藜麦多肽和饮料的制备工艺研究及车间设计

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藜麦富含淀粉、蛋白质和膳食纤维,还含有丰富的微量营养元素,如多酚、皂苷、维生素、矿物质等,营养价值非常高。其中,藜麦蛋白含量高达14%~17%,高于大米、大麦和玉米。藜麦蛋白的营养价值较高,包含了人体所需全部必需氨基酸,且氨基酸组成均衡。但目前有关藜麦蛋白工业化提取方法的研究较少,传统的碱提酸沉法蛋白得率偏低,且损失了其他水溶性营养成分,造成了资源的浪费,同时操作过程中会使用大量的酸碱,造成环境污染。此外,藜麦蛋白的溶解性较差,也限制了其在食品工业中的应用。因此,本课题采用碱提结合膜分离技术,以期提高藜麦蛋白的得率,同时可以保留非淀粉多糖和其他水溶性营养价值成分,并将这些副产物开发成饮料,从而提高藜麦的应用价值;进一步采用酶解技术制备藜麦多肽,改善藜麦蛋白的溶解性,使得产品具有较高的抗氧化活性;最后完成藜麦生产车间的设计,验证该工艺工业化的可行性。论文主要研究内容如下:以脱皮藜麦为原料,采用碱提结合膜分离技术提取藜麦蛋白,研究结果表明,碱提工艺的最优条件为:温度35°C,时间3 h,Na OH浓度1 g/L,料液比1:10。进一步考察PES50和PES5超滤膜对于蛋白分离效果的影响,结果表明,PES50超滤膜的效果更好,膜通量更高,蛋白质的截留率达95.58%,多糖的截留率为13.2%,藜麦蛋白最终得率可达到81.24%。采用最佳工艺提取藜麦蛋白后,考察酶解工艺对藜麦多肽得率、抗氧化活性、氨基酸组成、营养价值及消化特性的影响。以抗氧化活力和氮回收率(NRR)为指标,确定酶解最佳条件为:酶种类复合蛋白酶,底物浓度6%,酶添加量1800 U/g,反应时间4h,在此条件下藜麦多肽得率达76.51%,其具有良好的抗氧化活性。在中性条件下,藜麦蛋白的溶解性从66.16%提高至90.71%。体外模拟消化结果表明,藜麦多肽可以在肠胃中保持良好的抗氧化活性。藜麦多肽的氨基酸组成及多肽分子量分布分析表明,藜麦多肽的氨基酸组成均衡,且组成以低聚肽(<2 k Da)为主,占比为74.00%。以藜麦蛋白超滤分离的副产物为原料生产藜麦饮料,澄清度达96.9%。其最佳配方为:柠檬酸的添加量为0.15%,以木糖醇作为甜味剂,添加量为5%。藜麦饮料的储藏稳定性分析结果表明,藜麦饮料保存在阴凉避光处,可长期维持其澄清度和色素的稳定性。在以上工艺研究的基础上,进行年处理1000 t藜麦的生产车间设计。生产线自动化程度较高,每年可生产藜麦多肽99.45 t,藜麦饮料6900 t,具有良好的经济价值和社会价值。
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