响应面优化高压均质法制备纳米竹笋膳食纤维
2018-11-10 10:18:27
膳食纤维是人体第七大营养素,具有调节肠道菌群、防治冠心病、降低血压、降低血糖、抗癌、减肥等多种生理功能.此外,膳食纤维作为一种重要的功能性食品基料,已引起世界各国营养学家的广泛关注.研究发现,膳食纤维的功能性质会随着粒度的变化而改变.当膳食纤维的比表面积增大即粒径减小时,其中的苯酚和阿魏酸等抗氧化物质更多地被暴露出来,使膳食纤维的抗氧化能力增强.研究表明,不同粒度的膳食纤维对金属离子、水分等物质的吸附能力不同,可溶性膳食纤维粒度越小,对各物质的吸附能力越强.高压均质技术是随着现代高能、高效均质技术和设备的开发而发展起来的一种合成纳米材料的新方法,它是应用纳米方法制备纳米材料较有效的生产技术之一,具有均质效果好、生产效率高、可控性强等优点.目前,国内外主要将高压均质技术应用在化学、制药、食品科学以及生物工程等领域.Shi等利用高压均质技术制备了淀粉纳米微球,其具有较好的球形形态,粒径分布范围为50~250nm.Davoudpour等通过高压均质法制备得到直径为8nm的纳米纤维素.Sonia等采用高压均质联合声技术制备出了稳定性较好的纳米乳液,其粒径分布范围达到90~121nm.竹笋中含有丰富的膳食纤维,研究发现,竹笋膳食纤维具有较好的持水性、溶胀性、吸附性等理化特性,以及促消化、降胆固醇、改善肠道健康等生理活性功能,是一种极具开发潜力的膳食纤维资源.因此,在竹笋膳食纤维提取工艺的前期研究基础上,本文拟以大叶麻竹笋为原料,采用高压均质法制备纳米竹笋膳食纤维(Nano bambooshoots dietary fiber,NBSDF),并对物料浓度、均质压力、物料温度等制备工艺进行优化,以期为NBSDF的生产及应用奠定基础.
材料与仪器
大叶麻竹笋:购于重庆市北碚区天生市场;木瓜蛋白酶(10000U/g)、纤维素酶(3000U/g):美国Sigma公司;HCl、NaOH:分析纯,成都市科龙化工试剂厂.
JP–500B高速多功能粉碎机:永州市九品工贸有限公司;BL3100电子天平:北京赛多利斯天平有限公司;PHS–3C精密pH计:南京东迈科技仪器有限公司;NanoDeBEE30-4高压均质机：美国BEE公司;Zetasizer Nano ZS纳米粒度分析仪:英国马尔文仪器有限公司;DHG–101电热鼓风干燥箱:上海一恒科技有限公司.
方法与结果
将新鲜大叶麻竹笋清洗、去壳、切条、烘干,粉碎后过100目筛,得到竹笋粉末.准确称取10g竹笋粉末,以40:1(mL/g)的水料比,在56℃的酶解温度下添加质量分数为0.52%的复合酶(蛋白酶:纤维素酶=3:1),酶解95min,在95℃下灭酶10min,抽滤,然后用无水乙醇洗涤3~5次,干燥粉碎后得到竹笋膳食纤维微粉.为了将竹笋膳食纤维微粉纳米化,选取高压均质处理.取适量的竹笋膳食纤维微粉分散于去离子水中,浸泡24h,使其充分吸水溶胀,然后对浸泡后的竹笋膳食纤维混浊液进行调温,再利用高压均质机将竹笋膳食纤维纳米化.选取物料浓度、物料温度及均质压力3个因素进行优化,通过检测不同均质条件下所制备的NBSDF得率来确定较优工艺条件.较后,将均质后的液体进行真空冷冻干燥,得到NBSDF粉末.
综合考虑NBSDF提取率和试验可操作性等因素,得到较优提取工艺为物料浓度2.1%、物料温度31℃、均质压力133MPa.在此条件下,NBSDF得率的预测值为83.18%.采用上述较优工艺条件重复试验3次,实际测定NBSDF得率的平均值为83.34%,与预测值接近,说明了响应面法优化的NBSDF较佳制备工艺条件的可靠性和准确性.
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