豆渣中可溶性膳食纖維的提取第一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

前言第二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

隨著人們生活水平的提高，膳食日趨精細(xì)，高熱量、高蛋白、高脂肪和精細(xì)食品的大量攝入,所導(dǎo)致的富貴病（糖尿病、心血管病、肥胖、腸道癌、便秘、膽結(jié)石、脂肪肝等）越來(lái)越普遍。研究發(fā)現(xiàn)，膳食纖維對(duì)以上各種疾病有明顯的預(yù)防和治療作用，具有突出的保健功能，被公認(rèn)為“第七大營(yíng)養(yǎng)素”。大量的研究表明，膳食纖維的溶解性是影響其生理功能的重要因素?？扇苄陨攀忱w維（SDF）比不溶性膳食纖維（IDF）的生理功能更加突出。SDF在降低血脂、血清總膽固醇與低密度脂蛋白等水平方面更具有明顯的效果。第三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日研究表明，大豆膳食纖維是一種安全的優(yōu)質(zhì)膳食纖維。豆渣是生產(chǎn)大豆分離蛋白、豆粉和豆腐等豆制品的副產(chǎn)品。長(zhǎng)期以來(lái)主要用作牲畜的飼料，附加值低，許多豆渣未被有效利用,造成資源的浪費(fèi),并對(duì)環(huán)境造成污染。如何合理開(kāi)發(fā)利用這一資源，生產(chǎn)水溶性膳食纖維，提高大豆資源的利用率，減少環(huán)境污染，是目前世界食品工業(yè)研究的熱點(diǎn)。為此本實(shí)驗(yàn)以豆渣為原料，對(duì)其可溶性膳食纖維（SDF）的提取工藝和理化特性進(jìn)行了研究。第四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日本論文分為兩個(gè)部分：1、豆渣SDF制備工藝的研究

2、豆渣SDF理化性質(zhì)的研究第五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

實(shí)驗(yàn)一豆渣可溶性膳食纖維制備工藝的研究第六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日1.實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)樣本：豆渣（自制）主要試劑：

無(wú)水乙醇、濃硫酸、氫氧化鈉、苯酚等ViscozymeL植物復(fù)合水解酶諾維信生物技術(shù)有限公司食品級(jí)Alcalase蛋白水解酶諾維信生物技術(shù)有限公司食品級(jí)

第七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

2.技術(shù)路線：豆渣預(yù)處理豆渣粉成分分析

豆渣SDF酶法制備工藝的單因素分析

酶法提取SDF的正交試驗(yàn)分析

第八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日3.1豆渣預(yù)處理

原料→烘干→粉碎→過(guò)80目篩→豆渣粉3.實(shí)驗(yàn)方法第九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日3.2豆渣成分分析

蛋白質(zhì)含量測(cè)定：GB5009.5—85方法脂肪含量的測(cè)定：GB5009.6—85方法水分含量的測(cè)定：GB5009.3—85方法灰分含量的測(cè)定：GB5009.4—85方法總糖的測(cè)定：苯酚硫酸法粗纖維的測(cè)定：GB5009.10—2003方法第十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日3.3豆渣SDF的酶法制備工藝

原料豆渣粉→復(fù)合水解酶酶解（45℃）→加熱滅酶（100℃，10min）→蛋白酶水解(60℃,2h)→加熱滅酶（100℃，10min）→抽濾→濾液加四倍無(wú)水乙醇，沉淀過(guò)夜→離心（5000rpm,15min）→沉淀水溶→離心(800rpm,20min)→上清旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)(45℃)→冷凍干燥第十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

3.4

影響豆渣SDF得率的單因素分析

研究表明，經(jīng)過(guò)植物復(fù)合水解酶(纖維素酶、果膠酶、半乳聚糖水解酶、阿拉伯聚糖水解酶等)的工業(yè)酶酶解處理可以使不溶性的細(xì)胞壁組分轉(zhuǎn)化為可溶性組分從而使豆渣中SDF得率提高。第十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

因此本實(shí)驗(yàn)擬應(yīng)用控制性酶解技術(shù)對(duì)豆渣進(jìn)行酶解工藝處理，以提高豆渣中SDF的提取率。為了確定工藝條件，我們分別就料水比、提取時(shí)間、提取溫度、復(fù)合植物水解酶添加量以及溶液pH值對(duì)可溶性膳食纖維得率的影響進(jìn)行了單因素分析。單因素水平表見(jiàn)表1.1。第十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日表1.1單因素水平表

水平因素料水比溫度（℃）pH酶添加量（%）提取時(shí)間（h）11:10352.50.10.521:154030.15131:20453.50.21.541:255040.9251:30554.51.32.5第十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日3.5酶水解提取豆渣SDF的正交實(shí)驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定提取溫度、酶添加量以及溶液pH值為影響提取率的主要因素。設(shè)計(jì)三因素三水平的正交試驗(yàn)以優(yōu)化酶水解工藝條件。3.6SDF提取率的計(jì)算

SDF提取率（%）=（SDF冷凍干燥品質(zhì)量/干豆渣粉質(zhì)量）×100第十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日4.結(jié)果與討論4.1豆渣成分分析

對(duì)烘干粉碎后的豆渣進(jìn)行成分分析，結(jié)果見(jiàn)表1.2。從結(jié)果可知，豆渣的主要成分是粗纖維、蛋白質(zhì)和脂肪，含量分別為45.01%、24.58%和10.5%，而灰分和總糖含量比較低，只有4.3%和5.09%。

第十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

表1.2豆渣成分分析表成分含量（%）干基蛋白質(zhì)24.58脂肪10.5水分10.52灰分4.3總糖5.09粗纖維45.01第十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日4.2單因素結(jié)果分析

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，酶解反應(yīng)的主要影響因素為：pH值、酶添加量、酶解溫度。因此我們選擇ph2.5~3.5，溫度45~55℃，加酶量1~3%進(jìn)行正交試驗(yàn)。且最適料水比1：15，提取時(shí)間2.5h。單因素結(jié)果表如下圖：

圖1料水比料水比—SDF得率關(guān)系圖第十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D3提取時(shí)間—SDF得率關(guān)系圖圖4溶液pH—SDF得率關(guān)系圖圖5酶添加量—SDF得率關(guān)系圖圖2溫度—SDF得率關(guān)系圖

第十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日4.3正交試驗(yàn)結(jié)果分析

在料水比1：15、提取時(shí)間2.5小時(shí)的條件下，采用正交試驗(yàn)研究溫度、pH、加酶量這三個(gè)因素的相互作用對(duì)SDF得率的影響，該正交試驗(yàn)設(shè)定三因素三水平，所選條件和實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)下表1.3、1.4。表1.3正交試驗(yàn)因素水平表水平因素ABC溫度(℃)pH酶添加量%1452.51250323553.53第二十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日表1.4SDF正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果表實(shí)驗(yàn)號(hào)pH溫度（℃）[E]%得率%11116.421226.231337.642127.452237.862316.673131083218.493326.6K16.7337.9337.133K27.2677.4676.733K38.3336.9338.467R1.611.734

第二十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

從正交試驗(yàn)極差分析結(jié)果（R值）可知，各因素對(duì)SDF提取率影響最大的因素酶添加量（C），其次是pH（A），影響最小是酶解溫度（B）。由正交試驗(yàn)均值分析結(jié)果（K值）可知SDF制備最適工藝條件為A3B1C3，即pH值為3.5，酶解溫度45℃，加酶量為3%。在此條件下從豆渣中提取SDF的得率最大，達(dá)到10%。

第二十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日1.經(jīng)過(guò)原料成分分析，結(jié)果表明豆渣中豆渣的主要成分是粗纖維和蛋白質(zhì)，含量分別為45.01%、24.58%，而脂肪、灰分和總糖含量比較低，只有10.5%、4.3%和5.09%。2.通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交試驗(yàn)確定酶水解豆渣提取SDF最佳的工藝參數(shù)為：料水比：1：15；提取時(shí)間2.5h，pH為3.5，酶解溫度45℃，加酶量3%。在此條件下SDF得率為10%。3.經(jīng)過(guò)冷凍干燥得到的SDF，產(chǎn)品色澤淺，易漂白無(wú)異味。小結(jié)第二十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

實(shí)驗(yàn)二豆渣可溶性膳食纖維理化性質(zhì)的研究第二十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日1.實(shí)驗(yàn)材料與儀器

1.1實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)原料：豆渣SDF（按實(shí)驗(yàn)一確定的工藝制備）主要試劑：鹽酸羥胺、乙酸酐、三氟乙酸1.2主要設(shè)備高效液相色譜儀氣相色譜儀UV—2802S型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)EQUINOX55—傅立葉變換紅外光譜儀第二十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日2.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1）液相色譜測(cè)定豆渣SDF分子量分布2）氣相色譜分析豆渣SDF單糖組分3）傅立葉變換紅外光譜分析（FTIR）結(jié)構(gòu)4）紫外光譜分析第二十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日3.實(shí)驗(yàn)方法3.1液相色譜測(cè)定豆渣SDF分子量分布

取Dextran葡聚糖(右旋糖酐)標(biāo)準(zhǔn)品分別進(jìn)樣，記錄洗脫峰的保留時(shí)間，由凝膠滲透色譜GPC專用軟件繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，以標(biāo)準(zhǔn)分子量的對(duì)數(shù)值為縱坐標(biāo)，以相應(yīng)色譜峰的保留時(shí)間為橫坐標(biāo)進(jìn)行線性回歸，得回歸方程。根據(jù)GPC專用軟件繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線及供試品的保留時(shí)間采用GPC專用軟件計(jì)算樣品各組分的重均分子量及其分子量分布。第二十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日3.2氣相色譜分析豆渣SDF單糖組分

30mg樣品+2mol/L三氟乙酸2ml→于10ml具塞試管中→塞上塞子，膠條封口→殺菌鍋中120℃水解1h→自然冷卻→45℃旋轉(zhuǎn)蒸干去除三氟乙酸→加甲醇蒸干，重復(fù)3次→水洗2次，蒸干→加入0.5ml吡啶溶解+10mg鹽酸羥胺→90℃水浴反應(yīng)30min→冷卻，加入0.5ml乙酸酐，90℃水浴反應(yīng)30min→冷卻至室溫→進(jìn)樣分析。第二十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

同時(shí)作單糖標(biāo)準(zhǔn)品（鼠李糖、半乳糖、阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖和木糖）GC分析，并以采用內(nèi)標(biāo)法（以肌醇為內(nèi)標(biāo)）通過(guò)以下公式進(jìn)行定性定量分析:

式中A樣、A內(nèi)樣指樣品圖譜中樣品和肌醇內(nèi)標(biāo)的峰面積；A標(biāo)、A內(nèi)標(biāo)分別標(biāo)準(zhǔn)品圖譜中各標(biāo)準(zhǔn)品和肌醇內(nèi)標(biāo)的峰面積。第二十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

3.3傅立葉變換紅外光譜分析（FTIR）

結(jié)構(gòu)

取干燥的樣品2mg,與200mg經(jīng)干燥的溴化鉀粉末在紅外燈下,于瑪瑙研缽研磨后經(jīng)壓片機(jī)壓片，傅立葉變換紅外光譜分析儀在400～4000cm-1掃描。第三十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日3.4紫外光譜分析

取0.2mg/ml樣品溶液于紫外分光光度計(jì)上測(cè)定其紫外光譜，掃描波段為190～700nm。第三十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日4.結(jié)果與討論

4.1液相色譜測(cè)定豆渣SDF分子量分布根據(jù)3.1的方法建立標(biāo)準(zhǔn)曲線見(jiàn)圖2.1。由圖可見(jiàn)該方法的標(biāo)準(zhǔn)校正曲線線性良好。由標(biāo)準(zhǔn)曲線得到的回歸方程為：LgMw=11.6-0.377t（其中，Mw為重均分子量，t為保留時(shí)間），相關(guān)系數(shù)達(dá)0.9989。取測(cè)試樣品溶液20μL，根據(jù)3.1的方法得到豆渣SDF的分子量分布圖見(jiàn)圖2.2，軟件分析結(jié)果見(jiàn)表2.1。第三十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

由圖2.2，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程分析得到豆渣SDF的分子量分布見(jiàn)表2.2。由表2.2可見(jiàn)，分子量大于10000Da的組分占17%，分子量分布在10000～800Da的約占65%，還有16%左右的組分分子量分布在800Da以下。由此可見(jiàn)，從豆渣中提取的SDF產(chǎn)品主要分子量分布在861.805～2586.37和2586.37～9379.053，說(shuō)明提取出來(lái)的SDF以中等分子量可溶性多糖為主。第三十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2.1標(biāo)準(zhǔn)曲線第三十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2.2豆渣SDF分子量分布圖第三十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日NameArea%AreaStartTimeEndTimeMnMwMP1Peak7744814.5715.18317.8501797502312782484982Peak821111512.9617.85020.2331686921815133513Peak249774130.5620.23321.7174148470530884Peak355865934.3021.71722.9831686182920315Peak61460188.9722.98323.8006386647306Peak41405058.6323.80025.467295312330表2.1豆渣SDF分子量分布HPLC測(cè)定結(jié)果表第三十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日表2.2豆渣SDF各組分分子量分布及比例分子量含量%74224.96～751638.474.579379.053～74224.9612.962586.37～9379.05330.56861.805～2586.3734.399.76～424.0338.63第三十七頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

4.2氣相色譜分析豆渣SDF單糖組分

對(duì)單糖混標(biāo)（鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖）進(jìn)行氣相色譜分析，其保留時(shí)間分析圖見(jiàn)圖2.3，峰面積圖譜見(jiàn)圖2.4。由圖可知，各種單糖其保留時(shí)間分別為鼠李糖12.107min、阿拉伯糖13.115min、木糖13.72min、甘露糖17.26min、葡萄糖17.06min和半乳糖18.603min。肌醇（內(nèi)標(biāo)）保留時(shí)間為20.44min。第三十八頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

豆渣SDF的氣相色譜分析結(jié)果見(jiàn)圖2.5，軟件處理后得到的峰面積圖譜見(jiàn)圖2.6。根據(jù)出峰時(shí)間判斷單糖種類，見(jiàn)圖2.3和2.5，根據(jù)峰面積的比值確定各單糖間的比例關(guān)系，見(jiàn)圖2.4和2.6。計(jì)算各種單糖質(zhì)量，進(jìn)而計(jì)算所占百分比含量。豆渣SDF單糖組成及比例見(jiàn)表2.3。根據(jù)表2.3可知，豆渣SDF的單糖組分中包含有多種單糖，其中半乳糖的含量最高，其次是木糖、鼠李糖、阿拉伯糖、甘露糖和葡萄糖。

第三十九頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2.3單糖混標(biāo)保留時(shí)間圖譜第四十頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2.4單糖混標(biāo)峰面積圖譜第四十一頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2.5豆渣SDF保留時(shí)間圖譜第四十二頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日?qǐng)D2.6豆渣SDF峰面積圖譜第四十三頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日表2.3豆渣SDF單糖組成及比例單糖組分相對(duì)含量%鼠李糖18.24阿拉伯糖12.47木糖22.26甘露糖11.08葡萄糖10.92半乳糖25.03第四十四頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日4.3傅立葉變換紅外光譜分析（FTIR）

圖2.7可溶性膳食纖維紅外光譜圖第四十五頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

由上圖可得：3300～3200cm-1和1700～650cm-1都有吸收峰。3429cm-1處的吸收峰是由于-OH振動(dòng)產(chǎn)生的，在1623cm-1處的吸收峰則表明在提取物中可能有羰基（C=O）存在，在1077cm-1處的吸收峰則表明醚鍵（-C-O-C）的存在。資料報(bào)道，鼠李糖、半乳糖在3300～3200cm-1和1700～650cm-1都有吸收峰，且鼠李糖、半乳糖都有羰基（C=O）和醚鍵（-C-O-C）等官能團(tuán)的存在，因此可以進(jìn)一步確定上述實(shí)驗(yàn)條件提取的可溶性大豆多糖中含有鼠李糖和半乳糖等單糖組分。第四十六頁(yè)，共五十二頁(yè)，2022年，8月28日

4.4紫外光譜分析

豆渣SDF紫外光譜圖分析結(jié)果表明，在波長(zhǎng)260～280nm范圍內(nèi)有特征吸收，表明SDF產(chǎn)品中含有帶芳香族氨基酸的蛋白質(zhì)，可能以糖蛋白的形式存在。圖2