竹笋膳食纤维制备与微胶囊化包埋复合及功能特性研究

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本文以竹笋饮料、罐头生产加工的下脚料为原料,探讨了竹笋膳食纤维的制备工艺、竹笋膳食纤维微胶囊化包埋复合工艺,并对不同方法制备的竹笋膳食纤维及其复合前后的功能特性进行了详细而全面的研究对比,主要研究结果如下:在分析发酵温度、时间和接种量等单因素对持水力和膨胀力等物化特性影响的基础上,通过响应面试验分析优化了发酵制取竹笋膳食纤维工艺,结果为:接种量为12%,温度为44℃,发酵时间为20h,所得膳食纤维产品得率为3.66%,水溶性膳食纤维含量为5.03g/100g,非水溶性膳食纤维含量为48.36 g/100g;持水力、膨胀力、阳离子交换能力分别为:6.19 g/g、4.92 ml/g、0.239 mmol/g;胆汁酸最大吸附量5.8 mg/g;对Ag+、Pb2+、Cu2+的最大吸附量分别为65.5、35.6、32.7μmol/g。分别比较化学法、酶法和发酵法等三种方法制备竹笋膳食纤维品在感官品质、理化特性及微观形态等方面的差异。红外光谱分析结果显示发酵法膳食纤维特有官能团为:1735.20cm-1 C=O伸缩振动峰吸收,为醛/酮的主要特征吸收峰;指纹区1541.49芳环骨架振动吸收峰后段几个吸收峰增强,1319.10 cm-1归属为羧酸二聚体(1320cm-1~1210cm-1)C-0伸缩振动。通过电镜观察对比发酵膳食纤维与未发酵膳食纤维,发现前者含有大量发酵菌丝体。在单因素试验的基础上,通过正交试验优化了膳食纤维的复合工艺,结果表明:乳化剂为吐温80(0.2%)+单酐酯(0.1%),1%果胶作包埋剂,壁材与芯材复合比例为3:7;喷雾干燥进出风温度分别为175℃、65℃,物料流速为0.6ml/s,所得产品包埋率最高。与未包埋膳食纤维相比,持水力、膨胀力、阳离子交换能力分别提高14.85%,10.85和降低了60%;黏度值为30.6 MPa.s,近似为壁材黏度值的10倍,为芯材黏度值的15倍;对胆汁酸分子的吸附结合能力在37℃达7.9mg/g,相比芯材提高了38.6%。红外光谱分析结果显示1%果胶浓度包埋的复合纤维中含有芳环的特征吸收峰1540.96cm-1,与简单混合膳食纤维图谱对比,基本实现复合膳食纤维主料—竹笋膳食纤维的再现。实验结果证明:发酵法整体优于其他制备方法,发酵法制取膳食纤维质量优于其他方法制取的膳食纤维质量,其中含有大量发酵菌丝体,成为发酵膳食纤维比未发酵膳食纤维营养价值高的另一个原因;包埋复合后的膳食纤维功能特性优于单一膳食纤维。显微观察结果与红外光谱分析结果分别说明,复合竹笋膳食纤维颗粒包埋比较成功,对竹笋膳食纤维实行微胶囊化包埋复合具有可行性,通过微胶囊化包埋复合基本能实现增大水溶性膳食纤维含量、增加人体对营养素吸收、改善纤维口感以及能够防潮等目的。综上所述,将竹笋饮料、罐头加工生产所得下脚料用来提取制备竹笋膳食纤维,并给予复合处理,制备成多功能复合膳食纤维产品,变废为宝,一举两得,不仅能为当前因为饮食结构失衡、营养过剩而引起诸多疾病的人们带来福音,同时也实现了竹笋资源的高效综合利用,应用前景广阔。
摘要第4-6页
Abstract第6-7页
1 绪论第11-24页
    1.1 膳食纤维的定义及分类第11-13页
        1.1.1 膳食纤维的定义第11-12页
        1.1.2 膳食纤维的分类第12-13页
            1.1.2.1 根据溶解性分类第12页
            1.1.2.2 根据来源分类第12页
            1.1.2.3 根据在大肠内发酵程度分类第12-13页
            1.1.2.4 根据组分分类第13页
    1.2 膳食纤维物化特性与生理功效第13-15页
        1.2.1 膳食纤维的物化特性第13-14页
            1.2.1.1 高持水力第13页
            1.2.1.2 高膨胀力第13页
            1.2.1.3 吸附作用第13-14页
            1.2.1.4 黏性和凝胶性第14页
            1.2.1.5 结合阳离子能力第14页
            1.2.1.6 改变肠道系统中微生物群落组成第14页
        1.2.2 膳食纤维的生理功效第14-15页
            1.2.2.1 水溶性膳食纤维生理功效第14-15页
            1.2.2.2 非水溶性膳食纤维生理功效第15页
    1.3 膳食纤维制备第15-16页
        1.3.1 物理法第15页
        1.3.2 化学法第15页
        1.3.3 酶法第15-16页
        1.3.4 酶-化学法第16页
        1.3.5 发酵法第16页
    1.4 膳食纤维国内外研究动态第16-20页
        1.4.1 膳食纤维资源开发的研究第17页
        1.4.2 制备工艺研究第17-18页
        1.4.3 物化特性及生理功能研究第18页
        1.4.4 在食品工业中应用的研究第18-19页
        1.4.5 复合膳食纤维的研究第19-20页
    1.5 竹笋资源开发利用现状第20-21页
    1.6 膳食纤维复合必要性第21-22页
    1.7 研究目的及意义第22-24页
2 竹笋膳食纤维制备工艺研究第24-43页
    2.1 实验材料第24页
    2.2 实验仪器第24-25页
    2.3 实验方法第25-29页
        2.3.1 竹笋膳食纤维制备工艺第25-26页
            2.3.1.1 化学法第25页
            2.3.1.2 酶法第25-26页
            2.3.1.3 发酵法第26页
        2.3.2 发酵方案优化试验第26-27页
            2.3.2.1 单因素影响试验第26-27页
            2.3.2.2 响应面分析试验第27页
        2.3.3 膳食纤维分离纯化第27-28页
        2.3.4 膳食纤维化学组成及物化特性测定第28-29页
            2.3.4.1 化学组成测定第28页
            2.3.4.2 物化特性测定第28-29页
        2.3.5 膳食纤维红外光谱测定第29页
        2.3.6 发酵膳食纤维电镜观察第29页
    2.4 结果与分析第29-42页
        2.4.1 发酵方案优化试验第29-36页
            2.4.1.1 接种量对发酵膳食纤维WHC与SWC的影响第29-30页
            2.4.1.2 发酵时间对发酵膳食纤维WHC与SWC的影响第30-31页
            2.4.1.3 发酵温度对发酵膳食纤维WHC与SWC的影响第31-32页
            2.4.1.4 响应面分析试验第32-36页
        2.4.2 不同制备工艺对膳食纤维得率的影响第36页
        2.4.3 不同制备工艺对膳食纤维感官品质的影响第36-37页
        2.4.4 不同制备工艺对膳食纤维化学组成的影响第37页
        2.4.5 不同制备工艺对膳食纤维物化特性的影响第37-39页
            2.4.5.1 不同制备工艺对WHC、SWC及CEC的影响第37-38页
            2.4.5.2 不同制备工艺对胆汁酸与重金属离子吸附的影响第38-39页
        2.4.6 膳食纤维红外光谱比较第39-41页
        2.4.7 发酵膳食纤维电镜观察第41-42页
    2.5 小结第42-43页
3 膳食纤维的微胶囊化包埋复合第43-60页
    3.1 实验器材第43-44页
        3.1.1 药品试剂第43页
        3.1.2 仪器设备第43-44页
    3.2 实验方法第44-45页
        3.2.1 微胶囊化包埋复合膳食纤维制备第44-45页
            3.2.1.1 微胶囊化包埋复合膳食纤维制备工艺流程第44页
            3.2.1.2 微胶囊化包埋复合膳食纤维制备工艺优化第44页
            3.2.1.3 微胶囊化包埋复合膳食纤维包埋率测定第44-45页
        3.2.2 膳食纤维微胶囊化包埋复合后物化特性测定第45页
        3.2.3 膳食纤维微胶囊化包埋复合后生物显微镜观察第45页
        3.2.4 膳食纤维微胶囊化包埋复合后电子显微镜观察第45页
        3.2.5 膳食纤维微胶囊化包埋复合后红外光谱测定第45页
    3.3 结果与分析第45-59页
        3.3.1 微胶囊化包埋复合膳食纤维制备工艺优化第45-52页
            3.3.1.1 乳化剂种类及浓度对包埋率的影响第45-47页
            3.3.1.2 不同壁材及浓度对包埋率的影响第47-48页
            3.3.1.3 壁材与芯材复合比例对包埋率的影响第48页
            3.3.1.4 喷雾干燥物料流速对包埋率的影响第48-50页
            3.3.1.5 微胶囊化包埋复合膳食纤维制备正交试验第50-52页
        3.3.2 膳食纤维微胶囊化包埋复合前后物化特性比较第52-54页
            3.3.2.1 膳食纤维微胶囊化包埋复合前后持水力与膨胀力比较第52-53页
            3.3.2.2 膳食纤维微胶囊化包埋复合前后粘度与阳离子交换能力比较第53-54页
            3.3.2.3 膳食纤维微胶囊化包埋复合前后胆汁酸吸附能力比较第54页
        3.3.3 膳食纤维微胶囊化包埋复合前后生物显微镜观察比较第54-56页
        3.3.4 膳食纤维微胶囊化包埋复合前后电子显微镜观察比较第56-57页
        3.3.5 膳食纤维微胶囊化包埋复合前后红外光谱比较第57-59页
    3.4 小结第59-60页
4 结论与建议第60-63页
    4.1 结论第60-62页
    4.2 建议第62-63页
参考文献第63-70页
附录A第70页
附录B第70-71页
致谢第71页
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