高品质人参膳食纤维制取工艺优化及其功能特性的研究

来源 :吉林农业大学 | 被引量 : 15次 | 上传用户:yinlefeng1988
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本文以人参加工厂废弃的人参渣为原料,提取人参渣中的膳食纤维,采用一定的技术手段对其进行低聚化处理,改善其可食性和功能性,生产出具有较高生理活性和理想功能特性的高品质人参膳食纤维,对产品的膨胀力、持水力、结合水力、持油力、阳离子交换能力、葡萄糖和胆固醇吸附能力等功能特性进行测定,并对低聚化前后人参膳食纤维进行气相色谱测定、红外光谱扫描、X-射线衍射、凝胶过滤层析以及扫描电子显微镜观察。通过这些技术手段了解了高品质人参膳食纤维的单糖组成及其构型、微观表面结构、结晶度和相对分子质量等结构特征,从结构特性方面分析其理化功能特性的高低,为开发高品质人参膳食纤维功能性新产品提供一定的理论基础。本文主要研究成果如下:(1)采用挤压蒸煮技术对普通人参纤维进行处理,制备高品质人参膳食纤维,采用单因素试验研究了物料水分添加量、挤出温度、物料粒度和螺杆转速对可溶性膳食纤维(Soluble Dietary Fiber, SDF)得率的影响规律。选择对SDF得率影响显著的三个因素,即水分添加量、挤出温度和物料粒度,设计响应面试验,对工艺进行优化。最终确定的最佳工艺参数为:物料水分添加量142%,挤出温度162℃、物料粒度目数80目,SDF组分由原来的2.15%提高到24.94%,符合高品质膳食纤维的品质要求,可以作为加工富含膳食纤维功能性食品的基料。(2)经低聚化处理后的高品质人参膳食纤维,其膨胀力、持水力、结合水力、持油力、阳离子交换能力和葡萄糖吸附能力均明显大于普通人参膳食纤维。这些功能特性不仅与膳食纤维加工处理方式有关,还与粒度大小有密切关系。高品质人参膳食纤维的膨胀力、持水力、结合水力、持油力阳离子交换能力、葡萄糖吸附能力在粉碎至100目时均达到了最大值。通过模拟人体胃肠道环境(pH=2和pH=7),测得高品质人参膳食的胆固醇吸附能力与普通人参膳食纤维相比有明显提高,其胆固醇吸附能力不仅与加工处理方式有关,还与物料粒度和环境pH值有密切关系。pH=7时吸附胆固醇的能力高于pH=2时胆固醇吸附能力,且当物料粉碎至100目时其对胆固醇的吸附功能发挥到最佳状态。(3)高品质人参膳食纤维分子结构特点:①气相色谱法分析表明,高品质人参膳食纤维中SDF多糖主要由半乳糖、糖醛酸、葡萄糖、阿拉伯糖和鼠李糖组成,其含量依次为4.86%、4.65%、3.52%、1.46%、1.14%。IDF多糖主要由葡萄糖、半乳糖、糖醛酸、和阿拉伯糖组成,含量依次为21.2%、5.62%、3.22%、2.45%。SDF含量的增加是由一部分IDF组分发生熔融或断裂部分连接键,最终转变成SDF组分造成的。②红外光谱分析表明,高品质人参膳食纤维中既含α-型又含β-型糖苷键,其D-葡萄吡喃糖可能为α-型,D-阿拉伯毗哺糖可能为β-型,可能含有少量的β-型D-木毗喃糖。挤压蒸煮处理仍较好地保留了大部分的活性基团。③通过扫描电镜观察表面结构,发现高品质人参膳食纤维组织结构均匀、疏松,表面呈空问网状结构;而普通人参膳食纤维的结构密实,表面较平整。④采用凝胶色谱法和粘度法分别测定SDF组分的分子量分布和IDF组分的平均分子量,结果表明高品质人参膳食纤维SDF多糖的分子量分布在12915和5201,IDF的平均分子量为72576,均达到了高品质膳食纤维的功能活性要求。⑤采用X射线衍射(XRD)技术考察高品质人参膳食纤维结晶区和非定形区结构特点,并测定其结晶度,结果表明高品质人参膳食纤维的结晶度比普通人参膳食低,为21.3%。其晶面衍射峰的衍射强度降低,无定型区衍射面积增大。表明挤压蒸煮改性主要影响人参DF中的非结晶区结构,加大了DF中水溶性成分的溶出,同时也少量部分破坏结晶区结构,使这些结构组分溶出或转化为水溶性成分溶出,而达到由IDF转变为SDF组分、提高人参DF可溶性成分的目的。
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