【正文】 養(yǎng)學(xué)、食品工程、分析化學(xué)及其它領(lǐng)域?qū)ι攀忱w維進行了大量的研究，從而拉開了膳食纖維研究的序幕。近幾年來，膳食纖維已經(jīng)引起了世界各地的關(guān)注，被譽為“第七營養(yǎng)素”。半纖維素大部分是不可溶的，起著一定的生理作用。 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，簡稱 SDF）和水不溶性膳食纖維（ Insoluble Dietary Fiber，簡稱 IDF）兩大類。同時，膳食纖維具有低熱能的特點，控制熱量的攝入對減肥非常重要，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。在飲食中，增加膳食纖維的含量，還可以改善神經(jīng)末梢對胰島素的感受性，從而降低人們對胰島素和藥物 的需求，達(dá)到調(diào)節(jié)患者的血糖水平 [7]。因此，越來越多的專家關(guān)注利用豆腐渣，果皮渣等一些生產(chǎn)過程中的廢棄物作為原材料，制取水不溶性膳食纖維。然而新鮮豆腐渣含水量極高，如果不及時處理，尤其在夏季，很容易發(fā)酵腐爛，變成不能加以利用的廢棄物，因此對豆腐渣的研發(fā)刻不容緩。因此，要合理開發(fā)利用這個新興工程，不僅有必要，而且對于我國來說越來越重要。因此，對陜北豆腐渣資源進行合理 開發(fā)利用具有重大意義，它不僅在改善和調(diào)整飲食營養(yǎng)及膳食結(jié)構(gòu)方面具有深遠(yuǎn)的意義，同時還可以發(fā)展當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)，促進人們就業(yè)，促進經(jīng)濟的健康發(fā)展，解決豆腐渣視為廢棄物處理時的環(huán)保問題，使豆腐渣真正的變廢為寶。 之所以使用響應(yīng)曲面法而不使用正交設(shè)計就是因為響應(yīng)曲面法不僅可以處理離散的水平值，還可以得到整個區(qū)域上因素的最佳組合 。 堿處理 取濃度為 中設(shè)定的碳酸氫鈉 10mL 加入錐形瓶中，并攪拌均勻，放置恒溫水浴鍋中（ 70oC）水解 70min，然后，將它取出冷卻至室溫。 酶濃度對提取豆 腐渣中水不溶性膳食纖維的影響 采用料液比 1： 25（ g/ml） ,在 70oC下分別加入濃度為 5%碳酸氫鈉處理 70min后，在豆腐渣溶液中分別加入濃度為 1%、 2%、 4%、 6%、 8%的木瓜蛋白酶，于 60oC浸提 4h,以水不溶性膳食纖維的提取率和純度為評價指標(biāo)，探討木瓜蛋白酶濃度對提取水不溶性膳食纖維的影響。 榆林學(xué)院本科畢業(yè) 論文 11 膳食纖維的測定方法 按照 GB/— 20xx《食品中膳食纖維的測定》方法進行檢測。 榆林學(xué)院本科畢業(yè) 論文 13 圖 32 木瓜蛋白酶濃度的影響 酶解溫度對提取豆腐渣中水不溶性膳食纖維的影響 圖 33 酶解溫度的影響 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 14 一般來說，酶的反應(yīng)速度隨溫度的升高而加快。由表 32 方差分析可以看出 : F=( 4)=，P=,表示該 模型方程 顯著 ,不同處 理間的差 異顯著 。 圖 3 3 33 就是 利用 系統(tǒng)得到的響應(yīng)曲面圖和等高線圖，從上述三圖中 可直觀地看出每個響應(yīng)曲面都為凸面，表示該模型在試驗范圍內(nèi)存在穩(wěn)定點。在此，我向 *老師致以真摯的敬意和由衷的感謝！ 在試驗設(shè)計和論文撰寫過程中，得到了周圍同學(xué)的熱情指點和幫助，至此論文完成之際， 允許我， 對他們表示最誠摯的謝意！ 感謝 榆林學(xué)院為我提供學(xué)習(xí)和試驗的平臺。 要特別感謝 在這四年來 一直關(guān)心、支持我 的 家人和 朋友 ，是你們給我了巨大的精神支持。 水不溶性膳食纖維提取率的響應(yīng)曲面優(yōu)化結(jié)果 本試驗的最終目的是水不溶性膳食纖維提取率越大越好，通過軟件自動分析得到的試驗方案為酶濃度 %，酶解溫度 ，酶解時間 ,水不溶性膳食纖維提取率為 %。預(yù)測的 R2為 ，校正的 R2為 ，證明數(shù)學(xué)擬合模型與試驗實際值擬合較好，可 以充分體現(xiàn)各變量之間的關(guān)系。由圖 33 可知，水不溶性膳食纖維的純度先隨溫度的升高而升高， 60oC 時純度達(dá)到最高，之后隨溫度的升高而逐漸降低；水不溶性膳食纖維的提取率的變化趨勢則與純度的變化趨勢相反。 21 100mm???水 不 溶 性 膳 食 纖 維 的 純 度 /% 公式 （ 24） 式中： m2 為濾器加玻璃棉及試樣中纖維的質(zhì)量 /g； m1 為濾器加玻璃棉的質(zhì)量/g； m為樣品的質(zhì)量 /g 。 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 10 酶解時間對提取豆腐渣中水不溶性膳食纖維的影響 采用料液比 1： 25（ g/ml） ,在 70oC下分別加入濃度為 5%碳酸氫鈉處理 70min后，在豆腐渣溶液中分別加入濃度為 4%的木瓜蛋白酶，于 60oC浸提 2h、 3h、 4h、 5h、 6h,以水不溶性膳食纖維的提取率和純度為評價指標(biāo)，探討酶解時間對提取水不溶性膳食纖維的影響。 酶解 用 中設(shè)定的木瓜蛋白酶濃度，在 中設(shè)定的溫度下浸提 中設(shè)定的時間后取出。 通過使用響應(yīng)曲面法來優(yōu)化陜北豆腐渣中水不溶性膳食纖維提取工藝，從而得到提取水不溶性膳食纖維的最佳生產(chǎn)工藝，為陜北豆腐渣變廢為寶提供一條新的途徑。響應(yīng)曲面回歸模型的出響應(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 6 現(xiàn)就是集統(tǒng)計、數(shù)學(xué)和計算機科學(xué)緊密聯(lián)系的結(jié)果。中國是生產(chǎn)豆腐的發(fā)源地，在我國生產(chǎn)豆腐具有悠久的歷史 ,每年我國豆腐渣產(chǎn)量大約 20xx 萬噸 [11]。由于人們的飲食中缺乏膳食纖維，因此，膳食纖維已被作為食品配料應(yīng)用于食品加工中。隨著人們文化素質(zhì)的提高，人 們已經(jīng)開始從營養(yǎng)學(xué)的角度重新認(rèn)識豆腐渣。微生物發(fā)酵產(chǎn)生的脂肪酸能降低腸內(nèi) PH 值，促進有益菌的大量繁衍，加強了大腸的蠕動，加快糞便的排泄。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。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。 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。 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 葡萄糖 分子組成的大分 子多糖。 1981 年美國職業(yè)分析化學(xué)家學(xué)會再次年會上，有學(xué)者提出了他們對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。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。豆腐渣中因含有豐富的膳食纖維成分 成為 最近食品界研究的熱點。畢業(yè)論文 中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。實驗結(jié)果表明豆腐渣中水不溶性膳食纖維最佳提取工藝條件為： 酶濃度 4%，酶解溫度 60oC，酶解時間 5h,在此條件下水不溶性膳食纖維提取率為 %。 1974 年 Trowell 修正的定義是“抗人體消化酶所消化的植物組分”。 20xx 年，國際食品法典委員會給膳食纖維的最新定義為：膳食纖維是指具有 10 個或以上單體鏈節(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、對人類的健康表現(xiàn)出有益的生理效果的聚合物 [2]。纖維素既不溶于水，也不溶于一般有機溶劑。 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)。水溶性膳食纖維（ SDF）不僅能增加飽腹感，對肥胖癥有效，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，促進腸道蠕動，預(yù)防便秘及降低血脂含量、延緩小腸對葡萄糖的吸收速度，刺激胰島產(chǎn)生胰島素，從而預(yù)防糖尿病的發(fā)生。且它能與腸道中的 Na+、 K+進行交換，使血液中的 Na+、 K+比值降低，直接產(chǎn)生降血壓的作用 [6]。另外，在食品配方中常見的有阿拉伯膠、瓊脂、瓜爾豆膠、刺槐豆膠以及海藻鹽等。合理利用豆腐渣制取水不溶性膳食纖維不僅可以使廢棄物再利用，還因其來源廣闊，數(shù)量極大，價格低廉，可以給公司帶來經(jīng)濟效益。當(dāng)今的膳食纖維提取方法有熱水提法、化學(xué)法、酶法、 Prosky 法、酶化法、超聲波法、高壓蒸煮法、發(fā)酵法、酸堿法和擠壓法等 [10]。陜北豆腐渣數(shù)量很大，但利用率很低。由于建立的 復(fù)雜的多維空間曲面 與 實際情況 較接近 , 因此響應(yīng)曲面回歸模型逐漸開始應(yīng)用。 粉碎過篩 將干燥后的豆腐渣用小型 高速粉碎機進行粉碎，粉碎后過 60 目篩備用。 烘干 將表面皿放置在溫度為 40oC 鼓風(fēng)干燥箱中，干燥時間為 8 小 時。 式中 ： xi 為自變量的編碼值 ， Xi 為自變量的真實值 ， X0 為試驗中心點處自變量的真實值 ， ΔX 為自變量的變化步長 ， 根據(jù)預(yù)試 驗選定 酶濃度 、 酶解溫度 和 酶解時間范圍。當(dāng)木瓜蛋白酶濃度大于 4%時，水不溶性膳食纖維純度呈緩慢下降趨勢；提取率則相反。由圖 34 可以看出，水不溶性膳食纖維純度先隨時間的增加迅速上升，提取率迅速下降； 4h 時純度達(dá)到最大，超過 4h后，水不溶性膳食纖維純度上升趨勢和提取率下降趨勢基本保持不變，因此木瓜蛋白酶的酶解時間應(yīng)確定為 4h 左右。 榆林學(xué)院本科畢業(yè) 論文 17 對 水不溶性膳食纖維提取率影響的響應(yīng)曲面分析 為形象描述交互項對水不溶性膳食纖維提取率的影響，在其它因素條件固定不變的情況下，考察交互項對水不溶性膳食纖維提取 率的影響，對模型進行分析，經(jīng) Design Expert . 軟件分析，所得的響應(yīng)曲面和等高線見圖 3 333。 榆林學(xué)院本科畢業(yè) 論文 21 4 結(jié) 論 以陜北豆腐渣為原料提取水不溶性膳食纖維，以水不溶性膳食纖維的純度為考察指標(biāo)， 對堿濃度，酶濃度，酶解溫度，酶解時間進行單因素實驗， 結(jié)果 表明在其它條件不變的情況下， 堿濃度為 5%或 酶濃度為 4%或 酶解溫度為 60oC 或 酶解時間為 4h， 水不溶性膳食纖維的純度達(dá)到最高