不同干燥方式對苦蕎麩皮中可溶性膳食纖維功能特性的影響營養(yǎng)學(xué)專業(yè)

1、不同干燥方式對苦蕎殼中可溶性膳食纖維功能特性的影響摘 要：本試驗以苦蕎麩皮為原料，對其進(jìn)行膨化改性，然后進(jìn)行酶解的方法制備得到可溶性膳食纖維。采用正交試驗對兩種干燥方式制備可溶性膳食纖維的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，并對兩種不同干燥方式制備的可溶性膳食纖維對比分析其物化指標(biāo)和功能特性，包括：持水力、持油力、膨脹力、可溶解性、膽固醇吸附能力、重金屬吸附能力、葡萄糖吸附能力。結(jié)果顯示，無論采用熱風(fēng)干燥還是真空冷凍干燥，最佳的提取條件都為酶用量為樣品量的5.5%，反應(yīng)溫度為53，反應(yīng)時間為5.5h，料液比為1:20。采用真空冷凍干燥方式獲得的可溶性膳食纖維的功能特性優(yōu)于傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥。綜上，真空冷凍干燥可作為

2、加工食品時可溶性膳食纖維提取的更優(yōu)提取方式。關(guān)鍵詞：苦蕎麩皮；可溶性膳食纖維；真空冷凍干燥；熱風(fēng)干燥；功能特性Effects of different drying methods on functional properties of soluble dietary fiber in Tartary buckwheat huskAbstract: In this experiment with buckwheat bran as raw material, adopts the puffing method modification, soluble dietary fiber prepar

3、ed by enzyme solution method, two drying methods are optimized by the orthogonal test method the extraction process of preparation of soluble dietary fiber, and the two different drying methods of preparation of soluble dietary fiber analysis of its physical and chemical indices and functional chara

4、cteristics, Including: holding water power, holding oil power, swelling power, solubility, cholesterol adsorption capacity, heavy metal adsorption capacity, glucose adsorption capacity. The results showed that the optimal extraction conditions were 5.5% of the sample amount, 53, 5.5h and 1:20 of the

5、 solid-liquid ratio, regardless of the hot air drying or vacuum freeze drying. The functional properties of soluble dietary fiber obtained by vacuum freeze-drying are better than those obtained by traditional hot air drying. In conclusion, vacuum freeze drying can be used as a better extraction meth

6、od for the extraction of soluble dietary fiber in processed foods. Keywords: Tartary buckwheat skin lifting; soluble dietary fiber; vacuum freeze drying; hot air drying; functional characteristics 目 錄1 前言12 材料與設(shè)備12.1材料與試劑12.2儀器與設(shè)備23可溶性膳食纖維提取優(yōu)化工藝流程23.1膨化23.2酶解23.3單因素試驗23.3.1酶用量對可溶性膳食纖維得率的影響23.3.2溫度對可

7、溶性膳食纖維得率的影響33.3.3反應(yīng)時間對可溶性膳食纖維得率的影響33.3.4料液比對可溶性膳食纖維得率的影響33.4單因素試驗結(jié)果分析33.4.1酶用量因素對可溶性膳食纖維得率的影響33.4.2溫度因素對可溶性膳食纖維得率的影響43.4.3反應(yīng)時間因素對可溶性膳食纖維的影響43.4.4料液比因素對可溶性膳食纖維得率的影響53.5正交法優(yōu)化試驗53.5.1正交試驗設(shè)計53.5.2正交試驗結(jié)果分析64不同干燥方式對苦蕎麩皮中可溶性膳食纖維功能特性的影響74.1測定方法74.1.1持油力的測定74.1.2持水力的測定74.1.3可溶解性的測定74.1.4膨脹力的測定74.1.5重金屬吸附能力的測

8、定84.1.6膽固醇結(jié)合能力的測定84.1.7葡萄糖吸附能力的測定84.2結(jié)果與分析84.2.1對持油力的影響84.2.2對持水力、膨脹力的影響94.2.3對可溶解性的影響104.2.4對重金屬吸附能力的影響104.2.5對膽固醇結(jié)合能力的影響114.2.6對葡萄糖吸附能力的影響115結(jié)論12參考文獻(xiàn)14致 謝141 前言膳食纖維是一種常見的多糖。它通常不能夠被人體的胃腸道所吸收，因此其在體內(nèi)不能夠分解產(chǎn)生能量?；谒倪@些特性，膳食纖維在很長的一段時間內(nèi)，都被認(rèn)為是一種“無營養(yǎng)物質(zhì)”。人們對它的重視程度也比較低。近年來，伴隨著生活質(zhì)量的提高，營養(yǎng)學(xué)不斷深入發(fā)展。人們的膳食結(jié)構(gòu)也不再滿足于果腹

9、，健康意識增強(qiáng)的人們開始追求膳食結(jié)構(gòu)的多樣化，膳食纖維的重要性與日俱增1。所以，膳食纖維的也越來越被食品科學(xué)和醫(yī)學(xué)界等各界人士廣泛關(guān)注。普通百姓對飲食中膳食纖維的攝入也愈加關(guān)注。膳食纖維被認(rèn)定為“第七類營養(yǎng)元素”，和傳統(tǒng)的六類營養(yǎng)素蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、維生素、礦物質(zhì)與水并列234。膳食纖維對人體而言，并不具備營養(yǎng)價值。但其獨(dú)具的物化特性使之對人體具有獨(dú)特的生理作和保健作用。膳食纖維通?？砂慈芙庑赃M(jìn)行分別，主要為可溶性膳食纖維（SDF）和不溶性膳食纖維（IDF）兩類5?？扇苄陨攀忱w維較不溶性膳食纖維而言，有獨(dú)特且重要的生理功能。它在被攝入體內(nèi)后，可以促進(jìn)腸道蠕動，保護(hù)腸道健康。同時，膳食纖

10、維在維持腸道屏障上有重要作用，它可以在體內(nèi)發(fā)酵，進(jìn)而促進(jìn)腸道益生菌生長。其次，攝入膳食纖維可以獲得飽腹感，卻不給人身體帶來額外的能量。因此，攝入膳食纖維在一定程度上可以用來控制體重。并且膳食纖維可以降低人體對碳水化合物吸收速度，從而達(dá)到調(diào)節(jié)血糖濃度的功效6；通過影響對礦物質(zhì)的吸收，一些可溶性膳食纖維可以促進(jìn)鈣鐵礦物質(zhì)的吸收。此外，膳食纖維還可以可以調(diào)節(jié)脂類代謝。膳食纖維來源十分廣泛，存在于谷類食物、糧食麩皮、蔬菜蔬果、果膠、魔芋等食物中?？嗍w麥?zhǔn)俏覈鴱V泛種植的特色經(jīng)濟(jì)作物，是一種藥食同源的糧食作物。苦蕎含有豐富的維生素，微量元素，礦物質(zhì)，纖維素等七種營養(yǎng)成分。它不僅是食品，更是兼具著保健品和藥

11、物的功效?？嗍w被稱為“五谷之王”，其營養(yǎng)成分既全面又獨(dú)特。，有通便排毒的功效。有著“凈腸草”的美稱7。我國苦蕎麥主要生產(chǎn)為苦蕎米作為功能性食品投放市場，也可炒制后做成茶飲，加工后苦蕎麥?zhǔn)Ｏ碌目嗍w麩皮可以生產(chǎn)苦蕎芯粉、苦蕎茶等副產(chǎn)品也可以提取其中的可溶性膳食纖維以更加全面綜合開發(fā)利用苦蕎麥。試驗采用酶法從苦蕎麩皮中提取可溶性膳食纖維，分別通過真空冷凍干燥和熱風(fēng)干燥兩種方式獲取可溶性膳食纖維?？疾靸煞N干燥方式得到的可溶性膳食纖的持水力、持油力、膨脹力、可溶解性、膽固醇吸附能力、重金屬吸附能力、葡萄糖吸附能力的影響，以提出苦蕎麩皮膳食纖維廣泛的開發(fā)應(yīng)用前景。2 材料與設(shè)備2.1材料與試劑表 1材料與

12、試劑規(guī)格來源苦蕎麩皮產(chǎn)自云南省烏蒙山新鮮雞蛋長春市明銳養(yǎng)殖場百鉆特級初榨橄欖油湖北華飴木油脂有限公司碘化鉀分析純沈陽市慧中理化用品廠碘分析純沈陽市慧中理化用品廠氫氧化鉀分析純沈陽市慧中理化用品廠酒石酸鉀鈉分析純沈陽市慧中理化用品廠硫酸銅分析純沈陽市慧中理化用品廠中性蛋白酶酶活力10萬u/g和氏璧生物科技有限公司-淀粉酶酶活力15u/g南寧龐博生物工程有限公司纖維素酶酶活力10萬u/g南寧龐博生物工程有限公司95%乙醇分析純天津市北聯(lián)化學(xué)品有限公司葡萄糖分析純天津永晟精細(xì)化工有限公司2.2儀器與設(shè)備表 2儀器生產(chǎn)廠家SC-3610低速離心機(jī)安徽中科中佳科學(xué)儀器有限公司電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱上海精宏實

13、驗設(shè)備有限公司電子天平上海花潮實業(yè)有限公司單桿膨化機(jī)沈陽路興實業(yè)有限公司恒溫水浴鍋群安實驗儀器有限公司真空冷凍干燥箱河南愛華儀器有限公司火焰原子化器恒溫震蕩搖床3可溶性膳食纖維提取優(yōu)化工藝流程3.1膨化使用電子天平稱取苦蕎麥麩皮約2000g，放置于敞口錐形瓶中，加入水適量（35%40%）于敞口容器中，混勻后，室溫放置10min。觀察麩皮狀態(tài)，待吸水完全。然后，將樣品勻速放入單桿膨化機(jī)中進(jìn)行膨化。單桿膨化機(jī)參數(shù)為150r/min，水添加量為10%、溫度180。膨化后的麩皮在通風(fēng)處自然烘干。取烘干后的麩皮進(jìn)行粉碎，并過60目篩。收集過篩后的樣品，加入約30倍體積的水。再加入0.5%的-淀粉酶和中性

14、蛋白酶，調(diào)節(jié)溶液pH7.0，并于40條件下水解1h。向苦蕎麥麩水解液中緩慢加入碘液，溶液不再出現(xiàn)藍(lán)色（除去麩皮中的淀粉）。再向溶液中緩慢加入雙縮脲試劑，至溶液不再出現(xiàn)紫紅色（除去麩皮中蛋白質(zhì)）。3.2酶解取適量過篩后的苦蕎麩皮樣品，加入適量水和纖維素酶。放置于恒溫水浴鍋中使纖維素酶解。然后加熱酶解液，沸騰10min使纖維素酶失活。靜置分層后，取上清液，加入四倍體積的乙醇（95%），醇沉8h后抽濾，濾渣加水溶解，濃縮，真空冷凍干燥/熱風(fēng)干燥，稱量，計算得率，公式如下：得率=可溶性膳食纖維質(zhì)量樣品質(zhì)量100%3.3單因素試驗3.3.1酶用量對可溶性膳食纖維得率的影響分別稱取50g膨化、篩選處理后的

15、苦蕎麩皮于5個燒杯中，再分別稱取樣品的3%、4%、5%、6%、7% 的酶分別加入5個燒杯中，然后五個燒杯分別滴入一定量的0.1mol/L檸檬酸緩沖液，使酶反應(yīng)液保持pH5.5,在液料液比1：20、反應(yīng)時間5h、反應(yīng)溫度55的條件下，對樣品進(jìn)行酶解反應(yīng)，最后熱風(fēng)烘干獲得可溶性膳食纖維，測定苦蕎麩皮可溶性膳食纖維得率。同時采用上述相同的試驗步驟進(jìn)行另一組酶解反應(yīng)，最后以真空冷凍方式獲得可溶性膳食纖維，測定其得率。3.3.2溫度對可溶性膳食纖維得率的影響分別稱取50g膨化、篩選處理后的苦蕎麩皮于5個燒杯中，再分別稱取樣品的5%的酶分別加入5個燒杯中。采用0.1mol/L檸檬酸緩沖液調(diào)節(jié)五個燒杯中溶液

16、的pH值至5.5。在液料液比1：20條件下，選擇不同酶解溫度（40、45、50、55、60），反應(yīng)時間5h。采用熱風(fēng)烘干的方式，獲得苦蕎麩皮酶解液中的可溶性膳食纖維，稱量，并計算苦蕎麩皮中可溶性膳食纖維的得率。同時采用上述相同的試驗步驟進(jìn)行另一組酶解反應(yīng)，最后以真空冷凍方式獲得可溶性膳食纖維，測定其得率。3.3.3反應(yīng)時間對可溶性膳食纖維得率的影響分別稱取50g膨化、篩選處理后的苦蕎麩皮于5個燒杯中，再分別稱取樣品的5%、的酶分別加入5個燒杯中。采用0.1mol/L檸檬酸緩沖液調(diào)節(jié)五個燒杯中溶液的pH值至5.5。在液料液比1：20條件下，選擇不同反應(yīng)時間（3、4、5、6、7h），在55的反應(yīng)溫

17、度條件下反應(yīng)。采用熱風(fēng)烘干的方式，獲得苦蕎麩皮酶解液中的可溶性膳食纖維，稱量，并計算苦蕎麩皮中可溶性膳食纖維的得率。同時采用上述相同的試驗步驟進(jìn)行另一組酶解反應(yīng)，最后以真空冷凍方式獲得可溶性膳食纖維，測定其得率。3.3.4料液比對可溶性膳食纖維得率的影響分別稱取50g膨化、篩選處理后的苦蕎麩皮于5個燒杯中，再分別稱取樣品的5%、的酶分別加入5個燒杯中。采用0.1mol/L檸檬酸緩沖液調(diào)節(jié)五個燒杯中溶液的pH值至5.5。在50的溫度條件下，選擇不同的料液比（1:5、1:10、1:15、1:20、1:25），反應(yīng)時間5h。采用熱風(fēng)烘干的方式，獲得苦蕎麩皮酶解液中的可溶性膳食纖維，稱量，并計算苦蕎麩

18、皮中可溶性膳食纖維的得率。同時采用上述相同的試驗步驟進(jìn)行另一組酶解反應(yīng)，最后以真空冷凍方式獲得可溶性膳食纖維，測定其得率。3.4單因素試驗結(jié)果分析3.4.1酶用量因素對可溶性膳食纖維得率的影響圖1圖2表明，在其他條件不變的情況下，加酶量為樣品的5%，即25.00g時，兩種干燥方式所獲得的苦蕎麩皮可溶性膳食纖維均得率最高。圖2酶用量對于提取率的影響（真空冷凍干燥） 圖1酶用量對于提取率的影響（熱風(fēng)干燥） 3.4.2溫度因素對可溶性膳食纖維得率的影響圖4溫度對于提取率的影響（真空冷凍干燥） 圖3溫度對于提取率的影響（熱風(fēng)干燥） 圖3圖4表明，在采用熱風(fēng)烘干和真空冷凍方式獲得苦蕎麩皮中可溶性膳食纖維

19、的試驗中，可溶性膳食纖維的得率均在55呈最大值。3.4.3反應(yīng)時間因素對可溶性膳食纖維的影響圖5和圖6的結(jié)果顯示，當(dāng)料液比和反應(yīng)溫度固定時，苦蕎麩皮可溶性膳食纖維得率在5h之前，隨著反應(yīng)時間增加而不斷提高，反應(yīng)時間達(dá)到5h時，兩種干燥方式所獲得的苦蕎麩皮可溶性膳食纖維均達(dá)到得率最高。圖6時間對于提取率的影響（真空冷凍干燥） 圖5時間對于提取率的影響（熱風(fēng)干燥） 3.4.4料液比因素對可溶性膳食纖維得率的影響圖7和圖8的結(jié)果顯示，當(dāng)反應(yīng)時間為5h和反應(yīng)溫度為55時，苦蕎麩皮可溶性膳食纖維得率在料液比達(dá)到1:20之前，隨著料液比增大而不斷提高。兩種干燥方式均在料液為1:20時，苦蕎麩皮可溶性膳食纖

20、維的得率最高。3.5正交法優(yōu)化試驗3.5.1正交試驗設(shè)計綜合單因素試驗結(jié)果，以纖維素酶的用量、酶解時間、酶解溫度以及料液比為分析要素，以可溶性膳食纖維的得率為考察指標(biāo)，進(jìn)行四因素三水平的正交試驗。結(jié)果見表3。表 3正交試驗因素水平表水平因素A酶用量（%）B溫度（）C時間（h）D料液比（g/ml）14.5534.51:1725.05551:2035.5575.51:233.5.2正交試驗結(jié)果分析表 4正交實驗分析表（熱風(fēng)烘干方式）序號 因素ABCD提取率/%111115.49212226.24313335.89421235.98522315.86623126.02731326.36832135.

21、79933215.88K16.0236.0935.9175.893K25.9535.9636.0336.207K36.0105.9306.0375.887R0.0700.1630.1200.320由表4可知，在熱風(fēng)烘干方式中，影響苦蕎麩皮中的可溶性膳食纖維提取率的最重要因素為料液比。各因素的主次順序為DBCA。正交試驗結(jié)果顯示在A3B1C3D2條件下，提取率最大。即提取的最優(yōu)條件為酶用量5.5%（樣品含量的5.5%），反應(yīng)溫度為53，反應(yīng)時間為5.5h，料液比為1:20。由于正交試驗沒有最佳組合，在該條件下進(jìn)行試驗驗證，其提取率為6.36%，所以最佳方案為A3B1C3D2。按最佳提取方案采用熱

22、風(fēng)烘干方式進(jìn)行提取可溶性膳食纖維。表 5正交試驗分析表（真空冷凍干燥方式）序號 因素ABCD提取率/%111116.03212226.43313335.97421236.14522315.95623126.34731326.47832135.99933216.00K16.1436.2136.1205.993K26.1436.1236.1906.143K36.1536.1036.1306.033R0.0100.1100.0700.420由表5可知，影響苦蕎麩皮中的可溶性膳食纖維（真空冷凍干燥方式）提取率各因素的主次順序為DBCA，即料液比影響最大，其次是反應(yīng)溫度和時間，最后是酶用量，其最優(yōu)方案為

23、A3B1C3D2，即酶用量為樣品量的5.5%，反應(yīng)溫度為53，反應(yīng)時間為5.5h，料液比為1:20。由于正交試驗沒有最佳組合，在該條件下進(jìn)行試驗驗證，其提取率為6.48%，考慮其用時較少，節(jié)省時間所以最佳方案為A3B1C3D2。按最佳提取方案采用真空冷凍干燥方式進(jìn)行提取可溶性膳食纖維。4不同干燥方式對苦蕎麩皮中可溶性膳食纖維功能特性的影響4.1測定方法4.1.1持油力的測定持油力是指一定量的樣品所結(jié)合的橄欖油量8。測定方法如下：分別稱取熱風(fēng)烘干和真空冷凍干燥中獲得的可溶性膳食纖維1.0g，分別放入離心管（50mL）中。各加入10mL橄欖油，充分混合均勻浸泡1h。浸泡過程中每10min振搖一次，

24、然后離心（4200r/min）15min，稱重。SDF持油力計算公式如下：持油力（g/g）=樣品被油浸飽和后的濕重樣品粉重量樣品粉重量4.1.2持水力的測定持水力是指一定量的樣品通過物理方式截留大量的水而阻止水滲出的能力。測定方法如下：分別稱取熱風(fēng)烘干和真空冷凍干燥中獲得的可溶性膳食纖維1.0g，分別放入離心管（50mL）中。各加入30mL去離子水。充分混均后放置24h。離心（4200r/min）15min，稱重。SDF持水力計算公式如下：持水力(g/g)=樣品被水飽和后的濕重樣品粉重量樣品粉重量4.1.3可溶解性的測定溶解性通常是指物質(zhì)在溶劑中的溶解能力，是指物質(zhì)在溶劑里溶解的最大限度。具體

25、操作如下：測定方法如下：分別稱取熱風(fēng)烘干和真空冷凍干燥中獲得的可溶性膳食纖維1.0g，分別放入離心管（50mL）中。加入10g蒸餾水，充分混均后室溫放置1h，離心（3500r/min）10min，取上清液和下層，分別干燥、稱重?？扇芙庑?干燥后上清液的重量樣品粉重量樣品粉重量100%4.1.4膨脹力的測定膨脹力是指纖維浸沒在過量水中，對水的吸附能力。具體操作如下：分別準(zhǔn)確稱取兩種不同干燥方式所得的可溶性膳食纖維0.5g置于帶刻度的試管并記錄其體積，加入10.0mL蒸餾水，充分混合均勻，放置24h后記錄樣品吸水后的體積。SDF膨脹力計算公式如下：膨脹力(mL/g)=溶脹后樣品體積樣品粉體積樣品粉

26、體積4.1.5重金屬吸附能力的測定膳食纖維對重金屬鉛、汞、銅等重金屬具有吸附作用。具體操作如下：取4個250mL錐形瓶兩兩分為一組分別記為1組和2組，各加入10mmol/Lpbno2重金屬溶液并且1組加入真空冷凍干燥方式獲得的膳食纖維樣品，2組加入熱風(fēng)烘干獲得的膳食纖維樣品各1.0g。為了模擬胃和腸道的環(huán)境，將1組pH分別調(diào)至2.0和7.0,2組操作同1組。然后將4個錐形瓶于恒溫震蕩搖床120r/min，37條件下恒溫震蕩3h，在吸附結(jié)束完成后，將8mL無水乙醇添加到2mL樣品收集液中，使樣品沉降，4000r/min離心10min，上清液采用原子吸收光譜法測定殘留重金屬濃度。同時以同樣方法和步

27、驟檢測對于貢、銅的吸附能力。4.1.6膽固醇結(jié)合能力的測定按歐仕益9所述方法進(jìn)行。具體操作如下:取新鮮雞蛋黃加入9倍去離子水在200r/min條件下攪打2min形成均勻乳液，膽固醇含量記為m0(mg)。稱取樣品適量（記為m，通常稱取1g）于50mL離心管中，加入30mL制備的乳液，均勻攪拌后在37條件下水浴震蕩（80r/min）2h,然后離心30min（4000r/min）。取上清液，采用鄰苯二甲醛法測定膽固醇含量，記為m1(mg)。按上述方法分別測真空冷凍和熱風(fēng)干燥兩種不同干燥方式對于膽固醇的吸附能力，SDF對膽固醇的吸附能力計算公式如下：膽固醇結(jié)合能力(mg/g)=m0m1m4.1.7葡萄

28、糖吸附能力的測定參照OU S10等所述方法進(jìn)行。具體操作如下：準(zhǔn)確稱取兩種不同干燥方式所獲得的可溶性膳食纖維樣品各0.5g（質(zhì)量記為m,g）分別至50mL離心管中，加入40mL（體積記為V,mL）濃度為200mmol/L的葡萄糖溶液(濃度記為c0,mmol/L)充分混勻，在37，80r/min的條件下，水浴振蕩8h，離心20min（4000r/min），取上清液，采用蒽酮比色法測定上清液中葡萄糖含量（濃度記為c1, mmol/L），SDF對葡萄糖吸附能力計算公式如下：葡萄糖吸附能力(mmol/L)=(c0c1)vm4.2結(jié)果與分析4.2.1對持油力的影響由圖9可知，熱風(fēng)干燥和真空冷凍干燥獲得的

29、可溶性膳食纖維的持油力均較高，并且真空冷凍干燥獲得的可溶性膳食纖維持油力明顯高于熱風(fēng)干燥。谷物衍生物的持油力主要與其顆粒的表面性質(zhì)有關(guān)及總電荷密度和親水性有關(guān)。產(chǎn)生圖現(xiàn)象可能是由于水溶性膳食纖維本身聚合度相對較低，分子小，顆粒的比表面積、比面能和孔隙率高并且真空冷凍干燥更好地保持了膳食纖維比較完整的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，其表面特性改變較小，所以能更多地吸收橄欖油，表現(xiàn)出更強(qiáng)的持油力。圖9干燥方式對于持油力的影響 4.2.2對持水力、膨脹力的影響圖10干燥方式對于持水力的影響 圖11干燥方式對于膨脹力的影響 可溶性膳食纖維的持水力、膨脹力是膳食纖維的水化性質(zhì)，都是影響其功能特性的重要指標(biāo)。在膳食纖維的水

30、化作用下，人體的排泄物會變得濕潤、松軟、量多、表面光滑，在一定程度上降低了痔瘡發(fā)生的可能11。與由圖10圖11可以看出真空冷凍干燥和熱風(fēng)干燥兩種干燥方式獲得的可溶性膳食纖維的持水力和膨脹力都較高，原因是在樣品前處理過程中進(jìn)行了膨化處理。這就導(dǎo)致了不溶性膳食纖維聚合物結(jié)構(gòu)被破壞，形成了可溶性膳食纖維等一系列低聚合度的成分。低聚合度的膳食纖維通常具有較強(qiáng)的吸水能力，加之膨化過程中的擠壓使得膳食纖維形成了微粒，利于了水的滲透。因此兩種干燥方式都呈現(xiàn)較高的持水力和膨脹力。并且在擠壓膨化處理基礎(chǔ)上真空冷凍干燥方式所獲得的可溶性膳食纖維更好地保持了膳食纖維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加了其與水的接觸表面積和多孔性，溶于

31、水后顆粒膨脹、伸展產(chǎn)生更大的體積；而熱風(fēng)烘干破壞了膳食纖維本身的多孔性，由此得出熱風(fēng)干燥所獲得的可溶性膳食纖維的持水力較差于利用真空冷凍方式所獲得的可溶性膳食纖維。4.2.3對可溶解性的影響可溶性膳食纖維的可溶解性在食品領(lǐng)域應(yīng)用有十分嚴(yán)格的要求，比如在飲品中添加膳食纖維要求其溶解性大，分布均勻，久存沉淀，與各組分有較強(qiáng)的融合性，以保持飲品有良好的外觀和內(nèi)在品質(zhì)；添加到面點(diǎn)中可溶解性越強(qiáng)，面團(tuán)的吸水率、穩(wěn)定時間、面團(tuán)的彈性越強(qiáng)12。由圖12可知，真空冷凍干燥方式獲得的可溶性膳食纖維的可溶解性具有更好的溶解性，這可能是由于熱風(fēng)干燥獲得的可溶性膳食纖維其結(jié)構(gòu)形成堅硬的沉淀物，致使纖維表面變黑，溶解性

32、差一些，但影響并不明顯。圖12干燥方式對于可溶解性的影響4.2.4對重金屬吸附能力的影響圖13干燥方式對于重金屬吸附能力的影響 鉛、汞、銅是危害人體的一類物質(zhì)，人可能會因為是食物污染、水體污染、空氣污染而導(dǎo)致重金屬的中毒現(xiàn)象。重金屬中毒的危害極大，輕度會導(dǎo)致頭暈惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉、運(yùn)動失調(diào)、骨質(zhì)軟化，重度還會導(dǎo)致腦部受損、癱瘓、出現(xiàn)心力衰竭甚至死亡。重金屬非常難以被生物降解，相反卻能在食物鏈的生物放大作用下，慢慢積累于肝臟、腎臟、皮膚等人體組織器官內(nèi)。當(dāng)人體內(nèi)的重金屬含量積累到一定程度時，人體就會慢性中毒。而膳食纖維對重金屬離子有很強(qiáng)的化學(xué)和物理吸附能力。纖維素作為一種多糖，其糖醛酸上的羧

33、基解離后，基團(tuán)可以與金屬陽離子通過離子鍵相結(jié)合。羧基的解離程度取決于環(huán)境的pH值的大小。也就是說，堿性環(huán)境中膳食纖維更溶液對重金屬離子進(jìn)行吸附。因此，小腸環(huán)境比胃環(huán)境更適合于膳食纖維吸附重金屬離子；而膳食纖維對重金屬離子的物理吸附過程則是范德華力作用的結(jié)果，取決于環(huán)境溫度，反應(yīng)速率一般很快13。由圖13可知，真空冷凍干燥獲得的膳食纖維對重金屬離子的吸附能力更好。 這是由于可溶性膳食纖維對重金屬溶液的吸附取決于原材料結(jié)構(gòu)的多孔性和表面積的物理因素，熱風(fēng)干燥時會使可溶性膳食纖維形成堅硬的沉淀物，致使纖維表面變黑，破壞了可溶性膳食纖維的空間結(jié)構(gòu)，降低其吸收重金屬離子的吸附能力。4.2.5對膽固醇結(jié)合

34、能力的影響人體長期攝入脂肪含量較高的食物時，食物中的膽固醇不能被完全吸收。過量的部分會與人體血液中的低密度蛋白結(jié)合形成低密度脂蛋白。低密度脂蛋白跟隨血液流動時，圖14干燥方式對于膽固醇結(jié)合能力的影響容易在血管壁處發(fā)生沉積，進(jìn)而形成血栓或引發(fā)一系列心血管疾病。而膳食纖維可以吸收膽固醇，那么經(jīng)常攝入膳食纖維的人患上心腦血管疾病的概率就會低很多。而膳食纖維可以降低膽固醇的主要因素為其可與膽汁酸或膽汁酸化合物結(jié)合，干擾其重吸收并促進(jìn)膽酸鹽的排出。膳食纖維的結(jié)合能力受反應(yīng)條件、纖維的物理和化學(xué)形式以及膽汁酸的特性的影響。由圖14可以看出，真空冷凍干燥獲得的膳食纖維比熱風(fēng)干燥獲得的膳食纖維對膽固醇的吸附能

35、力大很多。膳食纖維對膽固醇的吸收是表面單層吸附和分子間引力多分子層吸附的物理吸附組合的過程。通過提取食物中水溶性膳食纖維后真空冷凍干燥得到的纖維，其網(wǎng)格結(jié)構(gòu)完整而沒有被破壞。其表面的極性基團(tuán)對膽固醇有很好的吸附效果。同時，可溶性膳食纖維的粘附性，在一定程度上可以阻斷體內(nèi)的各種酶、膽汁酸組分以及腸道黏膜吸收膽固醇的能力，達(dá)到吸附膽固醇的效果從而達(dá)到體內(nèi)的膽固醇含量。4.2.6對葡萄糖吸附能力的影響 膳食纖維對葡萄糖的吸附能力，有利于控制飯后血糖14。由圖15可知，真空冷凍干燥方式獲得的可溶性膳食纖維對葡萄糖的吸附能力較熱風(fēng)干燥方式獲得的可溶性膳食纖維對葡萄糖的吸附能力更好，這是因為熱風(fēng)干燥由于持

36、續(xù)高溫破壞了膳食纖維本身的多孔結(jié)構(gòu)且內(nèi)部結(jié)構(gòu)不如真空冷凍干燥獲得的可溶性膳食纖維疏松，暴露的親水游離基以及其他的活性基團(tuán)相對較少，所以吸附葡萄糖的能力較差。圖15干燥方式對于葡萄糖吸附能力的影響5結(jié)論通過優(yōu)化試驗可知，無論采用熱風(fēng)干燥還是真空冷凍干燥，最佳的提取條件都為酶用量為樣品量的5.5%，反應(yīng)溫度為53，反應(yīng)時間為5.5h，料液比為1:20。通過對兩種干燥方式所獲得的的可溶性膳食纖維物化和功能指標(biāo)測定可發(fā)現(xiàn)，采用真空冷凍干燥方式獲得的可溶性膳食纖維的功能特性優(yōu)于傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥，產(chǎn)生這種結(jié)果的主要原因：從玻璃態(tài)聚合物15的角度：玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是無定形組分從類似玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)的溫

37、度，當(dāng)物料在收到熱風(fēng)干燥時的溫度高于Tg時導(dǎo)致物料品質(zhì)發(fā)生較大變化。熱風(fēng)干燥過程中，由于物料溫度持續(xù)超過Tg，致使加工提取出來的可溶性膳食纖維品質(zhì)下降；而真空冷凍干燥的溫度一般低于Tg，且濕度和Tg的降低同時減少了其對樣品的損害。從成品和干燥過程的角度16：可溶性膳食纖維經(jīng)過預(yù)冷凍后，固體骨架之間內(nèi)部水分呈冰晶形式，通過干燥過程升華水，完整地保留其固有的碳骨架，避免了熱風(fēng)干燥方式出現(xiàn)樣品表面硬化的現(xiàn)象，并且真空冷凍干燥是在真空、低溫下進(jìn)行處理樣品的，而熱風(fēng)干燥是在高溫下進(jìn)行處理樣品的，前者揮發(fā)性成分和熱變形營養(yǎng)物質(zhì)的損失小于熱風(fēng)干燥，生物活性得到了有效的保護(hù)。真空冷凍干燥方式獲得可溶性膳食纖維

38、顏色均勻、形狀和體積基本不變，表面和內(nèi)部孔隙致密，微觀結(jié)構(gòu)不會發(fā)生改變，因此所顯示的吸附效果優(yōu)于熱風(fēng)干燥。實驗結(jié)果表明：通過真空冷凍干燥方式從苦蕎麩皮中獲得的可溶性膳食纖維，無論在物理性質(zhì)（持水力、持油力、膨脹力、可溶解性）還是化學(xué)性質(zhì)（膽固醇吸附能力、重金屬吸附能力、葡萄糖吸附能力）上，均好于傳統(tǒng)的熱風(fēng)干燥方式，其中對重金屬的吸附能力在體外模擬胃和腸道的實驗中表現(xiàn)出在pH7.0時優(yōu)于pH2.0時,即小腸環(huán)境更適合于膳食纖維吸附重金離子。真空冷凍干燥是較熱風(fēng)干燥更適用于食品加工時提取可溶性膳食纖維的提取方式。本文采用苦蕎麩皮作為試驗原料提取可溶性膳食纖維，既可以緩解環(huán)境壓力、保護(hù)環(huán)境、減少資源

39、浪費(fèi)又可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)價值。因此，副產(chǎn)物開發(fā)和利用食品加工副產(chǎn)物資源已成為一種趨勢。 參考文獻(xiàn)1 鄭文新,劉占英.可溶性膳食纖維提取得研究進(jìn)展J.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017,45(27):107-109. 2 楊鋒,段玉峰.火棘膳食纖維的制備、性質(zhì)及其應(yīng)用J.食品科技，2007,32(5):79 -81.3 張津風(fēng).玉米皮膳食纖維的雙酶法制備及其性質(zhì)研究J.食品研究與開發(fā)，2007,28(4):97 -101.4 王磊,袁芳,向俊,等.椪柑渣可溶性膳食纖維的功能特性及流變性J.中國食品學(xué)報，2015,15(3):24-31. 5 王磊,石可歆,廖晨,袁芳,王巖.改性花生可溶性膳食纖維功能及結(jié)構(gòu)特性研究

40、J.食品工業(yè)，2018(4):204-208.6 FULLER S, BECK E, SALMAN H, et al. New horizons for the study of dietary fiber and health: a reviewJ. Plant Foods Human Nutrition,2016,71(1):1-12.7 王如昌,藥食同源復(fù)合制劑及其制備方法和應(yīng)用與流程EB/OL.8 單春陽,王磊,孟哲,等.花生殼可溶性膳食纖維物化及功能特性的研究J.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017,45(13):89-90.9 歐仕益,鄭妍,劉子力,等.酶解和酶解麥麩吸附脂肪和膽固醇的研究J.食品科技，2005,(2):24-26.10 OU S,