导读

沙棘,富含多种天然抗氧化成分如VC、VE、类胡萝卜素、花青素和多酚类化合物。但是在加工过程中产生的沙棘果渣因含有大量酚酸物质,口感酸而苦涩,从而限制了其再利用途径。

微晶纤维素是天然纤维素水解到极限聚合度15~μm的微粒。粉末状微晶纤维素可用作黏合剂,可作为医用外伤保护剂、药物缓释剂等;颗粒状微晶纤维素可在果汁饮料生产中作为悬浮剂和稳定剂等。

因沙棘果渣含有大量纤维素成分,来自甘肃农业大学食品科学与工程学院的盛文军、毕阳、冯丽丹等人利用其制备微晶纤维素,以粗提沙棘渣纤维素为处理对象,使用S纤维素酶水解,选取液料比、酶添加量、酶解时间、酶解温度、缓冲液pH值、离心转速、烘干温度及纤维素粉碎度8个因素,通过单因素试验和Plackett-Burman因素筛选,并经过最陡爬坡试验和Box-Behnken试验优化了酶解条件,随后对制得的微晶纤维进行结构分析,为沙棘果渣高效转化利用提供研究数据。

1单因素试验结果

按照最接近棉花微晶纤维聚合度()的标准,各因素最优水平确定为液料比40∶1(mL/g)、酶添加量35U/mL、酶解时间2.5h、酶解温度55℃、缓冲液pH4.5、烘干温度50℃、离心转速r/min以及纤维素粉碎度目。

2Plackett-Burman因素筛选试验结果

酶添加量、离心转速、酶解时间以及液料比为显著性最前的4位,而t值分析在0.85的置信水平上,前4个因素具有显著性,并且对于指标都表现出正相关性,在最陡爬坡试验中均以其基础水平依次增大试验水平值。其中因素C和A显著性水平相同,显著效应值3.3,从单因素试验结果中最优水平开始,采用了0.1倍步长增大试验处理水平;因素F显著效应值6.2,与因素A和C相比,计算应采用0.倍步长,实际采用了0.2倍步长增大水平值;因素B显著效应值9.2,计算应采用0.倍步长,实际采用0.3倍步长增大试验处理水平。从而得到显著因素最陡爬坡试验方案。

3显著因素的最陡爬坡试验结果

Box-Behnken试验各因素的“0水平”选择的试验处理为酶添加量56.0U/mL、离心转速r/min、酶解时间1.2h、液料比36∶1(mL/g),在此基础选择涵盖次优水平的步长,其中次优水平的试验处理:酶添加量77.0U/mL、离心转速r/min、酶解时间1.4h、液料比42∶1(mL/g),并从零水平数值计算“-1”和“+1”水平。构成Box-Behnken优化试验设计水平。

4Box-Behnken试验结果

根据试验结果以及实际试验仪器对各参数的计量精度,调整试验参数为液料比49∶1(mL/g)、酶添加量68U/mL、酶解时间1.3h、离心转速r/min。

5沙棘渣微晶纤维的结构分析

扫描电镜分析结果:在倍扫描电镜下,棉微晶纤维和沙棘微晶纤维都呈现不光滑的长棒状结构,棉微晶纤维的棒状直径较均匀,而沙棘微晶纤维的棒状直径有明显的粗细变化;沙棘微晶纤维表面比棉微晶纤维表面具有更多的孔洞,整体上两者的基本结构一致;在倍扫描电镜下,棉微晶纤维素的片层堆积较紧密,且堆积层次较规律;而沙棘微晶纤维素的片层堆积疏松,而且片层方向和大小变化明显。

红外光谱分析结果:~cm-1为O—H的伸缩振动吸收带,棉微晶纤维素的O—H吸收带出现在cm-1处,而沙棘微晶纤维素为cm-1附近,说明沙棘微晶纤维素中O—H伸缩振动比棉微晶纤维强,暗示沙棘微晶纤维素比棉微晶纤维素具有更强的吸附性能。

结论在液料比49∶1(mL/g)、酶添加量68U/mL、酶解时间1.3h、离心转速r/min时制得的沙棘微晶纤维素聚合度为±1.02,与棉微晶纤维素聚合度最为接近。方差分析表明4个选定因素对指标均产生独立影响,因素交互作用对指标影响不显著(P=0.10)。微观结构显示沙棘微晶纤维表面结构更疏松,红外图谱对比沙棘和棉花两种微晶纤维官能团结构相似。

本文《沙棘渣制备微晶纤维素的酶解条件优化》来源于《食品科学》年38卷20期-页,作者:盛文军,毕阳,冯丽丹,李霁昕,韩舜愈,李敏,DOI:10./spkx--20022。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改:李莹

编辑/责编:张睿梅

为进一步深入研究食品产业科技创新基础理论,保障食品质量与安全,研发具有营养和保健功能的食品,推动食品科学研究的进步,带动食品产业的技术创新,更好地保障人类身体健康和提高生活品质,北京食品科学研究院、中国食品杂志社《食品科学》杂志,将与国际谷物科技学会(ICC)、合肥工业大学生物与食品工程学院、安徽农业大学茶树生物学与资源利用国家重点实验室、南京财经大学食品科学与工程学院、华美食品学会(CAFS)共同于年8月2-3日在安徽合肥举办“第十届食品科学国际年会”,

在此,我们诚挚的邀请您出席本次食品年会,共聚人脉、共享资源、共谋发展!

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