豆渣中可溶性膳食纖維的提取

豆渣中可溶性膳食纖維的提取第一頁，共五十二頁，2022年，8月28日

前言第二頁，共五十二頁，2022年，8月28日

隨著人們生活水平的提高，膳食日趨精細(xì)，高熱量、高蛋白、高脂肪和精細(xì)食品的大量攝入,所導(dǎo)致的富貴?。ㄌ悄虿　⑿难懿?、肥胖、腸道癌、便秘、膽結(jié)石、脂肪肝等）越來越普遍。研究發(fā)現(xiàn)，膳食纖維對以上各種疾病有明顯的預(yù)防和治療作用，具有突出的保健功能，被公認(rèn)為“第七大營養(yǎng)素”。大量的研究表明，膳食纖維的溶解性是影響其生理功能的重要因素?？扇苄陨攀忱w維（SDF）比不溶性膳食纖維（IDF）的生理功能更加突出。SDF在降低血脂、血清總膽固醇與低密度脂蛋白等水平方面更具有明顯的效果。第三頁，共五十二頁，2022年，8月28日研究表明，大豆膳食纖維是一種安全的優(yōu)質(zhì)膳食纖維。豆渣是生產(chǎn)大豆分離蛋白、豆粉和豆腐等豆制品的副產(chǎn)品。長期以來主要用作牲畜的飼料，附加值低，許多豆渣未被有效利用,造成資源的浪費,并對環(huán)境造成污染。如何合理開發(fā)利用這一資源，生產(chǎn)水溶性膳食纖維，提高大豆資源的利用率，減少環(huán)境污染，是目前世界食品工業(yè)研究的熱點。為此本實驗以豆渣為原料，對其可溶性膳食纖維（SDF）的提取工藝和理化特性進行了研究。第四頁，共五十二頁，2022年，8月28日本論文分為兩個部分：1、豆渣SDF制備工藝的研究

2、豆渣SDF理化性質(zhì)的研究第五頁，共五十二頁，2022年，8月28日

實驗一豆渣可溶性膳食纖維制備工藝的研究第六頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.實驗材料

實驗樣本：豆渣（自制）主要試劑：

無水乙醇、濃硫酸、氫氧化鈉、苯酚等ViscozymeL植物復(fù)合水解酶諾維信生物技術(shù)有限公司食品級Alcalase蛋白水解酶諾維信生物技術(shù)有限公司食品級

第七頁，共五十二頁，2022年，8月28日

2.技術(shù)路線：豆渣預(yù)處理豆渣粉成分分析

豆渣SDF酶法制備工藝的單因素分析

酶法提取SDF的正交試驗分析

第八頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.1豆渣預(yù)處理

原料→烘干→粉碎→過80目篩→豆渣粉3.實驗方法第九頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.2豆渣成分分析

蛋白質(zhì)含量測定：GB5009.5—85方法脂肪含量的測定：GB5009.6—85方法水分含量的測定：GB5009.3—85方法灰分含量的測定：GB5009.4—85方法總糖的測定：苯酚硫酸法粗纖維的測定：GB5009.10—2003方法第十頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.3豆渣SDF的酶法制備工藝

原料豆渣粉→復(fù)合水解酶酶解（45℃）→加熱滅酶（100℃，10min）→蛋白酶水解(60℃,2h)→加熱滅酶（100℃，10min）→抽濾→濾液加四倍無水乙醇，沉淀過夜→離心（5000rpm,15min）→沉淀水溶→離心(800rpm,20min)→上清旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)(45℃)→冷凍干燥第十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日

3.4

影響豆渣SDF得率的單因素分析

研究表明，經(jīng)過植物復(fù)合水解酶(纖維素酶、果膠酶、半乳聚糖水解酶、阿拉伯聚糖水解酶等)的工業(yè)酶酶解處理可以使不溶性的細(xì)胞壁組分轉(zhuǎn)化為可溶性組分從而使豆渣中SDF得率提高。第十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日

因此本實驗擬應(yīng)用控制性酶解技術(shù)對豆渣進行酶解工藝處理，以提高豆渣中SDF的提取率。為了確定工藝條件，我們分別就料水比、提取時間、提取溫度、復(fù)合植物水解酶添加量以及溶液pH值對可溶性膳食纖維得率的影響進行了單因素分析。單因素水平表見表1.1。第十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日表1.1單因素水平表

水平因素料水比溫度（℃）pH酶添加量（%）提取時間（h）11:10352.50.10.521:154030.15131:20453.50.21.541:255040.9251:30554.51.32.5第十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.5酶水解提取豆渣SDF的正交實驗

在單因素實驗的基礎(chǔ)上，確定提取溫度、酶添加量以及溶液pH值為影響提取率的主要因素。設(shè)計三因素三水平的正交試驗以優(yōu)化酶水解工藝條件。3.6SDF提取率的計算

SDF提取率（%）=（SDF冷凍干燥品質(zhì)量/干豆渣粉質(zhì)量）×100第十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日4.結(jié)果與討論4.1豆渣成分分析

對烘干粉碎后的豆渣進行成分分析，結(jié)果見表1.2。從結(jié)果可知，豆渣的主要成分是粗纖維、蛋白質(zhì)和脂肪，含量分別為45.01%、24.58%和10.5%，而灰分和總糖含量比較低，只有4.3%和5.09%。

第十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日

表1.2豆渣成分分析表成分含量（%）干基蛋白質(zhì)24.58脂肪10.5水分10.52灰分4.3總糖5.09粗纖維45.01第十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日4.2單因素結(jié)果分析

根據(jù)單因素實驗結(jié)果可知，酶解反應(yīng)的主要影響因素為：pH值、酶添加量、酶解溫度。因此我們選擇ph2.5~3.5，溫度45~55℃，加酶量1~3%進行正交試驗。且最適料水比1：15，提取時間2.5h。單因素結(jié)果表如下圖：

圖1料水比料水比—SDF得率關(guān)系圖第十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日圖3提取時間—SDF得率關(guān)系圖圖4溶液pH—SDF得率關(guān)系圖圖5酶添加量—SDF得率關(guān)系圖圖2溫度—SDF得率關(guān)系圖

第十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日4.3正交試驗結(jié)果分析

在料水比1：15、提取時間2.5小時的條件下，采用正交試驗研究溫度、pH、加酶量這三個因素的相互作用對SDF得率的影響，該正交試驗設(shè)定三因素三水平，所選條件和實驗結(jié)果見下表1.3、1.4。表1.3正交試驗因素水平表水平因素ABC溫度(℃)pH酶添加量%1452.51250323553.53第二十頁，共五十二頁，2022年，8月28日表1.4SDF正交實驗結(jié)果表實驗號pH溫度（℃）[E]%得率%11116.421226.231337.642127.452237.862316.673131083218.493326.6K16.7337.9337.133K27.2677.4676.733K38.3336.9338.467R1.611.734

第二十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日

從正交試驗極差分析結(jié)果（R值）可知，各因素對SDF提取率影響最大的因素酶添加量（C），其次是pH（A），影響最小是酶解溫度（B）。由正交試驗均值分析結(jié)果（K值）可知SDF制備最適工藝條件為A3B1C3，即pH值為3.5，酶解溫度45℃，加酶量為3%。在此條件下從豆渣中提取SDF的得率最大，達(dá)到10%。

第二十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.經(jīng)過原料成分分析，結(jié)果表明豆渣中豆渣的主要成分是粗纖維和蛋白質(zhì)，含量分別為45.01%、24.58%，而脂肪、灰分和總糖含量比較低，只有10.5%、4.3%和5.09%。2.通過單因素實驗和正交試驗確定酶水解豆渣提取SDF最佳的工藝參數(shù)為：料水比：1：15；提取時間2.5h，pH為3.5，酶解溫度45℃，加酶量3%。在此條件下SDF得率為10%。3.經(jīng)過冷凍干燥得到的SDF，產(chǎn)品色澤淺，易漂白無異味。小結(jié)第二十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日

實驗二豆渣可溶性膳食纖維理化性質(zhì)的研究第二十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日1.實驗材料與儀器

1.1實驗材料實驗原料：豆渣SDF（按實驗一確定的工藝制備）主要試劑：鹽酸羥胺、乙酸酐、三氟乙酸1.2主要設(shè)備高效液相色譜儀氣相色譜儀UV—2802S型紫外可見分光光度計EQUINOX55—傅立葉變換紅外光譜儀第二十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日2.實驗內(nèi)容1）液相色譜測定豆渣SDF分子量分布2）氣相色譜分析豆渣SDF單糖組分3）傅立葉變換紅外光譜分析（FTIR）結(jié)構(gòu)4）紫外光譜分析第二十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.實驗方法3.1液相色譜測定豆渣SDF分子量分布

取Dextran葡聚糖(右旋糖酐)標(biāo)準(zhǔn)品分別進樣，記錄洗脫峰的保留時間，由凝膠滲透色譜GPC專用軟件繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，以標(biāo)準(zhǔn)分子量的對數(shù)值為縱坐標(biāo)，以相應(yīng)色譜峰的保留時間為橫坐標(biāo)進行線性回歸，得回歸方程。根據(jù)GPC專用軟件繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線及供試品的保留時間采用GPC專用軟件計算樣品各組分的重均分子量及其分子量分布。第二十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.2氣相色譜分析豆渣SDF單糖組分

30mg樣品+2mol/L三氟乙酸2ml→于10ml具塞試管中→塞上塞子，膠條封口→殺菌鍋中120℃水解1h→自然冷卻→45℃旋轉(zhuǎn)蒸干去除三氟乙酸→加甲醇蒸干，重復(fù)3次→水洗2次，蒸干→加入0.5ml吡啶溶解+10mg鹽酸羥胺→90℃水浴反應(yīng)30min→冷卻，加入0.5ml乙酸酐，90℃水浴反應(yīng)30min→冷卻至室溫→進樣分析。第二十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日

同時作單糖標(biāo)準(zhǔn)品（鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和木糖）GC分析，并以采用內(nèi)標(biāo)法（以肌醇為內(nèi)標(biāo)）通過以下公式進行定性定量分析:

式中A樣、A內(nèi)樣指樣品圖譜中樣品和肌醇內(nèi)標(biāo)的峰面積；A標(biāo)、A內(nèi)標(biāo)分別標(biāo)準(zhǔn)品圖譜中各標(biāo)準(zhǔn)品和肌醇內(nèi)標(biāo)的峰面積。第二十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日

3.3傅立葉變換紅外光譜分析（FTIR）

結(jié)構(gòu)

取干燥的樣品2mg,與200mg經(jīng)干燥的溴化鉀粉末在紅外燈下,于瑪瑙研缽研磨后經(jīng)壓片機壓片，傅立葉變換紅外光譜分析儀在400～4000cm-1掃描。第三十頁，共五十二頁，2022年，8月28日3.4紫外光譜分析

取0.2mg/ml樣品溶液于紫外分光光度計上測定其紫外光譜，掃描波段為190～700nm。第三十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日4.結(jié)果與討論

4.1液相色譜測定豆渣SDF分子量分布根據(jù)3.1的方法建立標(biāo)準(zhǔn)曲線見圖2.1。由圖可見該方法的標(biāo)準(zhǔn)校正曲線線性良好。由標(biāo)準(zhǔn)曲線得到的回歸方程為：LgMw=11.6-0.377t（其中，Mw為重均分子量，t為保留時間），相關(guān)系數(shù)達(dá)0.9989。取測試樣品溶液20μL，根據(jù)3.1的方法得到豆渣SDF的分子量分布圖見圖2.2，軟件分析結(jié)果見表2.1。第三十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日

由圖2.2，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程分析得到豆渣SDF的分子量分布見表2.2。由表2.2可見，分子量大于10000Da的組分占17%，分子量分布在10000～800Da的約占65%，還有16%左右的組分分子量分布在800Da以下。由此可見，從豆渣中提取的SDF產(chǎn)品主要分子量分布在861.805～2586.37和2586.37～9379.053，說明提取出來的SDF以中等分子量可溶性多糖為主。第三十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日圖2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線第三十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日圖2.2豆渣SDF分子量分布圖第三十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日NameArea%AreaStartTimeEndTimeMnMwMP1Peak7744814.5715.18317.8501797502312782484982Peak821111512.9617.85020.2331686921815133513Peak249774130.5620.23321.7174148470530884Peak355865934.3021.71722.9831686182920315Peak61460188.9722.98323.8006386647306Peak41405058.6323.80025.467295312330表2.1豆渣SDF分子量分布HPLC測定結(jié)果表第三十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日表2.2豆渣SDF各組分分子量分布及比例分子量含量%74224.96～751638.474.579379.053～74224.9612.962586.37～9379.05330.56861.805～2586.3734.399.76～424.0338.63第三十七頁，共五十二頁，2022年，8月28日

4.2氣相色譜分析豆渣SDF單糖組分

對單糖混標(biāo)（鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖）進行氣相色譜分析，其保留時間分析圖見圖2.3，峰面積圖譜見圖2.4。由圖可知，各種單糖其保留時間分別為鼠李糖12.107min、阿拉伯糖13.115min、木糖13.72min、甘露糖17.26min、葡萄糖17.06min和半乳糖18.603min。肌醇（內(nèi)標(biāo)）保留時間為20.44min。第三十八頁，共五十二頁，2022年，8月28日

豆渣SDF的氣相色譜分析結(jié)果見圖2.5，軟件處理后得到的峰面積圖譜見圖2.6。根據(jù)出峰時間判斷單糖種類，見圖2.3和2.5，根據(jù)峰面積的比值確定各單糖間的比例關(guān)系，見圖2.4和2.6。計算各種單糖質(zhì)量，進而計算所占百分比含量。豆渣SDF單糖組成及比例見表2.3。根據(jù)表2.3可知，豆渣SDF的單糖組分中包含有多種單糖，其中半乳糖的含量最高，其次是木糖、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖和葡萄糖。

第三十九頁，共五十二頁，2022年，8月28日圖2.3單糖混標(biāo)保留時間圖譜第四十頁，共五十二頁，2022年，8月28日圖2.4單糖混標(biāo)峰面積圖譜第四十一頁，共五十二頁，2022年，8月28日圖2.5豆渣SDF保留時間圖譜第四十二頁，共五十二頁，2022年，8月28日圖2.6豆渣SDF峰面積圖譜第四十三頁，共五十二頁，2022年，8月28日表2.3豆渣SDF單糖組成及比例單糖組分相對含量%鼠李糖18.24阿拉伯糖12.47木糖22.26甘露糖11.08葡萄糖10.92半乳糖25.03第四十四頁，共五十二頁，2022年，8月28日4.3傅立葉變換紅外光譜分析（FTIR）

圖2.7可溶性膳食纖維紅外光譜圖第四十五頁，共五十二頁，2022年，8月28日

由上圖可得：3300～3200cm-1和1700～650cm-1都有吸收峰。3429cm-1處的吸收峰是由于-OH振動產(chǎn)生的，在1623cm-1處的吸收峰則表明在提取物中可能有羰基（C=O）存在，在1077cm-1處的吸收峰則表明醚鍵（-C-O-C）的存在。資料報道，鼠李糖、半乳糖在3300～3200cm-1和1700～650cm-1都有吸收峰，且鼠李糖、半乳糖都有羰基（C=O）和醚鍵（-C-O-C）等官能團的存在，因此可以進一步確定上述實驗條件提取的可溶性大豆多糖中含有鼠李糖和半乳糖等單糖組分。第四十六頁，共五十二頁，2022年，8月28日

4.4紫外光譜分析

豆渣SDF紫外光譜圖分析結(jié)果表明，在波長260～280nm范圍內(nèi)有特征吸收，表明SDF產(chǎn)品中含有帶芳香族氨基酸的蛋白質(zhì)，可能以糖蛋白的形式存在。圖2