豆渣制备高粘度羧甲基纤维素的研究

作     者：王文枝 

作者单位：南京农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董明盛

授予年度：2007年

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 083202[工学-粮食、油脂及植物蛋白工程] 

主      题：豆渣 纤维素 羧甲基纤维素 优化 应用 

摘      要：我国是大豆的生产和消费大国，年产豆渣量约为300万吨，如果这些豆渣都能得到充分的开发利用，既可以减少资源的极大浪费，同时又可以大大地减少环境污染。豆类是纤维的重要资源，纤维素含量占豆渣干物质的一半以上。因此，对豆渣中纤维的研究在我国是很有意义的，合理开发利用豆渣具有广阔的市场潜力和良好的前景。 纤维素是由大量的葡萄糖分子或其它具有碳水化合物特性的物质经缩聚生成的，葡萄糖分子上的羟基氢被羧甲基基团取代则成为羧甲基纤维素(CMC)。纤维素通过改性可以得到多种衍生物，大都应用广泛，羧甲基纤维素是其中的一种。 本文的主要研究内容：从大豆加工过程中的副产物豆渣中提取纤维素，对影响纤维素提取纯度的各个因素进行优化，以制得高纯度的纤维素;用所提取的纤维素来制备高粘度的CMC，对CMC的制备工艺进行优化;最后将制备得到的CMC应用于乳酸菌饮料中。主要结果如下： 1．采用Plackett-Burman(PB)设计与中心组合法，对影响豆渣纤维素提取纯度的7个相关因素进行了分析和研究。结果表明：影响豆渣纤维素提取纯度的关键因子为碱液浓度、碱浸温度和碱浸时间;在其它因素给定的情况下，豆渣纤维素提取纯度与关键影响因子的最优多元回归方程为：Y=82.76+2.65x+1.65x—0.37x+0.45x—1.76x—3.00x—0.05xx—0.37xx—0.56xx，其中x=(碱液浓度-5)／1，x=(碱浸温度-65)／15，x=(碱浸时间-70)／30;最后优化得到豆渣纤维素的最佳提取条件是：碱液浓度为5.44％、碱浸温度为65.19℃、碱浸时间为64.35min、胰蛋白酶用量为0.3％、胰蛋白酶作用温度为50℃、胰蛋白酶作用pH值为8.0、胰蛋白酶作用时间为3h，在此条件下，豆渣纤维纯度的预测值可达87.45％。在上述条件下，实验测得豆渣纤维纯度为87.65％。 2．采用Plackett-Burman(PB)设计与中心组合法，对影响豆渣羧甲基纤维素粘度的7个相关因素进行了研究和探讨。结果表明：影响豆渣羧甲基纤维素粘度的关键因子为乙醇和水的比例、NaOH与氯乙酸用量的摩尔比和醚化时间;在其它因素给定的情况下，羧甲基纤维素粘度与关键因子的最优多元回归方程为：Y=1123.62+5.00x+26.33x-217.17x-89.17x-113.75xx，其中x=(乙醇和水的比例-7)／3，x=(醚化时间-150)／30;最后优化得到豆渣羧甲基纤维素粘度的最佳制备条件是：乙醇和水的比例为8.8∶1.2，NaOH用量与纤维素用量之比为1.2∶1.0，碱化温度为25℃，碱化时间为70min，NaOH与氯乙酸用量的摩尔比为2∶1，醚化温度为80℃，醚化时间为155min，在此条件下，羧甲基纤维素粘度的预测值可达1123.62 Pa·s。在上述条件下，实验测得羧甲基纤维素的粘度为1106.51 Pa·s。 3．将本文第三章制备的羧甲基纤维素应用于乳酸菌饮料中作乳化稳定增稠剂，结果表明，羧甲基纤维素的添加量为0.6％时，乳酸菌饮料的各项指标都达到最佳。