蒸汽爆破对苦荞麸皮膳食纤维理化特性及降血糖活性的影响
发布时间：2021-03-18 00:46
苦荞麸皮是苦荞麦制粉加工的副产物,产量丰富,价格低廉,是膳食纤维的良好来源。但苦荞麸皮口感差难消化且可溶性膳食纤维（Soluble Dietary Fiber,SDF）含量低,严重限制了其在食品工业中的广泛应用,造成膳食纤维资源的极大浪费。蒸汽爆破技术（简称汽爆,Steam Explosion,SE）是近几年新兴的一种膳食纤维物理改性手段,它通过高温高压蒸汽的瞬间释放破坏细胞壁复杂基质,对生物大分子进行改性修饰,与传统改性方法相比,具有高效、经济、环保等优点,已被广泛应用于农产品加工副产物的综合利用中。目前Ⅱ型糖尿病（Type 2 Diabetes,T2DM）已成为世界范围内最严重的代谢性疾病之一,许多证据表明通过饮食补充膳食纤维可以有效预防和缓解T2DM,尤其是谷物膳食纤维比果蔬来源的膳食纤维具有更好的降血糖功效。因此在谷物膳食纤维和T2DM越来越受关注的今天,本论文采用蒸汽爆破技术对苦荞麸皮膳食纤维进行改性处理,研究不同汽爆强度对苦荞麸皮膳食纤维组成、理化特性及结构的影响,并用（diabetes mouse,db/db）小鼠为T2DM模型,探讨汽爆预处理苦荞麸皮的SDF对db/db...
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苦荞植株及苦荞籽粒形态图
术挤压蒸煮技术是指将物料装于挤压密闭装置中，在高温、高压、高剪切力和挤压作用下导致物料的结构和成分变化，可以有效改善原料的风味色泽和理化性质。叶发银等[43]研究发现二氧化碳爆破挤压处理可以显著增加番茄皮SDF含量，且处理后的番茄皮膳食纤维表面明显破裂，尺寸显著降低。Chen等[44]的研究表明挤压处理可以显著影响莲藕SDF的微观结构和分子大小，改善SDF的水化性能。（4）蒸汽爆破技术蒸汽爆破技术（SteamExplosion,SE）是一种新兴的物理改性技术，其主要原理是将物料置于高温、高压的密闭容器-蒸汽爆破机内（见图1-2），原料被过热液体（180~235℃）润胀，蒸汽渗透到植物组织内部，当瞬间解除高压时（0.00875s以内），内外压力差使原料空隙中的高温液体迅速汽化膨胀，导致细胞“爆破”[9]。图1-2蒸汽爆破设备结构示意图[9]Fig.1-2Schematicdiagramofsteamexplosionequipment[9]蒸汽爆破的瞬间机械作用、高温高压及水蒸汽的急速膨胀作用可以破坏纤维素、半纤维素及木质素之间的相互连接，打破植物生长过程形成的抗降解屏障，提高原料利用效率，还可以促进大分子物质的糖苷键断裂转化为SDF和小分子还原糖溶出，从而提高SDF含量（图1-3），具有作用时间短、耗能低、高效无污染及适应工业化等优点，被认为是生物质资源转换最具发展前景的预处理方法，该技术最初主要应用于木质纤维的处理，以提高酶和化学试剂对纤维素的可及性，近年来，被创新性的引入到膳食纤维改性中，展现出极好的效果[9]。Wang等[45]利用蒸汽爆破处理甘薯渣，SDF含量比对照提高了18.78%，持水力、持油力和膨胀力分别增加了40.64%、89.40%和37.79%；Wang等[46]将橘皮在8g/L的H2SO4溶液中酸浸处理后，在0.8MPa条件下爆破处理7min，SDF含量从8.04%上升到33.74%，并对于三
西南大学硕士学位论文8图1-3蒸汽爆破对膳食纤维结构变化及组分分离示意图[9]Fig.1-3Schematicdiagramofsteamexplosionondietaryfiberstructureandcomponentseparation[9]膳食纤维功能性质的变化与汽爆后膳食纤维的空间结构改变密切相关。通过扫描电镜、X射线衍射和红外光谱等多手段对汽爆前后膳食纤维形态结构和化学组成进行分析，表明未汽爆的膳食纤维整体呈团状，大小均匀，表面相对光滑完整，而汽爆处理后的膳食纤维表面褶皱，质地疏松，具有很多孔隙和坑洼，相对表面积增大，物料粒径变小，SDF的交联结构被破坏，短链SDF增多，这些空间结构的改变促进了SDF通过形成氢键和（或）偶极子为水分子的保持提供更多的空间，增加水和油的吸收，从而改善了其水溶性、持水性、持油性和膨胀力。膳食纤维经汽爆处理后不仅比表面积增大，更多的基团也被暴露，纤维素内部的部分氢键发生断裂，形成游离羟基，汽爆后SDF中糖醛酸含量显著增加，对多的胆固醇和有毒阳离子吸附产生积极贡献[9]。蒸汽爆破改性效果与汽爆压力、维压时间、物料水分、浸润时间等因素都有很大关系，其中汽爆压力和维压时间是最主要的两个因素，汽爆压力的大小会影响饱和蒸汽的温度及泄压瞬间产生的压力差，从而影响纤维降解程度，维压时间主要影响饱和蒸汽的渗透程度及木质素软化程度，一般汽爆压力和维压时间具有交互作用[48]，因此国内外学者普遍用汽爆强度（R=t·exp（T-100）/14.75，其中t代表维压时间，T代表汽爆压力对应的饱和蒸汽温度）来表示[20]。张明等[49]对不同汽爆压力下的西兰花老茎膳食纤维品质及理化特性进行研究发现，1.0MPa处理的SDF含量最高，且松密度最大，高于该压力后SDF含量开始降低。Wang等[46]研究发现在0.8MPa条件下处理桔皮，当维压时间为7min时，SDF的提取
本文编号：3087950
【文章来源】：西南大学重庆市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：97 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苦荞植株及苦荞籽粒形态图
术挤压蒸煮技术是指将物料装于挤压密闭装置中，在高温、高压、高剪切力和挤压作用下导致物料的结构和成分变化，可以有效改善原料的风味色泽和理化性质。叶发银等[43]研究发现二氧化碳爆破挤压处理可以显著增加番茄皮SDF含量，且处理后的番茄皮膳食纤维表面明显破裂，尺寸显著降低。Chen等[44]的研究表明挤压处理可以显著影响莲藕SDF的微观结构和分子大小，改善SDF的水化性能。（4）蒸汽爆破技术蒸汽爆破技术（SteamExplosion,SE）是一种新兴的物理改性技术，其主要原理是将物料置于高温、高压的密闭容器-蒸汽爆破机内（见图1-2），原料被过热液体（180~235℃）润胀，蒸汽渗透到植物组织内部，当瞬间解除高压时（0.00875s以内），内外压力差使原料空隙中的高温液体迅速汽化膨胀，导致细胞“爆破”[9]。图1-2蒸汽爆破设备结构示意图[9]Fig.1-2Schematicdiagramofsteamexplosionequipment[9]蒸汽爆破的瞬间机械作用、高温高压及水蒸汽的急速膨胀作用可以破坏纤维素、半纤维素及木质素之间的相互连接，打破植物生长过程形成的抗降解屏障，提高原料利用效率，还可以促进大分子物质的糖苷键断裂转化为SDF和小分子还原糖溶出，从而提高SDF含量（图1-3），具有作用时间短、耗能低、高效无污染及适应工业化等优点，被认为是生物质资源转换最具发展前景的预处理方法，该技术最初主要应用于木质纤维的处理，以提高酶和化学试剂对纤维素的可及性，近年来，被创新性的引入到膳食纤维改性中，展现出极好的效果[9]。Wang等[45]利用蒸汽爆破处理甘薯渣，SDF含量比对照提高了18.78%，持水力、持油力和膨胀力分别增加了40.64%、89.40%和37.79%；Wang等[46]将橘皮在8g/L的H2SO4溶液中酸浸处理后，在0.8MPa条件下爆破处理7min，SDF含量从8.04%上升到33.74%，并对于三
西南大学硕士学位论文8图1-3蒸汽爆破对膳食纤维结构变化及组分分离示意图[9]Fig.1-3Schematicdiagramofsteamexplosionondietaryfiberstructureandcomponentseparation[9]膳食纤维功能性质的变化与汽爆后膳食纤维的空间结构改变密切相关。通过扫描电镜、X射线衍射和红外光谱等多手段对汽爆前后膳食纤维形态结构和化学组成进行分析，表明未汽爆的膳食纤维整体呈团状，大小均匀，表面相对光滑完整，而汽爆处理后的膳食纤维表面褶皱，质地疏松，具有很多孔隙和坑洼，相对表面积增大，物料粒径变小，SDF的交联结构被破坏，短链SDF增多，这些空间结构的改变促进了SDF通过形成氢键和（或）偶极子为水分子的保持提供更多的空间，增加水和油的吸收，从而改善了其水溶性、持水性、持油性和膨胀力。膳食纤维经汽爆处理后不仅比表面积增大，更多的基团也被暴露，纤维素内部的部分氢键发生断裂，形成游离羟基，汽爆后SDF中糖醛酸含量显著增加，对多的胆固醇和有毒阳离子吸附产生积极贡献[9]。蒸汽爆破改性效果与汽爆压力、维压时间、物料水分、浸润时间等因素都有很大关系，其中汽爆压力和维压时间是最主要的两个因素，汽爆压力的大小会影响饱和蒸汽的温度及泄压瞬间产生的压力差，从而影响纤维降解程度，维压时间主要影响饱和蒸汽的渗透程度及木质素软化程度，一般汽爆压力和维压时间具有交互作用[48]，因此国内外学者普遍用汽爆强度（R=t·exp（T-100）/14.75，其中t代表维压时间，T代表汽爆压力对应的饱和蒸汽温度）来表示[20]。张明等[49]对不同汽爆压力下的西兰花老茎膳食纤维品质及理化特性进行研究发现，1.0MPa处理的SDF含量最高，且松密度最大，高于该压力后SDF含量开始降低。Wang等[46]研究发现在0.8MPa条件下处理桔皮，当维压时间为7min时，SDF的提取
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