苦荞麸皮膳食纤维的改性及其在焙烤食品中的应用研究

论文摘要

本文主要研究了苦荞麸皮膳食纤维的提取、改性与应用,共分为四章进行详细论述。1.研究了苦荞麸皮的营养成分组成及其酶法提取工艺,并比较了经挤压膨化工艺物理改性的膳食纤维的酶法提取效果。通过筛选,选择蛋白酶（Protease N）作为水解苦荞麸皮蛋白的最佳用酶,通过中心组合设计实验优化水解工艺,利用MINITAB Release 14分析数据,得出的最佳条件是:加入料液比为1:20.68的pH值7.0缓冲液,经过糊化5.0min后,冷却至室温,添加5000U/100g的淀粉酶,在25℃的条件下,酶解91.48min后,再在55℃水浴中加入3.0% Protease N蛋白酶,反应120min。获得苦荞麸皮膳食纤维的酶解粗提物DF1（麸皮膳食纤维）、DF2（膨化麸皮膳食纤维）的膳食纤维含量分别为83.5%和70.62%,较原麸皮的44.2%和35.58%提高了88.69%和98.48%,可溶性膳食纤维含量分别为1.03%和3.97%。电镜扫描谱图显示DF1、DF2呈褶皱片状结构。小角X射线衍射分析（SAXS）显示其微观散射体大小在提取前后尚未发生明显改变。2.研究了纤维素酶对DF1、DF2的改性效果。确定了纤维素酶的最佳酶解条件为:pH 4.6,温度55℃,纤维素酶添加量为0.3%,酶解时间2h。DF1通过改性得到不溶性膳食纤维DF3和可溶性膳食纤维DF5,其中DF5的得率为18.03±0.56%;在相同条件下处理DF2得到不溶性膳食纤维DF4和可溶性膳食纤维DF6,其中DF6的得率为21.17±0.42%。可溶性膳食纤维的含量较原麸皮分别提高了的26～27倍。DF5和DF6的红外光谱显示其有典型的糖类吸收峰,对所得可溶性膳食纤维DF5和DF6的单糖组成进行分析发现,其主要单糖为甘露糖和葡萄糖,其中,DF5中甘露糖和葡萄糖的相对含量分别为40.72%、17.38%,DF6中甘露糖和葡萄糖的相对含量分别为34.81%、29.03%。SAXS数据分析显示DF5、DF6微观结构散射体直径明显减小,说明改性后的膳食纤维的聚合度降低。上述表征分析结果都充分说明改性后的膳食纤维的聚合度明显降低。这不仅有利于其在饮料及多种食品中的应用,而且也增强了其调节肠道菌群平衡、调节血糖等功能。对所得改性后的不溶性膳食纤维DF3、DF4的物化特性与麸皮和DF1、DF2进行比较表明:其持水力和膨胀率的大小关系是:DF3>DF1>苦荞麸皮,膨化麸皮>DF2>DF4。即改性后不溶性膳食纤维持水力和膨胀率明显提高,从而增强了其在肠道内保持排泄物的湿润,提高了其缓解便秘的功能。3.研究对比了改性后的苦荞麸皮膳食纤维与苦荞麸皮的抗氧化活性,发现黄酮类及酚类化合物主要存在于荞麦麸皮及不溶性膳食纤维中,而在可溶性膳食纤维中含量较少。苦荞麸皮经过酶法提取和改性后,膳食纤维的螯合铁离子能力和OH?自由基清除能力都明显提高了,OH?自由基是毒性较强的自由基,因此提取与改性对整体提高苦荞麸皮膳食纤维的抗氧化性能具有重要作用。4.研究了添加纤维素酶法改性后总膳食纤维（DF3+DF5）后对蛋糕品质的影响。研究发现为克服苦荞麸皮膳食纤维的添加所对蛋糕的硬度、咀嚼性以及弹性的负面影响。通过正交实验设计,优化确立了苦荞麸皮膳食纤维在蛋糕配方中添加量为12.5%（以低筋粉计）。焙烤出的苦荞麸皮膳食纤维蛋糕不仅含有较多的膳食纤维,降低了热量,还含有一定的黄酮类物质,其清除DPPH的能力与相同浓度的BHT相当。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 膳食纤维的研究进展
• 1.1.1 膳食纤维的定义与分类
• 1.1.2 膳食纤维的生理功能
• 1.1.3 膳食纤维的测定方法
• 1.1.4 膳食纤维的抗氧化活性研究进展
• 1.2 荞麦概述
• 1.2.1 荞麦的种类与资源分布
• 1.2.2 苦荞麦的营养价值
• 1.2.3 苦荞麦的药用价值
• 1.2.5 荞麦膳食纤维的研究进展
• 1.3 立题依据及研究内容
• 1.3.1 立题依据
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 苦荞麸皮膳食纤维的提取研究
• 2.1 前言
• 2.2 主要仪器与试剂
• 2.2.1 主要材料与试剂
• 2.2.2 主要仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 苦荞麸皮膳食纤维的制备
• 2.3.2 苦荞麸皮的挤压膨化
• 2.3.3 基本成分的测定
• 2.3.4 水解度的测定
• 2.3.6 超微结构分析
• 2.3.7 小角X-射线衍射法分析
• 2.3.8 试验设计及试验数据的统计分析
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 原料基本成分测定结果
• 2.4.2 苦荞麸皮淀粉的水解
• 2.4.3 苦荞麸皮蛋白的水解
• 2.4.4 响应面分析优化苦荞麸皮膳食纤维提取条件
• 2.4.5 酶法提取麸皮的膳食纤维得率比较
• 2.4.6 超微结构分析
• 2.4.7 SAXS 分析
• 2.5 小结
• 第三章 苦荞麸皮膳食纤维的改性研究
• 3.1 前言
• 3.2 主要仪器与试剂
• 3.2.1 主要材料与试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 苦荞麸皮膳食纤维的酶法水解
• 3.3.2 基本成分与膳食纤维的测定
• 3.3.3 可溶性膳食纤维性质分析
• 3.3.4 物化特性测定
• 3.3.5 试验设计及试验数据的统计分析
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 纤维素酶对苦荞麸皮水溶性膳食纤维提取率的影响
• 3.4.2 纤维素酶法改性麸皮的效果比较
• 3.4.3 苦荞麸皮膳食纤维的物化特性
• 3.4.4 可溶性膳食纤维的单糖组成
• 3.4.5 可溶性膳食纤维的红外光谱分析
• 3.4.6 可溶性膳食纤维的SAXS 分析
• 3.4.7 可溶性膳食纤维的表观粘度分析
• 3.5 小结
• 第四章 苦荞麸皮膳食纤维的抗氧化活性研究
• 4.1 前言
• 4.2 主要仪器与试剂
• 4.2.1 主要材料与试剂
• 4.2.2 主要仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 苦荞麸皮膳食纤维中抗氧化成分的提取
• 4.3.2 总酚含量的测定
• 4.3.3 总黄酮含量的测定
• 4.3.4 DPPH·法测定苦荞麸皮膳食纤维的抗氧化活性
• 4.3.5 清除OH·自由基能力的测定
• 2-·能力的测定'>4.3.6 清除O^2-·能力的测定
• 4.3.7 还原能力的测定
• 4.3.8 螯合铁离子能力分析
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 苦荞麸皮膳食纤维总酚含量的测定
• 4.4.2 苦荞麸皮膳食纤维总黄酮含量
• 4.4.3 DPPH·法测定苦荞麸皮膳食纤维抗氧化活性的结果分析
• 4.4.4 还原能力的测定
• 4.4.5 OH·自由基清除能力
• 2-·清除能力'>4.4.6 O^2-·清除能力
• 3+能力'>4.4.7 螯合Fe³⁺能力
• 4.5 小结
• 第五章 苦荞麸皮膳食纤维在焙烤食品中的应用研究
• 5.1 前言
• 5.2 主要仪器与试剂
• 5.2.1 主要材料与试剂
• 5.2.2 主要仪器
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 添加苦荞麸皮膳食纤维蛋糕的制作
• 5.3.2 蛋糕pH 值的测定
• 5.3.3 蛋糕的质构特性测定
• 5.3.4 感官指标的测定
• 5.3.5 比体积的测定
• 5.3.6 苦荞麸皮膳食纤维蛋糕中的抗氧化活性成分的提取与测定
• 5.3.7 试验设计及试验数据的统计分析
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 影响苦荞麸皮膳食纤维蛋糕品质的因素研究
• 5.4.2 正交实验设计
• 5.4.3 苦荞麸皮膳食纤维蛋糕与传统蛋糕的品质对比
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 展望
• 论文创新点
• 致谢
• 参考文献
• 附录：攻读硕士学位期间科研成果