接枝β-环糊精米糠纤维的制备及其应用研究

论文摘要

米糠是稻谷加工中的副产品,年产量很大但开发利用程度较低。本文首先以米糠为原料制备米糠纤维,再通过戊二醛作交联剂,与β-环糊精进行接枝反应,得到一种可用于食品的β-环糊精接枝纤维素纤维。并就其在猪油和蛋黄中脱胆固醇和咖啡中脱咖啡因的应用作了初步研究。首先,通过单因素试验确定了接枝β-环糊精米糠纤维合成的反应条件为:投料质量比1:1（β-环糊精/米糠纤维）,反应体系盐酸浓度0.5mol/L,戊二醛的添加量为β-环糊精质量的0.25倍,反应温度80℃,反应时间30min。在此工艺条件下,β-环糊精在米糠纤维中的固载量达到450490μmol/g,并采用红外和DSC对所得产品进行结构表征。通过数学建模的方法,建立了接枝β-环糊精米糠纤维吸附胆固醇的模型,推导出胆固醇单分子吸附模型方程。通过等温吸附曲线,计算出接枝β-环糊精米糠纤维吸附胆固醇的吸附常数qm=0.201g/g,Km=27.338。其次,通过单因素试验得到接枝β-环糊精米糠纤维脱除猪油中胆固醇的最佳工艺条件为:反应时间120min,加水量40%,反应温度50℃,接枝β-环糊精米糠纤维的添加量8%。在该条件下,猪油中胆固醇的含量从53.98mg/100g降至7.21mg/100g,脱除率达到86.6%。该法便于回收利用,重复性能较好,在重复使用5次后,对胆固醇的脱除率仅降低了13.4%,既减少了对环境的污染又降低了生产成本,具有良好的工业应用价值。再者,采用响应面分析法,对接枝β-环糊精米糠纤维脱除鸡蛋中胆固醇的工艺过程进行优化,讨论了加工过程中四个主要因素（稀释倍数,添加量,离子强度,pH）对脱除率的影响,设计了4因素3水平的中心组合试验,得出了4个变量交互作用下反应的最佳工艺参数为:加水量31.25g/5g蛋黄液,接枝β-环糊精米糠纤维的添加量5.773g/5g蛋黄液,反应体系的离子强度0.4mol/L,pH 9.2。在此条件下,胆固醇脱除率可达85.7%,蛋白质流失率仅为11.3%,蛋黄中卵磷脂的损失率为10.1%。最后,以实际生产速溶咖啡工艺为背景,在原有工艺条件参数的基础上,对咖啡浸提工艺这一环节进行改进,采用本论文所制备的接枝β-环糊精米糠纤维与咖啡同浴浸提。通过单因素试验对工艺条件进行优化,得到了脱除咖啡中咖啡因的工艺条件为:浸提时间30min,浸提温度90℃,投料质量比1.25（咖啡/接枝β-环糊精米糠纤维）。并通过HPLC谱图对脱除效果进行对照分析,结果表明:接枝β-环糊精米糠纤维对咖啡因的脱出效果显著,并具有很好的专一性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 米糠资源概述
• 1.2 米糠纤维的性质及其应用
• 1.2.1 一般纤维素的性质
• 1.2.2 米糠纤维的特性
• 1.2.3 米糠纤维的应用
• 1.3 环糊精的性质及其应用
• 1.3.1 环糊精的分子结构
• 1.3.2 环糊精的物理、化学性能
• 1.3.3 环糊精接枝体的应用
• 1.4 环糊精与纤维素接枝技术
• 1.5 本课题研究的意义
• 1.6 本文主要研究内容
• 第二章 接枝β-环糊精米糠纤维的制备及其吸附机理研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料与设备
• 2.2.1 实验材料与试剂
• 2.2.2 实验设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 米糠纤维的制备
• 2.3.2 接枝β-环糊精米糠纤维的合成方法
• 2.3.3 接枝β-环糊精米糠纤维合成工艺参数研究
• 2.3.4 接枝β-环糊精米糠纤维的表征
• 2.3.5 β-环糊精表观固载量的测定
• 2.3.6 β-环糊精吸附常数的测定
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 β-环糊精添加量对β-环糊精固载量的影响
• 2.4.2 不同反应体系对β-环糊精固载量的影响
• 2.4.3 交联剂（戊二醛）用量对β-环糊精固载量的影响
• 2.4.4 反应温度对β-环糊精固载量的影响
• 2.4.5 验证实验
• 2.4.6 接枝β-环糊精米糠纤维的表征
• m和q_m的测定'>2.4.7 接枝β-环糊精米糠纤维中β-环糊精吸附常数K_m和q_m的测定
• 2.5 本章小结
• 第三章 接枝β-环糊精米糠纤维脱除猪油胆固醇的应用研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料与设备
• 3.2.1 实验材料与试剂
• 3.2.2 仪器与设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 接枝β-环糊精米糠纤维的制备
• 3.3.2 接枝β-环糊精米糠纤维脱除猪油中胆固醇的工艺
• 3.3.3 胆固醇标准曲线的绘制及猪油中胆固醇含量的测定
• 3.3.4 接枝β-环糊精米糠纤维的回收及胆固醇的释放
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 猪油中胆固醇含量的测定
• 3.4.2 接枝β-环糊精米糠纤维脱除猪油中胆固醇的单因素试验
• 3.4.3 接枝β-环糊精米糠纤维的回收及重复使用
• 3.5 本章小结
• 第四章 接枝β-环糊精米糠纤维脱除鸡蛋胆固醇的应用研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料与设备
• 4.2.1 材料与试剂
• 4.2.2 仪器与设备
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 鸡蛋常规成分分析
• 4.3.2 蛋黄中胆固醇的测定
• 4.3.3 蛋黄中蛋白质含量的测定
• 4.3.4 接枝β-环糊精米糠纤维脱除蛋黄胆固醇的工艺
• 4.3.5 接枝β-环糊精米糠纤维脱除蛋黄胆固醇工艺的优化——响应面回归分析
• 4.3.6 蛋黄中卵磷脂的测定
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 蛋黄液的组成成分分析
• 4.4.2 蛋黄胆固醇脱除工艺的响应面回归分析
• 4.4.3 验证实验
• 4.4.4 胆固醇脱出前后蛋黄中卵磷脂的变化
• 4.5 本章小结
• 第五章 接枝β-环糊精米糠纤维脱除咖啡中咖啡因的应用
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料与设备
• 5.2.1 材料与试剂
• 5.2.2 仪器与设备
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 咖啡因含量的紫外分光光度检测法
• 5.3.2 咖啡因含量的高效液相色谱检测法
• 5.3.3 接枝β-环糊精米糠纤维脱除咖啡因的最佳工艺条件确定
• 5.3.4 接枝β-环糊精米糠纤维对咖啡因脱除效果的研究
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 咖啡中咖啡因含量测定
• 5.4.2 接枝β-环糊精米糠纤维脱除咖啡因的最佳工艺条件确定
• 5.4.3 接枝β-环糊精米糠纤维对咖啡因效果的研究
• 5.5 本章小结
• 全文主要结论
• 致谢与展望
• 1 致谢
• 2 展望
• 参考文献
• 附录一：胆固醇等温吸附方程的推导
• 附录二：作者在攻读硕士学位期间发表的论文