小米麸皮膳食纤维的提取及成分和功能性质研究

本实验旨在以小米麸皮(糯性和非糯性)为原料,采用酶-化学法制备膳食纤维,优化小米麸皮膳食纤维制备的工艺参数,并对所提取的膳食纤维的化学成分、单糖组成进行分析,进一步研究膳食纤维的物化和功能特性以及该产品在面包中的应用。通过对小米加工副产物的麸皮进行深度开发利用研究,充分发挥其功能性和经济价值,对促进粮食加工副产物的增值利用具有重要意义。主要研究结果如下： 1.采用酶-化学法提取小米麸皮中的膳食纤维,先采用酶制剂降解淀粉,然后用碱降解蛋白质、脂肪的工艺,获得含量较高的膳食纤维。同等实验条件下,提高酶和碱的用量会降低制品得率,但含量有所提高。本实验在单因素实验的基础上,以膳食纤维含量为考察指标,采用混合酶浓度、碱浓度、碱解时间、碱解温度四因素进行二次通用旋转正交组合设计,筛选出最佳提取工艺,得出了优化的工艺参数。结果表明：糯性小米麸皮提取膳食纤维的最佳工艺为,在混合酶(α-淀粉酶：糖化酶=1：3)的用量为1.5%,温度为57℃下处理90min后,再用浓度为3.6% NaOH溶液,76℃下处理96min,制备的膳食纤维含量较高；非糯性小米麸皮提取膳食纤维的最佳工艺为,在混合酶(α-淀粉酶：糖化酶=1：4)的用量为4%,温度为65℃下处理100min,再用浓度为5% NaOH溶液,100℃下处理70min,得到的膳食纤维含量较高。 2.糯性小米麸皮膳食纤维的单糖组成为木糖、甘露糖、葡萄糖；非糯性小米麸皮膳食纤维的单糖组成为阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖。两种膳食纤维制备样品,含量最多的都是木糖,这与其约占一半的半纤维素含量相对应,小米麸皮的半纤维素的主要成分是高度取代的阿拉伯木聚糖。非糯性样品单糖组分中半乳糖含量较多,约占26%,可推知该多糖的支链较少。两种制备样品其单糖组成中,葡萄糖含量都很低,而葡萄糖主要由淀粉和纤维素水解得到,由此说明,所制备的产品中淀粉和纤维素这两类多糖含量很低。 3.膳食纤维的粒度和环境温度对其功能性质影响较大。膨胀力、持水力和吸油力随粒度的减小而增大,但当粒度小于100目时,会使其上述性能下降。结合水力则随粒度的减小而减小。膨胀力、持水力在温度(37℃)的性能较温度(25℃)好,而吸油力和结合水力则相反。 4.两种小米麸皮膳食纤维产品都对胆固醇具有明显的吸附作用,在一定条件下,膳食纤维的添加量与吸附效果呈正相关。本实验采取体外(in vitro)实验法模拟体内代谢过程,结果表明这两种膳食维都能有效的吸附胆固醇,这与胡国华等以酶法和化学法相结合制备出的脱脂米糠不溶性膳食纤维和脱脂米糠可溶性半纤维素B对胆酸钠的吸附作用的研究结果相近。 5.该类膳食纤维产品在pH=2和3条件下对NO2-具有显著的清除作用。在pH=2时,糯性和非糯性小米麸皮膳食纤维对NO2-吸附量分别为17.66μmol/g,17.01μmol/g,体系中NO2-被吸附率分别为80.3%和77.3%,但在pH=3时,吸附量显著下降(p<0.05)仅为9.06μmol/g,7.93μmol/g,被吸附率为41%,36%,而在pH=5和7时,溶液中NO2-浓度随着吸附时间增加没有明显变化,基本上没有吸附作用。 6.将制备的膳食纤维添加到面粉中制作面包,面包的物性随添加量发生一定变化。小米麸皮膳食纤维的添加改善了面团的吸水性,增加了面包的持水性,从而使面包弹性增加,在延缓面包的老化等方面效果显著,结果发现在4%的添加范围内面包的品质与对照相比变化不明显,所以以4%左右的添加量为宜。 7.该类膳食纤维产品中,糯性和非糯性小米麸皮不溶性膳食纤维的含量分别高达91.35%、89.55%(p<0.05),而淀粉等非纤维类物质含量较低,符合膳食纤维产品的质量要求(淡黄色,具有该品种特有的香气、口味,膳食纤维含量≥80%),糯性小米麸皮膳食纤维的颜色较非糯性小米麸皮膳食纤维的颜色深,这与其原料本身及实验过程中碱处理的因素有关。