响应曲面法优化陕北豆腐渣中水不溶性膳食纤维提取工艺的研究毕业论文(编辑修改稿)

响应曲面法优化陕北豆腐渣中水不溶性膳食纤维提取工艺的研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

等同于粗纤维和半纤维素 [3]到认识了膳食纤维是一种有益于人们健康的营养素，如果缺乏响应曲面法优化陕北豆腐渣中水不溶性膳食纤维提取工艺的研究 2 膳食纤维就会 对人体健康产生消极影响。 近几年来，膳食纤维已经引起了世界各地的关注，被誉为“第七营养素”。 膳食纤维的组成 膳食纤维主要是由纤维状碳水化合物（纤维素）、基料碳水化合物（半纤维素、果胶、果胶类化合物）和填充类化合物（木质素）三大部分组成 [1]。 纤维素（ Cellulose）： 纤维素的分子式 (C6H10O5)n， 它是植物细胞壁的主要成分， 是由类似于多个 葡萄糖 分子组成的大分 子多糖。 由 D葡萄糖通过 β 1， 4 糖苷键组成的 直链线性 多糖。 它的化学结构与直链淀粉相似，但是物理性质与淀粉截然相反。 纤维素既不溶于水，也不溶于一般有机溶剂。 半纤维素（ Hemicellulose）：半纤维素主要由木聚糖、半乳糖或甘露糖和葡聚糖组成的一类多糖，在其支链上带有半乳糖或阿拉伯糖。 在人的大肠内半纤维素比纤维素易于被细菌分解。 半纤维素大部分是不可溶的，起着一定的生理作用。 但是，有一些半纤维素是可溶的。 果胶（ Pectin）： 果胶 是以 聚半乳糖醛酸 为骨架链 ， 主链中有（ 12）鼠李糖残基，部分 半乳糖醛酸 残基 经常被甲基酯化。 该结构是通过 C4 鼠李糖基位置携带取代基阿拉伯低聚糖、半乳糖或者阿拉伯半乳低聚糖，成为阿拉伯半乳聚糖。 果胶是 植物中一种酸性 多糖 无定形的 物质 ，可以在热水中溶解，它对于维持膳食纤维的结构有非常重要的作用。 木质素（ Lignin）：木质素不属于多糖物质，而是由芥子醇、松柏醇、对羟基肉桂酸这三种单体为主体的芳香族苯丙烷聚合物，具有复杂的三维结构。 天然的木质素大多与碳水化合 物紧密结合在一起，处于细胞壁中，因此很难与纤维素分离。 木质素是一种抗氧化剂，人和动物都不能消化它。 水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维 根据膳食纤维在水中溶解性能不同，可分为水溶性膳食纤维（ Soluble Dietary Fiber，简称 SDF）和水不溶性膳食纤维（ Insoluble Dietary Fiber，简称 IDF）两大类。 SDF 是指不被人体消化道酶消化，但是可溶于温水或热水且其水溶液又能被四倍体积的乙醇再沉淀的那部分膳食纤维，它的主要成分是植物细胞内的储存物质和分泌物，另外还包括部分微生物多 糖和合成多糖。 主要包括存在于植物种子中的胶，水果中的果胶，海藻中的海藻酸，卡拉胶、琼脂和微生物发酵产物黄原胶等。 IDF 是指不被人体消化道酶消化且不溶于热水的那部分膳食纤维，它是细胞壁榆林学院本科毕业 论文 3 的主要成分，包括纤维素、半纤维素、原果胶、木质素、植物蜡和壳聚糖等。 水溶性膳食纤维（ SDF）和水不溶性膳食纤维（ IDF）都对人们的身体有着不同的作用。 水溶性膳食纤维（ SDF）不仅能增加饱腹感，对肥胖症有效，而且使胃肠道中内容物黏度增加，延缓和降低消化道中其他成分，如胆固醇、葡萄糖等的吸收 [45]；水不溶性膳食纤维（ IDF）能 增加粪便体积，促进肠道蠕动，预防便秘及降低血脂含量、延缓小肠对葡萄糖的吸收速度，刺激胰岛产生胰岛素，从而预防糖尿病的发生。 膳食纤维的生理功能 随着人们对膳食纤维的深入认识及研究，发现合理地食用膳食纤维能有效减少和预防糖尿病、肠癌、高血压、高血脂、心脑血管病、肥胖症，便秘及冠心病等疾病的发生。 预防肥胖症的功效 膳食纤维体积较大，具有吸水膨胀性，在肠胃中吸水膨胀并形成高黏度的胶体溶液，容易引起饱腹感而减少进食量。 同时，膳食纤维具有低热能的特点，控制热量的摄入对减肥非常重要，膳食纤维在人体中以 发酵的方式代谢，所提供的能量低于一般碳水化合物，有助于控制人的体重和保持人的体形。 预防心血管疾病的功效 膳食纤维分子表面带有许多活性基因，可以吸附胆汁酸、胆固醇及肠道内的有毒物质、有毒医药品和化学药品等有机化合物。 膳食纤维的吸附作用，抑制中性脂肪和胆固醇在肠道的吸收，增加胆固醇的排出量，减少血清胆固醇浓度，加快脂肪的排泄。 因此，对预防高血脂、冠状动脉硬化、心脑血管疾病等有着非常重要的作用。 降低血压的功效 膳食纤维中的酸性多糖类具有较强的阳离子交换功能，在与 Ca2+、 Zn2+等离子交换 时，能改变阳离子的瞬间浓度，因此，对消化道的 PH 值、氧化电位及渗透压产生影响，形成一个理想的缓冲环境。 且它能与肠道中的 Na+、 K+进行交换，使血液中的 Na+、 K+比值降低，直接产生降血压的作用 [6]。 预防糖尿病的功效 响应曲面法优化陕北豆腐渣中水不溶性膳食纤维提取工艺的研究 4 科学研究发现，由于膳食纤维能在胃肠中形成一种粘膜，使食品中营养素的消化和吸收过程缓慢，影响葡萄糖的吸收。 膳食纤维可以调节肠道对糖类物质的吸收，减缓血糖的急剧升高，有利于糖尿病患者控制症状。 在饮食中，增加膳食纤维的含量，还可以改善神经末梢对胰岛素的感受性，从而降低人们对胰岛素和药物 的需求，达到调节患者的血糖水平 [7]。 缓解便秘，预防肠道疾病的功效 膳食纤维可被肠内的有益细菌分解，使粪便具有一定的水分和体积。 微生物发酵产生的脂肪酸能降低肠内 PH 值，促进有益菌的大量繁衍，加强了大肠的蠕动，加快粪便的排泄。 同时，使肠道内的一些有害物质随粪便排出，减少有害物质与结肠的接触机会，从而达到预防肠道疾病的功效。 制取水不溶性膳食纤维的原料 — 豆腐渣 我国对水不溶性膳食纤维的制取已经初具规模，常见的制取水不溶性膳食纤维的品种有大豆、小麦麸、燕麦、黑麦、果皮、大麦麸、小麦和甜菜等纤维。 另外，在食品配方中常见的有阿拉伯胶、琼脂、瓜尔豆胶、刺槐豆胶以及海藻盐等。 目前研究比较多的品种主要有大豆、甜菜、小麦及小麦麸等这几个纤维素品种。 以大豆等豆类作为原材料提取水不溶性膳食纤维时，常用方法是酶法和热提取法，缺点是难以大规模生产，使其经济效益降低。 因此，越来越多的专家关注利用豆腐渣，果皮渣等一些生产过程中的废弃物作为原材料，制取水不溶性膳食纤维。 豆腐渣是 大豆生产豆腐和豆浆的过程中的副产品，除了少部分作为饲料外，大部分作为废弃物弃掉，这样就造成了资源的浪费和环境的污染。 随着人们文化素质的提高，人 们已经开始从营养学的角度重新认识豆腐渣。 经研究表明 [8]：豆腐渣经脱水干燥后，所含成分为：蛋白质为： %，脂肪为： %，糖类为 %，纤维素为 %，灰分为 %。 豆腐渣中含有丰富的食物纤维，起降糖和减肥等作用，因此，豆腐渣被看作为一种新的保健和功能性食品源。 合理利用豆腐渣制取水不溶性膳食纤维不仅可以使废弃物再利用，还因其来源广阔，数量极大，价格低廉，可以给公司带来经济效益。 豆腐渣膳食纤维的研究现状 近年来，除了从 谷物类和果蔬类 中提取分离 膳食纤维的研究较多 外， 以豆类为 原料提取膳食纤维的研究也成为热点之一。 比如，在大豆油脂与大豆加工制品榆林学院本科毕业 论文 5 （如豆腐、豆腐花等）过程中，副产物大豆皮，豆腐渣等中提取分离膳食纤维。 然而新鲜豆腐渣含水量极高，如果不及时处理，尤其在夏季，很容易发酵腐烂，变成不能加以利用的废弃物，因此对豆腐渣的研发刻不容缓。 现在，有很多发达国家已相继建立起开发研制豆类膳食纤维的专门机构。 由于人们的饮食中缺乏膳食纤维，因此，膳食纤维已被作为食品配料应用于食品加工中。 在早期，膳食纤维提取方法主要有粗分离法、化学分析法、膜分离法及化学试剂和酶结合分离法 [9]。 随着科技的快速发展，膳食纤维的提取方法也不断进步。 当今的膳食纤维提取方法有热水提法、化学法、酶法、 Prosky 法、酶化法、超声波法、高压蒸煮法、发酵法、酸碱法和挤压法等 [10]。 目前，提取膳食纤维的方法朝着工艺简单，提取率及提取纯度高，环境污染小，投资少等方向发展。 目前，我国由于资金投入不足和缺乏导向等诸多原因，对豆腐渣进行开发利用的研究并未引起高度的重视，与国际发达国家相比较，我国在豆腐渣的开发利用方面存在着一定的差距，表现为利用方法简单，原始，利用率不高及有关豆腐渣的贮存，运输过程中也存在一定的问题 ，使其工艺基本上处于一种无序的状态。 因此，要合理开发利用这个新兴工程，不仅有必要，而且对于我国来说越来越重要。 从陕北豆腐渣中制取水不溶性膳食纤维的目的和意义 每年全球豆腐渣的产量很大。 中国是生产豆腐的发源地，在我国生产豆腐具有悠久的历史 ,每年我国豆腐渣产量大约 20xx 万吨 [11]。 豆腐是陕北地区每家每户农民不可缺少的菜食，因此豆腐渣在陕北的农村几乎是随处可见。 在陕北的农村，豆腐渣一般都会给动物食用，剩下的当作垃圾扔掉。 陕北豆腐渣数量很大，但利用率很低。 后来，随着人们的生活水平提高，人们的饮食也发生了 变化，致使膳食纤维的摄入量不足。 高血压、糖尿病、肥胖症、冠心病等疾病发病年龄提前，同时发病率也增加。 因此，对陕北豆腐渣资源进行合理 开发利用具有重大意义，它不仅在改善和调整饮食营养及膳食结构方面具有深远的意义，同时还可以发展当地产业，促进人们就业，促进经济的健康发展，解决豆腐渣视为废弃物处理时的环保问题，使豆腐渣真正的变废为宝。 用响应曲面法优化陕北豆腐渣中水不溶性膳食纤维提取工艺的意义 响应曲面法，也称为回归设计， 是 在 多元线性回归的基础上主动收集数据的方法获得具有较好性质的回归方程的一种试验设计方法。 响应曲面回归模型的出响应曲面法优化陕北豆腐渣中水不溶性膳食纤维提取工艺的研究 6 现就是集统计、数学和计算机科学紧密联系的结果。 由于它考虑的因素很多 , 运算非常繁杂 , 是人工运算所不及的。 通过计算机运算 , 可以达到建立模型的目的。 由于建立的 复杂的多维空间曲面 与 实际情况 较接近 , 因此响应曲面回归模型逐渐开始应用。 响应曲面法 (Response surface methodology， RSM)是一种优化生物过程的统计学试验设计。 该法以建立连续变量曲面模型，对影响生物过程的因子及其交互作用进行评价，确定最佳水平范围，而且所需要的试验组数相对较少，可节省人力物力，因此该方法已 经成功应用于生物优化 过程 中 的各个方面。 之所以使用响应曲面法而不使用正交设计就是因为响应曲面法不仅可以处理离散的水平值，还可以得到整个区域上因素的最佳组合。 该方法通过响应曲面图可以直观的反应各因素对响应值的影响大小。 通过使用响应曲面法来优化陕北豆腐渣中水不溶性膳食纤维提取工艺，从而得到提取水不溶性膳食纤维的最佳生产工艺，为陕北豆腐渣变废为宝提供一条新的途径。