶酶解時(shí)間對膳食纖維得率的影響圖5 -淀粉酶酶解時(shí)間對膳食纖維得率的影響由圖5可知，當(dāng)-淀粉酶酶解時(shí)間為30min-50min時(shí)，膳食纖維含量會隨著酶解時(shí)間的延長而逐

37、漸增加；當(dāng)-淀粉酶酶解時(shí)間達(dá)到50min時(shí)，膳食纖維含量達(dá)到最高點(diǎn)為；當(dāng)-淀粉酶酶解時(shí)間大于50min時(shí)，膳食纖維含量反而隨著時(shí)間的增加而降低。這是因?yàn)?淀粉酶水解到達(dá)一定時(shí)間后，大部分底物已被反應(yīng)，在較低的底物濃度相對于較高的酶濃度的情況下，反應(yīng)速度主要由底物濃度控制，因此延長酶水解的反應(yīng)時(shí)間并不會提高玉米皮渣中的淀粉的水解率，反而會引起淀粉水解率的下降。3.1.6 -淀粉酶在不同溫度下對膳食纖維得率的影響由圖6可知，當(dāng)-淀粉酶的酶解溫度在40-60之間時(shí)，膳食纖維含量會隨著溫度的增加而逐漸增加；當(dāng)-淀粉酶的酶解溫度在60時(shí)，膳食纖維含量達(dá)到最高點(diǎn)；當(dāng)-淀粉酶的酶解溫度在60-70之間時(shí)，膳

38、食纖維含量會隨著溫度的增加而降低。這可能是因?yàn)?淀粉酶的適用溫度范圍在50-70之間，溫度過高反而使得淀粉酶活性降低。所以當(dāng)溫度大于60時(shí)，-淀粉酶水解淀粉的能力就會下降。因此綜合考慮，-淀粉酶的最佳溫度為60。圖6 -淀粉酶在不同溫度下對膳食纖維得率的影響3.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果從表2中數(shù)據(jù)可以看出，各種因素對粗膳食纖維得率的影響程度為c>b>d>a。即-淀粉酶的用量對粗膳食纖維的含量影響最大，蛋白酶酶解時(shí)間次之，然后是-淀粉酶酶解時(shí)間，而蛋白酶用量的影響最小。各因素的最優(yōu)水平為a2b2c1d2，即蛋白酶用量為1.0%，溫度為50時(shí)水解40min，-淀粉酶用量為0.4%，溫度為

39、60時(shí)水解50min，此時(shí)水解的效果最好，膳食纖維的含量最高。經(jīng)驗(yàn)證，此條件下的膳食纖維含量可高達(dá)82%。表2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)驗(yàn)號蛋白酶用量/% a 蛋白酶酶解時(shí)間/min b-淀粉酶用量/% c-淀粉酶酶解時(shí)間/mind膳食纖維得率/%1 1 1 1 1 80.122 1 2 2 2 79.063456789 1 2 2 2 3 3 3 3 1 2 3 1 2 3 3 2 3 1 3 1 2 3 3 1 2 2 3 1 76.28 77.53 79.30 80.16 80.24 80.59 75.56k178.49 79.30 80.29 78.33k279.00 79.65 77.38 7

40、9.82k378.80 77.33 78.61 78.13r0.51 2.32 2.91 1.69優(yōu)水平a2 b2 c1 d23.3 玉米皮渣中膳食纖維的理化性質(zhì)圖7 膳食纖維的理化性質(zhì)由圖7可知，玉米皮渣中膳食纖維的持水性為197%，膨脹性為143%，持油性為187%。這個(gè)結(jié)果相比吳素萍16的酶法提取玉米渣膳食纖維的理化性質(zhì)偏低，可能我只是用研缽將其研碎，并沒有進(jìn)行微粉碎。膳食纖維的密度與粒徑有密切的關(guān)系，膳食纖維粒徑減小，顆粒間所搭建的空隙就越小，使粉體的密度增大。粒徑大于150m的膳食纖維粉末，其持水力、膨脹力和持油率隨著粒徑的減小而增大。這可能是在超微粉碎過程中，強(qiáng)作用力似的膳食纖維長

41、鏈斷裂，短鏈增加，比表面積增大，更多的親水基團(tuán)暴露出來，粉體的持水力、膨脹力和持油力相應(yīng)有所增加；當(dāng)粉體粒徑減小到一定程度時(shí)（150m），雖然比表面積的增大有助于提高其水合作用，但是細(xì)小粉體對水分、油脂的束縛變小，最終持水力、膨脹力和持油力下降21。4 結(jié)論本實(shí)驗(yàn)以玉米皮渣作為原料，采用蛋白酶、-淀粉酶分別酶解玉米皮渣中的蛋白質(zhì)和淀粉，制備膳食纖維。酶法反應(yīng)條件溫和，且專一性強(qiáng)，不會影響膳食纖維的產(chǎn)量和質(zhì)量，但要求有嚴(yán)格的工藝條件。綜合上述實(shí)驗(yàn)，雙酶法制備玉米皮渣膳食纖維的制備工藝流程確定為：玉米皮渣低溫干燥粉碎過40目篩低溫干燥在50溫度下按1.0%的量（占玉米皮渣比重）加入蛋白酶水解40m

42、in在60溫度下加入0.4%的-淀粉酶水解50min80滅酶5min在5000r/min速度下離心過濾10min離心沉淀洗滌3次烘干至恒重得到玉米皮渣膳食纖維。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明利用雙酶法處理玉米皮渣來生產(chǎn)膳食纖維是可行的，不僅為食品工業(yè)提供功能性食品原料，而且能減少對環(huán)境的污染。通過本實(shí)驗(yàn)研究的玉米皮渣的膳食纖維的理化性質(zhì)為持水力為197%，膨脹性為143%，持油性為187%。參考文獻(xiàn)1 張津鳳. 玉米皮膳食纖維的雙酶法制備及其性質(zhì)研究j. 食品研究與開發(fā), 2007, 28(4): 97-101.2 李麗, 崔波, 白偉蕓. 玉米胚芽蛋白的綜合利用j. 食品與發(fā)酵科技, 2010, 46(

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