豆渣提取膳食纖維工藝研究

摘要:膳食纖維在食品營(yíng)養(yǎng)和臨床醫(yī)學(xué)上有重要作用。利用豆渣制備膳食纖維素源，一方面可以充分利用豆粉生產(chǎn)的下腳料，另一方面豆渣中纖維素含量較高，原材料來源廣、含量高等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)選擇豆渣為研究對(duì)象。

關(guān)鍵詞:豆渣 膳食纖維 工藝

1 課題背景

膳食纖維是指人體內(nèi)難以被酶解消化高分子多糖類物質(zhì)的總稱。膳食纖維廣泛存在于谷類、豆類、水果、蔬菜以及海藻植物中。利用豆渣制備膳食纖維素源，一方面可以充分利用豆粉生產(chǎn)的下腳料，變廢為寶綜合利用，另一方面豆渣中纖維素含量較高，原材料來源廣、含量高等優(yōu)點(diǎn)。

大豆是我國(guó)主要農(nóng)作物之一，豆制品加工企業(yè)每年產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物—豆渣，是獲得豆渣膳食纖維的最有效途徑。它所獲得的膳食纖維與人體的營(yíng)養(yǎng)和疾病有密切關(guān)系，能預(yù)防和治療各種疾病，被稱為繼;“淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)和水”之后的“第七營(yíng)養(yǎng)素”，是人類飲食不可缺少的營(yíng)養(yǎng)成分之一。因膳食纖維在食品營(yíng)養(yǎng)和臨床醫(yī)學(xué)上有重要作用。因此，被應(yīng)用于各種食品或強(qiáng)化膳食纖維的功能性食品上。

大豆膳食纖維作為一種功能因子，廣泛用于制作功能性食品。大都集中在豆制品的副產(chǎn)品—豆渣中，加工過程中往往做為副產(chǎn)品被賣飼料。豆渣中膳食纖維含量高，而且，植酸含量低。因此，其對(duì)鈣、鋅等礦物元素的吸附性小，對(duì)人體的營(yíng)養(yǎng)吸收無太大影響。且纖維含量高，纖維質(zhì)結(jié)構(gòu)好，是難得的物美價(jià)廉的食物纖維源。所以，本實(shí)驗(yàn)選擇豆渣為研究對(duì)象。

目前，提取膳食纖維的方法歸納為:物理、化學(xué)和生物技術(shù)三大類。但物理提取方法存在著局限性，許多功能性的改變單純很難實(shí)現(xiàn)。生物技術(shù)提取中，酶的價(jià)格使生產(chǎn)成本增加[3]，而化學(xué)方法提取的途徑多且成本相對(duì)較低，適合生產(chǎn)。目前已經(jīng)被多種方法所改良，如強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、醇等。

2 膳食纖維的簡(jiǎn)介和生理功能

2.1 膳食纖維的組成

從具體的組成成份看，包括阿拉伯半乳聚糖、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、阿拉伯木聚糖、木糖葡聚糖、纖維素和木質(zhì)素等，根據(jù)膳食纖維生理功能的有無可以將其分為兩類:作為能量填沖劑的普通膳食纖維和作為生理活性物質(zhì)的膳食纖維;根據(jù)膳食纖維的溶解性，可以分為可溶性膳食纖維(SDF)和不溶性膳食纖維(IDF)。

可溶性膳食纖維有廣泛的生理作用許多方面具有比不溶性膳食纖維更強(qiáng)的生理作用。已有研究表明:膳食纖維中的不溶性成分主要作用于腸道產(chǎn)生機(jī)械蠕動(dòng)效果，而可溶性成分則更多的發(fā)揮代謝功能。因此，膳食纖維中可溶性成分的組成比例是影響膳食纖維生理功能的一個(gè)重要因素。

2.2 膳食纖維的生理功能 ①既具有較強(qiáng)的吸水能力和預(yù)防腸道疾病的作用。②具有吸附有機(jī)物的功能與預(yù)防心血管疾病的作用。③對(duì)陽離子有結(jié)合、交換的功能和降低血壓的作用。④有改變腸道系統(tǒng)中微生物群落組成的物理特性。

此外，增加食物中的膳食纖維還可以降低糖尿病患者空腹時(shí)及餐后的血糖，延緩病人的饑餓感。由于膳食纖維對(duì)糖代謝、脂類代謝及消化道等方面有重要功能，對(duì)預(yù)防肥胖癥、大腸癌、糖尿病及高血脂起著重要作用。因而，提取膳食纖維具有重要的意義。

3 膳食纖維的國(guó)內(nèi)外概況

3.1 國(guó)外概況

本世紀(jì)六十年代，美國(guó)學(xué)者Burkiu Trowell發(fā)現(xiàn);西歐各國(guó)常見的文明病(心臟病、膽結(jié)石、糖尿病、高血壓等)，在非洲大陸土著居民中幾乎沒有，進(jìn)而研究發(fā)現(xiàn)這主要與日常攝取的DF量有關(guān)。七十年代西方國(guó)家率先開展DF及DF食品的研究與開發(fā)工作;八十年代已有系列的DF食品問世。西方一些國(guó)家陸續(xù)將DF作為一種功能性食品原料用于食品工業(yè)，多種添加DF的點(diǎn)心、面包、果醬、飲料等高纖維食品應(yīng)運(yùn)而生，并形成了一定的市場(chǎng)規(guī)模。美、日等國(guó)近年來已將DF食品作為預(yù)防大腸癌、冠心病、糖尿病等疾病的主要食品。

3.2 國(guó)內(nèi)概況

我國(guó)在膳食纖維的研究與開發(fā)起步較晚，尤其是膳食纖維的分析方法相對(duì)國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家尚處于較低水平，但我國(guó)膳食纖維來源廣闊，數(shù)量很大，所以有著十分廣闊的開發(fā)前景。

4 試驗(yàn)方法

方法與步驟

4.1 豆渣提取膳食纖維的生產(chǎn)工藝流程

豆渣→干燥→粉碎→超臨界CO2萃取纖維脂類→稱樣→加水→調(diào)pH →過濾→乙醇處理→抽濾→烘干→稱重→成品

4.2 豆渣纖維的制備

將豆渣于80～100℃條件下干燥至水分含量小于6%然后粉碎得粒度小于0.174mm的豆渣纖維。

4.3 豆渣纖維脂類的萃取

根據(jù)超臨界流體萃取技術(shù)的原理，操作時(shí)萃取壓力、溫度、時(shí)間、萃取劑流量是影響萃取率的主要因素

準(zhǔn)確稱取一定量的豆渣纖維裝入料筒，并注意原料不應(yīng)裝得過滿，保證頂隙度在5cm以上。將料筒放入萃取缸，裝好壓環(huán)、密封圈，旋緊上堵頭，開啟制冷，使CO2體開始循環(huán)，將萃取缸、分離器I、分離器II、控溫儀分別調(diào)整到所設(shè)定的溫度;當(dāng)溫度降至0℃左右，萃取缸、分離器I、分離器II溫度達(dá)到所設(shè)定的溫度后，打開閥門1(CO2在冷循環(huán)中進(jìn)行液化)，然后打開高壓泵進(jìn)行加壓，當(dāng)萃取缸內(nèi)壓力符合要求時(shí)，調(diào)節(jié)閥門3，4控制分離器I和分離器II的壓力達(dá)到平衡，并且萃取缸內(nèi)壓力小變，開啟閥門2進(jìn)行回流，達(dá)到所選定的萃取時(shí)間后，從分離器I和分離器II的出料口收集萃取物。當(dāng)萃取缸內(nèi)壓力降到表壓為零時(shí)，打開上堵頭，取出料筒，得脫脂處理的豆渣纖維[3]。工藝參數(shù)為:提取壓力30MPa，溫度為45℃，萃取劑流量為23L/h，提取時(shí)間為100min，可以使提取率達(dá)到4.86%。

4.4 豆渣膳食纖維的提取

稱取一定量的豆渣纖維樣品，加水，調(diào)PH，在水溶液中進(jìn)行提取可溶性纖維的過濾，將濾液以4倍體積的無水乙醇處理，靜置30min。通過烘干稱量的多孔玻璃漏斗進(jìn)行抽濾，并用乙醇清洗盛濾液的容器，將漏斗及沉淀物置于105℃烘箱中，烘干至恒重，稱重。工藝參數(shù)為:提取溫度為100℃，pH為4，加水量80mL，提取時(shí)間為5min，可以使提取率達(dá)到4.69%。

5 結(jié)論

采用超臨界CO2流體萃取技術(shù)脫除豆渣纖維中脂類物質(zhì)，具有高效，低耗，無污染無萃取劑殘留等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還具有脫色及脫除異雜味的作用，使產(chǎn)品顏色和風(fēng)味更高純正。試驗(yàn)得到的萃取率較高。

采用化學(xué)處理方法乙醇制備膳食纖維，盡管提取率較高、其工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、去除淀粉、蛋白質(zhì)比較徹底，但這一過程幾乎導(dǎo)致了100%的可溶性纖維素、超過50%的半纖維素和10～30%的纖維素?fù)p失掉，因此存在一定的局限性。

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