改性笋头膳食纤维的结构、功能性质及在酸奶中的应用研究

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:heimacom
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竹笋是一类富含膳食纤维的健康食品,国内外研究证明竹笋膳食纤维具有促进脂代谢、控制体重和调节肠道菌群等健康功效。笋头是竹笋加工过程中未被利用的加工副产物,可作为一种廉价且来源丰富的笋膳食纤维制备原料。然而,传统方法制备的笋头膳食纤维(BDF)溶解度低、纤维粒径大、口感粗糙,添加至食品中易对其品质造成不良的影响,进而限制了其在食品产业中的应用。因此,本研究通过不同的改性方法降低笋头膳食纤维的粒径,改善其结构和功能特性,并初步探索笋头改性膳食纤维在食品中的应用。通过复合酶法(EBDF)和酶解-动态高压微射流联合方法(DBDF)分别对笋头膳食纤维进行改性处理,并通过X衍射、红外光谱、核磁共振和吸附性测定等方法分析并比较了BDF、EBDF和DBDF的结构和理化性质的变化。最后,在研究了BDF、EBDF和DBDF的体外益生元功效的基础上,探索了其在纤维强化酸奶中的应用潜力。主要研究结果如下:(1)笋头膳食纤维改性工艺的优化以降低纤维粒径为目标,对笋头膳食纤维的复合酶法改性工艺进行优化。考察复合酶添加量、酶解温度、时间和pH值对膳食纤维粒径的影响,通过响应面法优化得到的最优的复合酶解改性工艺为:复合酶添加量0.20%(纤维素酶:木聚糖酶=1:1),酶解温度47℃,酶解时间2.0 h,pH值5.4。所制备的EBDF粒径指数D90值为97.2±0.14μm。以EBDF为原料,经过动态高压微射流法进一步改性处理,得到的DBDF的粒径指数D90低至64.3±2.94μm。(2)改性处理对笋头膳食纤维的结构及功能特性的影响与未经处理的BDF比较,经过改性处理的EBDF和DBDF的理化特性,包括持水力、持油力、膨胀力、阳离子吸附能力、胆固醇吸附能力、胆酸盐吸附能力、粘度等,均得到显著增强,说明改性处理,尤其是酶解-动态高压微射流联合方法能有效改善膳食纤维的功能特性。热特性和粘度分析结果表明,DBDF的热稳定性和粘度高于EBDF和BDF。通过环境扫描电镜可观察到经过改性处理的EBDF、DBDF的纤维结构变松散,尤其是DBDF的纤维表面上的孔状结构显著增加,并使纤维呈出网状结构。X衍射及固体核磁共振结果表明,BDF、EBDF和DBDF均呈典型的Ⅰ型纤维素谱图,结晶度按由大到小排序为:DBDF>EBDF>BDF。傅里叶红外光谱分析结果表明,改性处理去除了笋头膳食纤维中的部分无定型组分。(3)改性处理对笋头膳食纤维的益生元功效的影响以长双歧杆菌和嗜酸乳杆菌为研究对象,分别在无糖MRS基础培养基中添加等量(20 mg/mL)BDF、EBDF、DBDF、菊粉和葡萄糖,测定培养基中的益生菌数量和pH值的动态变化,从而分析改性膳食纤维的体外益生元功效。相对于BDF、EBDF和DBDF,葡萄糖或菊粉能在初期的24 h或36 h内快速促进益生菌生长并达到最高值,随后由于碳源供应不足和培养基酸度的增加,益生菌数量快速下降。BDF、EBDF和DBDF的化学结构更加复杂,且粗糙的纤维表面为益生菌提供更多的表面附着区域,有利于在培养过程中持久稳定地为益生菌的生长提供碳源。培养72 h后,DBDF作为碳源的培养基中益生菌数量最多。不同的碳源对长双歧杆菌及嗜酸乳杆菌产短链脂肪酸的促进作用存在显著差异。添加葡萄糖及菊粉能更好地促进益生菌产生乳酸、乙酸和丙酸,而BDF、EBDF和DBDF的添加则有利于丁酸的产生。与BDF和EBDF比较,DBDF作为碳源最有利于益生菌产生短链脂肪酸。(4)改性笋头膳食纤维在纤维强化酸奶中的应用在酸奶中添加膳食纤维有利于改善酸奶品质及功能特性。在酸奶中分别添加1%(w/w)BDF,EBDF或DBDF,并以添加1%(w/w)葡萄糖或菊粉作为对照,以粘度、pH值和酸度的动态变化为指标,结合感观分析,研究膳食纤维对酸奶品质特性的影响。对酸奶的酸度和pH值测定的结果表明,葡萄糖酸奶酸度最高,菊粉酸奶次之,而在三个膳食纤维样品中,EBDF酸奶的酸度最低。添加膳食纤维能显著提高酸奶的粘度和持水力,且按照由高到低的排序均为:DBDF>EBDF>BDF。酸奶感官分析结果表明,添加膳食纤维可以减少乳清析出,且未对酸奶的香气造成影响。但是,由于BDF和EBDF较大的纤维粒径,添加至酸奶中形成了粗糙的口感,并产生不同程度的沉淀,影响酸奶的感官品质。而DBDF由于其纤维粒径最小,添加DBDF对纤维强化酸奶的口感影响最小。
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