菊粉的分离纯化过程和功能性产品研究

论文摘要

菊粉是由D-果糖经β（1→2）糖苷键连接而成的链状多糖,末端常含有一个葡萄糖基。菊粉是一种非消化性的碳水化合物,能够选择性地促进结肠细菌的生长,提升宿主的键康状况。而且,菊粉还能降低血糖浓度、维持脂类代谢平衡、提高矿质元素的生物利用度、增强免疫力;在食品工业中,菊粉能够改善食品质构、提高流变学性质和营养特性,属于功能性食品。菊粉作为一种天然功能性食品配料,已在欧美国家得到了广泛应用。中国北方干旱少雨,菊芋适应环境能力强而得到了广泛种植。菊芋块茎含有14～19%菊粉,可以用作制备菊粉的原料。 本论文从菊粉的分析方法入手,优化了菊芋粉的常规浸提条件,对比研究了超声波对菊粉浸提得率和分子结构的影响,确定了石灰乳—磷酸除杂的条件。构建了阴离子交换脱色的模型,并在单柱实验的基础上,完成了连续式离子交换系统脱色的运行试验。最后研制了一种具有益生作用的补钙制品羧甲基菊粉钙。主要的研究结果如下: 1.在菊粉含量分析上采用了总糖含量减去还原糖含量的方法。总糖的测定以菊粉（Wedin-P90）为标准物采用改进后的苯酚硫酸法,还原糖的测定以果糖为标准物采用3,5-二硝基水杨酸法。菊芋储藏实验的结果表明气温高于零度时一部分菊粉会转化成还原糖,菊粉的损失明显,所以菊芋收获后要及时加工。 2.通过部分因子设计、最速上升路径、中心组合设计和响应面法,优化了菊粉的热水浸提条件,即在自然pH值、液固比为10.56:1（v/w）、76.7℃下热水浸提20min,菊粉的提取率可以达到83.6%。在此条件下,进一步进行了常规浸提、直接超声波浸提、间接超声波浸提,得出间接超声波浸提菊粉是一种行之有效的方法。 3.通过正交实验,石灰乳—磷酸除杂的条件可以确定为石灰乳调后的pH值为11,加磷酸后的温度控制在80℃,pH值控制在6。离心过滤后的提取液在蠕动泵的作用下依次通过凝胶强酸性阳离子交换树脂Amberlite FPC11Na和大孔弱碱阴离子交换树脂AmberliteFPA54。层析过程能有效地除去菊芋粉浸提液中的色素、电解质和蛋白质,对菊粉的影响不大。经过蒸发浓缩和干燥后最终得到白色粉末状菊粉。 通过超滤可以使单糖和二糖、短链分子、长链分子分开。从而制备出速溶、分子量均一的短链菊粉。在80℃、pH2.5下,菊粉可被酸水解为果糖糖浆。 4.选类黑色素溶液作为脱色料液,利用穿透函数法分析阴离子交换树脂Amberlite

论文目录

• 第一章 文献综述
• 1.1 菊粉概述
• 1.2 菊粉的理化性质
• 1.2.1 水溶性
• 1.2.2 甜度
• 1.2.3 溶液粘度
• 1.2.4 稳定性及保湿性
• 1.3 菊粉的生理功能
• 1.3.1 增殖肠道内的双歧杆菌，预防肠道感染
• 1.3.2 控制血脂，减小心血管疾病的危害
• 1.3.3 不引起血糖波动，适宜于糖尿病人食用
• 1.3.4 促进矿物质的吸收
• 1.3.5 防治便秘
• 1.4 菊粉在食品工业中的应用
• 1.5 菊粉的安全性评价
• 1.6 菊粉的来源和生产技术
• 1.6.1 菊粉生产加工的现状
• 1.6.2 菊粉的提取方法分析
• 1.6.3 以菊芋为原料加工菊粉的生产技术
• 1.7 菊粉相关功能性食品的研制机理
• 1.8 课题的来源及本研究的主要内容
• 第二章 菊粉含量的测定
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验方法
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 还原糖测定方法的确定
• 2.2.2 总糖测定方法的确定
• 2.2.3 收获后的储藏时间对菊芋中菊粉含量的影响
• 2.3 小结
• 第三章 菊粉热水浸提的工艺优化
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 主要仪器与设备
• 3.1.3 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 常规浸提的实验设计
• 3.2.2 三种浸提方法比较
• 3.3 小结
• 第四章 浸提液的纯化工艺研究
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 主要仪器与设备
• 4.1.3 实验方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 氢氧化钙和磷酸的处理
• 4.2.2 离子交换树脂脱灰脱色
• 4.2.3 蒸发浓缩和干燥
• 4.2.4 提取过程中菊粉的损失情况
• 4.2.5 超滤对菊粉分子的影响
• 4.2.6 酸水解对菊粉分子的影响
• 4.3 小结
• 第五章 AmberliteFPA54树脂柱脱色过程分析
• 5.1 穿透曲线的分析及模型的建立
• 5.1.1 穿透曲线的分析双
• 5.1.2 模型的建立
• 5.1.3 传质参数的计算
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 主要仪器与设备
• 5.2.3 实验方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 类黑色素溶液的制备
• 5.3.2 动态吸附实验分析
• 5.3.3 实验数据拟合分析
• 5.4 小结
• 第六章 连续式离子交换系统在脱色过程中的应用
• 6.1 对连续式离子交换系统的需求
• 6.2 连续式离子交换系统原理
• 6.3 材料与方法
• 6.3.1 实验材料
• 6.3.2 主要仪器与设备
• 6.3.3 实验方法
• 6.4 结果与讨论
• 6.4.1 单柱模拟ISEP系统实验分析
• 6.4.2 连续式离子交换系统C920运行实验分析
• 6.4.3 固定床与ISEP系统的脱色效果比较
• 6.5 连续式离子交换系统C920的运行方法
• 6.5.1 交换吸附区
• 6.5.2 交换后洗涤区或水顶替物料区
• 6.5.3 反洗区或交叉再生区
• 6.5.4 再生区
• 6.5.5 淋洗区
• 6.5.6 物料顶水区
• 6.6 小结
• 第七章 一种具有益生功能的补钙制剂的研发
• 7.1 材料和方法
• 7.1.1 实验材料
• 7.1.2 主要仪器与设备
• 7.1.3 实验方法
• 7.2 结果与讨论
• 7.2.1 羧甲基菊粉取代度的测定结果
• 7.2.2 红外吸收光谱分析
• 7.2.3 扫描电子显微分析
• 7.2.4 X射线衍射分析
• 7.2.5 核磁共振谱图分析
• 7.3 小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 个人简历