香蕉食品中果膠的提取與生物活性生產(chǎn)

香蕉食品中果膠的提取與生物活性生產(chǎn)

香蕉是亞熱帶和亞熱帶水果的主要種類(lèi)，在中國(guó)南方的糧食產(chǎn)量中有很大的提高。香蕉屬于躍變型果實(shí),難以長(zhǎng)期保藏運(yùn)輸,隨著產(chǎn)量的增加,種植風(fēng)險(xiǎn)劇增。因此在產(chǎn)地進(jìn)行深加工,生產(chǎn)各種香蕉食品應(yīng)運(yùn)而生,并已形成小規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化?？墒窃谏a(chǎn)香蕉食品的同時(shí),產(chǎn)生了大量的香蕉皮(占果實(shí)重量的30%左右),大量的香蕉皮得不到及時(shí)處理,就要對(duì)環(huán)境造成污染給生產(chǎn)帶來(lái)負(fù)面的影響。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)香蕉皮中營(yíng)養(yǎng)成分豐富,含有大量的果膠、低聚糖、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等膳食纖維,還含有蛋白質(zhì)、水溶糖分、脂肪、多種維生素和多種無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)成分,Ca、Mg、P、K的含量非常豐富,它可以用來(lái)制備飼料、果膠、膳食纖維等。因此香蕉皮極具有開(kāi)發(fā)利用價(jià)值,對(duì)它的研究國(guó)內(nèi)外都剛剛興起。香蕉皮利用的開(kāi)發(fā),既可變廢為寶保護(hù)環(huán)境,又可提高香蕉加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。1目前的研究1.1果膠的提取工藝果膠是一種具有生理活性的多糖衍生物。果膠廣泛的存在于植物的果實(shí)、根、莖、葉中,經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),新鮮香蕉皮中的果膠含量3.5%左右。從香蕉皮中提取果膠的研究比較早,其提取方法主要是酸醇沉淀法。果膠生產(chǎn)的工藝比較復(fù)雜,關(guān)鍵在于果膠的萃取與沉淀兩步,其基本原理是利用果膠在酸性溶液中的可溶性,將果膠從植物組織中萃取出來(lái),利用果膠不溶于乙醇等有機(jī)溶劑的性質(zhì),將果膠沉淀析出,再進(jìn)行相關(guān)的后處理工序,可得到成品果膠。其工藝過(guò)程如下:用該工藝生產(chǎn)果膠的產(chǎn)率為2.9%,果膠質(zhì)量符合GBn245-85的要求。從香蕉皮中提取果膠雖然得到了果膠,但是在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了大量的廢渣、廢液,處理不好就要對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響,這也是制約該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵因素。1.2香蕉皮的利用尼日利亞Bendel大學(xué)生物系的科研人員,以香蕉皮為原料,應(yīng)用葡萄汁酵母,在含有硫酸銨的培養(yǎng)基內(nèi),生產(chǎn)出飼料添加劑——微生物菌體蛋白。因香蕉皮是一種富含能量的碳水化合物,用來(lái)生產(chǎn)微生物菌體蛋白,既能降低生產(chǎn)成本,又能解決環(huán)境問(wèn)題,其產(chǎn)品在飼料添加劑市場(chǎng),富有競(jìng)爭(zhēng)力。在最佳發(fā)酵條件下,用香蕉皮生產(chǎn)微生物菌體蛋白,菌體產(chǎn)量、菌體蛋白和菌體粗蛋白分別達(dá)到4.98g/L、0.89g/L和2.90g/L。菲律賓明達(dá)蘇島大學(xué)營(yíng)養(yǎng)家們,對(duì)香蕉皮的利用進(jìn)行了研究。他們先將香蕉皮切成碎片,然后在陽(yáng)光下曬干,此時(shí)水分含量約為14%,再用碾子將香蕉皮碾成香蕉皮粉(BPM),將香蕉皮粉加入到新鮮肉仔雞飼料中作為一種飼料組分,進(jìn)行肉仔雞飼喂試驗(yàn),他們將45只科布羅肉仔雞分設(shè)三個(gè)重復(fù)試驗(yàn)組,每試驗(yàn)組分成5個(gè)試驗(yàn)小組,每小組3只雞,Ⅰ～Ⅴ小組香蕉皮粉的添加量分別為0%、5%、10%、15%和20%,試驗(yàn)期為42天,在前21天飼喂常規(guī)飼料,22-42天飼喂試驗(yàn)飼料,每日稱(chēng)重,試驗(yàn)結(jié)果表明,飼喂10%BPM組,日增重和最后體重最高,分別為37.95克/天和1308.9克,而飼喂15%和20%BPM組,效果不理想。20%BPM組最后體重僅為1195.5克,這可能是飼料中BPM含量較高而使日糧中粗蛋白質(zhì)水平較低所致,此外,雞只的飼料消耗量,隨著B(niǎo)PM水平升高而升高,這主要是隨著日糧中BPM含量增高,飼料營(yíng)養(yǎng)水平降低引起的。21-42日肉仔雞飼料攝入量,每只雞試驗(yàn)期飼料攝入量,對(duì)照組和20%BPM組分別為2143.8克和2397.7克。飼料轉(zhuǎn)化率,10%BPM組顯著高于15%、20%BPM組(P<0.01),而0%,5%和10%BPM組間差異不顯著,最高飼料轉(zhuǎn)化率為3:1,最低飼料轉(zhuǎn)化率為3.73:1,因此,飼料加入10%BPM最為理想。1.3ph值對(duì)吸附量的影響國(guó)外用廉價(jià)的香蕉皮和桔子來(lái)處理含有重金屬的污水,在含有Cu2+,Co2+,Ni2+,Zn2+,和Pb2+污水中,其金屬離子的濃度在5-25mg/L的范圍內(nèi)可在30℃的條件下進(jìn)行吸附。在相同的吸附條件下,吸附金屬離子的量有所不同,其所順序是:Pb2+>Ni2+>Zn2+>Cu2+>Co2+。吸收金屬離子的總量與污水的PH值有關(guān),PH值增加了吸附量隨之增加,其相關(guān)性可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到證實(shí)。在生產(chǎn)纖維素的廢水中應(yīng)用香蕉皮吸附Pb2+,在PH值為5.5時(shí),每克香蕉皮吸附量可達(dá)7.97mg/。因此香蕉皮在污水的處理上也有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。2在開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用研究2.1香蕉皮的制備經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)香蕉皮中含有大量的果膠、低聚糖、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等膳食纖維,還含有蛋白質(zhì)、脂肪、無(wú)機(jī)鹽等其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),因此它可以用來(lái)制備多功能膳食纖維的食品添加劑。把香蕉皮制成多功能膳食纖維的食品添加劑,既可變廢為寶保護(hù)環(huán)境,又可為人們的保健提供廉價(jià)的膳食纖維,并能提高香蕉加工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。新鮮香蕉皮→熱水洗凈→離心甩干→微波干燥→粗粉碎→精粉碎→過(guò)篩→產(chǎn)品。①香蕉皮的選擇,選擇新鮮、外表沒(méi)有褐變的香蕉皮。②將香蕉皮置入90～100℃的熱水中沖洗5min。③取出香蕉皮,用離心機(jī)甩干,除出去表面水分。④取出甩干后的香蕉皮,用表面皿盛取,置入微波爐內(nèi)干燥3～4min。⑤把干燥好的香蕉皮先進(jìn)行粗粉碎,然后再進(jìn)行精粉碎。⑥將粉碎后的粉末用20目的標(biāo)準(zhǔn)篩過(guò)篩,通過(guò)篩的粉末即為產(chǎn)品,未過(guò)篩的再與下批進(jìn)行粉碎。該多功能膳食纖維添加劑除了含有大量的膳食纖維,還含有蛋白質(zhì)(1.8%)、水溶糖分(0.53%)、脂肪(0.59%)多種維生素和多種無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)成分,Ca、Mg、P、K的含量非常豐富。因?yàn)楸痉椒ㄔ谥苽溥^(guò)程中香蕉皮中的營(yíng)養(yǎng)成分基本沒(méi)有損失,克服了在膳食纖維提取過(guò)程中蛋白質(zhì)、糖分、多種維生素和多種無(wú)機(jī)鹽等營(yíng)養(yǎng)成分大量損失的缺點(diǎn)。因而該產(chǎn)品可以作為多功能膳食纖維的食品添加劑來(lái)使用。2.2膳食纖維的提取香蕉皮的主要成分是膳食纖維,另外還含有粗蛋白、脂肪、糖類(lèi)以及鉀、鈣、鐵等十多種無(wú)機(jī)元素,適合用于提取香蕉皮膳食纖維的方法有堿法和酶法,堿法的工藝過(guò)程主要是先用淀粉酶將淀粉及水溶性糖類(lèi)物質(zhì)分解,其次用堿分解蛋白類(lèi)物質(zhì),再加入適量的酸進(jìn)行中和,干燥后即可得到總的膳食纖維;酶法主要是經(jīng)過(guò)兩次酶解分解掉淀粉等糖類(lèi)物質(zhì)和蛋白質(zhì)類(lèi)物質(zhì),用過(guò)濾方法分離水不溶性膳食纖維和水溶性膳食纖維,水溶性膳食纖維再用乙醇沉淀的方法獲得。這樣可以分別得到水溶性膳食纖維和水不溶性膳食纖維。而且,酶法所得產(chǎn)品要比堿法具有很大的優(yōu)勢(shì)。從香蕉皮提取膳食纖維,既可提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,又可改善環(huán)境狀況,實(shí)現(xiàn)變廢為寶。2.3沼氣的使用香蕉皮也可與香蕉加工廠(chǎng)的廢水一起作為生產(chǎn)沼氣的原料,生產(chǎn)的沼氣可作為食品加工廠(chǎng)鍋爐燃料,沼氣渣又可作為種植