湿法超微粉碎对马铃薯渣的改性及其功能特性和应用研究

论文摘要

马铃薯渣是马铃薯淀粉生产过程中的副产物。湿渣呈浆状,持水量高,生产季节集中且易发酵,大量的薯渣堆积会造成环境污染;若烘干则成本过高,通常作为饲料或当成废渣作掩埋处理,但会导致土壤和地下水的污染,同时利用程度较低,且运输成本较高。本文对马铃薯渣进行湿法超微粉碎,改善了马铃薯渣的粗糙口感,提高了薯渣的功能性质,并获得便于干燥的均一稠状物料,有利于马铃薯渣的保存,使马铃薯渣成为一种富含膳食纤维的功能性食品配料应用于食品工业中,提高了马铃薯渣的利用价值。本文主要研究结果如下:首先,将胶体磨作为超微粉碎设备,对薯渣进行处理。对处理后的马铃薯渣进行形态结构观察、红外光谱分析、X-射线衍射扫描,可以发现随着胶体磨磨齿间隙的减小,马铃薯渣细胞壁结构得到了降解,薯渣纤维亲水性增强,相对结晶度略有下降;在磨齿间隙为12μm时即可得到平均粒径小于100μm的超微粉体。此时,薯渣颗粒比表面积较大,密度为0.22g/ml,纤维之间的空间网络结构最为松散。同时,随着胶体磨磨齿间隙的减小,马铃薯渣中PSDF的含量逐渐提高。在胶体磨间隙为5μm时,其PSDF达16.87g/100g,比处理前提高了36.60%。综上所述,胶体磨可以达到对马铃薯渣改性的目的。其次,研究了在不同胶体磨磨齿间隙下马铃薯渣及从马铃薯渣中的有效成分可溶性膳食纤维（PSDF）和不溶性膳食纤维（PIDF）的水溶性、膨胀力、持水力和粘度的变化。结果表明:超微粉碎可以使薯渣中不溶性纤维成分转化成可溶性成分。随着胶体磨磨齿间隙的减小,马铃薯渣的水溶性由14.12%上升到21.52%,提高了52.4%。在胶体磨磨齿间隙为12μm时,改性薯渣的膨胀力、持水力达到最高,分别为9.42 ml/g和7.21g/g,较处理前分别提高了33.8%和42.5%。同时,胶体磨的处理还提高了马铃薯渣中PSDF和PIDF的粘度,经剪切乳化后的PIDF显示出较PSDF好的粘度性质。随着胶体磨磨齿间隙的减小,马铃薯渣获得了处理前几乎没有的粘度特性,由11 mPa.s上升到108mPa.s,提高了881.8%。再次,研究了在不同胶体磨磨齿间隙下马铃薯渣、PIDF、PSDF与降血脂、降血糖功能相关的性质,包括胆酸钠吸附能力、持油力、阳离子交换能力、胰脂酶活力抑制力、葡萄糖的束缚能力和淀粉酶活力的抑制力。结果表明:PIDF和PSDF均具有一定的功能特性,两者混合后发生了协同作用从而提高了改性薯渣的功能性质。在降血脂性质方面,改性薯渣的最大胆酸钠吸附能力为13.44mg/g、持油力为7.26g/g、阳离子交换能力为512mmol/kg、胰脂酶活力抑制力为67.2%,分别比处理前提高了41.03%、45.8%、23.7%和39.7%;在降血糖性质方面,改性薯渣对葡萄糖束缚能力和对淀粉酶活力的抑制力较处理前均有所提高,在葡萄糖浓度为100mmol/L时葡萄糖束缚力最大提高了68.4%,而对淀粉酶抑制力最大提高了81.0%,其束缚量和抑制力分别为0.682mmol/g和28.6%。在这些功能特性中,改性马铃薯渣空间网络结构的包囊能力及其比表面积的增大起了重要的作用。综合而言,在胶体磨磨齿间隙为12μm时所获得的改性薯渣物化性质及功能特性较佳。最后,将上述综合功能性质较佳的改性薯渣添加到面团中,通过快速粘度糊化仪、面粉粉质仪、拉伸仪来测定改性马铃薯渣的添加对面团流变学性质的影响。结果表明:对马铃薯渣的改性处理可以有效地提高添加马铃薯渣后面粉的加工特性,使其耐热稳定性和耐剪切性增强,而对其回生程度影响不大。同时,改性薯渣的添加提高了面团的吸水率、弱化了面团,因此添加薯渣后的面团适于应用在以低筋面粉为原料的蛋糕、曲奇等面制品中。研究改性马铃薯渣的添加对曲奇品质的影响,为企业生产含改性马铃薯渣的健康型曲奇提供指导意义。结果显示改性薯渣的添加可抑制曲奇风味的散失、延缓曲奇硬度的上升和抑制曲奇中油脂的氧化作用从而延长曲奇的贮存期。在改性薯渣添加量为10%时饼干的品质与空白相差较小。随着贮存时间的延长,添加改性薯渣的曲奇总体呈现出较空白好的感官品质。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 马铃薯渣的研究和开发现状
• 1.1.1 国内研究状况
• 1.1.2 国外研究状况
• 1.2 膳食纤维简介
• 1.2.1 膳食纤维的定义
• 1.2.2 膳食纤维的物化性质
• 1.2.3 膳食纤维的生理功能
• 1.2.4 膳食纤维在食品工业中的应用研究进展
• 1.3 超微粉碎技术在富含膳食纤维食品中的应用
• 1.3.1 超微粉体定义
• 1.3.2 超微粉碎技术在富含膳食纤维食品中的研究状况
• 1.4 立题背景和意义
• 1.5 课题主要研究内容
• 第二章 湿法超微粉碎对马铃薯渣的改性及对其物理性质的影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料与设备
• 2.2.1 主要原料与试剂
• 2.2.2 仪器设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 样品制备方法
• 2.3.2 马铃薯渣基本成分的测定
• 2.3.3 松装密度的测定
• 2.3.4 粒径及比表面积的测定
• 2.3.5 显微形态观察
• 2.3.6 x-射线衍射扫描
• 2.3.7 红外光谱测定
• 2.3.8 水溶性的测定
• 2.3.9 膨胀力的测定
• 2.3.10 持水力的测定
• 2.3.11 粘度的测定
• 2.3.12 数据处理方法
• 2.4 实验结果与讨论
• 2.4.1 马铃薯渣的基本成分测定
• 2.4.2 超微粉碎设备的选择
• 2.4.3 湿法超微粉碎对马铃薯渣主要成分含量变化的影响
• 2.4.4 分离制备所得PIDF 与PSDF 的纯度测定
• 2.4.5 湿法超微粉碎对马铃薯渣形态结构的影响
• 2.4.6 湿法超微粉碎对马铃薯渣粒径、比表面积、松装密度的影响
• 2.4.7 湿法超微粉碎后PIDF 的红外光谱分析
• 2.4.8 湿法超微粉碎对PIDF 结晶状态的影响
• 2.4.9 湿法超微粉碎对马铃薯渣水合性质的影响
• 2.4.10 湿法超微粉碎对马铃薯渣、PIDF、PSDF 粘度的影响
• 2.5 结论
• 第三章 改性马铃薯渣的降血脂、降血糖功能特性研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料与设备
• 3.2.1 主要原料与试剂
• 3.2.2 仪器设备
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 样品制备方法
• 3.3.2 胆酸钠吸附量的测定
• 3.3.3 持油力的测定
• 3.3.4 阳离子交换能力（CEC）的测定
• 3.3.5 胰脂肪酶活力抑制力的测定
• 3.3.6 葡萄糖束缚能力的测定
• 3.3.7 α-淀粉酶活力抑制力的测定
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 湿法超微粉碎对马铃薯渣胆酸钠吸附能力的影响
• 3.4.2 湿法超微粉碎对马铃薯渣持油力的影响
• 3.4.3 湿法超微粉碎对马铃薯渣阳离子交换能力的影响
• 3.4.4 湿法超微粉碎对马铃薯渣胰脂酶活力抑制力的影响
• 3.4.5 湿法超微粉碎对马铃薯渣葡萄糖束缚能力的影响
• 3.4.6 湿法超微粉碎对α-淀粉酶活力抑制力的影响
• 3.5 结论
• 第四章 改性马铃薯渣对面团流变学性质和曲奇品质的影响
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料与设备
• 4.2.1 主要原料与试剂
• 4.2.2 仪器设备
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 面粉糊化曲线的测定
• 4.3.2 面团粉质曲线的测定
• 4.3.3 曲奇的配方与工艺
• 4.3.4 曲奇膨胀系数的测定
• 4.3.5 感官评定
• 4.3.6 曲奇硬度的测定
• 4.3.7 贮存实验
• 4.3.8 数据处理方法
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 改性马铃薯渣对面粉糊化性质的影响
• 4.4.2 改性马铃薯渣对面团粉质性质的影响
• 4.4.3 改性马铃薯渣添加量对曲奇膨胀系数的影响
• 4.4.4 改性马铃薯渣添加量对曲奇感官质量的影响
• 4.4.5 贮存时间对曲奇硬度及风味的影响
• 4.5 结论
• 主要结论
• 问题与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文