研究型参考论文1

1、江南大学毕业论文1 前言1.1 膳食纤维1.1.1膳食纤维简介膳食纤维（Dietary fiber，简称DF）这一词是由H.CTroweU于1972年首先提出并定义为“食物中那些不被人体所消化吸收的植物成分”。这个定义范围较窄，尚未包括那些存在于动物体内、微生物体内以及人工合成、半合成的膳食纤维。20世纪70年代，被称作“膳食纤维之父”的Clevae提出，摄入的精制食物对人体的最大影响是导致肥胖、糖尿病、冠心病、消化道溃疡、龋齿、便秘、盲肠炎和静脉曲张，英国科学家Trowell，Burkitt和Walker三人的研究支持了他的观点，这引起人们对膳食纤维摄入的普遍关注。为此Trowell等人于1

2、976年将那些“不被人体所消化吸收的多糖类碳水化合物与木质素”统称为“膳食纤维”1。此后，各种研究协会也根据不同的研究方法来定义了膳食纤维。如美国实验生物学学会生命科学研究室将其定义为“饮食中植物材料的内成分，它们不能被人体所消化”2，美国食品与药物管理局(FDA)及美国农业部从它的测定方法出发，认为膳食纤维是一种脱脂的食物成分，它们在体内不能被两种淀粉酶和一种蛋自酶消化，并能促进机体消化，它在78%的酒精中会沉淀川3。另外随着人们对膳食纤维重要生理功能的认识，出现了大量的膳食纤维类食品。因此有必要给它一个准确的定义，来统一比较混乱的局面，为此1998年美国谷物化学家协会(Alneriean

3、Assoeiation of Cereal Chemists，AACC)成立了一个膳食纤维定义专门委员会，在这个委员会的主持下，学术界就膳食纤维定义的统一问题讨论异常活跃，并举行了一系列的会议及专题讨论。2000年6月1日，AACC理事会将膳食纤维定义为：膳食纤维是指能抗人体小肠消化吸收的而在人体大肠能部分或全部发酵的可食用的植物性成分，即碳水化合物及其相类似物质的总和，包括多糖、寡糖、木质素以及相关的植物物质。目前，AACC委员会正在计划将该定义应用于全球，以获得统一的认识。1.1.2 膳食纤维的来源膳食纤维广泛存在于多种谷物、豆类、果蔬和海藻中，一般认为不同食物中两种膳食纤维的比例也不同4

4、。美国心脏协会(Amriacn Heed Asosciatno，HA)的饮食计划中建议人类应增加食物中膳食纤维摄入的多样化，而两种纤维都可以从以上几类食物中充分摄取，其比率最好为1份可溶性膳食纤维搭配3份不溶性膳食纤维5。各种不同的膳食纤维其生理功能是不同的，国外研究过的膳食纤维包括谷物纤维、果蔬纤维、豆类纤维、微生物纤维、其他天然纤维和合成半合成纤维六大类6。1.1.3 膳食纤维的生理功能7膳食纤维虽然不能被人体消化吸收，但膳食纤维在体内具有重要的生理作用，是维持人体健康必不可少的一类营养素，并且膳食纤维的生理作用与其理化特性密切相关。1.1.3.1促进肠道蠕动，清洁胃肠道，减少和预防胃肠道

5、疾病膳食纤维的吸水溶胀性能有利于增加食物的体积，刺激胃肠道的蠕动，并软化粪便，防止便秘，促进排便和增加便次，起到一种导泄的作用，减少粪便在肠道中的停滞时间及粪便中有害物质与肠道的接触，保持肠道清洁，从而减少和预防胃肠道疾病。由于膳食纤维在预防人体胃肠道疾病和维护胃肠道健康方面功能突出，因而有“肠道清洁夫”的美誉。1.1.3.2抑制胆固醇的吸收，预防高血脂症和高血压等心脑血管疾病膳食纤维的梯度粘合作用、机械隔离作用和网孔吸附作用可以延缓和抑制人体对食物中胆固醇的吸收。大量临床观察表明，增加饮食中可溶性膳食纤维的含量，可以明显地降低人体血液中总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的浓度，具有减少和预防高血脂

6、症和高血压等心脑血管疾病的作用。1.1.3.3延缓和减少重金属等有害物质的吸收，减少和预防有害化学物质对人体的毒害作用膳食纤维的梯度粘合作用、机械隔离作用和网孔吸附作用可以有效延缓和减少饮食中汞、铅等有毒重金属以及亚硝胺、苯并花、化学农药等有害化合物在肠道中的吸收，从而减少和预防饮食中有害化学物质对人体的毒害作用。膳食纤维所具有的减少和预防结肠癌等部分癌症的作用，是膳食纤维在维护人体健康方面的一大特殊功能。1.1.3.4改善肠道菌群，维持体内的微生态平衡，有利于某些营养素的合成膳食纤维虽然不能被人体消化吸收，但却能为肠道菌群提供发酵底物，被正常存在于人体肠道中的微生物所分解。膳食纤维有利于诱导

7、肠道菌群中的好气性微生物的生长，抑制厌氧菌的生长和繁殖，改善肠道菌群比例，一方面，可增加肠道中有益菌群如双歧杆菌等的优势，减少有害菌活动所产生的有毒物质；另一方面，有利于肠道有益菌合成维生素B3、维生素B6、维生素K、生物素等维生素以供人体利用。1.1.3.5增强饱腹感，对肥胖者减肥有益膳食纤维吸水后膨胀，既能增加人的饱腹感，又能减少食物中脂肪的吸收，降低膳食中脂肪的热比值，相对控制和降低膳食的总能量，避免热能过剩而导致体内脂肪的过度积累，既可解决饱腹而不挨饿的问题，又可达到控制体重减肥的目的。1.1.3.6具有预防和辅助治疗糖尿病的作用科学研究发现，在控制餐后血糖急剧上升和改善糖耐量方面，可

8、溶性膳食纤维效果最佳。膳食纤维能够延缓葡萄糖的吸收，推迟可消化性搪类如淀粉等的消化，避免进餐后血糖急剧上升，膳食纤维对胰岛素敏感性增强，还可直接影响胰岛a细胞功能，改善血液中胰岛素的调节作用，提高人体耐糖的程度，有利于糖尿病的治疗和康复。1.2 膳食纤维的研究现状近年来在世界范围内掀起了一股功能性食品的热潮，功能性食品是食品科学研究的前沿。膳食纤维作为功能性食品的重要基料已成为研究的热点，其在营养和健康上的重要性己逐步被人们认识。有大量事实表明，膳食纤维可以使人体肠道保持正常的蠕动，在多种现代人的健康问题中扮演着重要角色，与蛋白质、脂肪、可利用碳水化合物、维生素、矿物质的消化吸收有关，对肥胖、

9、糖尿病、心脏疾病、便秘和自身免疫系统紊乱等疾患均有缓解作用。膳食纤维虽然不被人体消化酶分解吸收，但却是维持人类身体健康，不能被其它物质所代替的一种营养素，被现代医学和营养学确认为与传统的六大营养素，水、矿物质、维生素、蛋白质、脂肪和碳水化合物并列的“第七营养素”。1.3海带以及海带中的膳食纤维1.3.1 海带海带是食药两用的褐藻类植物，其药用价值在本草纲目和嘉佑本草等古医书中已有记载8。海带是人们比较熟悉的褐藻的一种，它的营养很丰富。海带中含有海藻酸24.3%，粗蛋白6.08.2%，碘0.34%，甘露醇11.3%，灰分19.3%，钾4.4%还含维生素A、维生素B，维生素C，褐藻氨酸、钙、钠、铁

10、等9。每100g海带干品，含有蛋白质8.2g，脂肪0.1g，粗纤维9.8g，无机盐12.9g，甘露醇17g，褐藻酸24g、钾4.36g、铁0.15g、碘0.34g、铜0.25mg、锌2.1mg，胡萝卜素0.57g，钙2.25g，铁0.15g维生素B1 0.69mg，维生素C 1.5mg，还有微量的硒、钴、铬，营养丰富，是我国、日本、朝鲜等东方人喜欢食用的经济藻类10。1.3.2海带中的膳食纤维海带中的膳食纤维可分为可溶性的膳食纤维和不可溶性的膳食纤维，其中可溶性的膳食纤维包括植物胶、果胶、半纤维素及亲水胶体物质如褐藻胶、甘露醇、半乳糖、木糖、岩藻糖、糖醛酸、D甘露糖和D葡萄糖醛酸、L古罗糖醛酸

11、、D甘露糖醛酸等；不可溶性的膳食纤维包括纤维素、半纤维素及海带细胞壁中所含有的木质素等。每100g海带干品，就含有粗纤维9.8g，甘露醇17g，褐藻酸24g。海带中的膳食纤维1.4 海带中膳食纤维提取工艺研究的目的及意义我国对膳食纤维的制取技术研究、应用技术研究和生产处于起步阶段，大体可分为四个方面：一是膳食纤维对人体生理效应研究，如防治冠心病，治疗肥胖症，预防高血压等；二是关于膳食纤维源分布和农副产品综合利用的研究；三是完善和提高膳食纤维工业制取方法的研究；四是膳食纤维在食品加工中应用研究。虽然我国是以植物性食物为主食，一般居民不会缺乏膳食纤维。但近些年来，随着我国人民生活水平不断提高，人们

12、的饮食习惯已发生了很大改变，大中城市特别是经济比较发达的沿海城市已出现了膳食纤维不足现象，加上脂肪与蔗糖摄入量的增加，肥胖症、糖尿病、动脉硬化、冠心病和恶性肿瘤的发病率有所增加。多吃富含膳食纤维的食品可以弥补吃过多精细食品引起的不足，从而起到预防的作用。海带作为一种天然食品，通过人类的生活实践己经证明其良好的食用安全性。褐藻渣是海带经过水泡、碳酸钠消化、过滤后，得到的残渣，在这一过程中未引入有害物质，所以仍然保持了良好的食用安全性，又具有典型的膳食纤维的组成和性能特征，经过适当的加工和组织化处理后，就会成为一种兼具膳食纤维功能的蛋白源。目前多种添加膳食纤维的点心、面包、果酱、饮料等高纤维食品应

13、运而生，并形成了一定的市场规模。由于海带膳食纤维的独特风味，有可能成为一种吸引人的新口味食品原料，在食品加工中适量添加，即可制成具有不同特色的强化功能食品和风味食品，并且对于改善人口的膳食结构，促进经济发展，都具有重要的现实意义。2 材料与方法2.1材料与设备2.1.1材料与试剂干海带 淮安市场市售纤维素酶(酶活力15 000 µ/g) 连云港元升实业股份有限公司蛋白酶(酶活力50 000 µ/g) 连云港元升实业股份有限公司 酸钠、盐酸、氯化钙、氢氧化钠、乙醇等均为分析纯2.1.2仪器与设备HH-2水浴锅 江苏省金坛市荣华仪器制造有限公司DHG-9143B5-真空干燥箱

14、苏州江东精密仪器有限公司F102粉碎机 北京市永光明医疗仪器厂JA2003-N电子天平 上海沪粤明科学仪器有限公司2.2 实验方法海带原料洗净、干燥后粉碎，将海带粉在一定温度条件下用纤维素酶、蛋白酶复合酶酶解，过滤后加入盐酸溶液常温处理2h，以较好地祛除海带中的海藻淀粉等非膳食纤维成分，洗净、沥去水分，在一定温度下用碳酸钠溶液进行提取，过滤漂洗，再用适量95%乙醇脱水，挤干，于50真空干燥粉碎，即得膳食纤维。2.2.1 工艺流程干海带预处理酶解稀盐酸碱处理脱腥漂白备用2.2.2 工艺要点2.2.2.1预处理海带泡发后，选深褐色或深绿色优质海带，经挑选去除杂质，并将海带的黄白边梢除去，洗净。在6

15、070条件下，用干燥箱干燥，粉碎至80目。2.2.2.2酶解在 pH5，温度50的条件下用不同的酶用量和处理时间对海带粉进行酶解，然后加入0.3%的盐酸溶液处理2h，并在相同条件下提取和漂白膳食纤维，同时做空白对照。上述方法在纤维素酶作用下，大分子纤维素可降解成低分子的多糖、单糖，同时可以破坏藻体的细胞壁，便于提取细胞内的膳食纤维。蛋白质酶可降解海带中的蛋白质。2.2.2.3稀酸处理加入酶解后产物质量10倍量的0.1mol/L HCl溶液浸泡2次,每次1h，洗至中性后用纱布包裹挤去水分。酶解后的酸处理是海带中的海藻酸钠转化为海藻酸，减少膳食纤维的流失，同时能较好地去除海带中海藻淀粉等非膳食纤维

16、成分，提高了膳食纤维纯度。2.2.2.4稀碱处理在 6065下用酶和酸处理后所得的膳食纤维质量5倍量的10g/L Na2CO3溶液消化2h，加入适量水稀释后过滤。滤液用稀盐酸调节至pH为中性时，加入用酸处理后所得膳食纤维质量6倍量的100g/L CaCl2溶液凝胶30min。滤渣分别用酸处理后所得膳食纤维质量5倍质量的10g/L NaOH溶液和酸处理后所得膳食纤维质量5倍量的 10g/L HCl溶液煮沸处理30min，洗净，合并胶体和滤渣后即得海带膳食纤维胶体。2.2.2.5干燥在干燥箱里，保持温度50左右，烘干9h使产品表面不硬结，不变色，保证终产品得率和感官质量。2.3提取工艺的确定2.3

17、.1酶用量对膳食纤维产率的影响称取海带粉末1.52.0g，分别加入蛋白酶用量与纤维素酶用量比为10:1，20:1，30:1，40:1的复合酶用量，在pH5、温度50对海带进行酶解1h，再用碳酸钠溶液在相同的(如上述2.2.2.4稀碱处理)条件下浸提、漂白、干燥，通过计算所得的结果即为膳食纤维的产率，根据所得产率高低，来判定酶用量对膳食纤维产率的影响。2.3.2 酶解温度对膳食纤维产率的影响称取海带粉末1.52.0g，在pH5，温度为30、40、45、50、55、60、70，以最佳酶用量酶解1h，加入碳酸钠溶液在相同（如上述2.2.2.4稀碱处理条件）条件下浸提、漂白、干燥，通过计算所得结果即为

18、膳食纤维的产率，根据所得产率高低，来判定酶解温度对膳食纤维产率的影响。2.3.3 酶解时间对膳食纤维产率的影响称取海带粉末1.52.0g，在pH5、温度50时，用相同的酶量酶接30min、60min、75min、90min、105min、120min，再加入碳酸钠溶液在相同的（如上述2.2.2.4稀碱处理条件）条件下浸提、漂白、干燥，通过计算所所得结果即为膳食纤维的产率，根据所得产率高低 ，来判定酶解时间对膳食纤维产率的影响。2.3.4 正交实验以酶用量、酶解温度、酶解时间为主要因素，以膳食纤维的产率为指标，作三因素三水平正交实验，因素水平表如表21。表21 酶解条件正交试验因素水平表水平因素

19、酶解时间(min)A酶解温度()B酶用量（蛋白酶:纤维酶）C1754510:12905020:131055530:12.3.5碳酸钠浓度对膳食纤维产率的影响 称取海带粉末1.52.0g，经复合酶和盐酸处理后(如上述后2.2.2.2酶解和2.2.2.3稀酸处理条件下)分别以处理后的膳食纤维质量30倍量的浓度为0.5%、1%、1.5%、2%、2.5%的碳酸钠溶液在60提取2h，漂白、干燥，通过计算所得结果即为膳食纤维的产率，根据所得产率高低，来判定碳酸钠浓度对膳食纤维产率的影响。2.3.6碳酸钠提取温度对膳食纤维产率的影响称取海带粉末1.52.0g，经复合酶和盐酸处理(在上述后2.2.2.2酶解和

20、2.2.2.3稀酸处理条件下)后以所得的膳食纤维质量30倍量的浓度1%的碳酸钠溶液分别在45、55、65、75、85提取2h，漂白、干燥，通过计算所得结果即为膳食纤维的产率，根据所得产率高低，来判定碳酸钠提取的温度对膳食纤维产率的影响。2.3.7碳酸钠用量对膳食纤维产品的影响称取海带粉末1.52.0g，酶解酸处理(在上述后2.2.2.2酶解和2.2.2.3稀酸处理条件下)后分别以处理后的膳食纤维质量的10、20、30、40和50倍量浓度为1%的碳酸钠溶液在65提取2h，漂白、干燥，通过计算所得结果即为膳食纤维的产率，根据所得产率高低，来判定碳酸钠用量对膳食纤维产率的影响。2.3.8碳酸钠提取时

21、时间对膳食纤维产率的影响称取海带粉末1.52.0g，酶解酸处理(在上述后2.2.2.2酶解和2.2.2.3稀酸处理条件下)后以处理后的膳食纤维质量30倍量的浓度为1%的碳酸钠在65分别提取0.5h、1h、2h、3h、4h，漂白、干燥，通过计算所得结果即为膳食纤维的产率，根据所得产率高低，来判定碳酸钠提取时间对膳食纤维产率的影响。2.4产物中各成分的测定蛋白质、脂肪、水分、灰分分别按GB5009.3-GB5009.6测定；总膳食纤维按AACC32 07法测定；食品中膳食纤维的测定：AACC32-07改良法11。产率（Y）计算：Y = ×100%式中：w1纤维重；r1纤维的水分含量，(%

22、)；w2海带重；r2海带的水分含量，(%)。2.5膳食纤维的性能测定膨胀力测定12：称取1.00g膳食纤维粉末放入量筒中，读取纤维粉末的mL数，然后根据膳食纤维的膨胀力，加入20水适量，摇匀，在20放置24h，读取量筒中的纤维物料吸水膨胀后的mL数，最后将膨胀后的纤维物料堆积减去干纤维物料体积后比上样品的干重，即为膨胀力(mL/g)。膨胀力 = × 100%持水力测定12：称取1.00g膳食纤维粉末放入烧杯中，加入20水适量，摇匀，在20浸泡1h，将吸饱水的纤维倒入滤纸漏斗上过滤，待水沥干后，把结合了水的纤维全部转移到表面皿中称重，计算持水力。持水力 = × 100%3 结

23、果与分析3.1复合酶酶解相关因素对膳食纤维产率的影响3.1.1酶用量对膳食纤维产率的影响图31 酶用量对海带膳食纤维产率的影响由图31可见，随着复合酶用量的增加，膳食纤维的产率先增加后下降，在蛋白酶:纤维素酶=20:1时膳食纤维产率达到最高。3.1.2酶解温度对膳食纤维产率的影响图32 酶解温度对膳食纤维产率的影响由图32可以看出，随着温度的升高，海带膳食纤维的产率在50时达到最高。由于酶的使用有一个最适温度，故当温度过高时，酶由于蛋白质的变性而失活，海带膳食纤维的产率便急剧下降，所以50为酶解温度时可以得到较满意的膳食纤维的产率。3.1.3酶解时间对膳食纤维产率的影响图33 酶解时间对膳食纤

24、维产率的影响蛋白酶能除去海带中的蛋白质，而纤维素酶能有效地破坏海藻体的细胞壁，但是随着酶解时间的延长，会导致部分可溶性膳食纤维随之流失而使产率下降。从图33可以看出，酶解时间在75min90min时，即可得较满意的结果。3.1.4酶解条件正交试验结果与分析表31 酶解条件正交试验结果与分析序号A酶解时间(min)B酶解温度()C蛋白酶用量:纤维素酶用量产率(%)111119.8212221.4313322.1421222.8522322.4623121.9731320.3832119.4933221.5K163.362.761.1K267.163.365.7K361.065.564.6k121

25、.120.920.4k222.321.121.9k320.321.821.5R2.00.91.5优水平A2B3C2从表31极差分析得知：RA>RC>RB说明3种因素对提取结果影响大小依次为A>C>B，因素A的k2> k1> k3，因素B的k3 >k2> k1，因素C的k2> k3> k1由此确定最佳组合是A2B3C2，即蛋白酶与纤维素酶用量比为20:1、在50条件下酶解90min时，膳食纤维产率较高。3.2碳酸钠提取相关因素对膳食纤维产率的影响3.2.1碳酸钠浓度对膳食纤维产率的影响图34 碳酸钠的浓度对海带膳食纤维产率的影响从图34

26、可以看出，当以1%的碳酸钠对酶解后的海带进行提取时，膳食纤维的产率较高。所以，碳酸钠提取时的最佳浓度为1%的碳酸钠溶液。3.2.2碳酸钠提取温度对膳食纤维产率的影响图35 碳酸钠提取时温度对海带膳食纤维产率的影响从图35可以看出，随着碱提温度的提高，膳食纤维的产率也随之提高，在温度为65时达到最高，而后随着温度的提高产率下降，故碱提温度取65为宜。3.2.3碳酸钠用量对膳食纤维产品的影响图36 碳酸钠用量对膳食纤维产率的影响从图36可见，随着纯碱用量的增加，膳食纤维的产率随着上升，但到40倍量时产率变化不大，同时纤维产品的色泽加深。综合考虑，以30倍浓度为1%碳酸钠溶液提取时膳食纤维的产率和色泽都较佳。3.2.4碳酸钠提取时时间对膳食纤维产率的影响图37 碳酸钠的提取时间对膳食纤维产率的影响由图37可以看出，随着纯