青稞麸皮膳食纤维改性及体外发酵特性研究

作     者：席慧涵 

作者单位：中国农业科学院 

学位级别：硕士

导师姓名：王凤忠

授予年度：2023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：可溶性膳食纤维 不溶性膳食纤维 青稞麸皮 改性 功能特性 

摘      要：膳食纤维作为一种益生元,对人体有多方面的益处,如减肥,改善肠道健康,预防糖尿病和癌症等。青稞麸皮是青稞加工过程的主要副产物之一,含有丰富的膳食纤维。为进一步挖掘青稞麸皮膳食纤维的潜在价值,本文探究了不同提取方式对青稞麸皮可溶性膳食纤维(SDF)的影响,然后对提取残渣—不溶性膳食纤维(IDF)进行高压微射流处理,分析不同压力和处理次数对其粒径,结构,理化性质和体外发酵性能的影响。结果如下:首先,采用蒸汽爆破(SE)分别辅助超声(SEU)、柠檬酸(SEC)、氢氧化钠(SEA)和纤维素酶(SEE)法提取青稞麸皮SDF。结果表明,SE预处理与其他方法相结合有效提高了SDF得率。SEA处理后SDF得率最高,从3.54%提高至20.01%。SEU-SDF具有松散而多孔的结构,而SEC-SDF和SEA-SDF的表面结构致密且多层。虽然SE预处理降低了SDF的热稳定性,但辅助柠檬酸或者纤维素酶处理后维持了其原有的热稳定性。此外,SEU-SDF具有最优的持水持油能力,胆固醇和亚硝酸盐离子吸附能力。SEE-SDF对DPPH和ABTS自由基的清除能力最强。因此,四种SE辅助提取方法具有不同的优势,青稞麸皮SDF可作为食品工业中潜在的功能添加剂。针对传统方法获得的青稞麸皮IDF进行高压微射流处理,条件分别设置为60 MPa(IDF-60),120 MPa(IDF-120),120 MPa二次处理(IDF-120-2)。然后分析比较不同IDF样品的粒径,基本组分,结构和理化性质。结果表明,随着压强的增大和处理次数的增加,样品粒径逐渐减小,比表面积显著增大(p0.05);除了半纤维素和木质素含量显著下降外,其他基本组成成分无显著差异;IDF样品微观结构更加破碎松散,不同样品间的官能团组成和结晶结构相似,但其中IDF-120-2的结晶度指数最低。不同样品的热稳定性基本相似,从理化角度分析,在120MPa处理的条件下,IDF样品具有最高的持水力、持油力和吸水膨胀力。为了进一步探究改性IDF在人体肠道中的发酵性能,模拟大肠环境对其进行体外发酵。监测发酵过程的p H值,短链脂肪酸浓度和菌群变化。结果表明在发酵8 h内p H值显著下降,随后几乎无变化;其中,IDF-120-2组的p H值下降速度最快,产生的更多的总SCFAs,且乙酸与丙酸的比值最低,具有潜在的降血脂作用。发酵24 h后,微生物的多样性和丰富度显著下降,与BLK组相比,IDFs组在门水平上厚壁菌门和变形菌门相对丰度显著减少,拟杆菌门相对丰度显著增加,在属水平上拟杆菌和双歧杆菌的相对丰度增加,其中IDF-120-2组变化最显著。