玉米胚芽粕提取膳食纤维的研究进展

玉米胚芽粕提取膳食纤维的研究进展　姚微曲彤旭刘深勇　（黑龙江农垦职业学院黑龙江哈尔滨１５００２５）　摘要：玉米是世界三大粮食作物之一，起源于南美洲。目前，全球均有玉米种植，其中属北美洲和中美洲的种植面积最大。我　国是玉米生产大国，产量仅次于美国，年产量占世界玉米总产量的２０％￣Ａｋ。随着近年来玉米油企业的发展，产生大量的玉米胚芽　油副产物——玉米胚芽粕，一般均作为饲料处理。其中含有大量的膳食纤维，如果能得到较合理的处理，可提高玉米油厂的经济　效益，提高玉米精深加工的程度。　关键词：玉米胚芽粕膳食纤维　中图分类号：ＴＳ２１０．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７２．５３３６（２０１４）０８—００１３—０２　１膳食纤维的生理功能　非淀粉多糖和不被消化的低聚糖类被称为膳食纤　维。按其溶解性可分为水溶性膳食纤维（ＳＤＦ）和不溶性　膳食纤维（ＩＤＦ）。研究表明，水溶性膳食纤维因其较高　的生理活性而具有很好的保健作用。其具体生理功能　如下。　人吸收利用，在胃肠道中发挥填充剂的容积作用，增强　人的饱腹感而减少进食的作用。因此，Ｈｏｗａｒｔｈ等提出．，　居民应在日常饮食中多食用膳食纤维来控制体重【２］。　２膳食纤维的加工工艺　制备膳食纤维的方法可分为５类：物理法、化学法、　酶法、膜分离法、微生物发酵法等。　２．１物理法　１．１改善肠道健康　膳食纤维不仅能诱导有益菌群的大量增殖，还能　吸附肠道内的有毒物质和致癌物质随粪便排出。　Ｒｅｄｄｙ等采用ＡＯＭ诱导鼠致癌，研究发现菊粉低聚糖　和低聚果糖能抑制癌细胞的形成，其机理可能是由于　低聚糖改变了结肠微生物生态，提高了肠道细胞抗癌　的免疫力。　１．２通便防便秘　膳食纤维还具有通便、预防便秘的功能。由于膳食　纤维具有较好的持水能力，在大肠内吸收大量的水　分、增加肠道的蠕动，膳食纤维起软化粪团和吸附肠　道内的废物的作用，这样有利于排泄，从而可防止便　秘。　１．３降低血糖　据研究报道，膳食纤维尤其是可溶性膳食纤维，在　预防糖尿病和控制血糖水平有着重要意义。Ｍｉｒａｎｄａ等　和Ｓａｌｍｅｒｏｎｔ１］等分别研究膳食纤维对血糖的影响，结果　发现，膳食纤维可以降低对胰岛素的要求，调节血糖　水平，防止血糖吸收过快而上升过高，从而达到降血　糖效果，同时对胆固醇也有一定的影响。这对糖尿病　有一定的预防作用，尤其是对胰岛素依赖型糖尿病效　果更明显。水溶性膳食纤维是无毒无害的天然产物，　它既可以改善人们的饮食结构，预防糖尿病，又可以　作为缓解糖尿病的功能因子，降低对胰岛素的依赖。　因此，开发利用玉米胚芽粕水溶膳食性纤维具有广阔　的发展前景。　１．４降低血脂　据研究表明，水溶性膳食纤维可与胆固醇鳌合，抑　制或延缓胆固醇及甘油三酯的吸收，吸附消化道中的　胆固醇，血液中可降低５％　１０％的低密度脂蛋白胆固醇　的量，而高密度脂蛋白胆固醇略有增加。此外膳食纤　维能结合胆酸，促使胆固醇向胆酸转化，从而进一步　降低胆固醇水平。这有利于预防动脉粥状硬化及由此　引起的高血压和心脏病等病症都是很大的好处。　１．５预防肥胖　膳食纤维具有很好的预防肥胖和减肥的功能，这　主要是因为膳食纤维膳食纤维具有很好的持水性和　吸水膨胀性，在进食之后不易转化成能源，且很少被　通过挤压膨化和超微粉碎处理都可提高水溶性膳　食纤维的含量。其主要原理是通过都是物理方法将大　分子不溶性膳食纤维通过挤压膨化和超高速剪切、激　波振荡、空穴爆炸等作用转变成水溶性聚合物，一部　分不溶性膳食纤维转化为非消化性的水溶性膳食纤　维。Ｇａｊｕｌａ等在小麦粉中混入麦麸进行挤压，通过改变　挤压条件进行实验，结果表明挤压后水溶性膳食纤维　的含量增加２２％　７３％。　２．２化学法　化学法是通过酸、碱和鳌合剂等控制ＰＨ值、温度　和反应时间破坏糖昔键，使纤维类大分子的聚合度下　降转化成非消化性的水溶性多糖，其主要方法有水提　法、酸法、碱法和螯合剂法等。水提法虽然工艺最简便　且成本低、无污染，但由于水溶性膳食纤维得率较低　而不被采用。酸碱方法虽然能得到较多的水溶性膳食　纤维，但由于其副反应较多，反应时间长、对设备的要　求较高等缺点，不提倡此方法。郑建仙等人采用酸碱　法制取膳食纤维，结果表明，持水力和膨胀性经过反　复的水浸泡冲洗和频繁的热处理明显下降。可溶性膳　食纤维的提取，理化性质及其生理功能的研究。鳌合　剂法与酸碱法比较，其反应条件较温和，产品色泽较　好，提取率也相对酸碱法的高。　２．３生物法　生物法主要分为酶法和微生物发酵法。在温和的　条件下，纤维素酶、半纤维素酶、阿拉伯聚糖酶等对糖　昔键有较强的催化作用。纤维素酶能降解纤维素，可　使大分子聚合度降低，转化成小分子不溶性多糖，从　而提高水溶性膳食纤维的得率。采用酶法制备膳食纤　维生产条件温和，不使用有毒副作用的有机溶剂，制　得的成品纯度较高，品质优良。发酵法是利用微生物　生长发酵以消耗物料中的碳源、氮源以消除原料中的　植酸减少淀粉和蛋白质等成分来制备膳食纤维，从而　改善膳食纤维的持水力等物化特性。其优点主要是生　产过程简便、成本低廉，产品无异味易于实现工业化。　涂宗财等人以豆渣为原料，采用自制混合菌曲Ａ进行　・・・・・・下转第ｉ５页　１　３　中外食品工业５ＩｎＤ—ｆｏｒｅｌｇｎ　Ｆ叩ｄ　ＩｎｄｕｓｔｒＭ　工艺技术　无水乙醇溶解并定容至ＩＯｒａＬ，此即黄芪甲苷标准溶　率、多糖含量及甲苷含量等方面进行综合评分，满分　液。分别吸取黄芪甲苷标准溶液０．０，０．Ｉ，０．２，０．３，０．４　为１００分，其中出膏率、多糖含量、甲苷含量的权重分别　和０．５ｍＬ，各加无水乙醇至０．６ｍＬ，再加入８％（ｗ／ｖ）香　为２０分、５０分、３０分。以评分结果作为衡量提取工艺的　草醛无水乙醇试剂０．５ｍＬ，摇匀。加入７２％硫酸５ｍＬ，　指标。出膏率１　０％为２０分，２５％为０分，多糖含量２０ｍｇ／ｇ　摇匀后置于６２℃水浴保温２０ｍｉｎ，取出，置冷水浴中迅　为５０分，５ｍｇ／ｇ为０分，甲苷含量０．６０ｍｇ／ｇ为３０分，　速冷却至室温，另以０．６ｍＬ无水乙醇同样操作，做空白　０．１０ｍｇ／ｇ为０分。　对照。在５　３　８ｎｍ波长处测定吸光度，以吸光度为纵坐　从表２正交表的结果可知，提取最佳工艺条件组合　标，浓度为横坐标，绘制标准曲线，得到回归方程：　为Ａ，Ｂ　Ｃ　Ｄ　，按照所得最佳工艺条件提取，平行做三　Ａ＝２１．５３Ｃ＋０．０１８６（Ｒ＝０．９９８８）。　次，得分为７４．２４。考虑到料水比对浓缩、出膏时耗能、　２．４提取工艺的确定　耗时影响大，所以选择Ａ，Ｂ　Ｃ，Ｄ　组合，即浸泡时间为　在每次提取时间不变的情况下，选择浸泡时间、提　１２ｈ，浸提１次，料水比１：１５，细粉粒度为最佳。　取次数、料水比和药材粒度为因素［３ｌ４】，选用Ｌ。（３　）因素　水平表安排正交试验，各因素水平见表１。称取茯苓和　４结论　黄芪（各１００ｇ）９份以表２的９种工艺条件组合进行煎煮提　茯苓、黄芪所含多糖、甲苷均为可调节人体免疫功　取，最后确定最佳提取工艺。　能的成分，对其提取工艺优化的研究为茯苓和黄芪的　２．５提取过程中样品溶液制备　合理利用提供依据。通过实验，得出茯苓、黄芪复方免　将２．４所提取的样品溶液浓缩至１ＯＯｍＬ，置烘箱中　疫成分最佳提取工艺为：浸泡时间为１２ｈ，浸提１次，料　出膏，称取浸膏１ｇ置于烧杯中，用少量９　５％的乙醇溶　水比１：１５，细粉粒度。　解，移出上清液，反复操作２次，合并上清液待用。将沉　参考文献　淀用水溶解并定容至ｌＯＯｍＬ，从中吸取ｌｍＬ移人２５ｍＬ　［１］刘林，霍志斐，史树堂。等．茯苓多糖的药理作用概述［Ｌ］］．　容量瓶中定容，此即待测的多糖样品溶液。　河北中医，２０１０，３２（９）：１４２７．　合并上清液，置沸水浴中挥干乙醇，然后用２ＯｒａＬ　［２］杨晓雷，曹云．从黄芪生药中提取黄芪甲苷的工艺研究　水溶解，置于分液漏斗中，用水饱和的正丁醇萃取３　［Ｊ］．现代化工。２００８，２８（２）：３７３．　次，每次１ＯｒａＬ。合并萃取液，用饱和正丁醇１Ｏｒａｌ洗１　次，减压浓缩至干。以５０％甲醇２０ｍＬ溶解浓缩物，溶液　［３］郝建萍，王昌利，孙静．不同切制法对茯苓中茯苓多糖含　以０．５ｍＬ／ｍｉｎ的速度通过中性氧化铝柱（４ｇ，１　００　２００　量的影响［Ｊ］．陕西中医学院学报，２０１Ｏ，３３（１）：５５￣５６．　目，柱长１５ｃｍ），并继续用５０％甲醇４０ｍＬ冲柱。合并通过　［４］黄际薇．正交法优化黄芪中黄芪甲苷提取工艺研究［Ｌ】］．　液及洗液，减压浓缩至干，以无水乙醇溶解并定容至　广东药学院学报，２００５，２１（３）：２５７．　２５ｍＬ容量瓶中，此即待测的甲苷样品溶液【５１。　［５］李津明，单寅新，孙仁爽，等．茯苓和黄芪最佳精制工艺的　研究［Ｊ］．哈尔滨商业大学学报（自然科学版），２００６。２２（３）：　３结果与分析　５～７．　按２．４设计提取工艺进行试验，结果见表２。从出膏　……上接第１　３页　方法为企业大规模生产提供理论依据。　发酵，制得的产品为浅黄色粉末，无异味，其水溶性膳　参考文献　食纤维的含量增加了８．９％。　［１］Ｓａｌｍｅｒｏｎ，Ｊ．．Ｍａｎｓｏｎ，Ｊ．Ｅ．ｅｔａ１．Ｄｉｅｔａｒｙ　ｆ１ｂｅ　ｒＪｇ１ｙｃｅｍ１ｃ　３膳食纤维的加工工程中存在的问题　］ｏａｄ，ａｎｄ　ｒｉｓｋ　０ｆ　ｎｏｎ１ｎＳｕ１１ｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｄｉａｂｅｔｅｓ　ｍｅｌ－　虽然制备膳食纤维的方法（物理法、化学法和生物　１ｉｔｕｓ　ｉｎ　ｗｏｍｅｎ．．ＡＭ＆２００６，２７７：４７２￣４７５　法）都有各自的优点，但是其缺点也很突出，都面临着　［２］Ｈｏｗａｒｔｈ　Ｎ　Ｃ，Ｈｕａｎｇ　Ｔ　Ｔ－Ｋ，Ｒｏｂｅｒｔｓ　Ｓ　Ｂ，ｅｔａ１．Ｄｉｅｔａｒｙ　对生产条件要求高，无法大规模生产的问题。而我国　Ｆｉｂｅｒ　ａｎｄ　Ｆａｔ　Ａｒｅ　Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　Ｅｘｃｅｓｓ　Ｗｅｉｇｈｔ　ｉｎ　是生产玉米，利用玉米的大国，玉米副产物中量最多　Ｙｏｕｎｇ　ａｎｄ　Ｍ１ｄｄｌｅ－Ａｇｅｄ　ＵＳ　Ａｄｕｌｔｓ．ＪＯＵｒｎａ］ｏｆ　ｔｈｅ　是纤维素，利用最少的也是纤维素。所以目前急需安　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｄｉｅｔｅｔｉｃ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ。２００５。１　０５（９）：ｉ　３６５－１　３７２　全性高、膳食纤维损失少、污染小的提取膳食纤维的　・…・・上接第１２页　研究状况［Ｌ］］．食品研究与开发，２００９，３０（６）：１３６—１３７．　景，该领域研究仍方兴未艾，极具发展潜力。我国是一　［２］董清平，方俊，田云等．高Ｆ值寡肽研究进展［Ｌ］］．现代生　个农业大国，动植物农产品丰富，加大对高Ｆ值寡肽领　物医学进展，２００９，９（２）：３６８—３６９．　域研究的投入，有助于发掘农产品潜在经济价值，提　［３］赵丰丽，麻维华．米糟蛋白酶解制备高Ｆ值寡肽的研究　高资源利用率。但应注意的是，我国有价值高Ｆ值寡肽　］．中国酿造，２００９，２２（３）：９６—９８．　研究成果并不多，且研究方向过于集中，研究多依靠　［４］王菡．蛋清高Ｆ值寡肽的制备技术研究［Ｄ］．湖北：武汉工　个人，高Ｆ值寡肽研究仍任重道远。　业大学，２０１　１：５５－５８．　参考文献　［５］郑明洋．玉米高Ｆ值寡肽的制备及生理功能研究［Ｄ］．山　［１］张铁华，王海波，李文亮，等．玉米高Ｆ值寡肽生理功能及　东：山东济南，２０１　３：２８－２９．　中外食品工业５ｒｌＤ—ｆｏｒ￣ｇｎ　ＦＤＤｄ　ＩｎｒｌｕｓｔｒＬＩ　１　５