单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,马铃薯高品质膳食纤维生产工艺的研究,一、选题来源与选题依据,1,选题来源,2,选题依据,选题的目的及意义,马铃薯渣是马铃薯淀粉生产的副产物，薯渣中含有大量的纤维素、淀粉、果胶及少量蛋白质等可利用成分（见表,1,），具有很高的开发利用价值我国是世界上最大的马铃薯生产和消费国，但随着马铃薯淀粉产业的迅速发展,其副产物,薯渣的产量越来越大一般每吨淀粉产生,7.5,吨废渣,排渣量很大如果直接作为饲料，蛋白质含量低，粗纤维含量高，适口性差，牲畜食后不长肉；若当成废渣作掩埋处理，则由于其中含有大量的无机盐，会导致土壤和地下水的污染因此开发利用薯渣资源越来越受到人们的关注表,1,马铃薯渣主要组成成分,成分,湿基,%,（,w/w,）,干基,%,（,w/w,）,固形物含量,13.0,-,灰分,0.5,4,淀粉,4.9,37,纤维素,2.2,17,半纤维素,1.8,14,果胶,2.2,17,纤维（无法识别）,0.9,7,蛋白质,0.5,4,马铃薯渣是一种很好的膳食纤维资源，总膳食纤维含量在,60%,左右，具有广阔的开发前景。
如果将马铃薯渣中的膳食纤维加以利用，制成马铃薯高品质膳食纤维，不仅能有效利用资源，提高产品附加值，还能减少环境污染，具有较好的经济效益和社会效益本研究以提取淀粉后的马铃薯渣为原料，经超声波辅助酶解法除去淀粉、蛋白质等杂质后，经超临界脱色脱杂，制得高纯度的膳食纤维采用挤压蒸煮技术对马铃薯膳食纤维进行低聚化处理，提高可溶性膳食纤维含量，,改善马铃薯膳食纤维的的一些物化性能，最终制得具有生理活性的高品质膳食纤维对马铃薯膳食纤维的单糖组成进行鉴定，确定膳食纤维中多糖的相对分子质量和聚合度并对马铃薯高品质膳食纤维在面包中的应用进行研究二、国内外研究现状,膳食纤维主要是指纤维素、半纤维素、果胶等难以被人体消化吸收的多糖类碳水化合物和木质素一般分为可溶性膳食纤维（,SDF,）和不可溶性膳食纤维（,IDF,）不可溶性膳食纤维主要指细胞壁的构成物，包括纤维素、半纤维素、木质素；水溶性膳食纤维主要指能溶于水的果胶表,1,膳食纤维分类,起源,分类,成分,聚合度,IDF,纤维素,葡聚糖,高于,1000,半纤维素,阿拉伯木聚糖、木糖葡聚糖、半乳糖甘露聚糖、,-,（,13,，,14,）,-,葡聚糖,小于,200,，一般在,80-120,之间,不溶性果胶,半乳糖、半乳聚糖,100,，分子量在,25000-50000,之间,木质素,苯丙烷单元,SDF,果胶,半乳糖,马铃薯膳食纤维的改性方法,化学法,酸处理法、碱处理法,生物技术法,酶法、发酵,法,物理法,挤压蒸煮法、冷冻粉碎法,超微粉碎法、纳米技术等,三、对课题开展研究的设想及创新,1,采用超临界,CO,2,萃取技术脱除马铃薯膳食纤维中的脂肪和有色物质。
取代传统的过氧化氢漂白处理，最大限度的保留了马铃薯膳食纤维成分，避免纤维终产品吸水能力、膨胀特性等的恶化同时超临界,CO,2,萃取过程中的高压处理会引起膳食纤维高聚物结构发生一定程度的降解和破坏，使可溶性膳食纤维成分提高，临界,CO,2,萃取技术与后面的挤出技术达到了统一四 课题研究的基本内容,1,超声波辅助酶法制备马铃薯膳食纤维,2,临界,CO,2,萃取技术对马铃薯膳食纤维进行脱脂及脱杂处理,3,挤出处理制备马铃薯高品质膳食纤维的工艺研究,4,高品质马铃薯膳食纤维物化特性、生理功能特性的研究,5,马铃薯膳食化学组成研究,6,高品质马铃薯膳食纤维在面包应用的研究,1,超声波辅助酶法制备马铃薯膳食纤维,（,1,）工艺流程,经过查阅大量参考文献，确定酶解法制备马铃薯膳食纤维的工艺流程为：,干马铃薯渣分散于蒸馏水中成为均一体系超声波辅助破碎,-,淀粉酶酶解碱性蛋白酶酶解糖化酶酶解灭酶抽滤滤渣干燥成品,（,2,）酶解条件的确定,经查阅相关文献得出酶解的最佳工艺为：,0.3%-,淀粉酶，,pH6.5,87,，,40min,；,0.2%,蛋白酶，,pH7.5,60,，,1h,；,1%,糖化酶，,pH5.0,，,60,40min,。
3,）超声波辅助提取马铃薯膳食纤维工艺条件的研究,以膳食纤维提取率为考察指标，对其中,3,个主要影响因素料液比、工作时间、重复次数及超声波功率进行,L,9,(3,4,),正交试验，间歇时间比工作时间多,1s,确定最佳工艺条件，试验因素和水平见下表超声波提取辅助提取马铃薯膳食纤维正交试验结果,水平,Levels,因素,（,Factors,）,超声波功率（,W,）,Ultrasonic power,工作时间（,min,）,Times,料液比（,g/g,）,Ratios,重复次数,Repeat times,1,150,4,1:8,6,2,200,6,1:10,8,3,300,8,1:12,10,2,超临界,CO,2,萃取技术脱色及脱杂处理,经过查阅大量参考文献，确定超临界,CO,2,萃取技术对马铃薯膳食纤维脱色脱杂最佳条件为：萃取温度,50,、萃取压力,30MPa,、萃取时间,60min,、,CO,2,流量,23L/h,3,挤出处理制备马铃薯高品质膳食纤维的工艺研究,采用挤出技术对马铃薯膳食进行低聚化处理，制取高品质马铃薯膳食纤维，以物料含水量、挤出温度、进料速率、螺杆转速作为影响挤出低聚化效果的主要因素，采用四因素三水平响应面设计方法。
测定挤出物,SDF,的含量及其持水力、膨胀力、吸水力，并以衡量高品质膳食纤维的关键性指标,SDF,含量作为判断标准进行评价，实验因素和水平见下表响应面因素水平,因素,水平,-1,0,1,A,料水比（,g/g),1:1,1:1.3,1:1.6,B,挤出温度（）,165,170,175,C,进料速度（,kg/L,）,10,15,20,D,螺杆转速（,rpm,）,200,220,240,4,高品质马铃薯膳食纤维物化特性、生理功能特性的研究,（,1,）物化特性,a,膳食纤维膨胀力测定,b,膳食纤维结合水力测定,c,膳食纤维吸脂力测定,d,玉米皮膳食纤维阳离子交换能力的测定,(2),生理功能特性研究,采用标准方法对马铃薯高品质膳食纤维的功能进行试验研究5,马铃薯膳食纤维化学组成研究,（,1,）马铃薯渣与马铃薯膳食纤维中的化学组成,水分测定：用常压干燥法,GB5009.3-2003,与快速水分测定仪法脂肪测定：按照索氏提取法,GB5009.6-2003,执行蛋白质测定：按照凯氏定氮法,GB5009.5-2003,执行灰分测定：按照灼烧重量法,GB5009.4-2003,执行淀粉测定：按照,GB5009.9-2003,执行。
可溶性膳食纤维、不溶性膳食纤维、总膳食纤维的测定,:,按照,GB/T 5009.88-2008,可溶糖含量的测定：参照苯酚法,（,2,）马铃薯膳食纤维的构成成分,通过查阅大量的参考文献，确定马铃薯膳食纤维中果胶、半纤维素、纤维素以及木质素的提取与测定方法如下：,细胞壁物质的提取：薯渣,10g,溶于,200ml,蒸馏水中，配成悬浊液，然后,100,保温,20min,，取出冷却，分别用,-,淀粉酶、蛋白酶、糖化酶水解脱除淀粉和蛋白质离心收集沉淀并用蒸馏水、甲醇、丙酮洗涤，烘干得到细胞壁物质膳食纤维主要构成成分含量的测定：,2g,细胞壁物质在,90,的条件下用,500ml 0.25%,草酸铵溶液提取残渣用蒸馏水，甲醇，丙酮洗涤后烘干称重提取液经过透析，冻干后称重，得到果胶类物质,C,1,脱胶渣在室温下用含有,0.1%,硼氢化钠的,4mol/LKOH,溶液提取两次共,18h,碱性提取液用醋酸中和后，透析、冻干得半纤维素,C,2,残渣用蒸馏水、甲醇、丙酮洗涤后干燥得,C,3,C,3,加入,72%,的硫酸,4,于冰箱中缓慢搅拌一夜，过滤干燥称重得,C,4,其中灰分含量为,C,5,木质素含量为,C,4,-C,5,，纤维素含量为,C,3,-C,4,-C,5,。
3,）纤维素、半纤维素和果胶的化学组成,a,果胶多糖相对分子质量、聚合度、单糖组成的研究,用草酸铵溶液提取马铃薯膳食纤维中的果胶成分，用高效凝胶色谱法测定果胶多糖的分子量，用气相色谱法鉴定果胶单糖的组成，并测定其含量b,半纤维素中多糖相对分子质量、聚合度、单糖组成的研究,提取马铃薯膳食纤维中的半纤维素用高效凝胶色谱法测定果胶多糖的分子量，用气相色谱法鉴定果胶单糖的组成，并测定其含量c,纤维素相对分子质量、聚合度的研究,提取马铃薯膳食纤维中的纤维素，用黏度法测定纤维素聚合度，计算相对分子量6,高品质马铃薯膳食纤维在面包中应用的研究,（,1,）马铃薯膳食纤维面包配方及制作工艺确定,每个配方中基本配料,(,以面包专用粉为基准,绵白糖,16%,，油脂,6%,，鲜鸡蛋,8%,，食盐,0.8%,，即发干酵母,1.2%,，水,55%),保持不变，设计,4,组不同配比高品质马铃薯膳食纤维时，每组分别加入占面粉含量,1%,、,1.5%,、,2%,、,2.5%,的马铃薯膳食纤维粉，空白组不添加,，采用快速醒发法制作面包2,）高品质,马铃薯膳食纤维添加量的确定,参照,GB/T20981,2007,中华人民共和国国家标准面包对面包感官品质进行评分，测定面包的保水性、老化度，用质构仪测定面包的硬度、弹性、咀嚼性等多项指标，研究马铃薯高品质膳食纤维的添加对面包感官品质、保水性、抗老化性以及面包质构的影响，确定最佳配方。
3,）马铃薯膳食纤维面包、玉米皮膳食纤维面包、大豆膳食纤维面包品质对比研究,五 试验手段,1,采用超声波辅助酶法提取马铃薯渣中的膳食纤维,2,采用超临界,CO,2,萃取技术对马铃薯膳食纤维进行脱脂脱杂处理,3,采用高压挤出技术对马铃薯膳食纤维进行低聚化处理,4,利用黏度法和,高效凝胶色谱法测定果胶多糖的分子量,测定马铃薯膳食纤维相对分子质量和聚合度,5,采用气相色谱法测定,马铃薯膳食纤维中单糖的组成,六 预期研究结果,1,超声波辅助酶法提取马铃薯膳食纤维和双螺杆挤出低聚化处理最佳工艺的确定2,马铃薯膳食纤维中纤维素、半纤维素、果胶、木质素、可溶性膳食纤维、不溶性膳食纤维含量的测定3,马铃薯膳食纤维中纤维素、半纤维素、果胶、木质素聚合度、相对分子质量、单糖组分的确定4,高品质马铃薯膳食纤维面包配方的确定七 总体安排和试验进度,1,总体安排,2012,年,3,月,2012,年,12,月，完成实验室研究工作；,2013,年,1,月,2013,年,2,月，进行实验数据的整理分析；,2013,年,3,月,2013,年,5,月，撰写论文，准备答辩。