馬鈴薯膳食纖維的提取

1、哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）馬鈴薯膳食纖維提取工藝的研究學(xué) 生 姓 名 孫曉楠 指 導(dǎo) 教 師 張根生 專 業(yè) 食品科學(xué)與工程 學(xué) 院 食品工程 2011年06月06日Graduation Project (Thesis)Harbin University of CommerceThe extraction technology research of dietary fiber from potatoes slagStudent Sun Xiaonan Supervisor Zhang Gensheng Specialty Food Science and Engineering Scho

2、ol Food Engineering 2010 - 06 - 06畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書姓名 孫曉楠學(xué)院 食品工程班級 2007-1專業(yè) 食品科學(xué)與工程畢業(yè)設(shè)計（論文）題目： 馬鈴薯膳食纖維提取的研究立題目的和意義：在我國北方，大部分地區(qū)馬鈴薯的深加工集中于制淀粉或粉條。由于加工技術(shù)的落后，大量的馬鈴薯成為廢渣而不能得到合理的利用。馬鈴薯渣中的纖維含量極高，約占干基的20%左右，且馬鈴薯本身是一種安全食用作物，因此馬鈴薯渣是一種安全、廉價的膳食纖維資源。目前馬鈴薯渣的轉(zhuǎn)化途徑主要是功能成分提取和發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)，功能成分提取包括膳食纖維、果膠等，發(fā)酵產(chǎn)品生產(chǎn)包括酒精、單細胞蛋白飼料、肥料、沼汽、

3、檸檬酸鈣等。馬鈴薯渣固有的特點給其綜合利用造成了一定困難。馬鈴薯渣含水量高達90%左右，具有較高的粘性，渣中水分不僅緊緊結(jié)合在纖維和果膠上，而且未破壞的細胞也能通過細胞膜吸收水分，使水分很難除去，成為制約馬鈴薯渣綜合利用的瓶頸。本實驗希望能夠通過對于膳食纖維提取工藝中的糊化條件和酶解反應(yīng)條件兩方面研究，確定最佳的從馬鈴薯渣中提取膳食纖維的工藝條件。技術(shù)要求與工作計劃：1、 測定馬鈴薯渣的基本成分。2、 以糊化溫度、糊化時間、料液比為實驗因素，通過單因素和正交實驗，確定最佳的糊化提取工藝條件。3、 以酶解反應(yīng)中各項酶的添加量、酶解反應(yīng)時間、酶解反應(yīng)溫度為實驗因素，進行單因素實驗，確定最佳的酶解反

4、應(yīng)條件，并明確對于提取純度影響較為顯著的因素。時間安排：1. 3月10日3月20日 進行資料搜集，實驗準(zhǔn)備工作。2. 3月20日4月20日 進行實驗。3. 4月20日5月10日 進行數(shù)據(jù)整理與分析。4. 5月10日5月26日 撰寫畢業(yè)論文。5. 5月26日6月10日 修改論文。6. 6月10日6月17日 提交論文，準(zhǔn)備答辯。指導(dǎo)教師要求：（簽字） 年 月 日教研室主任意見：（簽字） 年 月 日院長意見：（簽字） 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）審閱評語一、指導(dǎo)教師評語：指導(dǎo)教師簽字：年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）審閱評語二、評閱人評語：評閱人簽字：年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯評語及成績?nèi)⒋疝q委員會評

5、語：四、畢業(yè)設(shè)計（論文）成績： 簽 字：五、答辯委員會主任單位： 答辯委員會主任職稱： 答辯委員會主任簽字： 年 月 日哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）摘要本實驗以馬鈴薯渣為原料，對從中提取膳食纖維的工藝進行研究，確定最佳工藝條件。采用酶解法進行提取，通過單因素和正交實驗方法研究糊化反應(yīng)和酶解反應(yīng)中的各項工藝條件對膳食纖維提取純度的影響，得出最佳提取條件。試驗結(jié)果表明，最佳糊化工藝條件為：料液比為1：3，糊化溫度為120，糊化時間為60min。最佳酶解反應(yīng)工藝條件為：-淀粉酶添加量0.7mL，酶解溫度90，時間60min；糖化酶添加量2mL，酶解溫度60，時間20min；木瓜蛋白酶添加量3mL，

6、酶解溫度60，時間30min。關(guān)鍵詞：馬鈴薯渣；膳食纖維；糊化條件；酶解反應(yīng)26AbstractIn this experiment, potato waste as raw material, the process of dietary fiber extracted from potatoes slag is studied to determine the optimum process conditions. Using enzyme extraction method, By single factor and orthogonal experimental, various te

7、chnological conditions of gelatinization reaction and zymolysing reaction effect on purity of dietary fiber extraction. The results show that: Solid to liquid ratio for 1:3, the gelatinization temperature for 120 , gelatinization time for 60min. The best conditions for the enzymatic reaction: -amyla

8、se addition of 0.7mL, the reaction temperature for 90 , the time for 60min; glucoamylase addition for 2mL, the reaction temperature 60 , the time for 20min;amount of papain added 3mL, the hydrolysis temperature of 60 , the time 30min.Key words : Potato waste; dietary fiber; pasting conditions; enzym

9、atic reaction 目錄AbstractII1 緒 論41.1研究背景41.2研究目的和意義41.2.1研究目的41.2.2研究意義41.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀51.3.1國外研究現(xiàn)狀51.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀52馬鈴薯和膳食纖維的概述62.1馬鈴薯的營養(yǎng)成分62.2膳食纖維性質(zhì)及功能特性62.2.1膳食纖維的性質(zhì)72.2.2膳食纖維的功能特性72.3馬鈴薯渣提取膳食纖維方法的研究現(xiàn)狀83實驗材料與方法93.1實驗材料93.1.1實驗原料93.1.2實驗試劑93.2實驗儀器與設(shè)備93.3實驗方法93.3.1馬鈴薯渣中提取膳食纖維的工藝流程及操作要點93.3.2馬鈴薯渣中水分的測定103.3.3

10、馬鈴薯渣中灰分的測定103.3.4馬鈴薯渣中淀粉的測定103.3.5馬鈴薯渣中蛋白質(zhì)的測定103.3.6馬鈴薯渣中膳食纖維的測定103.3.7膳食纖維提取純度的計算公式113.3.8馬鈴薯渣中膳食纖維提取工藝的研究113.1馬鈴薯渣成分的測定153.2馬鈴薯渣中膳食纖維提取工藝的研究153.2.1糊化條件對提取純度的影響153.2.2酶解反應(yīng)條件對提取純度的影響17哈爾濱商業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）1 緒 論1.1研究背景2007年，我國馬鈴薯總產(chǎn)量8000多萬t，種植面積超過566.67萬hm2，產(chǎn)量和面積均占到世界的22%。我國已成為馬鈴薯生產(chǎn)和消費大國，但大部分用于鮮食，用于馬鈴薯淀粉及其他

11、深加工僅占少部分。我國是馬鈴薯淀粉消費潛在大國，隨著馬鈴薯淀粉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其副產(chǎn)物薯渣的產(chǎn)量越來越大，目前國內(nèi)生產(chǎn)廠家都將其隨廢水排放掉。一般每t淀粉產(chǎn)生7.5t廢渣，排渣量很大，如不加以回收利用，不僅造成資源的浪費，而且造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。對薯渣進行綜合開發(fā)利用，不僅能減少環(huán)境污染，還能有效利用資源，具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。目前，薯渣的合理利用已成為馬鈴薯淀粉加工企業(yè)迫切需要解決的問題。1.2研究目的和意義1.2.1研究目的我國具有豐富的馬鈴薯資源，僅次于俄羅斯，居世界第二位。但是我國馬鈴薯深加工卻遠遠落后于西方國家。在我國北方，大部分地區(qū)馬鈴薯的深加工用于制淀粉或粉條，產(chǎn)生大量的廢渣

12、。在我國由于沒有現(xiàn)代化的儲藏設(shè)備和科學(xué)的儲藏方法，每年因此而損失的馬鈴薯高達25%30%，其余的70%75%也基本用于現(xiàn)實或者加工成粉絲、粉條及淀粉，而加工的比例還不到5%，加工產(chǎn)品種類少，屬于初級加工階段，加工增值率較低，使馬鈴薯的綜合經(jīng)濟效益偏低。本研究的目的在于開發(fā)與利用這些廢渣，將其制成具有保鮮、保健、抗癌作用的膳食纖維。目前用其它原料制備膳食纖維已有大量報道，用馬鈴薯渣制備尚未見報道。1.2.2研究意義薯類是重要的糧食作物，由于栽種粗放、產(chǎn)量高，尤其適合在山區(qū)及丘陵地區(qū)種植。20世紀(jì)80年代以前，薯類曾經(jīng)是好多地區(qū)農(nóng)民的主食。時過境遷，在黨和國家的富民政策指引下，農(nóng)民已經(jīng)不再天天吃紅

13、薯、吃土豆了。薯類經(jīng)深加工、轉(zhuǎn)化增張成為農(nóng)民的重要經(jīng)濟作物。如四川光友集團就是一家薯類加工龍頭企業(yè)，在農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化進程中，龍頭帶農(nóng)戶，已經(jīng)起到了輻射示范作用。薯渣是薯類（甘薯、馬鈴薯）提取淀粉后的余渣，在很多加工廠堆積如山，腐敗酸化，嚴(yán)重污染環(huán)境。有的地方曾經(jīng)把薯渣作為飼料使用，但其蛋白質(zhì)含量不高，纖維含量高，牲畜食后不長肉，飼養(yǎng)效果很差。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，薯渣資源豐富，是潛在的膳食纖維資源。對其開發(fā)利用符合國家西部大開發(fā)的發(fā)展戰(zhàn)略。1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀馬鈴薯是世界上僅次于小麥、水稻、玉米之后的第四大糧食作物，其營養(yǎng)成份齊全，營養(yǎng)價值較高，是世界性的健康食物。鮮薯淀粉及其制品的國內(nèi)外市場需求量

14、愈來愈大，在世界糧食生產(chǎn)中的地位迅速提高，而且有巨大的增產(chǎn)潛力可挖。因此認(rèn)為，馬鈴薯是副食品的概念應(yīng)該逐步改變。1.3.1國外研究現(xiàn)狀世界上主要種植馬鈴薯的國家有150多個，總面積達2155萬公頃，總產(chǎn)量大近3.2億噸。馬鈴薯單產(chǎn)最高的國家是荷蘭，平均單位面積產(chǎn)量50t/hm2，英國、美國、加拿大等發(fā)達國家的單產(chǎn)都在3543t/hm2。中國的種植面積占世界20%25%，總產(chǎn)約占世界的18%，占亞洲的70%，居世界首位。目前，馬鈴薯產(chǎn)業(yè)化發(fā)展規(guī)模和速度都達到空前的水平。世界5070的馬鈴薯被加工升值，發(fā)達國家加工比例高達80，加工產(chǎn)品種類多、技術(shù)水平先進。美國一半以上的馬鈴薯用于深加工后消費，人

15、均每年需要馬鈴薯食品30kg，其生產(chǎn)的馬鈴薯食品有70多種，全國有300多個馬鈴薯深加工企業(yè)；荷蘭80%的馬鈴薯用于深加工后進入市場，在荷蘭只有23家馬鈴薯加工廠，17家生產(chǎn)薯條，3家生產(chǎn)薯片，其他生產(chǎn)干制品等，其中物價的生產(chǎn)能力占總產(chǎn)量的50%以上。1.3.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀我國的馬鈴薯資源十分豐富，據(jù)統(tǒng)計2002年，我國馬鈴薯種植面積440萬公頃，產(chǎn)量淀粉和淀粉深加工業(yè)，越來越受到人們的重視，為了充分利用本地的資源優(yōu)勢，各地建成了許多馬鈴薯淀粉廠，使原來價格低廉的農(nóng)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟價值較高的馬鈴薯淀粉。我國淀粉工業(yè)發(fā)展很快，年增長率平均為30%以上，可見在我國馬鈴薯淀粉加工業(yè)具有廣闊前景。2馬鈴

16、薯和膳食纖維的概述近年來，在全世界范圍內(nèi)掀起了一股研究開發(fā)纖維食品的熱潮。而膳食纖維作為功能性食品的重要基料，已被列為繼蛋白質(zhì)、脂肪、糖類、維生素、礦物質(zhì)和水之后的第七大營養(yǎng)素，成為現(xiàn)在食品領(lǐng)域研究的熱點。馬鈴薯渣中的纖維含量極高，約占干基的20%左右，且馬鈴薯本身是一種安全食用作物，因此馬鈴薯渣是一種安全、廉價的膳食纖維資源。2.1馬鈴薯的營養(yǎng)成分馬鈴薯是我國人民喜愛的食物。100g馬鈴薯中所含的營養(yǎng)成分：熱量66113J，鈣1160mg，磷1568mg，鐵0.4mg4.8mg，硫胺素0.030.07mg，核黃素0.030.11mg，尼克酸0.41.1mg 。除此以外，馬鈴薯塊莖還含有禾谷類

17、糧食所沒有的胡蘿卜素和抗壞血酸。馬鈴薯中含有大量的維生素C，還含有胡蘿卜素、硫胺素、尼克酸等。膽固醇含量極低。其全粉比稻米、標(biāo)粉含有較豐富的粗纖維(馬鈴薯18g/100g，稻米03g/100g，標(biāo)準(zhǔn)粉06g/100g)。馬鈴薯具有很高的營養(yǎng)價值和藥用價值. 新膳食指南建議，每人每周應(yīng)食薯類5次左右，每次攝入50克-100克。每100克土豆(馬鈴薯)含鉀高達300毫克，是20多種經(jīng)常食用的蔬菜水果中含鉀最多的。從營養(yǎng)角度來看，它比大米、面粉具有更多的優(yōu)點，能供給人體大量的熱能。人只靠馬鈴薯和全脂牛奶就足以維持生命和健康。因為馬鈴薯的營養(yǎng)成分非常全面，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)也較合理，只是蛋白質(zhì)、鈣和維生素A的量

18、稍低；而這正好用全脂牛奶來補充。馬鈴薯塊莖水分多、脂肪少、單位體積的熱量相當(dāng)?shù)停木S生素C是蘋果的10倍，B族維生素是蘋果的4倍，各種礦物質(zhì)是蘋果的幾倍至幾十倍不等，土豆是降血壓食物。膳食中某種營養(yǎng)多了或缺了可致病，同樣道理，調(diào)整膳食，也就可以“吃”掉相應(yīng)疾病。中醫(yī)認(rèn)為馬鈴薯有和胃、健脾、益氣之作用，還兼有解毒消炎之功效。最近科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，馬鈴薯含有豐富的粘體蛋白，它能預(yù)防心血管系統(tǒng)的脂肪沉積、保持動脈血管的彈性、防止動脈狀硬化的過早發(fā)生，還可預(yù)防肝腎組織中間的萎縮，保持呼吸道、消化道的潤滑。因此國內(nèi)外營養(yǎng)學(xué)家認(rèn)為馬鈴薯是“十全十美”的食物。馬鈴薯渣里含有纖維、淀粉、蛋白等物質(zhì)，均是可利用的

19、重要資源。2.2膳食纖維性質(zhì)及功能特性膳食纖維是一類在體內(nèi)難以被酶解消化的、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的天然大分子物質(zhì)，具有預(yù)防和治療冠心病、治療肥胖癥、治療糖尿病、預(yù)防結(jié)腸癌、清除外源有害物質(zhì)等功能作用，中國營養(yǎng)學(xué)會推薦每日膳食纖維攝入量為2035g 3，但據(jù)報道，我國人均每日的實際攝入量僅為十幾克，僅為推薦攝入量的一半左右。膳食纖維在食品工業(yè)中的應(yīng)用十分普遍，可添加到保健食品、方便食品、飲料、乳制品等多種產(chǎn)品中。2.2.1膳食纖維的性質(zhì)人類社會進入21世紀(jì)，人們生活水平大幅提高，飲食日趨精細，導(dǎo)致富貴?。ㄌ悄虿?、心血管病、肥胖、腸道癌、便秘等）越來越普遍，加之人口進入老齡化社會，人們對食品的消費越來越講究

20、功能性，因此可以相信，21世紀(jì)將是功能性食品的世紀(jì)。膳食纖維正是因其突出的保健功能而被廣泛認(rèn)識和使用。2009年，膳食纖維類產(chǎn)品在歐美銷售超過350億美元；在日本，膳食纖維類產(chǎn)品的年銷售近100億美元。膳食纖維是指能抗人體小腸消化吸收，而在人體大腸能部分或全部發(fā)酵的可食用的植物性成分、碳水化合物及其相類似物質(zhì)的總和，包括多糖、低聚糖、木質(zhì)素以及相關(guān)的植物物質(zhì)。2.2.2膳食纖維的功能特性膳食纖維根據(jù)溶解性不同，分為水溶性膳食纖維和水不溶性膳食纖維兩大類，具有如下功能特性：（一）具有較強的吸水功能和膨脹功能膳食纖維可吸收相當(dāng)于自身重數(shù)倍的水，在腸胃中吸水膨脹并形成高粘度的溶膠或凝膠，使人產(chǎn)生飽腹

21、感并抑制進食。對肥胖人群有較好的調(diào)節(jié)減肥功能。同時增加大便水分、體積，刺激腸道蠕動，加速排便頻率，使糞便中的有害物質(zhì)特別是致癌物質(zhì)及時排出體外，大大減少腸道癌和痔瘡等的發(fā)病機率。（二）改變腸道系統(tǒng)中微生物群落組成膳食纖維可被大腸有益菌部分發(fā)酵或全部發(fā)酵，產(chǎn)生大量短鏈脂肪酸，如乙酸，乳酸等?？烧{(diào)節(jié)腸道pH，改善有益菌的繁殖環(huán)境，使雙歧桿菌、乳酸菌等有益菌增殖，從而使得雙歧桿菌等有益菌群能迅速擴大。這對抑制腐生菌生長，防止腸道粘膜萎縮和支持腸粘膜屏障功能，維持維生素供應(yīng)，保護肝臟等都是十分重要的。（三）具有吸咐有機物的功能膳食纖維能吸附膽汁酸、膽固醇變異原等有機分子，抑制總膽固醇（TC）濃度升高，

22、降低膽酸及其鹽類的合成與吸收，降低人類體血漿和肝臟膽固醇水平，防治冠狀動脈硬化、膽石癥和預(yù)防心腦血管疾病。膳禽纖維還能吸附葡萄糖使吸收減慢。另外膳食纖維還具有抑制增血糖素分泌的作用，這樣就可充分發(fā)揮胰島素的作用，防止糖尿病。此外，膳食纖維還具有吸附人體自由基的作用。（四）陽離子結(jié)合和交換功能膳食纖維可與Cu、Pb等重金屬離子進行交換，緩解重金屬中毒。更重要的是它能與腸道中的K+、Na+進行交換，促使尿液和糞便中大量排出Na、K，從而降低血液中的Na+與K+比，產(chǎn)生降低血壓的作用。2.3馬鈴薯渣提取膳食纖維方法的研究現(xiàn)狀目前膳食纖維通常從麩皮、豆渣等中提取，主要方法有酸堿提取、酶法提取或酸堿-酶

23、聯(lián)合提取法等，對于從馬鈴薯渣中提取膳食纖維的研究較少。王卓等4采用酸處理、中溫淀粉酶處理和耐高溫淀粉酶處理三種工藝條件制得三種馬鈴薯膳食纖維產(chǎn)品，對三種樣品與市售燕麥纖維的膨脹力、持水力和陽離子交換能力進行了測定。結(jié)果表明，100時各樣品膨脹力和持水力達到最大值，酸處理樣品膨脹力和持水力優(yōu)于其他樣品;燕麥膳食纖維樣品的離子交換能力最差，而耐高溫淀粉酶處理樣品和酸處理樣品離子交換能力較好。袁惠君等5用米根霉和白地霉分別以固體發(fā)酵和液體發(fā)酵2種方法發(fā)酵處理馬鈴薯渣后測定膳食纖維得率、持水力和膨脹力，結(jié)果表明，固體發(fā)酵和液體發(fā)酵都以米根霉發(fā)酵的膳食纖維得率最高。在高壓滅菌的條件下，發(fā)酵對馬鈴薯渣膳食

24、纖維持水力的影響不顯著;不同的發(fā)酵方式對膨脹力影響顯著，采用液體發(fā)酵的方式效果較好。王宏勛等6對利用微生物發(fā)酵薯渣的工藝進行了研究。研究結(jié)果表明，在分步發(fā)酵模式下，利用白腐菌C13在菌齡2d、接種量25mL、搖床（P270）轉(zhuǎn)速175r/min條件下發(fā)酵薯渣4d，滅活后加入白腐菌D31，發(fā)酵2d，可以獲得膳食纖維總含量達到35.28gL的發(fā)酵液，其中可溶性膳食纖維為6.31g/L。劉達玉等7以干薯渣為原料，采用酶法水解淀粉，堿法水解蛋白質(zhì)、脂肪的提取方法，再用擠壓膨化技術(shù)對薯渣膳食纖維進行改性。提取的產(chǎn)品總膳食纖維含量達到80.70%，擠壓膨化使產(chǎn)品的可溶性纖維含量增加了5.28%，達到了保健

25、功能與口感俱佳的目的。呂金順等8用水蒸氣爆破和氧化法對馬鈴薯廢渣進行處理，制備馬鈴薯膳食纖維(PDF)，所得到的PDF具有比表面積大、熱力學(xué)穩(wěn)定等特點。結(jié)果表明，PDF對膽固醇的吸附量為1.4mg/g左右，馬鈴薯膳食纖維在生物體內(nèi)對致病物質(zhì)有一定的吸附作用。綜上所述，目前馬鈴薯膳食纖維提取方法主要是酶法(微生物法)或酶-酸堿法，或再輔以擠壓膨化等物理方法改變膳食纖維結(jié)構(gòu)，但均沒有產(chǎn)業(yè)化相關(guān)報道。3實驗材料與方法3.1實驗材料3.1.1實驗原料馬鈴薯渣3.1.2實驗試劑無水乙醇 分析純 天津市永大化學(xué)試劑有限公司丙酮 分析純熱穩(wěn)定-淀粉酶蛋白酶木瓜蛋白酶3.2實驗儀器與設(shè)備恒溫水浴鍋 HHS-1

26、2型 上海東星建材試驗設(shè)備有限公司干燥箱 202型 余姚市東方電工儀器廠電動攪拌機 JJ-1型 上海浦東物理光學(xué)儀器廠電子天平 SCOUT型 梅特勒-托利多常州衡器有限公司電子分析天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司真空泵高壓滅菌鍋布氏漏斗pH計3.3實驗方法3.3.1馬鈴薯渣中提取膳食纖維的工藝流程及操作要點3.3.1.1工藝流程馬鈴薯渣糊化冷卻-淀粉酶水解水浴降溫調(diào)節(jié)pH糖化酶處理水浴木瓜蛋白酶處理水浴蒸餾水洗滌、抽濾（反復(fù)3次）丙酮洗滌、抽濾（反復(fù)2次）干燥不溶性膳食纖維。3.3.1.2操作要點稱取馬鈴薯渣150g±1g，置于1000mL錐形瓶中，加入450mL蒸餾水，蓋上橡膠塞

27、，置于高壓滅菌鍋內(nèi)，在120條件下糊化60min。待高壓滅菌鍋壓力將至標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時將錐形瓶取出，置于室溫下降溫至90左右，加入0.5mL熱穩(wěn)定-淀粉酶溶液，在95條件下恒溫水浴1h，并用磁力攪拌器攪拌。淀粉酶水解后，將錐形瓶置于室溫下冷卻，待溫度降低至60時，用pH計測定試樣pH，通過向試樣中添加1.5%的氫氧化鈉來調(diào)節(jié)試樣的pH值，直到試樣pH達到5.0為止。此時向錐形瓶中加入2mL糖化酶，在60條件下恒溫水浴30min，并用磁力攪拌器攪拌。糖化酶水解完畢，向錐形瓶中加入2mL木瓜蛋白酶，在60條件下恒溫水浴30min，并用磁力攪拌器攪拌。用蒸餾水洗滌經(jīng)過酶解后的試樣，用真空泵抽濾去除試樣中

28、的水分，用蒸餾水反復(fù)洗滌3次，再用丙酮洗滌酶解后的試樣，用真空泵抽濾去除試樣中殘余的丙酮，用丙酮反復(fù)洗滌2次。將得到的殘渣均勻分散的鋪在托盤中，置于105的恒溫烘箱中干燥過夜，取出后在干燥器中冷卻30min，提取物進行稱量，精確到0.0001g。應(yīng)用GBT_5009.88-2008食品中膳食纖維的測定方法來測定提取物中膳食纖維的質(zhì)量，計算出提取物中膳食纖維的純度。3.3.2馬鈴薯渣中水分的測定GB/T 5009.3-2003（直接干燥法）3.3.3馬鈴薯渣中灰分的測定3.3.4馬鈴薯渣中淀粉的測定3.3.5馬鈴薯渣中蛋白質(zhì)的測定GB/T 5009.5-2003（微量凱氏定氮法）3.3.6馬鈴薯

29、渣中膳食纖維的測定GB/T_5009.88-2008（食品中膳食纖維的測定）3.3.7膳食纖維提取純度的計算公式式中：X膳食纖維的含量，單位為克每百克（g/100g）；mR1和mR2雙份試樣殘渣的質(zhì)量，單位為毫克（mg）； mP試樣殘渣中蛋白質(zhì)的質(zhì)量，單位為毫克（mg）； mA試樣殘渣中灰分的質(zhì)量，單位為毫克（mg）； mB空白的質(zhì)量，單位為毫克（mg）；m1和m2試樣的質(zhì)量，單位為毫克（mg）；3.3.8馬鈴薯渣中膳食纖維提取工藝的研究本實驗以馬鈴薯渣提取物中膳食纖維的純度為指標(biāo)，從糊化條件和酶解反應(yīng)條件兩方面來研究各因素對提取純度的影響，通過正交實驗確定最佳糊化條件，應(yīng)用單因素實驗考察酶解

30、反應(yīng)中對于提取純度影響較大的工藝條件，以實驗結(jié)果優(yōu)選的原則來確定最佳提取工藝。3.3.8.1糊化條件對馬鈴薯渣中膳食纖維提取純度的影響3.3.8.1.1料液比對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響稱取5份馬鈴薯渣樣品均為150g，置于5個潔凈的錐形瓶中，分別按料液比1：1、1：2、1：3、1：4、1：5的比例加入相應(yīng)體積的蒸餾水，并按以上順序?qū)υ嚇舆M行編號，將以上樣品均置于120滅菌鍋內(nèi)糊化50min。糊化反應(yīng)結(jié)束后，分別用-淀粉酶、糖化酶和木瓜蛋白酶對其進行酶解。酶解反應(yīng)后，對殘渣進行洗滌，抽濾，放入烘箱中干燥，稱量，再測定提取物中的膳食纖維含量。選擇提取物中膳食纖維純度最高的料液比為最佳料液比。3

31、.3.8.1.2糊化時間對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響稱取5份馬鈴薯渣樣品并加入相應(yīng)體積的蒸餾水，對試樣進行編號，按編號順序?qū)悠分糜?20滅菌鍋內(nèi)，分別糊化40min、50min、60min、70min、80min。糊化反應(yīng)結(jié)束后，分別用-淀粉酶、糖化酶和木瓜蛋白酶對其進行酶解。酶解后，對殘渣進行洗滌，抽濾，放入烘箱中干燥，稱量，再測定提取物中的膳食纖維含量。選擇提取物中膳食纖維純度最高的糊化時間為最佳糊化時間。3.3.8.1.3糊化溫度對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響按照實驗結(jié)果優(yōu)選的最佳料液比，稱取5份馬鈴薯渣樣品并加入相應(yīng)體積的蒸餾水，對試樣進行編號，按編號順序?qū)悠贩謩e置于105、11

32、0、115、120、125條件下的滅菌鍋內(nèi)，均糊化60min。糊化反應(yīng)結(jié)束后，分別用-淀粉酶、糖化酶和木瓜蛋白酶對其進行酶解。酶解反應(yīng)后，對殘渣進行洗滌，抽濾，放入烘箱中干燥，稱量，再測定提取物中的膳食纖維含量。選擇提取物中膳食纖維純度最高的糊化溫度為最佳糊化溫度。3.3.8.1.4確定最佳糊化條件的正交實驗在以上各單因素實驗的基礎(chǔ)上，確定料液比、糊化溫度、糊化時間為3個因素，分別選擇3個水平，以提取純度為評價指標(biāo)，安排實驗見表3.3.8.1.4-1；選用正交表中L9 (34)正交表，確定最佳工藝條件。3.3.8.2酶解條件對馬鈴薯渣中膳食纖維提取純度的影響3.3.8.2.1-淀粉酶添加量對馬

33、鈴薯渣中膳食纖維提取的影響稱取4份試樣，按照實驗結(jié)果優(yōu)選的最佳糊化反應(yīng)條件進行糊化反應(yīng)。糊化反應(yīng)結(jié)束后，對試樣編號，按編號順序分別添加-淀粉酶0.1mL、0.3 mL、0.5 mL、0.7 mL、0.9 mL、待-淀粉酶酶解反應(yīng)后，用糖化酶和木瓜蛋白酶對其進行酶解。酶解后，對殘渣進行洗滌，抽濾，放入烘箱中干燥，稱量，再測定提取物中的膳食纖維含量。選擇提取物中膳食纖維純度最高的-淀粉酶添加量為最佳-淀粉酶添加量。3.3.8.2.2-淀粉酶水解酶解溫度對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響稱取4份試樣，按照實驗結(jié)果優(yōu)選的最佳糊化反應(yīng)條件進行糊化反應(yīng)，糊化反應(yīng)結(jié)束后，按照實驗結(jié)果優(yōu)選的最佳添加量添加熱穩(wěn)定-

34、淀粉酶，對試樣進行編號，使試樣按編號順序分別在70、80、90、100條件下進行-淀粉酶酶解反應(yīng)，之后用糖化酶和木瓜蛋白酶對其進行酶解。酶解后，對殘渣進行洗滌，抽濾，放入烘箱中干燥，稱量，再測定提取物中的膳食纖維含量。選擇提取物中膳食纖維純度最高的-淀粉酶酶解反應(yīng)溫度為最佳-淀粉酶酶解反應(yīng)溫度。3.3.8.2.3-淀粉酶水解酶解時間對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響稱取4份試樣，按照實驗結(jié)果優(yōu)選的最佳糊化反應(yīng)條件進行糊化反應(yīng)，糊化反應(yīng)結(jié)束后，按照實驗結(jié)果優(yōu)選的最佳添加量添加-淀粉酶，對試樣進行編號，在最佳-淀粉酶酶解反應(yīng)溫度下，使試樣按編號順序分別進行-淀粉酶酶解反應(yīng)50min、60min、70m

35、in、80min。之后用糖化酶和木瓜蛋白酶對其進行酶解。酶解后，對殘渣進行洗滌，抽濾，放入烘箱中干燥，稱量，再測定提取物中的膳食纖維含量。選擇提取物中膳食纖維純度最高的-淀粉酶酶解反應(yīng)時間為最佳-淀粉酶酶解反應(yīng)時間。3.3.8.2.4糖化酶添加量對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響稱取4份試樣，在優(yōu)選的糊化條件和-淀粉酶酶解反應(yīng)條件下處理試樣，-淀粉酶酶解反應(yīng)結(jié)束后，按編號順序分別添加熱糖化酶1mL、2 mL、3 mL、4 mL，待糖化酶酶解反應(yīng)后，用木瓜蛋白酶對其進行酶解。酶解后，對殘渣進行洗滌，抽濾，放入烘箱中干燥，稱量，再測定提取物中的膳食纖維含量。選擇提取物中膳食纖維純度最高的糖化酶添加量為

36、最佳糖化酶添加量。3.3.8.2.5糖化酶酶解溫度對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響稱取4份試樣，在優(yōu)選的糊化條件和-淀粉酶酶解反應(yīng)條件下處理試樣，-淀粉酶酶解反應(yīng)結(jié)束后，按照實驗結(jié)果優(yōu)選的最佳添加量添加糖化酶，使試樣按編號順序分別在40、50、60、70條件下進行糖化酶酶解反應(yīng)，待糖化酶酶解反應(yīng)后，用木瓜蛋白酶對其進行酶解。酶解后，對殘渣進行洗滌，抽濾，放入烘箱中干燥，稱量，再測定提取物中的膳食纖維含量。選擇提取物中膳食纖維純度最高的糖化酶酶解溫度為最佳糖化酶酶解溫度。3.3.8.2.6糖化酶酶解時間對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響稱取4份試樣，在優(yōu)選的糊化條件和-淀粉酶酶解反應(yīng)條件下處理試樣，-

37、淀粉酶酶解反應(yīng)結(jié)束后，按照實驗結(jié)果優(yōu)選的最佳添加量添加糖化酶，使試樣在最佳糖化酶酶解溫度下，按編號順序分別進行糖化酶酶解反應(yīng)10min、20min、30min、40min酶解反應(yīng)，待糖化酶酶解反應(yīng)后，用木瓜蛋白酶對其進行酶解。酶解后，對殘渣進行洗滌，抽濾，放入烘箱中干燥，稱量，再測定提取物中的膳食纖維含量。選擇提取物中膳食纖維純度最高的糖化酶酶解時間為最佳糖化酶酶解時間。3.3.8.2.7木瓜蛋白酶添加量對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響按照實驗優(yōu)選結(jié)果，稱取4份試樣并添加蒸餾水，對試樣進行編號，在優(yōu)選的實驗條件下讓試樣進行糊化反應(yīng)、-淀粉酶和糖化酶酶解反應(yīng)。糖化酶酶解反應(yīng)結(jié)束后，按編號順序分別添

38、加木瓜蛋白酶1mL、2 mL、3 mL、4 mL，進行酶解反應(yīng)。木瓜蛋白酶酶解反應(yīng)結(jié)束后，對殘渣進行洗滌，抽濾，放入烘箱中干燥，稱量，再測定提取物中的膳食纖維含量。選擇提取物中膳食纖維純度最高的木瓜蛋白酶添加量為最佳木瓜蛋白酶添加量。3.3.8.2.8木瓜蛋白酶酶解溫度對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響按照實驗優(yōu)選結(jié)果，稱取4份試樣并添加蒸餾水，對試樣進行編號，在優(yōu)選的實驗條件下讓試樣進行糊化反應(yīng)、-淀粉酶和糖化酶酶解反應(yīng)。糖化酶酶解反應(yīng)結(jié)束后，按照實驗結(jié)果優(yōu)選的最佳添加量添加木瓜蛋白酶，使試樣按編號順序分別在40、50、60、70條件下進行酶解反應(yīng)。木瓜蛋白酶酶解反應(yīng)結(jié)束后，對殘渣進行洗滌，抽濾

39、，放入烘箱中干燥，稱量，再測定提取物中的膳食纖維含量。選擇提取物中膳食纖維純度最高的木瓜蛋白酶酶解反應(yīng)溫度為最佳木瓜蛋白酶酶解反應(yīng)溫度。3.3.8.2.9木瓜蛋白酶酶解時間對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響按照實驗優(yōu)選結(jié)果，稱取4份試樣并添加蒸餾水，對試樣進行編號，在優(yōu)選的實驗條件下讓試樣進行糊化反應(yīng)、-淀粉酶和糖化酶酶解反應(yīng)。糖化酶酶解反應(yīng)結(jié)束后，使試樣在最佳木瓜蛋白酶酶解溫度下，按編號順序分別進行木瓜蛋白酶酶解反應(yīng)10min、20min、30min、40min，木瓜蛋白酶酶解反應(yīng)結(jié)束后，對殘渣進行洗滌，抽濾，放入烘箱中干燥，稱量，再測定提取物中的膳食纖維含量。選擇提取物中膳食纖維純度最高的木瓜

40、蛋白酶酶解反應(yīng)時間為最佳木瓜蛋白酶酶解反應(yīng)時間。4結(jié)果與討論4.1馬鈴薯渣成分的測定成分 濕基含量（） 干基含量（）水分 80.24 -灰分 0.56 2.82淀粉 6.16 33.40可溶性膳食纖維 3.69 18.68不溶性膳食纖維 7.01 35.47蛋白質(zhì) 1.57 7.94其它 0.77 1.694.2馬鈴薯渣中膳食纖維提取工藝的研究3.2.1糊化條件對提取純度的影響4.2.1.1料液比對提取純度的影響由圖可以看出，馬鈴薯渣提取純度的變化范圍不大，因此，不同的料液比對于馬鈴薯渣的提取純度不具有顯著影響。料液比的增加與馬鈴薯渣的提取純度呈正相關(guān)變化，當(dāng)料液比達到1：3之后，提取純度變化

41、曲線緩慢增加，變化不顯著，從實驗結(jié)果和節(jié)約原則兩方面考慮，確定料液比1：3為馬鈴薯渣提取純度最高料液比。馬鈴薯渣本身具有極強的吸水能力，因此，即使加入較多的蒸餾水，試樣的狀態(tài)也表現(xiàn)的非常粘稠，對于膳食纖維的提取造成一定難度，加入蒸餾水有助于試樣與各種酶充分接觸，進行反應(yīng)，有利于提高提取純度。3.2.1.2糊化時間對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響由圖可以看出，變化糊化時間馬鈴薯渣提取純度的變化范圍較小，因此，不同的料液比對于馬鈴薯渣的提取純度具有較小的影響。糊化時間的增加與馬鈴薯渣的提取純度呈正相關(guān)變化，當(dāng)糊化時間達到60min之后，提取純度變化曲線緩慢增加，變化不顯著，從實驗結(jié)果和節(jié)約原則兩方面

42、考慮，確定料糊化時間60min為馬鈴薯渣提取純度最高的糊化時間。糊化時間的增長有利于馬鈴薯渣成分的分解，起到提高反應(yīng)效率的作用，能夠提高提取純度。3.2.1.3糊化溫度對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響由圖可以看出，變化糊化溫度馬鈴薯渣提取純度的變化范圍較大，因此，不同的糊化溫度對于馬鈴薯渣的提取純度具有較大的影響。當(dāng)糊化溫度達到120之前，糊化溫度的增加與馬鈴薯渣的提取純度呈正相關(guān)變化，當(dāng)糊化溫度達到120之后，提取純度變化曲線出現(xiàn)下降趨勢，從實驗結(jié)果優(yōu)選的原則，確定糊化溫度120為馬鈴薯渣提取純度最高的糊化溫度。高壓滅菌鍋內(nèi)的溫度升高其內(nèi)部壓強也會增加，因此在適當(dāng)范圍內(nèi)提高糊化溫度有利于馬鈴薯

43、渣成分的分解，有助于之后的酶解反應(yīng)，但是當(dāng)高壓滅菌鍋內(nèi)的溫度和壓力過高時，會破壞馬鈴薯渣的組織結(jié)構(gòu)，使得提取純度反而降低。4.2.1.4確定最佳糊化條件的正交實驗4.2.2酶解反應(yīng)條件對提取純度的影響4.2.2.1-淀粉酶添加量對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響由圖可以看出，變化-淀粉酶添加量，而馬鈴薯渣提取純度的變化范圍較大，因此，不同的糊化溫度對于馬鈴薯渣的提取純度具有的顯著影響。-淀粉酶添加量的增加與馬鈴薯渣的提取純度呈正相關(guān)變化，當(dāng)-淀粉酶添加量達到0.7mL之后，提取純度變化曲線呈緩慢增長的趨勢。增加-淀粉酶添加量有助于酶解反應(yīng)的進行，能夠提高提取純度，但是-淀粉酶添加量超過0.7mL之

44、后，增加-淀粉酶添加量對于提取純度影響較小，因此確定當(dāng)-淀粉酶添加量為0.7mL為馬鈴薯渣提取純度最高的-淀粉酶添加量。4.2.2.2-淀粉酶酶解溫度對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響由圖可以看出，變化-淀粉酶酶解溫度馬鈴薯渣提取純度的變化范圍較大，因此，不同的酶解溫度對于馬鈴薯渣的提取純度具有的顯著影響。當(dāng)-淀粉酶酶解溫度達到90之前，酶解溫度的增加與馬鈴薯渣的提取純度呈正相關(guān)變化，當(dāng)-淀粉酶酶解溫度達到90之后，提取純度變化曲線出現(xiàn)明顯的下降趨勢。其原因應(yīng)該是淀粉酶的最適宜酶解溫度為90，超過90之后，酶受到高溫變性失活，因而降低了提取純度，由此可確定-淀粉酶酶解溫度90為馬鈴薯渣提取純度最高

45、的-淀粉酶酶解溫度。3.2.2.3-淀粉酶酶解時間對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響由圖可知，-淀粉酶酶解時間與提取純度呈正相關(guān)變化，并且提取純度變化范圍較大，由此知-淀粉酶酶解時間對提取純度的影響較為明顯。延長酶解反應(yīng)的時間有利于提高提取純度，。酶解時間分別為50min和60min時，提取純度有顯著增長，變化較為明顯，當(dāng)酶解時間超過60min后，提取純度緩慢增長，因此選擇淀粉酶酶解時間60min做為最佳提取條件。4.2.2.4糖化酶添加量對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響由圖可知，糖化酶的添加量與提取純度呈正相關(guān)變化，增加糖化酶的添加量有利于提高提取純度。添加量分別為1mL和2mL時，提取純度有顯著增長，變化較為明顯，所以糖化酶添加量對于提取純度具有較為顯著的影響。當(dāng)酶添加量超過0.2mL后，提取純度增長較為緩慢，因此選擇糖化酶添加量2mL做為最佳提取條件。4.2.2.5糖化酶酶解溫度對馬鈴薯渣中膳食纖維提取的影響由圖可以看出，變化糖化酶酶解溫度，而提取純度的變化范圍較