菊粉低聚果糖生产的关键技术研究

论文摘要

低聚果糖是一种功能性食品配料,除用作膳食纤维外,还具有改善肠道功能、降血脂、促进钙、铁等矿物质吸收等功能,因而广泛应用于食品及保健品工业。菊芋的主要成分是菊粉。菊粉是由果糖经β-2,1糖苷键连接而成的线性直链多糖,末端连接一个葡萄糖残基。菊粉是由分子大小不等果聚糖组成的混合物,其聚合度通常为2～60,其中聚合度在310的称为低聚果糖。目前在菊粉低聚果糖生产过程中,还存在的一些亟待解决技术问题,这包括菊粉提取液的高效脱盐、菊粉提取液的精制以及低聚果糖的制备等。本课题就菊粉低聚果糖生产中的关键技术问题开展了研究。采用离子交换树脂对菊粉提取液进行脱盐。首先经过初步筛选,从16种不同类型的树脂中筛选出脱盐性能较好的6种离子交换树脂。将初筛出的离子交换树脂按照阴→阳→阴的串联方式组成4种离子交换柱组合进行脱盐试验,确定组合A即上海华震D202→安徽皖东D001-F→上海华震D315为菊粉提取液脱盐的最佳树脂组合。经组合A处理后菊粉提取液电导率从初始的5050μs/cm降至240μs/cm,满足了菊粉成品灰分含量≤0.1 %的要求,离子交换柱处理量为4倍柱体积。本课题采用色谱法和酵母菌发酵法进行了菊粉提取液精制的研究。采用静态和动态的筛选方法,从7种树脂中筛选出了分离性能最好的浙江争光Ca型树脂,并研究了温度、树脂装填量、上样量及洗脱速度对分离性能的影响,确定其最佳的分离条件为:柱温70℃,树脂装填量200 mL,上样量2 mL（20 %菊粉提取液）,流速1 mL/min,达标菊粉收率达到84.71 %。但生产能力较低,有待进一步研究提高。以菊粉提取液为发酵培养基,接种燕山面包酵母进行发酵成功实现了菊粉提取液的精制。其最佳发酵条件为:培养基8.0 %菊粉提取液+ 10 mmoL/L Na2SO3,接种量为1.5 %（物质干重）,发酵温度28℃,初始pH5.5,转速200 r/min,发酵4 h。单双糖脱除率81.84 %,总糖损失率23.24 %,符合生产要求。只有当菊粉提取液浓度高于30 %时才发现有沉淀析出,并且随着浓度的提高,沉淀量也随之提高。低温可加速高聚果糖（长链菊粉）的沉淀析出。长时间的静置有利于高聚果糖与低聚果糖的充分分离。低温沉淀分离法制备菊粉低聚果糖的适宜工艺条件为:35 %菊粉提取液首先在-18℃进行冷冻72 h,然后8℃下解冻,离心分离,所得上清夜即为低聚果糖。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 菊芋
• 1.2 菊粉
• 1.3 低聚果糖
• 1.3.1 低聚果糖
• 1.3.2 低聚果糖的理化性质
• 1.3.3 低聚果糖的生理功能
• 1.3.4 低聚果糖的生产方法
• 1.3.5 低聚果糖的质量标准
• 1.3.6 低聚果糖的应用
• 1.4 菊粉低聚果糖
• 1.4.1 菊粉低聚果糖的生产工艺
• 1.4.2 菊粉低聚果糖生产中存在问题
• 1.5 课题主要研究内容及意义
• 1.5.1 立题背景和研究意义
• 1.5.2 课题的主要研究内容
• 第2章 菊粉提取液的离子交换脱盐研究
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 材料
• 2.1.2 试验方法
• 2.1.3 分析方法及计算
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 离子交换树脂的初筛
• 2.2.2 最佳树脂组合的筛选及其脱盐试验
• 2.2.3 菊粉的吸附与洗脱
• 2.3 本章小结
• 第3章 色谱法分离法精制菊粉提取液的研究
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 材料
• 3.1.2 试验方法
• 3.1.3 分析方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 树脂的静态筛选
• 3.2.2 树脂的动态筛选
• 3.2.3 Ca 型树脂色谱分离条件的优化研究
• 3.3 本章小结
• 第4章 酵母发酵法精制菊粉提取液
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 材料
• 4.1.2 培养基
• 4.2 试验方法
• 4.2.1 酵母菌种的筛选
• 4.2.2 培养条件对菊粉提取液精制的影响
• 4.2.3 添加物对菊粉提取液精制的影响
• 4.3 分析方法
• 4.3.1 总糖的测定
• 4.3.2 还原糖含量的测定
• 4.3.3 pH 的测定
• 4.3.4 总酸度测定（滴定法）
• 4.4 结果与分析
• 4.4.1 酵母菌种的筛选
• 4.4.2 培养条件对菊粉提取液精制的影响
• 4.4.3 添加剂对燕山酵母发酵脱糖的影响
• 4.5 本章小结
• 第5章 沉淀分离法制备菊粉低聚果糖的研究
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 材料
• 5.1.2 试验方法
• 5.1.3 分析方法
• 5.2 结果与讨论
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢