高純度豆渣膳食纖維的制備及性能研究

高純度豆渣膳食纖維的制備及性能研究

通過處理大豆，30%40%的豆渣可以得到處理，50%的豆渣可以得到處理。目前國(guó)內(nèi)大豆食品行業(yè)每年大約生產(chǎn)2000萬(wàn)t以上的濕豆渣,數(shù)量十分可觀。膳食纖維具有降低人體內(nèi)膽固醇含量、防止人體腸道癌變、改善糖尿病患者的糖耐受性等作用。目前制備膳食纖維的方法主要有化學(xué)分離法、化學(xué)試劑-酶結(jié)合分離法、膜分離法、發(fā)酵法。利用堿煮后酶解的方法,能夠除去豆渣中的淀粉和蛋白質(zhì),得到較純凈的豆渣膳食纖維,優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單、成本低、可同時(shí)制備可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維。此方法已被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn),但是加工過程對(duì)膳食纖維產(chǎn)品的理化性質(zhì)和生理功能的影響還未見深入研究報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)采用化學(xué)試劑-酶結(jié)合分離法制備豆渣膳食纖維,并對(duì)其加工性能和生理活性有關(guān)的物化性質(zhì)進(jìn)行分析和研究。1材料和方法1.1材料和試劑豆渣、雞蛋市售。鹽酸、氯化鈉、冰醋酸、鄰苯二甲醛、無水乙醚、亞硝酸鈉、膽酸鈉均為分析純,甲基紅-溴甲酚綠指示劑廣州化學(xué)試劑廠。1.2t-500型粉碎機(jī)2.755B分光光度計(jì)上海精密科學(xué)儀器有限公司;Alpha-4型冷凍干燥器德國(guó)Christ公司;T-500型粉碎機(jī)上海嘉定糧油檢測(cè)儀器廠;pHS-3C精密pH計(jì)上海雷磁儀器廠;DDS-307電導(dǎo)率儀上海益儀器廠;LJS-IA/IB快速水分儀上海綠洲檢測(cè)儀器有限公司。1.3方法1.3.1豆渣復(fù)合蛋白酶液的制備市售新鮮豆渣用清水沖洗凈,放入烘箱中,在100℃左右的條件下烘干、粉碎。加入4%NaOH溶液,體積與豆渣重量比為20:1(V/m),加熱至80℃,保溫80min,然后將溫度降至45℃,調(diào)pH值至7,加入豆渣重0.3%(m/m)的復(fù)合蛋白酶,在45℃條件下酶解6h,離心收集沉淀,清水洗滌,甩干去水后于80℃烘干,待脫色。脫色時(shí),料水比為1:5(m/V),雙氧水用量3%,pH值為10,漂白溫度80℃,漂白時(shí)間3.5h,漂白后水洗、干燥、粉碎,過100目篩,可得大豆膳食纖維粉樣品。1.3.2脂肪和灰黑含量測(cè)定水分含量測(cè)定:GB/T5009.3—2003;蛋白質(zhì)含量測(cè)定:GB/T5009.5—2003;灰分含量測(cè)定:GB/T5009.4—2003;脂肪含量測(cè)定:GB/T5009.6—2003;膳食纖維含量測(cè)定:AACC32—06。1.3.3持水力的測(cè)定稱取0.3g大豆膳食纖維樣品,加水20ml,室溫條件下放置16h,以14000r/min離心15min,棄去上清液,稱離心管及其中物總質(zhì)量,冷卻干燥,再次稱離心管質(zhì)量,然后按公式(1)計(jì)算持水力。1.3.4溶脹性的測(cè)定稱取大豆膳食纖維樣品0.1g,準(zhǔn)確吸取5ml的蒸餾水加入其中,振蕩均勻后室溫放置24h,讀取液體中膳食纖維的體積,按公式(2)計(jì)算溶脹性。1.3.5膳食纖維結(jié)合水克數(shù)的制備將100mg大豆膳食纖維樣品浸泡于25ml4℃的蒸餾水中,在14000r/min條件下離心處理1h,小心除去上清液,殘留物置于G-2多孔玻璃上,靜置1h后稱重,然后在120℃條件下干燥2h后再次稱重,兩者差值即為所結(jié)合的水重量,換算成每克膳食纖維結(jié)合水克數(shù)。1.3.6玉米胚芽油乳化穩(wěn)定性試驗(yàn)按文獻(xiàn)方法測(cè)定,取20ml7%的大豆膳食纖維樣品溶液與20ml玉米胚芽油在混合機(jī)中高速混合5min,然后將試樣在3000r/min條件下離心5min,離心后保留乳化能力的大豆膳食纖維樣品量占總混合物的百分比稱“穩(wěn)定性指數(shù)”。1.3.7離心條件下攪拌取4g大豆膳食纖維樣品與20ml玉米胚芽油在50ml離心管中混合,每隔5min攪拌一次,30min后將混合物在1600r/min條件下離心25min。游離脂肪通過離心分離,結(jié)合脂肪的量可被測(cè)出,結(jié)合脂肪的能力即1g膳食纖維樣品所結(jié)合脂肪的量。1.3.8agno3溶液鑒定取500mg大豆膳食纖維樣品放入30ml0.1mol/LHCl水溶液中,在4℃條件下過夜,然后用蒸餾水清洗去除過量的酸,用10%的AgNO3溶液鑒定至不含有氯離子為止,干燥。準(zhǔn)確稱取300mg這種酸化的豆渣膳食纖維干燥樣品分散于100ml5%NaCl溶液中,用磁力攪拌器攪拌,以酚酞作指示劑,用0.01mol/LNaOH溶液緩慢滴定,當(dāng)溶液微紅時(shí)停止滴定,振搖,褪色后再滴,直至振搖5min仍不褪色為終點(diǎn),計(jì)算其陽(yáng)離子交換能力。并記錄滴定過程中pH值。作VNaOH與pH值關(guān)系圖。1.3.9亞硝酸根離子吸附效果測(cè)定參考GB5009.33—85方法。1.3.1豆渣膳食纖維對(duì)樣品中膽酸鈉的吸附在250ml的錐形瓶中加入含0.2g膽酸鈉的0.15mol/LNaCl溶液100ml,調(diào)節(jié)pH7,分別加豆渣膳食纖維1.0、2.0、3.0、4.0g,于37℃恒溫下分別電磁攪拌反應(yīng)1~6h后,準(zhǔn)確移取1ml樣液測(cè)定其中膽酸鈉的濃度,根據(jù)反應(yīng)前后溶液中膽酸鈉的濃度差計(jì)算豆渣膳食纖維對(duì)它的吸附量。1.3.1標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作取市售鮮雞蛋的蛋黃,用9倍蒸餾水充分?jǐn)嚧虺扇橐?。分別取20g豆渣膳食纖維粉于200ml的三角瓶中,加入50g稀釋蛋黃液,攪拌均勻,調(diào)節(jié)體系pH值為2.0至7.0,置搖床中37℃振蕩2h,然后以4000r/min離心2h沉淀膳食纖維,吸取0.04ml上清液,采用鄰苯二甲醛法在波長(zhǎng)550nm處比色測(cè)定膽固醇含量。以膽固醇為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。其中吸附量的計(jì)算見公式(3)。2結(jié)果與分析2.1降低肪和蛋白質(zhì)的含量如表1所示,經(jīng)過一系列提取過程豆渣膳食纖維中的脂肪和蛋白質(zhì)分別降低至0.8%和3.2%,灰分的含量也有所下降。豆渣膳食纖維粉中的總膳食纖維純度達(dá)到87.5%,比豆渣原料的57.8%有顯著提高。2.2持水力、溶脹性由表2可知,豆渣原料經(jīng)加工處理成豆渣膳食纖維后持水力、溶脹性、結(jié)合水力顯著提高。其持水力從6.69ml/g上升到12.3ml/g,提高了84%;溶脹性由7.1ml/g增至14.3ml/g,增加了1倍;結(jié)合水力也由5.6g/g增加到7.8g/g,提高了39%。2.3乳化穩(wěn)定性測(cè)定由表2可知,豆渣膳食纖維粉的乳化能力較差,其與玉米胚芽油形成的乳濁液穩(wěn)定系數(shù)僅為11.5%,低于豆渣原料的18.7%。一般情況下,一個(gè)較好的乳濁液其穩(wěn)定性指數(shù)大于90%,而一個(gè)較差的乳濁液其穩(wěn)定性指數(shù)低于50%。推測(cè)原因是提取、漂白等加工過程使蛋白質(zhì)含量降低,造成了乳化能力下降。豆渣膳食纖維與原料在脂肪結(jié)合能力上沒有表現(xiàn)出明顯差異。2.4陽(yáng)離子交換能力膳食纖維呈現(xiàn)一種弱的陽(yáng)離子交換樹脂作用,可與陽(yáng)離子特別是有機(jī)陽(yáng)離子進(jìn)行可逆的交換。由表2可知,豆渣膳食纖維、豆渣原料的陽(yáng)離子交換能分別為1.32、1.55mmol/g,經(jīng)提取、漂白等工藝處理得到的膳食纖維的陽(yáng)離子交換能力有所減小,推測(cè)是處理過程膳食纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)中的側(cè)鏈基團(tuán)結(jié)構(gòu)有一定程度的破壞造成的。2.5ph值對(duì)no2吸附的影響圖1為不同pH值條件下,豆渣膳食纖維吸附NO2規(guī)律,由圖1可知,溶液體系中NO2濃度在240min左右基本穩(wěn)定,吸附作用達(dá)到反應(yīng)終點(diǎn)。反應(yīng)體系pH值對(duì)豆渣膳食纖維的NO2吸附作用有著較大的影響,在溶液pH值為2時(shí),反應(yīng)體系中NO2濃度最小,吸附量為16.5μmol/g,吸附率達(dá)75%。在pH值為3時(shí),吸附率為67.3%,而在pH值為5和7時(shí),吸附量降低到了48.6%與39.1%。在pH值為2左右該膳食纖維對(duì)NO2的吸附能力較強(qiáng),這與人體內(nèi)胃液pH較接近,推測(cè)豆渣膳食纖維在人體內(nèi)對(duì)NO2應(yīng)有很好的吸附效果。表3是豆渣膳食纖維與豆渣原料吸附NO2能力的比較,在4種pH值條件下豆渣原料對(duì)NO2吸附能力均強(qiáng)于豆渣膳食纖維。分析認(rèn)為漂白過程的熱堿條件可能使存于細(xì)胞壁中阿拉伯木聚糖脫離出來而使可溶性膳食纖維而被除去,且氫氧化鈉會(huì)破壞阿魏酸,這些都可能導(dǎo)致該膳食纖維結(jié)合NO2能力變?nèi)酢?.6g添加量對(duì)吸附膽酸鈉效果的影響膳食纖維能吸附膽酸鹽,增加膽汁酸排泄,促進(jìn)膽固醇代謝,使體內(nèi)膽固醇含量下降。由圖2、3可見,豆渣膳食纖維的添加量越多,溶液中被吸附的膽酸鈉量越多,達(dá)到吸附平衡的時(shí)間也越長(zhǎng),完成吸附作用的時(shí)間增加。膽酸鈉反應(yīng)液中分別加入1、2、3、4g豆渣膳食纖維時(shí),完成吸附作用時(shí)間分別約為2~5h,吸附率分別為14%、23%、33%、58%。豆渣原料吸附膽酸鈉達(dá)到吸附平衡所用的時(shí)間與豆渣膳食纖維相近,最終吸附率低于豆渣膳食纖維,其值為12%、21%、31%、50%。Kahlon等曾研究大豆幾種成分對(duì)膽酸鈉的吸附作用,發(fā)現(xiàn)大豆纖維的對(duì)膽酸鈉的吸附作用僅僅稍強(qiáng)于大豆的干燥粉末,本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果也證明純度很高的豆渣膳食纖維與豆渣原料相比較,吸附膽酸鈉作用增加幅度不大,4g添加量水平時(shí)豆渣膳食纖維比豆渣原料的吸附率僅高出8%。原因可能是大豆中其他成分也具有吸附膽酸鈉作用,或者膳食纖維這種吸附作用有賴于其他物質(zhì)協(xié)助完成。2.7原料吸附量測(cè)定豆渣膳食纖維對(duì)膽固醇的吸附作用如圖4所示。pH7條件下豆渣膳食纖維對(duì)膽固醇的吸附量為8.51mg/g,比豆渣原料提高了145%,pH2條件下,吸附量為4.16mg/g,比豆渣原料提高了85.7%。體系的酸堿性對(duì)膳食纖維吸附膽固醇的能力有較大影響,在中性條件下膳食纖維對(duì)膽固醇的吸附能力高于酸性條件下的吸附能力。豆渣膳食纖維吸附膽固醇,形成不溶性顆粒,可以減少膽固醇在腸道的吸收,降低人體內(nèi)膽固醇含量。3膳食纖維亞硝酸根離子的吸附能力3.1豆渣膳食纖維與豆渣原料相比,持水力、溶脹性、結(jié)合水力、對(duì)膽固醇吸附能力有了明顯提高。去除豆渣中的非膳食纖維成分后,膳食纖維暴露出來網(wǎng)狀空間結(jié)構(gòu)、親水基團(tuán),因而對(duì)水分