豆渣中可溶性膳食纤维的制备、结构表征及功能特性研究

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豆渣是豆制品加工过程中的副产物,由于其易腐败变质,不易储存,而多用于饲料或者直接丢弃,利用率低,但豆渣中含有丰富的膳食纤维,是重要的膳食纤维来源。膳食纤维对人类具有特定代谢和生理作用,可以降低高血糖、高血脂、高血压,肠道疾病和心血管疾病等的风险,而在这些健康益处中,可溶性膳食纤维(SDF)起主要作用,因此,选择合适的提取方法,提高豆渣中SDF的提取率,解决豆渣利用率低的问题,提高豆渣的综合利用率,实现农产品加工副产物资源化与高值化循环利用至关重要。本论文以豆渣为原料,选用微波处理,乳酸菌和粗糙脉孢菌混合发酵,微波-发酵联合处理三种方法来提高豆渣中SDF的含量,并且分别响应面优化最佳的提取条件,随后对比研究不同的提取方法对SDF的结构,单糖成分和功能性质的影响,主要研究结果如下:(1)结合单因素试验结果采用三因素三水平的响应面试验优化得到三种提取制备豆渣SDF的最佳工艺条件,其结果表明,微波处理制备豆渣SDF的最佳条件为:微波功率600 W,微波时间4 min,液料比20:1,在此条件下SDF的含量为5.36%;乳酸菌和粗糙脉孢菌混合发酵的最佳条件为:发酵温度30℃,发酵时间2 d,接种量5.5%,在此条件下SDF的含量为7.09%,微波-发酵联合处理的最佳条件为:在发酵温度30℃,发酵时间2 d,接种量5.5%的条件下发酵后再在微波功率600 W,微波时间2.5 min,液料比15:1的条件下进行微波处理,最后SDF的含量进一步提高到7.69%。(2)对不同的方法制备得到的SDF以及原料中的SDF进行结构表征和单糖成分测定,结果表明:与原料SDF相比,制备的豆渣SDF微观结构更加疏松多孔,粗糙;红外光谱和X-射线衍射图的结果表明,豆渣SDF的官能团、基团结构和结晶区域受发酵处理的影响比较小,微波处理和微波-发酵联合处理会使豆渣SDF的红外光谱部分谱带强度增加,使X-射线衍射图中衍射峰强度降低或者部分消失,说明其对SDF的官能团结构和晶体结构有一定的影响,比发酵更加的明显。此外,三种制备方法会使豆渣SDF的单糖成分含量重新分布。(3)对不同的方法制备得到的SDF以及原料中的SDF进行功能性质的测定,结果表明:三种不同的方法制备的SDF都具有较好的体外降血糖,降血脂,抗氧化能力作用并且体外对乳酸菌等肠道益生菌的生长具有增值作用,其中微波-发酵联合处理提取得到的SDF对葡萄糖吸附容量(407.14 mg/g),胆酸钠吸附容量(14.13 mg/g)和胆固醇的吸附容量(8.89 mg/g(p H=7)和7.69 mg/g(p H=2))效果最好,发酵处理提取得到的SDF对a-淀粉酶抑制作用(11.69%)和抗氧化活性最好,其中对DPPH自由基,ABTS自由基的清除率和还原力在2.5 mg/g的浓度下分别达53.5%,59.71%和0.28。四种SDF体外对乳酸菌等益生菌都具有较好的增值作用,其中发酵和微波-发酵联合处理得到的SDF的增殖效果最好。综上所述,三种不同的方法都显著的提高了豆渣中SDF的含量,SDF的结构变化也与功能性质密切相关;不同的制备方法对SDF的功能性质影响不同,可以根据需要选择合适的制备方法,从而提高豆渣的综合利用率和实现资源高值化利用。
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