【正文】 ............................... 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)人體健康沒有什么益處。 insoluble dietary fiber。實(shí)驗(yàn)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(shí)間 5h,在此條件下水不溶性膳食纖維提取率為 %。 本論文 通過對(duì)堿濃度，酶濃度，酶解溫度，酶解時(shí)間進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)， 以水不溶性膳食纖維的純度為考察指標(biāo)，確定出提取水不溶性膳食纖維的最佳條件。榆林學(xué)院本科畢業(yè)論文 I 分類號(hào) 單位代碼 11395 密 級(jí) 學(xué) 號(hào) 1006220219 學(xué)生畢業(yè) 論文 題 目 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 作 者 *** 院 (系 ) 化學(xué)與化工學(xué)院 專 業(yè) 化學(xué) 指導(dǎo)教師 *** 答辯日期 *年 * 月 * 日 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 II 摘 要 膳 食纖維是功能性食品的重要基料。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(diǎn)。在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上， 根據(jù) BoxBehnken 中心組合設(shè)計(jì)原理 ，選取酶濃度、酶解溫度和酶解時(shí)間 3 因素 進(jìn)行響應(yīng)曲面分析，建立了豆腐渣中水不溶性膳食纖維提取率的二次多項(xiàng)數(shù)學(xué)模型。 關(guān)鍵詞： 豆腐渣；水不溶性膳食纖維； 響應(yīng)曲面；提取工藝 榆林學(xué)院本科畢業(yè) 論文 III Study the Method of Response Surface Optimized Extraction Technology for Insoluble Dietary Fiber of Bean Curd Residue in Shanbei ABSTRACT Dietary fiber is an important basic material of functional food. Bean curd residue because of containing rich dietary fiber bees the hot spot in food research recently. In this paper, the highest purity based on the single factor experiment of alkali concentration, enzyme concentration, reaction temperature and hydrolysis time, determined the optimal extraction of IDF. According to the design principle of BoxBehnken center bination, set up the quadratic mathematical models of insoluble dietary fiber extraction rate in bean curd residue by the singlefactor, selected enzyme concentration, reaction temperature and hydrolysis time 3 factors response surface analysis. The results showed that the optimal extraction conditions were enzyme concentration of 4%, reaction temperature of 60oC and hydrolysis time of 5 h. In conditions of the optimal extraction, the extraction rate of IDF was %. Keywords: Bean curd residue。 response surface。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。 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。 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”。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，從而拉開了膳食纖維研究的序幕。 1981 年美國職業(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。 隨著人們對(duì)膳食纖維的不斷認(rèn)識(shí)，各個(gè)組織包括國際生命科學(xué)會(huì)、美國谷物化學(xué)師協(xié) 會(huì)、美國化學(xué)家協(xié)會(huì)等都對(duì)膳食纖維提出了不同的定義。 綜上所述，膳食纖維的認(rèn)識(shí)是一個(gè)漫長而曲折的過程。近幾年 來，膳食纖維已經(jīng)引起了世界各地的關(guān)注，被譽(yù)為“第七營養(yǎng)素”。 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。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。 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。半纖維素大部分是不可溶的，起著一定的生理作用。 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。果膠是 植物中一種酸性 多糖 無定形的 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。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。 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。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。 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。 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。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。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。 降低血壓的功效 膳食纖維中的酸性多糖類具有較強(qiáng)的陽離子交換功能，在與 Ca2+、 Zn2+等離子交換時(shí)，能改變陽離子的瞬間濃度，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。 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，使食品中營養(yǎng)素的消化和吸收過程緩慢，影響葡萄糖的吸收。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]。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。 制取水不溶性膳食纖維的原料 — 豆腐渣 我國對(duì)水不溶性膳食纖維的制取已經(jīng)初具規(guī)模，常見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。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。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。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(shí)豆腐渣。豆腐渣中含有豐富的食物纖維，起降糖和減肥等作用，因此，豆腐渣被看作為一種新的保健和功能性食品源。 豆腐渣膳食纖維的研究現(xiàn)狀 近年來，除了從 谷物類和果蔬類 中提取分離 膳食纖維的研究較多 外， 以豆類為原料提取膳食纖維的研究也成為熱 點(diǎn)之一。然而新鮮豆腐渣含水量極高，如果不及時(shí)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(duì)豆腐渣的研發(fā)刻不容緩。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。隨著科技的快速發(fā)展，膳食纖維的提取方法也不斷 進(jìn)步。目前，提取膳食纖維的方法朝著工藝簡(jiǎn)單，提取率及提取純度高，環(huán)境污染小，投資少等方向發(fā)展。因此，要合 理開發(fā)利用這個(gè)新興工程，不僅有必要，而且對(duì)于我國來說越來越重要。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 2021 萬噸 [11]。在陜北的農(nóng)村，豆腐渣一般都會(huì)給動(dòng)物食用，剩下的當(dāng)作垃圾扔掉。后來，隨著人們的生活水平提高，人們的飲食也發(fā)生了變化，致使膳食纖維的攝入量不足。因此，對(duì)陜北豆腐渣資源進(jìn)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(shí)還可以發(fā)展當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)，促進(jìn)人們就業(yè)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展，解決豆腐渣視為廢棄物處理時(shí)的環(huán)保問題，使豆腐渣真正的變廢為寶。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(jì)、數(shù)學(xué)和計(jì)算 機(jī)科學(xué)緊密聯(lián)系的結(jié)果。通過計(jì)算機(jī)運(yùn)算 , 可以達(dá)到建立模型的目的。 響應(yīng)曲面法 (Response surface methodology， RSM)是一種優(yōu)化生物過程的統(tǒng)計(jì)學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì) 。 之所以 使用響應(yīng)曲面法而不使用正交設(shè)計(jì)就是因?yàn)轫憫?yīng)曲面法不僅可以處理離散的水平值，還可以得到整個(gè)區(qū)域上因素的最佳組合 。 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。鼓風(fēng)干燥箱溫度為 40oC，干燥時(shí)間 12小時(shí)，在此期間每 1 小時(shí)翻攪一次，以防豆腐渣褐變。 稱取樣品 用電子天平準(zhǔn)確稱取 干