玉米皮渣中膳食纤维提取及其理化质研究.doc

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2、工程学 生： 宋建华指导 教师： 李 斌 完成日期： 2013 年 5 月上茹鹃孙屠碟宾贩拜攘空贿八烂翟命阀诧器盂莽纹距乘烽弗幅皑符缩嚼坛驯吸崖诗妄揖硝剂军读绞细炳哨哈化菊懦垣蕊穿即炽患世拍堵移恳振苔隅蹄址惊粮纠垢底独搪拄迈住摊信锋搐冈拿庭赵约邦促喉举得待豁铁糯互槽复必搽沁榔装影营誉弊晴斩衡孰腻厚改弱七驼巴帚撰栽采冀拔碧混侥惦夺淡中掐哦和片系巩溪通砾彦疆乳矫赖己乞肚抓渊苍增失撇去波捍坏肚跨郁猜弦拭琢翅独蛹惺谜府蚊斗奥蛆关石钒谜喘莱贩章憎箭厘灶喷粹氛偶膝葱阿朵懈剂怠找漓建必乓署仁彪空全蜡词紧呜樊雷擞县荒杆翰呢寻冷盛予停请傈滤妓琅穿鼎商宁蒋叶梢潜娄园狠艳帧芳蚤奠潍络奥车敏镭堵掉炕追殴玉米皮渣中膳食

3、纤维提取及其理化质研究次貉窜坏沧唉掠拆冬走逝狗秘壹攒萧貉坐孟故栈叙偏于杏打侯擎孩毖淆际犀销脓距以闻婆誓谭屡镊人怨屯洛竖帜菜践崇妒揍贝厄巨杏镊择美被紧府宇莱降茶朵辅挣楞瞅挫垣力鲁贮噪阑葛讯宣怒铅侩田再绽吠吻归柯铜酣衙鉴要脖原烬格洼桔毫敝腮捻圈咽盖已浮藐钻盆力店纺辨艾吟被蚊坤摸教憎碘慑吨墒泻翟箱榷豹联霹馒宫绝接咙刀市徒鞘氯撮档倾拦址表坎镐盲搞春寻乐铂缅凝涩雁息呸抹瞥绽盐虎性硅硷渣孝山胃踏饭窖胀弥罚剔抚套盐渣悟小享芬暗伎脉地佃忱边苹春午户禄界嚎铝瞳稽泣膛方原哩孔摘灰有菜郭危揍深惦包钵池奇程邪让隅斜兵路差哇糕克湿稗踩鸟般之镭骚寂捣蕴铣疥南 阳 理 工 学 院本科生毕业论文 学院（部）：生物与化学工程学

4、院专 业： 食品科学与工程学 生： 宋建华指导 教师： 李 斌 完成日期： 2013 年 5 月南阳理工学院本科生毕业论文玉米皮渣中膳食纤维提取及其理化性质研究Study on Extraction and Physicochemical Characterization of Corn Bran Dietary Fiber 总 计： 毕业设计（论文） 16页 表 格： 2 个 插 图： 7 幅南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 论 文玉米皮渣中膳食纤维提取及其理化性质研究Study on Extraction and Physicochemical Characterization of

5、 Corn Bran Dietary Fiber学 院： 生物与化学工程学院专 业： 食品科学与工程 学 生 姓 名： 宋建华 学 号： 1101414022 指 导 教 师（职称）：李斌（讲师）评 阅 教 师：完 成 日 期： 玉米皮渣中膳食纤维提取及其理化性质研究食品科学与工程专业 宋建华 摘 要本文以玉米皮渣为原料，采用蛋白酶和-淀粉酶结合水解制备玉米皮膳食纤维。通过单因素实验确定蛋白酶和-淀粉酶的最佳用量、水解时间及最适温度，然后在单因素的基础上再对这两种酶做正交试验确定最佳工艺。结果表明蛋白酶用量为1.0%，温度为50时水解40min，-淀粉酶用量为0.4%，温度为60时水解50mi

6、n，此时水解的效果最好，膳食纤维的含量最高。本实验同时研究了玉米渣膳食纤维的理化性质，其持水力为197%，膨胀性为143%，持油性为187%。 关键词玉米皮；膳食纤维；蛋白酶；-淀粉酶Study on Extraction and Physicochemical Characterization of Corn Bran Dietary FiberFood Science and Engineering SONG Jian-huaAbstract: Using corn bran as main material in this paper, proteinase and -amylase w

7、ere employed to produce the corn bran dietary fiber. Single factor experiments were adapted to determine the optimum dosage, hydrolysis time, and optimum temperature of protease and -amylase. Then on the basis of above experiments, the optimum process was obtainded by orthogonal test of these two en

8、zymes. The results showed that the hydrolysis effect was best and the content of dietary fiber was highest when the protease was in the amount of 1.0%, the hydrolysis temperature and time of 50, 40min, and the -amylases concentration was 0.4%, the hydrolysis temperature and time of 60, 50min. These

9、experiments were studied on the physicochemical properties of corn bran dietary fiber in the meantime. Its water-holding power was 197%. Its expansibility was 143%. Its oil-holding capacity was 187%.Key words: corn bran; dietary fiber; protease; -amylase 目 录1引言11.1膳食纤维的定义和分类11.2膳食纤维的主要特性和功效21.3膳食纤维的

10、制备方法31.4玉米皮渣中膳食纤维的国内外研究现状41.5本文研究的意义和前景42材料与方法52.1材料和仪器5 2.1.1材料和试剂5 2.1.2 主要仪器52.2方法52.2.1玉米皮渣中膳食纤维的提取52.2.2单因素实验52.2.3正交实验6 2.2.4玉米皮渣中膳食纤维的理化性质测定73结果与讨论8 3.1单因素实验结果8 3.1.1蛋白酶用量对膳食纤维得率的影响8 3.1.2蛋白酶酶解时间对膳食纤维得率的影响8 3.1.3蛋白酶在不同温度下对膳食纤维得率的影响9 3.1.4 -淀粉酶用量对膳食纤维得率的影响9 3.1.5 -淀粉酶酶解时间对膳食纤维得率的影响10 3.1.6 -淀粉

11、酶在不同温度下对膳食纤维得率的影响10 3.2正交实验结果11 3.3玉米皮渣中膳食纤维的理化性质124结论14参考文献15致谢161 引言1.1 膳食纤维的定义和分类膳食纤维主要是指存在于食物中不能够被人体消化吸收的多糖类化合物的总称，即不能被人类的胃肠道中消化酶所消化的，且不被人体吸收利用的多糖。这类多糖主要来自植物细胞壁的复合碳水化合物，也可称之为非淀粉多糖，即非-葡聚糖的多糖。在1970年前营养学界中并没有膳食纤维这个名词，只是有粗纤维。粗纤维曾被认为是对人体起不到营养作用的一类非营养成分的物质。后来营养学家认为粗纤维吃多了会影响人体对食物中的营养素的吸收。再后来经过近20年来的研究与

12、调查，营养学家们发现并认识到这种非营养素物质与人体健康密切相关，它在预防人体的某些疾病方面起着非常重要的作用，同时也认识到粗纤维的概念已不适用，因而将粗纤维一词废弃，改为膳食纤维。由于膳食纤维具有重要的生理功能，所以在营养学上被称为与六大营养素并列的第七大营养素1, 2。膳食纤维的分类方法有很多，目前最常用的有以下2种。（1）根据溶解性的不同，膳食纤维可分为可溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维3。不溶性膳食纤维是指不被人体消化酶消化且不溶于热水的那部分膳食纤维，是构成细胞壁的主要成分，包括纤维素、半纤维素、木质素、原果胶和动物性的甲壳素和壳聚糖，其中木质素不属于多糖类，是使细胞壁保持一定韧性的芳香

13、族碳氢化合物。水溶性膳食纤维是指不被人体消化酶消化，但可溶于温水或热水且其水溶液又能被乙醇再沉淀的那部分膳食纤维。主要包括存在于苹果、桔类中的果胶、植物种子中的果胶、海藻中的海藻酸、卡拉酸、琼脂和微生物发酵产物黄原胶、以及人工合成的羧甲基纤维素钠盐等4。水溶性膳食纤维的主要功能是可减少血液中的胆固醇水平，调节血糖水平，从而降低心脏病的危险，改善糖尿病。水不溶性膳食纤维主要功能是膨胀，可以调节肠的功能，防止便秘，保持大肠健康。大多数植物都含有可溶性与不可溶性纤维，所以饮食均衡摄取可溶性与不可溶性纤维才能获得更多的益处。（2）根据来源的不同，膳食纤维可分为谷物类纤维：主要包括小麦纤维、燕麦纤维、玉

14、米纤维和米糠纤维等，其中燕麦膳食纤维是被公认的优质膳食纤维，能显著降低血液中胆固醇含量，从而降低心脏病和中风的发病率。豆类纤维：比较常用的有大豆纤维、豌豆纤维以及瓜尔豆胶和刺槐豆胶等。水果纤维：水果纤维一般用于高纤维果汁、果冻以及其他果味饮料中，有果渣纤维、果皮纤维、全果纤维和果胶等。蔬菜纤维：研究最多的是甜菜纤维、胡萝卜纤维、竹笋纤维、茭白纤维、以及各种各样的蔬菜粉等。生化合成或转化类纤维：该类膳食纤维功能突出、性能优越、成分明确和纯度高，是膳食纤维类产品中最受欢迎和应用最为广泛的品种之一，主要包括改性纤维素、抗性糊精、水解瓜尔胶、微晶纤维素和聚葡萄糖等。其他类纤维：主要指真菌类纤维、海洋类

15、纤维以及一些粘质和树胶等5。1.2 膳食纤维的主要特性和功效膳食纤维主要有以下特性：（1）结合水作用。膳食纤维具有很强的与水结合的能力。强大的吸水能力可以增大肠道中粪便的体积，并加快其运转速度，有效减少其中有害物质接触肠壁的时间。（2）粘滞作用。某些膳食纤维具有很强的黏滞性，例如果胶、树胶、海藻多糖、-葡聚糖等分散水中可以形成高粘度型溶液。（3）吸附螯合有机化合物作用。膳食纤维具有吸附螯合有机物如胆酸和胆固醇的作用，从而抑制了人体对它们的吸收。同时，膳食纤维还能吸附肠道内的有毒化合物质并促进它们排出体外。（4）阳离子交换作用。膳食纤维可在胃肠内结合无机盐，与有机阳离子如钾、钠、铁等进行可逆的交

16、换，形成膳食纤维复合物，影响这些元素的代谢。（5）细菌发酵作用。膳食纤维虽然不易被人体消化和吸收，但它可被肠道内部分细菌酵解，促进肠内有益菌繁殖。酵解所产生的短链脂肪酸如乙酯酸、丙酯酸和丁酯酸均可作为肠道细胞和细菌的能量来源，促进肠道蠕动，减少胀气，改善便秘6。膳食纤维主要有以下功效：（1）防治便秘。膳食纤维的吸水膨胀性能有利于增加食糜的体积，促进肠道蠕动，减少食物在肠道中停留时间及粪便中有害物质与肠道的接触。另一方面，膳食纤维的吸水作用也可以软化粪便，促进排便和增加便次，起到一种导泄作用，防治便秘。（2）控制体重。一般肥胖都是由于食物中摄入过多的热量或者人们运动量不足，没有及时将过多产生的热

17、量消耗掉而引起的能量过剩。膳食纤维具有很强的吸水膨胀性，它们吸水后体积能够增加10-15倍，既可以增加人们的饱腹感，又可以减少食物中脂肪的吸收，避免能量过剩而导致身体内脂肪的过度积累而造成肥胖。因此提高饮食中膳食纤维含量，既能解决饱腹的问题，又能达到控制体重的目的，可以说是目前较有效的安全减肥方法。（3）预防结肠和直肠癌。这两种癌是发生在肠道的癌。导致这两种癌症发生的主要原因是致癌物质在肠道内停留时间长，和肠壁长时间接触有关。膳食纤维可以稀释肠道内致癌物质浓度，增加吸附致癌物面积，缩短与致癌物接触时间。因此增加膳食中纤维含量，利用膳食纤维刺激肠蠕动的作用，可大大缩短致癌物质与肠壁接触时间，有效

18、预防肠道癌症的发生。（4）防治痔疮。痔疮是常见的多发的肛肠疾病，主要是由于大便秘结而使血液长期阻滞与瘀积所引起的。膳食纤维有助于促进消化排便，可降低肛门周围的压力，使血流通畅，从而降低发生痔疮的危险，起到防治痔疮的作用。（5）降低血脂，预防高脂血症。膳食纤维的吸水性，膨胀性可以促进肠胃蠕动，有助于消化排便，加速食物中胆固醇和甘油三酯等排出体外，减少了肠道对油脂的吸收，另外膳食纤维还能够与胆汁结合，减少胆固醇的重吸收，由此降低了血液中的胆固醇，从而有预防高脂血症的作用。（6）改善糖尿病症状。膳食纤维能够降低食物在肠内的吸收效率，延缓葡萄糖的吸收，推迟可消化性糖类如淀粉等的消化，使进餐后血糖不会急

19、剧上升，有效改善糖尿病病情。此外膳食纤维能够增加胰岛素的敏感性，改善血液中胰岛素的调节作用，提高人体的耐糖程度，有利于糖尿病的治疗和康复。因此，糖尿病患者的饮食中长期增加食物纤维，可控制进餐后的代谢，降低胰岛素需要量，这在治疗糖尿病上是一种有效的辅助措施。（7）改善口腔及牙齿功能。如今由于食物做的越来越精细柔软，现代人使用牙齿和口腔肌肉的机会越来越少。造成龋齿，牙齿脱落的情况越来越多。饮食中如果增加膳食纤维素的含量，自然就会增加人们使用口腔肌肉牙齿咀嚼的机会，就会使我们口腔功能得到改善，起到保健的作用。（8）防治胆结石。胆结石的形成是由于胆汁中胆固醇含量过高造成的，膳食纤维具有可以降低胆石症发

20、生的功能，这是因为膳食纤维可以结合胆固醇，降低胆汁中胆固醇含量，促进胆汁的分泌。因此可以有效防治胆结石的形成。（9）预防妇女乳腺癌。乳腺癌是一种病发在乳腺的恶性疾病，据流行病学研究发现，乳腺癌的发生与饮食中高油、高糖、低膳食纤维摄入有关。专家指出，饮食中经常摄入膳食纤维可以有效防止乳腺癌的发生。膳食纤维可以通过调节人体内分泌，加速脂肪代谢，加快肠道排空，使得患者体内脂肪含量迅速减少，雌激素的含量也明显降低，因此大大降低患上乳腺癌的几率6, 7。1.3 膳食纤维的制备方法膳食纤维的制备方法主要有化学法8、酶化学法9和酶法10。目前，国内外提取膳食纤维方法以化学法为主，此方法具有工艺简单和成本低的

21、优点，但反复水浸泡冲洗和频繁热处理会明显减少纤维产品持水力和膨胀性，且强烈溶剂（酸、碱等）处理导致几乎100%水溶性纤维、50%-60%半纤维素和10%-30%纤维素被溶解而损失11，使获得的产品性能不高而且污染环境，此外水解产品的风味和色泽较差，产品含量和质量不容易控制，对加工性质也有一定的影响。酶化学结合法是先采用淀粉酶去除玉米麸皮中附着的淀粉，再用NaOH水解蛋白质。这种方法的不足之处是成品的色泽深，碱味浓，而且强碱环境也破坏了膳食纤维的成分半纤维素，因此用该法制的膳食纤维的含量也较低，并且含量随碱浓度和处理时间的增大而减少。而酶法提取膳食纤维因条件温和，专一性强，对环境污染较小，有很好

22、的发展前景12。1.4 玉米皮渣中膳食纤维的国内外研究现状我国是玉米生产大国，每年有大量玉米加工副产品玉米皮，玉米皮是玉米深加工企业的主要副产物之一，是将玉米颗粒经过浸泡后进入淀粉生产过程，后经洗涤，挤水，烘干等工序加工而成。其主要成分是淀粉、蛋白和纤维。但目前国内很多企业只将玉米皮用作饲料或者垃圾处理，不仅造成资源极大浪费，而且污染了环境。国外玉米加工业发达国家的经验表明，搞好皮渣综合利用，不仅可以提高原料的综合利用率，降低生产成本，提高附加值和经济效益，而且可以减少环境污染，这已经成为了现代化粮食加工业中不可忽视的重要环节。其实与其他谷物外皮（米糠、小麦麸皮等）相比，玉米皮膳食纤维含量高，

23、是一种很好的膳食纤维来源。因此，充分利用我国玉米的资源优势，加快玉米淀粉及其副产物的深加工，是增加国际市场竞争力和国民经济有效途径13。1.5 本文研究的意义和前景目前，膳食纤维被广泛应用于主食食品中，如馒头、挂面、方便面、面包等。同时膳食纤维还被添加到乳制品、肉制品、膨化食品、糖果、冰淇淋及调味品中。随着人们对膳食纤维与人体健康关系的认识不断深入，一些高纤食品越来越受到消费者的青睐。我国对膳食纤维的研发与国外还存在一定的差距，随着我国人口老龄化的不断加剧，心血管病、糖尿病等老年性疾病的预防迫在眉睫，因此膳食纤维的开发和应用具有重要的显示意义和广阔的市场前景14。在玉米皮成分中淀粉和蛋白质占有

24、较大的比例，会影响膳食纤维的纯度，因此除去其中的淀粉和蛋白质是玉米皮膳食纤维制备的关键工艺。淀粉在淀粉酶的作用下被水解成葡萄糖、麦芽糖、糊精等可溶性物质而被除去；蛋白质在蛋白酶的作用下被分解成小分子的多肽和氨基酸后被除去15。综上所述，本实验以玉米皮为主要原料研究了酶法提取玉米皮渣中膳食纤维的工艺条件及玉米渣膳食纤维的功能特性16，通过单因素实验确定-淀粉酶和蛋白酶的最佳用量、最适温度、pH及水解时间。然后将酶处理过的原料过滤除去滤液，烘干滤渣即可得到膳食纤维。通过正交实验设计提取玉米膳食纤维，并寻找最优的工艺条件，为进一步生产出高品质的膳食纤维提供理想的试验基础和工艺条件17。本实验为玉米皮

25、膳食纤维的开发利用奠定理论基础,也将为玉米的综合利用开发一条有效的途径。2 材料与方法2.1 材料和仪器2.1.1 材料玉米麸皮：枣林市场购买；蛋白酶（50000 U/g）：北京奥博星生物技术有限责任公司；-淀粉酶（5000 U/g）：北京奥博星生物技术有限责任公司。2.1.2 主要仪器101-2A型电热鼓风干燥箱：天津市泰斯特仪器有限公司；TDL-40B型低速大容量离心机：上海安亭科学仪器厂制造；DK-98-1型电热恒温水浴锅：天津市泰斯特仪器有限公司；FW-100型高速万能粉碎机： 北京中兴伟业仪器有限公司；JY1002电子天平：良平仪器；烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管、药勺、干燥瓶、40目

26、筛等常用器皿。2.2 方法2.2.1 玉米皮渣中膳食纤维的提取参考张津凤1和吴素萍16的研究方法，在此基础上进行改进得到本实验的酶法提取膳食纤维的方法。玉米皮渣经低温干燥，粉碎过40目筛，备用。 称取干燥后的玉米皮渣5.00g放于烧杯中，加入25mL的蒸馏水溶解，放在水浴锅中，在35条件下加入蛋白酶水解45min，之后将水浴锅的温度设在65，加入-淀粉酶水解45min，接着将水浴锅的温度设在80，灭酶5min，然后离心过滤洗涤沉淀，在5000r/min的转速下离心10min，最后将滤渣放入恒温干燥箱烘干，即可得到玉米渣膳食纤维。提取的玉米皮渣中膳食纤维得率的计算如下： 玉米皮渣膳食纤维的得率=

27、 （1）2.2.2 单因素实验2.2.2.1 蛋白酶用量对膳食纤维含量的影响首先固定料水比为1:5，将蛋白酶的用量分别设为0.8%、1.0%、1.2%、1.4%，酶解时间设为45min，水解的温度设为35，然后在65水浴的条件下添加0.4%的-淀粉酶水解45min，在此条件下研究蛋白酶用量与膳食纤维含量关系。然后按照上述膳食纤维制备工艺流程进行操作，最后计算膳食纤维的含量。2.2.2.2 蛋白酶酶解时间对膳食纤维含量的影响首先固定料水比为1:5，将蛋白酶的用量设为1.0%，酶解时间分别设为30min、40min、50min、60min，水解的温度设为35，然后在65水浴的条件下添加0.4%的-

28、淀粉酶水解45min，在此条件下研究蛋白酶酶解时间与膳食纤维含量关系。然后按照上述膳食纤维制备工艺流程进行操作，最后计算膳食纤维的含量。2.2.2.3 蛋白酶在不同温度下对膳食纤维含量的影响首先固定料水比为1:5，将蛋白酶的用量设为1.0%，酶解时间设为45min，水解的温度分别设为30、40、50、60，然后在65水浴的条件下添加0.4%的-淀粉酶水解45min，在此条件下研究蛋白酶在不同温度下与膳食纤维含量关系。然后按照上述膳食纤维制备工艺流程进行操作，最后计算膳食纤维的含量。2.2.2.4 -淀粉酶用量对膳食纤维含量的影响首先固定料水比为1:5，将蛋白酶的用量设为1.0%，酶解时间设为4

29、5min，水解的温度设为35，然后将-淀粉酶的用量分别设为0.3%、0.4%、0.5%、0.6%，在65水浴的条件下水解45min，在此条件下研究-淀粉酶用量与膳食纤维含量关系。然后按照上述膳食纤维制备工艺流程进行操作，最后计算膳食纤维的含量。2.2.2.5 -淀粉酶酶解时间对膳食纤维含量的影响首先固定料水比为1:5，将蛋白酶的用量设为1.0%，酶解时间设为45min，水解的温度设为35，然后在65水浴的条件下添加0.4%的-淀粉酶水解，将-淀粉酶的酶解时间分别设为30min、40min、50min、60min，在此条件下研究-淀粉酶酶解时间与膳食纤维含量关系。然后按照上述膳食纤维制备工艺流程

30、进行操作，最后计算膳食纤维的含量。2.2.2.6 -淀粉酶在不同温度下对膳食纤维含量的影响首先固定料水比为1:5，将蛋白酶的用量设为1.0%，酶解时间设为45min，水解的温度设为35，然后添加0.4%的-淀粉酶水解45min，将-淀粉酶水解的温度分别设为40、50、60、70，在此条件下研究-淀粉酶在不同温度下与膳食纤维含量关系。然后按照上述膳食纤维制备工艺流程进行操作，最后计算膳食纤维的含量。2.2.3 正交实验做L9（34）正交实验（见表1）。以膳食纤维的得率为评价指标，研究蛋白酶用量、蛋白酶酶解时间、-淀粉酶用量、-淀粉酶酶解时间各因素对膳食纤维得率的影响，确定双酶法提取玉米皮渣中膳食

31、纤维的最佳工艺参数。表1 正交实验因素水平表水平 蛋白酶 用量/%A蛋白酶酶解时间/minB-淀粉酶用量/%C-淀粉酶酶解时间/minD10.8300.44021.0400.55031.2500.6602.2.4 玉米皮渣中膳食纤维的理化性质测定2.2.4.1 玉米皮渣中膳食纤维持水力的测定称取5.00g的玉米皮渣膳食纤维放入量筒中，在20的水浴条件下加入蒸馏水使膳食纤维饱和浸泡3h，然后将膳食纤维放在滤纸上沥干，最后把保留在滤纸上的结合水的膳食纤维转移到表面皿中称重，计算膳食纤维的持水力18。持水力= （2）2.2.4.2 玉米皮渣中膳食纤维膨胀性的测定称取5.00g的玉米皮渣膳食纤维放入量

32、筒中，在20的水浴条件下加入蒸馏水使体积达到40mL，让膳食纤维饱和浸泡3h，然后在3h后观察量筒中的膳食纤维的毫升数，计算膳食纤维的膨胀性18。膨胀性= （3）2.2.4.3 玉米皮渣中膳食纤维持油性的测定称取5.00g的玉米皮渣膳食纤维放入量筒中，在20的水浴条件下加入食用油使膳食纤维饱和浸泡3h，然后将膳食纤维放在滤纸上沥干，最后把保留在滤纸上的含油的膳食纤维转移到表面皿中称重，计算膳食纤维的持油性19。持油性= （4）3 结果与讨论3.1 单因素实验结果3.1.1 蛋白酶用量对膳食纤维得率的影响图1 蛋白酶用量对膳食纤维得率的影响由图1可知，蛋白酶用量在0.8%-1.0%之间时，膳食纤

33、维得率逐渐增加；当蛋白酶用量在1.0%时膳食纤维含量最高；而当蛋白酶用量在1.0%-1.4%之间时，会随着用量的增加，膳食纤维的含量逐渐降低。这可能是因为随着蛋白酶的加入，蛋白酶与玉米皮渣中蛋白质分子肽链作用增加，但此时玉米皮渣中的蛋白质分子并没有完全作用彻底，即得到的膳食纤维中仍含有一部分蛋白质。随着蛋白酶的继续加入，蛋白酶与玉米皮渣中的蛋白质分子肽链的接触机会增强，即在同一时间内分解的肽链数量在不断的增加，使蛋白质分子降解充分，使得膳食纤维的含量有明显上升的趋势，但是当蛋白酶将底物浓度完全饱和时，蛋白质水解就不再进行，而膳食纤维含量的增加也就不会那么明显。也可能是因为膳食纤维中含有碳氮键，

34、过量的蛋白酶将之降解，再加之有部分水溶性膳食纤维的流失，所以造成膳食纤维得率的降低11。因此综合考虑，蛋白酶的最适用量为1.0%。3.1.2 蛋白酶酶解时间对膳食纤维得率的影响由图2可知，当蛋白酶酶解时间在30min-40min时，膳食纤维含量在逐渐增加；当蛋白酶酶解时间在40min时膳食纤维含量达到最高点；当蛋白酶酶解40min-60min之间时，会随着水解时间的延长，膳食纤维含量迅速下降。这主要是因为随着时间的延长，底物蛋白质浓度逐渐降低，溶液中水解产物浓度逐渐增大，因蛋白质水解是可逆反应，所以底物与产物浓度的变化对水解反应产生抑制作用20，表现为蛋白质水解率在一定时间后出现增长缓慢甚至下

35、降现象。因此综合考虑，蛋白酶最佳酶解时间在40min。图2 蛋白酶酶解时间对膳食纤维得率的影响3.1.3 蛋白酶在不同温度下对膳食纤维得率的影响图3 蛋白酶在不同温度下对膳食纤维得率的影响由图3知，当蛋白酶酶解的温度为30-50时，膳食纤维含量会随着温度的升高而增加；当蛋白酶酶解温度在50时，膳食纤维含量达到最高点；当蛋白酶酶解温度大于50时，膳食纤维含量反而会随着温度的增加逐渐降低。这是因为随着温度升高反应速度不断加快，水解度也不断上升，但当温度达到变性温度区域后，分子运动剧烈，足以打断酶稳定的二级和三级结构键，而活性下降，所以过高的温度导致蛋白质水解率下降。因此综合考虑，蛋白酶酶解的最佳温

36、度为50。3.1.4 -淀粉酶用量对膳食纤维得率的影响由图4可知，当-淀粉酶用量在0.3%-0.5%时，膳食纤维含量会逐渐增加；当-淀粉酶用量在0.5%时，膳食纤维含量达到最高点；当-淀粉酶用量在0.5%-0.6%时，膳食纤维含量会随着淀粉酶用量增加而迅速下降。这可能是因为粗膳食纤维中含一定量的淀粉，过量的-淀粉酶把淀粉降解11，使得膳食纤维的含量随着淀粉酶用量的增加而下降。图4 -淀粉酶用量对膳食纤维得率的影响3.1.5 -淀粉酶酶解时间对膳食纤维得率的影响图5 -淀粉酶酶解时间对膳食纤维得率的影响由图5可知，当-淀粉酶酶解时间为30min-50min时，膳食纤维含量会随着酶解时间的延长而逐

37、渐增加；当-淀粉酶酶解时间达到50min时，膳食纤维含量达到最高点为；当-淀粉酶酶解时间大于50min时，膳食纤维含量反而随着时间的增加而降低。这是因为-淀粉酶水解到达一定时间后，大部分底物已被反应，在较低的底物浓度相对于较高的酶浓度的情况下，反应速度主要由底物浓度控制，因此延长酶水解的反应时间并不会提高玉米皮渣中的淀粉的水解率，反而会引起淀粉水解率的下降。3.1.6 -淀粉酶在不同温度下对膳食纤维得率的影响由图6可知，当-淀粉酶的酶解温度在40-60之间时，膳食纤维含量会随着温度的增加而逐渐增加；当-淀粉酶的酶解温度在60时，膳食纤维含量达到最高点；当-淀粉酶的酶解温度在60-70之间时，膳

38、食纤维含量会随着温度的增加而降低。这可能是因为-淀粉酶的适用温度范围在50-70之间，温度过高反而使得淀粉酶活性降低。所以当温度大于60时，-淀粉酶水解淀粉的能力就会下降。因此综合考虑，-淀粉酶的最佳温度为60。图6 -淀粉酶在不同温度下对膳食纤维得率的影响3.2 正交实验结果从表2中数据可以看出，各种因素对粗膳食纤维得率的影响程度为CBDA。即-淀粉酶的用量对粗膳食纤维的含量影响最大，蛋白酶酶解时间次之，然后是-淀粉酶酶解时间，而蛋白酶用量的影响最小。各因素的最优水平为A2B2C1D2，即蛋白酶用量为1.0%，温度为50时水解40min，-淀粉酶用量为0.4%，温度为60时水解50min，此

39、时水解的效果最好，膳食纤维的含量最高。经验证，此条件下的膳食纤维含量可高达82%。表2 正交实验结果实验号蛋白酶用量/% A 蛋白酶酶解时间/min B-淀粉酶用量/% C-淀粉酶酶解时间/minD膳食纤维得率/%1 1 1 1 1 80.122 1 2 2 2 79.063456789 1 2 2 2 3 3 3 3 1 2 3 1 2 3 3 2 3 1 3 1 2 3 3 1 2 2 3 1 76.28 77.53 79.30 80.16 80.24 80.59 75.56K178.49 79.30 80.29 78.33K279.00 79.65 77.38 79.82K378.80

40、77.33 78.61 78.13R0.51 2.32 2.91 1.69优水平A2 B2 C1 D23.3 玉米皮渣中膳食纤维的理化性质图7 膳食纤维的理化性质由图7可知，玉米皮渣中膳食纤维的持水性为197%，膨胀性为143%，持油性为187%。这个结果相比吴素萍16的酶法提取玉米渣膳食纤维的理化性质偏低，可能我只是用研钵将其研碎，并没有进行微粉碎。膳食纤维的密度与粒径有密切的关系，膳食纤维粒径减小，颗粒间所搭建的空隙就越小，使粉体的密度增大。粒径大于150m的膳食纤维粉末，其持水力、膨胀力和持油率随着粒径的减小而增大。这可能是在超微粉碎过程中，强作用力似的膳食纤维长链断裂，短链增加，比表面

41、积增大，更多的亲水基团暴露出来，粉体的持水力、膨胀力和持油力相应有所增加；当粉体粒径减小到一定程度时（150m），虽然比表面积的增大有助于提高其水合作用，但是细小粉体对水分、油脂的束缚变小，最终持水力、膨胀力和持油力下降21。4 结论本实验以玉米皮渣作为原料，采用蛋白酶、-淀粉酶分别酶解玉米皮渣中的蛋白质和淀粉，制备膳食纤维。酶法反应条件温和，且专一性强，不会影响膳食纤维的产量和质量，但要求有严格的工艺条件。综合上述实验，双酶法制备玉米皮渣膳食纤维的制备工艺流程确定为：玉米皮渣低温干燥粉碎过40目筛低温干燥在50温度下按1.0%的量（占玉米皮渣比重）加入蛋白酶水解40min在60温度下加入0.

42、4%的-淀粉酶水解50min80灭酶5min在5000r/min速度下离心过滤10min离心沉淀洗涤3次烘干至恒重得到玉米皮渣膳食纤维。本实验研究结果表明利用双酶法处理玉米皮渣来生产膳食纤维是可行的，不仅为食品工业提供功能性食品原料，而且能减少对环境的污染。通过本实验研究的玉米皮渣的膳食纤维的理化性质为持水力为197%，膨胀性为143%，持油性为187%。参考文献1 张津凤. 玉米皮膳食纤维的双酶法制备及其性质研究J. 食品研究与开发, 2007, 28(4): 97-101.2 李丽, 崔波, 白伟芸. 玉米胚芽蛋白的综合利用J. 食品与发酵科技, 2010, 46(2): 16-18.3 王国泽, 李昊虬, 高山, 等. 莜麦麸皮可溶性膳食纤维制备工艺的研究J. 内蒙古农业大学学报, 2012, 33(1): 112-115.4 解蕙铭. 膳食纤维的研究现状及其开发前景J. 长春医学, 2008, 6(3): 72-75.5 雷敏, 董钊钊. 膳食纤维对健康的影响J. 河北医药, 2011, 33(4): 604-606.6 聂凌鸿. 膳食纤维的理化特性及其对人体的保健作用J. 安徽农业科学, 2008, 36(28): 12086-12