学术报告厅

    On  the  possibility of  using  instantaneo us  high pressure treatment  to modify physical  properties o f  dietary fiber  in s o ybean dreg s 

    摘要:本文就瞬时高压（instantaneous  high pressure，IHP）对豆渣膳食纤维（dietary fiber ，DF）的改性作用进行了研究。酶法制备的豆渣膳食纤维经过以microfluidizer 为物质基础的IHP作用处理后，持水力、膨胀率和结合水力均增大；使用流变仪在一定条件下对制备DF溶液粘度进行测定，研究了制备DF溶液粘度的时间、速度和温度敏感性；通过显微镜观察发现，DF纤维束没有明显的截断现象，但是IHP作用处理后DF颗粒粒度减小，透光率提高，组织更加松散。

    关键词改性；豆渣；膳食纤维（DF）； microfluidizer ；瞬时高压（IHP）  

    On  the  possibility of  using  instantaneo us  high pressure treatment  to modify physical 
                               pro perties  o f  dietary fiber  in s o ybean dreg s 
                           Liu Chengmei  Xiong Huiwei  Liu Wei  Roger  Ruan Tu Zongcai 
           The key laboratory of  food science of  MOE Nanchang university Nanchang３３００４７
        Sino－German Food Engineering Center ，Nanchang University NanChang，JiangXi  Pro．３３００４７
    AbstractInstantaneous  high pressure（IHP）was  used to modify the physical  properties  of  soybean dregs  di etary fiber．Soybean dregs  was  diposed by enzyme  to produce dietary fiber  without  most  protein．The dietary fiber  was  then processed by the Microfluidizer ，which is the basic equipment  of  IHP operation．The water  re tention capacity，swelling capacity and water  combining capacity ofDFproducts were higher．Broolfield pro grammable rheometer  was  used to determine the viscosity of  the DF solution，the time  sensitivi ty，speed sensitivity and temperature sensitivity were studied．
    Keywordssoybean dregs ，dietary fiber ，mi crofluidizer ，IHP

    瞬时高压作用（instantaneous  high pressure，IHP）是一基于Microfluidizer 仪作用机制的概念，从字面上看有两层含义：压力变化的瞬时性和处理过程的瞬时性。当物料在高压作用下快速通过Microfluidizer 的核心原件－反应腔（interactive chember ）时，在反应腔内，物料承受高达３００MPa 的压力，由于物料快速通过该反应腔，所以高压对物料的作用时间非常短，压力变化速率极大，物料通过处理腔时受到高速撞击、高频震荡（动）、瞬间压降、高速剪切、空穴作用等机械力作用，使物料得到了超微粉碎，进而对其理化性质产生了影响，故将此过程总称为瞬时高压作用过程 。本研究应用IHP作用对酶法制备的豆渣膳食纤维进行处理，测定了经过IHP处理前后DF持水力、膨胀率和结合水力各项指标；应用Brookfield数字流变仪对DF溶液的流变性质进行了测定；通过显微镜和显微镜摄像头对处理后的DF纤维束和纤维颗粒进行了形态观察。通过研究讨论，本文旨在找到一种对膳食纤维改性的新途径。

    １材料和方法

    １．１试验材料与仪器

    材料  新鲜黄豆渣

    仪器  JMS －８０胶体磨，GYS －２００申鹿牌高压均质机，NCJJ －０．２１５０纳米级超高压均质机（廊坊通用机械有限公司），Microfluidizer 微射流仪，OHAUS 电子天平（０．００００），Brookfield DVⅢ    ＋    粘度计，XS－４０２型荧光三目显微镜（南京江南光电）

    １．２试验方法

    １．２．１豆渣DF的制备    
   
    取一定量豆渣→预处理→碱液处理→离心→取滤渣，漂洗至中性→蛋白酶水解→离心，去除水分→清水洗涤滤渣→取样部分样品进行干燥，剩余样品→JMS －８０胶体磨→GYS －２００申鹿牌高压均质机→NCJJ －０．２１５０纳米级超高压均质机→microfluidizer 微射流仪
    样品干燥的方式为：热风烘干（４０℃，１６h），喷雾干燥。
    DF样品的均质处理压力分别为４０MPa，９０MPa和１２０MPa。

    １．２．２DF持水力测定       

    取干燥后的DF产品进行持水力的测定。称取２．００g样品放入１００ml 烧杯中，加入２０℃蒸馏水４０ml 常温下浸泡１h后，在定量滤纸上沥干样品水分，并将其迅速转入表面皿中称重。按下式计算持水力：

    １．２．３DF膨胀率测定    
    
    取各样品进行膨胀率的测定。准确称取过４０目筛的DF１００mg 放入盛有蒸馏水并带有刻度的玻璃试管中，加蒸馏水５ml ，试管或量筒体积为１０或５０ml ，振匀后在室温（２０℃）下放置２４h，观察DF样品在试管中的自由膨胀体积（ml ），即读取液体中DF的体积。换算成每克干物质的膨胀体积（ml g）来表示。

    １．２．４DF结合水力测定       

    取各DF样品１００mg 浸泡于２５ml ２５℃的蒸馏水中，室温下保持２h（伴随适当搅拌）。在１１０００r min的条件下离心处理３０min，小心地去除上清液，称重残留物，然后在１２０℃下干燥２h后再次称重得，两者差值即为所结合的水重量，换算成每克纤维的结合水克数。

    １．２．５处理后样品的粘度测定

    对经过各均质机处理后的DF溶液进行粘度的测定。选用CP５２型转子，恒温在３０℃±０．５℃，每次取样２ml 在恒温的条件下进行测定。测定项目为：①粘度随时间变化（转子转速１０rpm）；②粘度随速度变化（转子转速５－２０rpm）；③粘度随温度变化（转子转速５－１０rpm）。

    １．２．６DF溶液样品的形态观察

    使用XS －４０２型荧光三目显微镜在４００×的放大倍数下对DF溶液的染色涂片进行观察。

    ２结果与讨论 
 
    ２．１DF持水力、膨胀率、结合水力的测定结果

    从测定结果来看，均质处理后的样品各项测定指标均优于其他测试样品，其次是热风干燥所得粗DF样品，喷雾干燥所得DF样品的测定结果反而相对于豆渣原料有所下降。这说明高压作用对于膳食纤维品质的提高可以起到积极的作用。不同的干燥方式对于膳食纤维的品质也有很大的影响，其中热风干燥的效果好于喷雾干燥的效果，喷雾干燥导致DF样品各项指标下降可能与喷雾干燥进风口温度过高导致DF变性所致。

    ２．２DF溶液的粘度测定

    ２．２．１DF溶液粘度的时间敏感性

    设定转子转速为１０rpm，在恒定转速下测定DF溶液粘度的时间敏感性，结果如图１所示。处理压力从３５Mpa到１２０Mpa，豆渣DF溶液粘度随着被处理压力的增大而增大。在测定的时间范围０～１６０s 内，各DF样品粘度趋于一条直线，变化并不明显，时间敏感性低。

   

２．２．２DF溶液粘度的速度敏感性

    设定转子转速的变化范围为５～１９rpm，测定DF溶液粘度的速度敏感性，结果如图２所示。溶液粘度随处理压力增大而增大的现象同样也表现在本测定结果中。在测定的速度范围５～２０rpm内，各DF样品的粘度随着转子转速的增加而降低，各样品均出现了剪切变稀的现象。

    ２．２．３DF溶液粘度的温度敏感性

    设定不同转子转速，在各恒定转速下测定DF溶液粘度的温度敏感性，结果如图３、４所示。随着温度的升高，DF溶液的粘度降低，１４℃～２０℃时，变化较为平缓，在２２℃～２４℃DF溶液粘度出现一个骤降的变化过程（图４），２５℃～４０℃粘度变化又趋于平缓（图３，４）。

    ２．３DF溶液样品的形态观察

    通过显微镜观察发现，４０MPa 、９０MPa 和１２０MPa 压力作用后，DF纤维束并没有发生明显的截断现象，但是DF颗粒的体积有所减小，长度和宽度进一步减小，透光率提高，组织更薄、更松散。从图５到图８中纤维素束及其周边膳食纤维分布来看，经过IHP１２０Mpa处理后的DF组织最为松散，大纤维束数量减少，其周围分布的膳食纤维更细、更均匀，也就可以得出这样的推论，随着IHP作用压力的增加，DF颗粒的结构组织就会出现一定程度的膨化现象。当IHP处理压力或者次数上升到一定程度的时候，将可能出现破坏DF分子的结构的现象，从而达到截断和微粉碎的效果。

   

 

 

３结论 
   
    ３．１经过IHP处理后的DF颗粒，其持水力、膨胀率、结合水力分别是豆渣原样各项指标的２．１９、２．５９、３．０５倍，是粗DF颗粒各项指标的１．０７、１．２５、１．１９倍。IHP作用在相当程度上提高了豆渣膳食纤维的品质。
    ３．２DF经过均质机的作用后，DF颗粒得到了进一步的破碎和分散，进而得到了具有稳定体系的DF溶液。在冷藏条件下，可以冷藏一个月以上而不变质，根据本实验室之前的研究，贮藏时间增长的原因可能是因为微射流仪的杀菌作用所致。
    ３．３经过４０MPa 、９０MPa 和１２０MPa 处理后的同浓度DF溶液，其测定粘度４０MPa 样＜９０MPa 样＜１２０MPa 样。该现象的发生可以解释为随着压力的增大，DF颗粒的粒度进一步缩小，水溶性增强，分子之间的摩擦力增强所致。各膳食纤维溶液样品在设定转子转速的范围内，粘度随转子转速的增大而下降，均表现出剪切变稀的现象。IHP处理后的DF溶液粘度随着温度的升高，有一个持续下降的过程，在２２℃～２４℃DF溶液粘度出现一个骤降的过程。
    ３．４通过显微镜观察发现，虽然在不同压力作用下，DF纤维束没有明显的截断现象出现，但是DF颗粒在经过均质处理后体积减小，透光率提高，组织更为松散，其纤维更细，分布风味均匀。

    参考文献：

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