【正文】 ........ 9 影響陜北豆腐渣中水不溶性膳食纖維提取效率單因素試驗(yàn) ....................................... 9 堿濃度對(duì)提取豆腐渣中水不溶性膳食纖維的影響 ........................................... 9 酶濃度對(duì)提取豆腐渣中水不溶性膳食纖維的影響 ........................................... 9 酶解溫度對(duì)提取豆腐渣中水不溶性膳食纖維的影響 ....................................... 9 酶解時(shí)間對(duì)提取豆腐渣中水不溶性膳食纖維的影響 ..................................... 10 陜北豆腐渣中水不溶性膳食纖維提取工藝優(yōu)化 ...................................................... 10 分析評(píng)價(jià)方法 ....................................................................................................... 10 膳食纖維的測(cè)定方法 ............................................................................................. 11 水不溶性膳食纖維提取率與純度計(jì)算方法 .............................................................. 11 3 結(jié)果與分析 ..................................................................................................................... 12 陜北豆腐渣中水不溶性膳食纖維提取工藝單因素試驗(yàn) ............................................ 12 堿濃度對(duì)提取豆腐渣中水不溶性膳食纖維的影響 ......................................... 12 酶濃度對(duì)提取豆腐渣中水不溶性膳食纖維的影響 ......................................... 12 酶解溫度對(duì)提取 豆腐渣中水不溶性膳食纖維的影響 ..................................... 13 酶解時(shí)間對(duì)提取豆腐渣中水不溶性膳食纖維的影響 ..................................... 14 陜北豆腐渣中水不溶性膳食纖維提取工藝優(yōu)化 ....................................................... 15 水不溶性膳食纖維提取率響應(yīng)曲面分析 ....................................................... 15 對(duì) 水不溶性膳食纖維提取率影響的響應(yīng)曲面分析 ......................................... 17 水不溶性膳食纖維提取率的響應(yīng)曲面優(yōu)化結(jié)果 ............................................ 20 4 結(jié) 論 ......................................................................................................................... 21 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................... 22 致 謝 ............................................................................................................................... 23 榆林學(xué)院本科畢業(yè) 論文 1 1 緒 論 膳食纖維的定義及組成 膳食纖維的定 義 在不同的時(shí)期人們對(duì)于膳食纖維的認(rèn)識(shí)是不同的，人們首先認(rèn)識(shí)到的是粗纖維，而粗纖維不能被人體吸收，所以人們認(rèn)為粗纖維對(duì)人體健康沒(méi)有什么益處。第一次提出膳食纖維的概念是在 20世紀(jì) 50 年代，由 HipSley[1]率先提出的，他認(rèn)為膳食纖維是一種不能被人體消化的植物細(xì)胞壁成分，它主要是由纖維素、半纖維素、木質(zhì)素及果膠等組成。膳食纖維是食物中有一定生理功能的化學(xué)成分。 1972 年， Huge Trowell 給膳食纖維定義為“食物中不能被人體消化酶所消化的植物細(xì)胞的殘留部分”，他的這種定義是片面的。 1974 年 Trowell 修正的定義是“抗人體消化酶所消化的植物組分”。 1976 年，他又重新對(duì)膳食纖維定義為“不能被人體內(nèi)的消化酶所消化的多糖和木質(zhì)素”。 Trowell 建立了很多膳食纖維與健康相關(guān)的假說(shuō)，被人們稱為“膳食纖維假說(shuō)”。它指出：膳食纖維的攝入量與結(jié)腸癌及心臟病的發(fā)生率呈負(fù)相關(guān)，這個(gè)假說(shuō)的提出使?fàn)I養(yǎng)學(xué)、食品工程、分析化學(xué)及其它領(lǐng)域?qū)ι攀忱w維進(jìn)行了大量的研究，從而拉開(kāi)了膳食纖維研究的序幕。 1979 年美國(guó)職業(yè)分析化學(xué)家學(xué)會(huì)年會(huì)上， Prosky 和 Harland 提出，期望能統(tǒng)一膳食纖維的定義和分類方法，但結(jié)果是沒(méi)有 達(dá)成共識(shí)。 1981 年美國(guó)職業(yè)分析化學(xué)家學(xué)會(huì)再次年會(huì)上，有學(xué)者提出了他們對(duì)膳食纖維的定義和分類方法，但大部分學(xué)者認(rèn)同的還是 1976 年由 Trowell 提出的，即膳食纖維是那些不能被人體消化吸收的多糖和木質(zhì)素。 2021 年 6 月，美國(guó)谷物化學(xué)家協(xié)會(huì)把膳食纖維定義為不能被人體小腸消化吸收，但能被大腸內(nèi)菌群部分或完全發(fā)酵的可食用的植物成分，包括多糖、木質(zhì)素、低聚糖及相關(guān)的植物物質(zhì)，具有降低血液中膽固醇含量、及促進(jìn)通便、及降低血糖含量等保健功效。 隨著人們對(duì)膳食纖維的不斷認(rèn)識(shí)，各個(gè)組織包括國(guó)際生命科學(xué)會(huì)、美國(guó)谷物化學(xué)師協(xié) 會(huì)、美國(guó)化學(xué)家協(xié)會(huì)等都對(duì)膳食纖維提出了不同的定義。 2021 年，國(guó)際食品法典委員會(huì)給膳食纖維的最新定義為：膳食纖維是指具有 10 個(gè)或以上單體鏈節(jié)的碳水化合物，不能夠被人體小腸內(nèi)生酶消化，而且屬于天然存在于消費(fèi)食物中的可食用的碳水化合物、由食物原料經(jīng)物理、化學(xué)或酶法獲得的碳水化合物、對(duì)人類的健康表現(xiàn)出有益的生理效果的聚合物 [2]。 綜上所述，膳食纖維的認(rèn)識(shí)是一個(gè)漫長(zhǎng)而曲折的過(guò)程。從把膳食纖維等同于粗纖維和半纖維素 [3]到認(rèn)識(shí)了膳食纖維是一種有益于人們健康的營(yíng)養(yǎng)素，如果缺乏響應(yīng)曲面法優(yōu)化陜北豆腐渣中水不溶性膳食纖維提取工藝的研究 2 膳食纖維就會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生消極影響。近幾年 來(lái)，膳食纖維已經(jīng)引起了世界各地的關(guān)注，被譽(yù)為“第七營(yíng)養(yǎng)素”。 膳食纖維的組成 膳食纖維主要是由纖維狀碳水化合物（纖維素）、基料碳水化合物（半纖維素、果膠、果膠類化合物）和填充類化合物（木質(zhì)素）三大部分組成 [1]。 纖維素（ Cellulose）： 纖維素的分子式 (C6H10O5)n， 它是植物細(xì)胞壁的主要成分， 是由類似于多個(gè) 葡萄糖 分子組成的大分子多糖。由 D葡萄糖通過(guò) β 1， 4 糖苷鍵組成的 直鏈線性 多糖 。它的化學(xué)結(jié)構(gòu)與直鏈淀粉相似，但是物理性質(zhì)與淀粉截然相反。纖維素既不溶于水，也不溶于一般有機(jī)溶劑。 半纖維素（ Hemicellulose）：半纖維素主要由木聚糖、半乳糖或甘露糖和葡聚糖組成的一類多糖，在其支鏈上帶有半乳糖或阿拉伯糖。在人的大腸內(nèi)半纖維素比纖維素易于被細(xì)菌分解。半纖維素大部分是不可溶的，起著一定的生理作用。但是，有一些半纖維素是可溶的。 果膠（ Pectin）： 果膠 是以 聚半乳糖醛酸 為骨架鏈 ， 主鏈中有（ 12）鼠李糖殘基，部分 半乳糖醛酸 殘基經(jīng)常被甲基酯化。該結(jié)構(gòu)是通過(guò) C4鼠李糖基位置攜帶取代基阿拉伯低聚糖、半乳糖或者阿拉伯半乳低聚糖，成為阿拉伯半乳聚糖。果膠是 植物中一種酸性 多糖 無(wú)定形的 物質(zhì) ，可以在熱水中溶解，它對(duì)于維持膳食纖維的結(jié)構(gòu)有非常重要的作用。 木質(zhì)素（ Lignin）：木質(zhì)素不屬于多糖物質(zhì)，而是由芥子醇、松柏醇、對(duì)羥基肉桂酸這三種單體為主體的芳香族苯丙烷聚合物，具有復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)。天然的木質(zhì)素大多與碳水化合物緊密結(jié)合在一起，處于細(xì)胞壁中 ，因此很難與纖維素分離。木質(zhì)素是一種抗氧化劑，人和動(dòng)物都不能消化它。 水溶性膳食纖維和水不溶性膳食纖維 根據(jù)膳食纖維在水中溶解性能不同，可分為水溶性膳食纖維（ Soluble Dietary Fiber，簡(jiǎn)稱 SDF）和水不溶性膳食纖維（ Insoluble Dietary Fiber，簡(jiǎn)稱 IDF）兩大類。 SDF 是指不被人體消化道酶消化，但是可溶于溫水或熱水且其水溶液又能被四倍體積的乙醇再沉淀的那部分膳食纖維，它的主要成分是植物細(xì)胞內(nèi)的儲(chǔ)存物質(zhì)和分泌物，另外還包括部分微生物多糖和合成多糖。主要包括存在于植 物種子中的膠，水果中的果膠，海藻中的海藻酸，卡拉膠、瓊脂和微生物發(fā)酵產(chǎn)物黃原膠等。 IDF 是指不被人體消化道酶消化且不溶于熱水的那部分膳食纖維，它是細(xì)胞壁榆林學(xué)院本科畢業(yè) 論文 3 的主要成分，包括纖維素、半纖維素、原果膠、木質(zhì)素、植物蠟和殼聚糖等。 水溶性膳食纖維（ SDF）和水不溶性膳食纖維（ IDF）都對(duì)人們的身體有著不同的作用。水溶性膳食纖維（ SDF）不僅能增加飽腹感，對(duì)肥胖癥有效，而且使胃腸道中內(nèi)容物黏度增加，延緩和降低消化道中其他成分，如膽固醇、葡萄糖等的吸收 [45]；水不溶性膳食纖維（ IDF）能增加糞便體積，促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，預(yù) 防便秘及降低血脂含量、延緩小腸對(duì)葡萄糖的吸收速度，刺激胰島產(chǎn)生胰島素，從而預(yù)防糖尿病的發(fā)生。 膳食纖維的生理功能 隨著人們對(duì)膳食纖維的深入認(rèn)識(shí)及研究，發(fā)現(xiàn)合理地食用膳食纖維能有效減少和預(yù)防糖尿病、腸癌、高血壓、高血脂、心腦血管病、肥胖癥，便秘及冠心病等疾病的發(fā)生。 預(yù)防肥胖癥的功效 膳食纖維體積較大，具有吸水膨脹性，在腸胃中吸水膨脹并形成高黏度的膠體溶液，容易引起飽腹感而減少進(jìn)食量。同時(shí)，膳食纖維具有低熱能的特點(diǎn)，控制熱量的攝入對(duì)減肥非常重要，膳食纖維在人體中以發(fā)酵的方式代謝，所提供的能量低 于一般碳水化合物，有助于控制人的體重和保持人的體形。 預(yù)防心血管疾病的功效 膳食纖維分子表面帶有許多活性基因，可以吸附膽汁酸、膽固醇及腸道內(nèi)的有毒物質(zhì)、有毒醫(yī)藥品和化學(xué)藥品等有機(jī)化合物。膳食纖維的吸附作用，抑制中性脂肪和膽固醇在腸道的吸收，增加膽固醇的排出量，減少血清膽固醇濃度，加快脂肪的排泄。因此，對(duì)預(yù)防高血脂、冠狀動(dòng)脈硬化、心腦血管疾病等有著非常重要的作用。 降低血壓的功效 膳食纖維中的酸性多糖類具有較強(qiáng)的陽(yáng)離子交換功能，在與 Ca2+、 Zn2+等離子交換時(shí)，能改變陽(yáng)離子的瞬間濃度，因 此，對(duì)消化道的 PH 值、氧化電位及滲透壓產(chǎn)生影響，形成一個(gè)理想的緩沖環(huán)境。且它能與腸道中的 Na+、 K+進(jìn)行交換，使血液中的 Na+、 K+比值降低，直接產(chǎn)生降血壓的作用 [6]。 預(yù)防糖尿病的功效 響應(yīng)曲面法優(yōu)化陜北豆腐渣中水不溶性膳食纖維提取工藝的研究 4 科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，由于膳食纖維能在胃腸中形成一種粘膜，使食品中營(yíng)養(yǎng)素的消化和吸收過(guò)程緩慢，影響葡萄糖的吸收。膳食纖維可以調(diào)節(jié)腸道對(duì)糖類物質(zhì)的吸收，減緩血糖的急劇升高，有利于糖尿病患者控制癥狀。在飲食中，增加膳食纖維的含量，還可以改善神經(jīng)末梢對(duì)胰島素的感受性，從而降低人們對(duì)胰島素和藥物的需求，達(dá)到調(diào)節(jié)患者的血糖水平 [7]。 緩解便秘，預(yù)防腸道疾病的功效 膳食纖維可被腸內(nèi)的有益細(xì)菌分解，使糞便具有一定的水分和體積。微生物發(fā)酵產(chǎn)生的脂肪酸能降低腸內(nèi) PH 值，促進(jìn)有益菌的大量繁衍，加強(qiáng)了大腸的蠕動(dòng)，加快糞便的排泄。同時(shí)，使腸道內(nèi)的一些有害物質(zhì)隨糞便排出，減少有害物質(zhì)與結(jié)腸的接觸機(jī)會(huì)，從而達(dá)到預(yù)防腸道疾病的功效。 制取水不溶性膳食纖維的原料 — 豆腐渣 我國(guó)對(duì)水不溶性膳食纖維的制取已經(jīng)初具規(guī)模，常見(jiàn)的制取水不溶性膳食纖維的品種有大豆、小麥麩、燕麥、黑麥、果皮、大麥麩、小麥和甜菜等纖維。另外，在食品配方中常見(jiàn)的有阿 拉伯膠、瓊脂、瓜爾豆膠、刺槐豆膠以及海藻鹽等。目前研究比較多的品種主要有大豆、甜菜、小麥及小麥麩等這幾個(gè)纖維素品種。 以大豆等豆類作為原材料提取水不溶性膳食纖維時(shí)，常用方法是酶法和熱提取法，缺點(diǎn)是難以大規(guī)模生產(chǎn)，使其經(jīng)濟(jì)效益降低。因此，越來(lái)越多的專家關(guān)注利用豆腐渣，果皮渣等一些生產(chǎn)過(guò)程中的廢棄物作為原材料，制取水不溶性膳食纖維。 豆腐渣是 大豆生產(chǎn)豆腐和豆?jié){的過(guò)程中的副產(chǎn)品，除了少部分作為飼料外，大部分作為廢棄物棄掉，這樣就造成了資源的浪費(fèi)和環(huán)境的污染。隨著人們文化素質(zhì)的提高，人們已經(jīng)開(kāi)始從營(yíng)養(yǎng)學(xué)的角度重新認(rèn) 識(shí)豆腐渣。經(jīng)研究表明 [8]：豆腐渣經(jīng)脫水干燥后，所含成分為：蛋白質(zhì)為： %，脂肪為： %，糖類為 %，纖維素為 %，灰分為 %。豆腐渣中含有豐富的食物纖維，起降糖和