张伟的毕业论文牛蒡中膳食纤维的提取与含量测定

牛蒡中膳食纤维的提取与含量测定I牛蒡中膳食纤维的提取与含量测定I科研成果论文牛蒡中膳食纤维的提取与含量测定化学部：张 伟摘要： 牛蒡中含有极其丰富的营养成分，本实验对牛蒡中膳食纤维的提取与含量测定进行了大量研究，实验用牛蒡作为原料，以“溶剂法”为基础，提取膳食纤维，改进提取工艺，测定牛蒡中膳食纤维的总含量，为牛蒡膳食纤维功能食品的开发提供了可参考的理论数据。正交试验结果表明，提取新鲜牛蒡中水溶性膳食纤维的最佳条件为：加热温度 80，时间2h，pH=5，V(原料) ：V （水）为 1：20，产率 2.37%，成品颜色为黄色；提取水不溶性膳食纤维的最佳条件为：温度 90，pH= 7，时间3h，V(原料) ：V（水）为 1：20，产率 9.14%，成品颜色为黄褐色；水不溶性膳食纤维浸碱液中含有大量的半纤维素，为了准确测定牛蒡中膳食纤维的总含量，本试验对其进行了提取，最佳条件为：温度 80，pH= 5，时间 2h，V(原料)：V（水）为 1：20，产率 1.56%，成品颜色为黄褐色。综合最后测定结果，牛蒡中膳食纤维的总含量为 13.07%。关键词：牛蒡；膳食纤维；提取工艺；含量测定牛蒡中膳食纤维的提取与含量测定II牛蒡中膳食纤维的提取与含量测定11 前言牛蒡，菊科，二年生草本耐盐植物，又名黑萝卜、蒡翁菜、白肌人参等。肉质肥大，根作蔬菜食用，它的干燥成熟果实称牛蒡子，为常用中药。牛蒡主产山东、江苏、河南等省，生物量可达 75t/km2，多用作蔬菜对日本出口，日本人称之为东洋参 1。牛蒡中含有极丰富的膳食纤维、胡萝卜素、钙及菊糖等营养成分，因而具有降低血糖、降压、消除便秘、预防直肠癌和增强免疫功能等作用 2。膳食纤维是指能抗人体小肠消化吸收，而在大肠能部分或全部发酵的可食用的植物性成分、碳水化合物及其相类似物质的总和 3。膳食纤维具有较强的吸水功能和预防肠道疾病的作用，大大减少肠道癌和痤疮的发病几率 4。实验证实，膳食纤维能显著抑制总胆固醇浓度、降低胆酸及其盐类的合成与吸收，从而阻碍中性脂肪和胆固醇的再吸收，限制了胆酸的肝肠循环，加快了脂肪物的排泄，可直接遏制冠状动脉硬化、胆结石、高血脂症、高血压，对预防心脑血管疾病有重要作用 5。西方发达国家早在七十年代就着手对膳食纤维的研究与开发，并形成了一定的产业规模。20 世纪 90 年代初期，全美以及整个欧共体掀起了一股研制和开发膳食纤维食品的热潮，在年销售 60 亿美元的方便谷物食品中，约 20%是富含膳食纤维的食品。欧美及日本盛行强化膳食纤维功能食品，日本八十年代后期利用可溶性膳食纤维制成的饮料，包括酸饮料、果汁等 6。富含膳食纤维的品种达 30 多种，实际应用于生产的已有 10 余种 7。目前，膳食纤维的测定方法、营养和保健功能及功能产品的开发仍然是国际上关注的热点领域，而且这种关注随着现代社会“富贵病” 、“文明病”的流行不断得到加强 8。过去的 25 年中建立了许多膳食纤维的分析方法，这些方法的主要目的是模拟牛蒡中膳食纤维的提取与含量测定2消化过程，用酶除去食物中的可溶性部分，即获得不被消化部分。这些测定方法可以概括为：溶剂法、酶法和其它补充方法三大类 9。溶剂法是根据初期膳食纤维的定义出现的测定方法，是利用酸、碱和洗涤剂的作用将膳食纤维可消化的部分除去，从而获得不溶性膳食纤维 1012。酶法能同时分析出样品中的可溶性和不可溶性膳食纤维的含量，且分析设备少，但是过程复杂；后又被 Lee 和 Prosky 等改良成为操作比较简单的方法，并被推荐为美国官方分析化学师协会（AOAC）与美国谷物化学家协会（AACC）共同的分析测定方法 1316。其它补充分析方法是利用标准测定方法测定的同时结合补充方法加以测定，如辅以高压气相色谱测定等。可见，在测定膳食纤维时除了标准方法外还应根据植物的不同种类辅以其它方法。我国膳食纤维的制取技术和应用技术尚处于起步阶段，目前主要侧重于其生理效应的研究、资源分布和农副产品综合利用研究、工业制取方法研究、改性研究和食品加工的应用研究等方面。研究资源也主要集中在玉米麸皮纤维、小麦麸皮纤维、大豆纤维及甜菜纤维等品种。纵观国内外大量研究结果，我们认为开发膳食纤维的关键是开拓资源和改进提取方法，这也是现阶段我国面临的资源可持续利用问题。由于牛蒡中含有大量的膳食纤维，根据目前的研究与现状，为进一步加强对牛蒡的综合利用与深层次研发，也为牛蒡其它产品的开发解决下脚料处理问题提供参考（也可用牛蒡渣为原料提取膳食纤维） ，我们在实验中采用牛蒡作为原料，提取并测定其中膳食纤维的总含量。本实验采用了“溶剂法”和“酶法”的综合运用，并对其中的实验环节及步骤进行了优化和改进，这样不仅测定了牛蒡中的水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维，而且对不被科研工作者重视的半纤维素进行了提取与测定，文献中未见对牛蒡中膳食纤维的提取与测定进行过报道。在优化的实验条件下提取与测定出了牛蒡中膳食纤维的总含量，为牛蒡中膳食纤维功能食品的研究提供牛蒡中膳食纤维的提取与含量测定3了可供参考的理论数据，同时也开拓了膳食纤维的资源。2 实验部分2.1 材料与方法2.1.1 试验原料 牛蒡 福建宁德产2.1.2 试剂中性蛋白酶 分析纯 北京奥博星生物技术有限公司95%无水乙醇 分析纯 天津北方天医化学试剂厂氢氧化钠 分析纯 沈阳化学试剂厂次氯酸 分析纯 哈尔滨化学试剂厂醋酸 分析纯 哈尔滨化学试剂厂乙醚 分析纯 沈阳化学试剂厂水 一次蒸馏水2.1.3 主要仪器电热恒温水浴锅 HS11.2B,上海医疗器械五厂循环水多用蒸空泵 SHB-B,郑州杜甫仪器厂电热真空干燥箱 山东鄄城福利科研仪器厂离心机 LD4-2,北京医用离心机厂牛蒡中膳食纤维的提取与含量测定4分析天平 TG328A,湘仪天平仪器厂粉碎机 双环牌，青岛大华机器有限公司酸度计 上海精密仪器厂2.2 工艺流程滤液 醇析 洗涤 干燥 粉碎 水溶性膳食纤维牛蒡 预处理 水煮 蛋白酶水解 灭酶 过滤 滤渣 脱脂滤渣 洗涤 干燥 粉碎 水不溶性膳食纤维滤渣 洗涤 干醇洗 碱浸提 过滤 燥 半纤维 A滤液 酸浸提 过滤 滤液 醇析 过滤 滤渣 洗涤 干燥 半纤维 B牛蒡中膳食纤维的提取与含量测定52.3 实验步骤2.3.1 提取工艺方案的确定经过对膳食纤维提取率各因素的初步分析，参照其它膳食纤维的提取，找出 4个主要影响因素，即提取温度 T()、pH 值、提取时间 t(h)、及加水比。因此确定用正交试验的方法，最佳方案如表 1 所示。表-1 试验方案试 验 因 素 位 级编 号 A 温度/ B pH 值 C 时间/h D 加水比 组 合1 1 1 1 1 A1B1C1D12 1 2 2 2 A1B2C2D2 3 1 3 3 3 A1B3C3D34 2 1 2 3 A2B1C2D35 2 2 3 1 A2B2C3D16 2 3 1 2 A2B3C1D2牛蒡中膳食纤维的提取与含量测定67 3 1 3 2 A3B1C3D28 3 2 1 3 A3B2C1D39 3 3 2 1 A3B3C2D12.3.2 预处理牛蒡去皮，水洗，切片，迅速放入水中以防止变色，粉碎，按方案要求加入蒸馏水并在规定的时间及酸度下水煮。2.3.3 水煮取一定量的处理后牛蒡，按照表 1 设计的方案，平行三组，每组三份按照表 2条件进行水煮，以利于水溶性膳食纤维的溶出。表-2 水煮条件试验编号 m(g) T() pH t(h) 加水量（ml ）1 30.26 70 7 2 3002 30.35 70 5 3 450牛蒡中膳食纤维的提取与含量测定73 20.47 70 3 4 4004 20.09 80 7 3 4005 30.16 80 5 4 3006 30.21 80 3 2 4507 30.36 90 7 4 4508 20.06 90 5 2 4009 30.14 90 3 3 3002.3.4 蛋白酶水解水煮后将温度降至 40，这一温度下