豆腐柴資源綜合開發(fā)利用的研究【畢業(yè)論文】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)論文</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　豆腐柴資源綜合開發(fā)利用的研究</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級 化學(xué)工程與工藝

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘要</b></p&

3、gt;<p>　　豆腐柴又名豆腐木，腐婢，是馬鞭草科豆腐柴屬的落葉直立灌木，豆腐柴葉中含有豐富的果膠、植物蛋白質(zhì)、糖類和氨基酸等營養(yǎng)成分。果膠是一種天然的多糖類高分子化合物，存在于各種高級植物的細胞組織中，具有良好的生理功能，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、造紙、化妝品行業(yè)。近年來，世界果膠產(chǎn)量不斷增加，而我國工業(yè)用果膠長期依賴進口。豆腐柴不僅果膠含量高，還具有多種藥用、食用價值。本課題主要以浙江浦江縣的豆腐柴葉為原料，采用纖維素酶

4、法提取豆腐柴葉果膠。研究了溫度、PH、加酶量、料液比及提取時間對提取率的影響。同時也對豆腐柴資源的其他利用價值的具體利用對策進行了總結(jié)和概括，為豆腐柴資源綜合開發(fā)利用的研究奠定了一定的基礎(chǔ)。結(jié)果表明，在PH=5.5的檸檬酸鈉—檸檬酸緩沖液中的提取效果最佳，其最佳提取條件為:溫度為50℃ 、加酶量0.25g、料液比1:20、提取時間60min，其提取率達到了20.51%。</p><p>　　豆腐柴提取果膠的最佳工

5、藝流程:原料預(yù)處理—纖維素酶酶解—粗濾—精濾—乙醇沉淀—過濾、洗滌—干燥</p><p>　　[關(guān)鍵詞]:豆腐柴; 果膠; 纖維素酶</p><p>　　Study on integrated use of Premna microphylla Turci</p><p>　　natural resources </p><p><b&

6、gt;　　Abstract</b></p><p>　　Premna microphylla Turci also known as tofu wood, is an upright deciduous shrub of Verbenaceae Premna.Premna rich in pectin, protein, carbohydrate and amino acids and other n

7、utrients.Pectin is a natural polysaccharide polymers, present in the cells of various tissues of higher plants, with good physical function, widely used in food, pharmaceutical, paper, cosmetics industries. In recent yea

8、rs, the world's pectin production increased, and our country long-term dependence on imports for industri</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>

9、;　　AbstractII</p><p>　　1.前言- 1 -</p><p>　　1.1背景- 1 -</p><p>　　1.2豆腐柴開發(fā)利用研究進展- 1 -</p><p>　　1.2.1 豆腐柴的生物特性- 1 -</p><p>　　1.2.2 豆腐柴葉的化學(xué)成分- 2 -</p>

10、;<p>　　1.2.3 豆腐柴的各種開發(fā)利用價值- 2 -</p><p>　　1.3 果膠研究進展- 3 -</p><p>　　1.3.1 果膠的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)- 3 -</p><p>　　1.3.2果膠的功能及應(yīng)用- 4 -</p><p>　　1.3.3 果膠的提取技術(shù)- 4 -</p><

11、p>　　1.4 本課題的研究工作及意義- 5 -</p><p>　　2.實驗方法及過程- 7 -</p><p>　　2.1 實驗材料和儀器- 7 -</p><p>　　2.1.1實驗材料- 7 -</p><p>　　2.1.2實驗儀器- 7 -</p><p>　　2.2 實驗方法及過程-

12、7 -</p><p>　　2.2.1 實驗原理- 8 -</p><p>　　2.2.2 原料預(yù)處理- 8 -</p><p>　　2.2.3 酶法提取果膠- 8 -</p><p>　　2.2.4對比實驗:傳統(tǒng)酸法提取果膠- 8 -</p><p>　　2.2.5提取率的計算- 8 -</p>

13、<p>　　3.結(jié)果與討論- 9 -</p><p>　　3.1不同溫度對果膠提取率的影響- 9 -</p><p>　　3.2不同PH對果膠提取率的影響- 9 -</p><p>　　3.3不同加酶量對果膠提取率的影響- 10 -</p><p>　　3.4不同作用時間對果膠提取率的影響- 11 -</p>

14、;<p>　　3.5不同料液比對果膠提取率的影響- 11 -</p><p>　　3.6對比試驗- 12 -</p><p>　　3.7原料預(yù)處理對產(chǎn)品質(zhì)量的影響- 12 -</p><p>　　3.8豆腐柴資源其他利用價值綜合開發(fā)利用的對策- 13 -</p><p>　　3.8.1加強宣傳- 13 -</p&

15、gt;<p>　　3.8.2合理利用各種價值- 13 -</p><p>　　3.8.3加強科研力度- 14 -</p><p>　　3.8.4引進人才和資金- 14 -</p><p><b>　　小結(jié)- 15 -</b></p><p>　　參考文獻- 16 -</p><

16、p><b>　　致謝- 17 -</b></p><p><b>　　1. 前言</b></p><p><b>　　1.1背景</b></p><p>　　豆腐柴是馬鞭草科豆腐柴屬的落葉直立灌木，別名腐婢、涼粉葉、六月凍、臭娘子、臭常山、臭黃荊、觀音柴等，在我國南方多個省區(qū)都有分布，據(jù)報道浙

17、江省除舟山地區(qū)外皆有分布。豆腐柴葉中的果膠含量很高、同時還有蛋白質(zhì)、糖類和多種氨基酸。因此，豆腐柴具有營養(yǎng)價值、藥用價值和工業(yè)價值等多方面應(yīng)用價值。我國豆腐柴資源豐富，目前，還沒有對它進行深入開發(fā)，還處在科研階段，大規(guī)模工業(yè)開發(fā)還未見報道。開發(fā)利用豆腐柴資源一方面可以為果膠生工業(yè)產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)原料，另外又可以生產(chǎn)“觀音豆腐”，果凍等食品，還可以開發(fā)利用荒山等土地資源，保護了森林資源，豐富了農(nóng)業(yè)的多樣性，因此，豆腐柴資源具有經(jīng)濟、生態(tài)等多方面

18、的效益。</p><p>　　果膠是植物細胞中的一種酸性多糖物質(zhì)，與纖維素一起構(gòu)成了植物細胞壁。J．Braconnot在1825年從胡蘿卜中提取出了果膠，他將這種能形成凝膠的物質(zhì)命名為果膠。從那時候開始到現(xiàn)在已經(jīng)對果膠的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用等各方面做了充分研究。果膠的增稠、凝膠、穩(wěn)定等性能在化工、食品、醫(yī)藥、紡織、石油等行業(yè)有良好的應(yīng)用，對人們生活品質(zhì)的提高起到了積極的促進作用[1]。豆腐柴葉中果膠成分的含量很高，可

19、作為“觀音豆腐”，豆腐柴果凍等食品的加工原料及其他工業(yè)原料，開發(fā)利用前景廣闊。近年來，人們慢慢開始關(guān)注豆腐柴的植物生理學(xué)研究和加工利用工藝研究，為以后工業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　果膠的工業(yè)生產(chǎn)采用最多的最成熟的生產(chǎn)工藝是酸水解法，然而該加工過程存在諸多缺點: 分離殘渣困難、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重設(shè)備材料要求高、能耗很大、同時還產(chǎn)生大量酸性廢液廢渣對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此尋找一種有效克服這一不足的新的果膠生產(chǎn)

20、工藝很有必要。酶法提取果膠工藝是一種非常溫和的方法，同時具有低能耗、低污染、產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定等特點，應(yīng)用前景廣闊[2]。</p><p>　　1.2豆腐柴開發(fā)利用研究進展</p><p>　　1.2.1 豆腐柴的生物特性</p><p>　　豆腐柴于4月中旬發(fā)芽，5月中旬開始長花蕾并陸續(xù)開花結(jié)實，6月下旬至7月中旬為結(jié)實期，自下而上逐漸成熟，成熟的果實不易脫落，可一直保

21、留到10月，10月下旬葉片全部干枯凋落。生育期120天，生長期約185天。豆腐柴用種子繁殖比較困難，雖然結(jié)實率較高，千粒重達17.3g，但因?qū)ΨN于發(fā)芽的條件研究尚不夠，至今仍未見有用種子繁殖成功的先例。用莖枝扦插進行無性繁殖成活率可達70％一78％。豆腐柴的再生能力很強。據(jù)試驗，在生長期內(nèi)剛割枝條或摘取葉片3—4次，仍能再生。在亞熱帶地區(qū)，豆腐柴適生于海拔1000m以下的山坡、林緣、疏林下、溪溝兩側(cè)的灌叢中及道路旁。多散生，有時群生，一

22、般陰坡多于陽坡。豆腐柴對土壤要求不嚴(yán)，在馬尾松、杉木及針、闊葉混交林、灌木林中均有分布。但喬木樹冠遮蔽地面的程度大于0.5時，則很少有分布。與其混生的植物有鹽膚木、推木、杜鵑、金櫻子、白櫟、茅栗、蕨類及小山竹等。豆腐柴為熱地型灌木，耐高溫，但不耐嚴(yán)寒，分布區(qū)年均溫為15—25℃；是中生植物，喜濕潤，有一定的抗旱性；它適應(yīng)的年降水量為1200—2000mm。適生于排水良好的坡地，在微酸至酸性土壤上生長良好。土壤PH值范圍為4—7</

23、p><p>　　1.2.2 豆腐柴葉的化學(xué)成分</p><p>　　對豆腐柴葉組成的化學(xué)成分的研究主要在于分析其葉的化學(xué)成分，但是很少研究報道了豆腐柴藥用成分和根、莖組成成分。豆腐柴葉的果膠、蛋白質(zhì)、脂肪、纖維、總糖、灰分的含量分別為39.5%、13.48%、3.79%、9.87%、8.98%和 5.95%；豆腐柴葉的蛋白雙向電泳實驗表明豆腐柴中至少有水溶性蛋白34種 [3]。豆腐柴葉含氨基酸

24、18種，豆腐柴葉氨基酸含量高達10.81g/100g，含量較高的氨基酸有半光氨基酸、天冬氨基酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氮酸、苯丙氨酸[4]。豆腐柴葉含有多種礦質(zhì)元素，每100g豆腐柴葉含鈣870mg，磷120mg、鐵59.5mg、鋅2.07mg，此外，每100g鮮葉含維生素C365.56mg，β—胡蘿卜素21.8mg[5]。</p><p>　　1.2.3 豆腐柴的各種開發(fā)利用價值</p><p&

25、gt;　　1.2.3.1 食品開發(fā)利用</p><p>　　豆腐柴葉中的多種營養(yǎng)成分含量高于常見的大米、小麥等糧食作物；豆腐柴葉含有較為豐富的維生素C、β—胡蘿卜素及礦質(zhì)元素等維他命元素，微量元素錳、鐵、鋅的含量比一般的葉類蔬菜要高；豆腐柴葉氨基酸中屬于人體必需氨基酸的含量占其氨基酸總量的32.4%因此，值得開發(fā)其食用價值。農(nóng)村有利用豆腐柴葉用熱水浸取其汁液然后用草木灰將其制作成一種名叫“觀音豆腐”的食品的傳統(tǒng)工

26、藝，它是一種夏天天然的綠色食品，因此，可以在此基礎(chǔ)上利用現(xiàn)代食品工業(yè)加工工藝對傳統(tǒng)工藝進行改良，開發(fā)出新的豆腐柴類食品。</p><p>　　1.2.3.2 動物飼料開發(fā)利用</p><p>　　豆腐柴葉中的植物蛋白質(zhì)和氨基酸及微量元素的營養(yǎng)指標(biāo)均要高于一般的動物青飼料。已經(jīng)有實驗報道用豆腐柴葉為原料提取的有效成分喂養(yǎng)的實驗小鼠的生長速度及體重等指標(biāo)均高于對照組的，因此豆腐柴有開發(fā)利用動物

27、飼料的基礎(chǔ)。</p><p>　　1.2.3.3 藥用成分開發(fā)利用</p><p>　　據(jù)報道豆腐柴含有諸多的藥用活性成分，是一種中草藥，其性苦寒，有消腫止血，清熱解毒的功有消炎抗菌作用，可以作為蛇咬傷、無名毒腫、創(chuàng)傷痢疾、燙傷等病癥的治療藥物。有研究報道豆腐柴的藥用成分對動物有抗菌消炎作用，實驗表明還提高了實驗動物的免疫功能。豆腐柴莖、葉提取物有抗疲勞、降低膽固醇的作用。豆腐柴水煎劑對金

28、黃色葡萄球菌、痢疾桿菌等致病菌有較強的抑制作用[6]，因此，在藥用成分開發(fā)利用方面也有利用價值。</p><p>　　1.2.3.4 果膠工業(yè)化開發(fā)</p><p>　　據(jù)報道，豆腐柴葉干葉中果膠含量最高可達40%，明顯高于目前工業(yè)上生產(chǎn)果膠的其他原料。豆腐柴果膠的品質(zhì)指標(biāo)酯化度為73%—78%，為高酯果膠，膠凝度在65級以上，屬于優(yōu)質(zhì)果膠。果膠的膠凝、穩(wěn)定、增稠、乳化等作用在化工、食品、

29、紡織、醫(yī)藥等工業(yè)上有良好的應(yīng)用。目前市場需求很大，國內(nèi)規(guī)模較大的生產(chǎn)企業(yè)僅山東煙臺的安德利果膠有限公司一家，許多優(yōu)質(zhì)果膠任需從國外進口，而我國有豐富的豆腐柴資源，其果膠含量高，品質(zhì)好，是生產(chǎn)果膠的優(yōu)質(zhì)原料。</p><p>　　1.2.3.5 其他利用價值</p><p>　　豆腐柴的生命力很強，一般采用扦插就可以繁殖，在土壤肥力較差的地方也可以生長。因此可以將其作為城市綠化植物，管理方便

30、簡單，也可以在荒廢的山地上種植以防止水土流失。此外，由于豆腐柴的營養(yǎng)成分含量很高，豆腐柴提取果膠之后的廢渣可以考慮作為有機肥的原料。</p><p>　　1.3 果膠研究進展</p><p>　　1.3.1 果膠的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)</p><p>　　果膠是植物細胞中的一種酸性多糖物質(zhì)。其基本結(jié)構(gòu)是由α—D—吡喃半乳糖醛酸以1，4糖苷鍵連接而成的長鏈(如圖1)。在高等植物

31、的各個器官中果膠以原果膠、果膠、果膠酸的等形式存在，與纖維素一起構(gòu)成了植物細胞壁，使植物細胞連結(jié)在一起[7]。其化學(xué)結(jié)構(gòu)和分子量在不同的植物之中不同。果膠通常有一定的酯化度，分子量為50，000—300，000之間。果膠的增稠、凝膠、穩(wěn)定等性能在化工、食品、醫(yī)藥、紡織、石油等行業(yè)有良好的應(yīng)用，果膠在使用過程中將會發(fā)生降解，果膠PH在3.5左右時最穩(wěn)定。在低PH下，溫度不同，果膠會發(fā)生去酯化以及配糖鍵水解。在近中性的PH5—6范圍內(nèi)，只有

32、在常溫下果膠才是穩(wěn)定的。當(dāng)溫度(或PH)增高時，將發(fā)生β—切斷的反應(yīng)。在堿性的PH范圍內(nèi)，即使在室溫下果膠也會很快地去甲酯化。</p><p>　　圖1.1: 果膠分子結(jié)構(gòu)</p><p>　　1.3.2果膠的功能及應(yīng)用</p><p>　　1.3.2.1果膠的功能</p><p>　　果膠是在食品、醫(yī)藥和其他工業(yè)中應(yīng)用的重要多糖之一，果膠同

33、時具有極性和非極性兩種性質(zhì)，使果膠的功能變得多樣化，近年來針對果膠的醫(yī)用功能的大量研究表明果膠具有多種藥用功能：(1)果膠可以降低血液中的膽固醇和血糖；(2)果膠的解毒功能；(3)果膠的抗癌作用，一方面可以抑制癌細胞同時又可以減輕抗癌藥物的傷害。</p><p>　　1.3.2.2果膠的應(yīng)用</p><p>　　果膠在食品工業(yè)中應(yīng)用得最多，在諸多功能的應(yīng)用中主要是膠凝、穩(wěn)定和增稠等功能，在

34、果凍、果糖及飲料行業(yè)的生產(chǎn)中很常見；在乳制品加工中經(jīng)常作為增稠劑和穩(wěn)定劑，例如酸奶；其他還有在醫(yī)藥日化用品中也有應(yīng)用。國外由于工業(yè)化水平高，果膠在已有所應(yīng)用，果膠的生產(chǎn)工藝也較成熟，而國內(nèi)的工業(yè)化還處在發(fā)展階段，果膠在工業(yè)上的應(yīng)用也日漸增多，果膠的功能在工業(yè)上的應(yīng)用也日顯重要。</p><p>　　1.3.3 果膠的提取技術(shù)</p><p>　　1.3.3.1 果膠提取技術(shù)研究進展<

35、/p><p>　　目前果膠工業(yè)生產(chǎn)中用得最多的果膠提取方法是酸水解法。如蘋果、柑橘、甜菜等果膠生產(chǎn)。在學(xué)術(shù)研究上，離子交換樹脂提取法、草酸銨沉淀提取法也有采用，近些年來，還有許多新的果膠提取技術(shù)正在研究，如超聲波法、生物酶法、微波法等果膠提取方法。</p><p>　　在超聲波提取果膠研究方面，目前的報道認為:在一定條件下，超聲波輔助提取能夠提高果膠質(zhì)量和提取效率。參考文獻[8]研究了超聲波輔

36、助提取對西番蓮果皮果膠質(zhì)量的影響，結(jié)果表明，超聲波法的提取時間比酸法縮短了近3h。提取率由2.22％提高到2.51％，果膠黏度(1.15 Pa?s)與酸法提取的果膠黏度(1.10 Pa?s)相當(dāng)。也有報道表明超聲波對果膠的流變性質(zhì)有負面影響，參考文獻[9]表示在研究超聲波對果膠凝膠過程中的黏彈性及分散性的影響時發(fā)現(xiàn)，隨著超聲作用時間的增加與強度的增大，果膠的凝膠強度降低，凝膠時間延長。</p><p>　　在生物

37、酶提取技術(shù)方面，文獻中報道酶法可使果膠的提取率提高，但是酶法對果膠黏度和相對分子質(zhì)量這兩種性質(zhì)的影響的報道有些不同。參考文獻[10]的研究顯示，纖維素酶法提取的菊苣根果膠的摩爾質(zhì)量(3.0×105 g／mol)低于酸法提取的菊苣根果膠的摩爾質(zhì)量(5.0×105 g／mol)。但是參考文獻[11]報道了纖維素酶法提取甜菜果膠的影響，結(jié)果表明，酶法提取的果膠的黏均相對分子質(zhì)量(5.6×104)高于酸法提取的果膠

38、的黏均相對分子質(zhì)量(4.3×104)。</p><p>　　在微波提取技術(shù)方面。參考文獻[12]研究了微波提取對蘋果果膠質(zhì)量的影響，結(jié)果表明。微波提取的果膠的特性黏度(O.375DL/g)和黏均相對分子質(zhì)量(1.05x105)與安德利公司的果膠產(chǎn)品(酸法提取)的特性黏度O.375DL/g)和粘均相對分子質(zhì)量(1.13×105)相當(dāng)。參考文獻[13]采用掃描電鏡方法從微觀上解釋微波對果膠提取的影

39、響。研究表明，微波處理可以破壞細胞薄壁組織、物料比表面積和細胞吸水能力增大，使果膠提取反應(yīng)充分，此外微波處理還可以使自身攜帶的酶失活，從而提高果膠的質(zhì)量。參考文獻[14]報道了微波法提取柚皮果膠提取率的研究，結(jié)果顯示，微波法(450W)提取的果膠提取率(17.4％)高于常規(guī)提取法的果膠提取率(15.7％)，而且微波提取時間僅為2min，大大縮短了提取時間，顯著提高了果膠提取反應(yīng)效率。</p><p>　　總之，果

40、膠生產(chǎn)工藝的好壞對果膠質(zhì)量和產(chǎn)量有決定性作用。此外，原材料性質(zhì)、能耗和生產(chǎn)設(shè)備成本等都影響果膠提取的產(chǎn)業(yè)化，在研究與應(yīng)用中應(yīng)綜合考慮各個相關(guān)因素的影響。</p><p>　　1.3.3.2 果膠提取工藝流程確定</p><p>　　綜合分析考慮目前果膠的提取工藝優(yōu)缺點之后，本實驗采用纖維素酶法提取果膠。其工藝流程為，原料預(yù)處理（用無水乙醇浸取醇溶性雜質(zhì)及脫色作用）——酶解提取豆腐柴葉果膠—

41、—過濾——真空濃縮——乙醇沉淀——過濾——干燥出產(chǎn)品。</p><p>　　1.4 本課題的研究工作及意義</p><p>　　近年來，隨著果膠在工業(yè)應(yīng)用的重要性逐漸增大，果膠的市場需求也自然增大，其價格也隨之往上升。而且國內(nèi)的果膠產(chǎn)量也還未飽和，還需從國外進口，因此，對果膠的提取工藝的研究也很有必要。以蘋果皮、柑桔、甜菜渣、薛荔為原料提取果膠研究報道比較多見，但是以豆腐柴為原料提取果膠的

42、研究報道較少，以纖維素酶法提取豆腐柴果膠更是首次。本課題研究的主要任務(wù)就是探索提取豆腐柴果膠的方法，首先我參考了目前有關(guān)豆腐柴提取果膠所存在的問題，進而提出優(yōu)化方法，最終確定可行的方法。通過查閱眾多參考文獻，得知目前工業(yè)上果膠的生產(chǎn)采用最多的是酸水解法提取果膠，然而這一加工工藝存在諸多缺點: 分離殘渣困難、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重設(shè)備材料要求高、能耗很大、同時還產(chǎn)生大量酸性廢液廢渣對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。因此尋找一種有效克服這一不足的新的果膠生產(chǎn)工藝很

43、有必要。纖維素酶法提取果膠工藝是一種非常溫和的方法，同時具有低能耗、低污染、產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定等特點，應(yīng)用前景廣闊。本課題對纖維素酶提取豆腐柴葉果膠做了初步的研究，同時也對豆腐柴資源價值綜合利用的對策進行了簡要分析。</p><p>　　本課題以豆腐柴原料用纖維素酶法提取果膠，不僅充分利用了我國豐富的豆腐柴，對山區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展、退耕還林等有積極意義，希望能推動國產(chǎn)工業(yè)化果膠生產(chǎn)的發(fā)展，努力使國內(nèi)果膠生產(chǎn)企業(yè)在行業(yè)內(nèi)有一

44、定的地位。同時也對豆腐柴資源的其他利用價值的具體利用對策進行了總結(jié)和概括，為豆腐柴資源綜合開發(fā)利用的研究做一個參考。</p><p>　　2. 實驗方法及過程</p><p>　　2.1 實驗材料和儀器</p><p><b>　　2.1.1實驗材料</b></p><p>　　表2.1:實驗材料一覽表</p>

45、;<p><b>　　2.1.2實驗儀器</b></p><p>　　電子天平 YP202N 上海精密科學(xué)儀器有限公司</p><p>　　電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 PGX-9073B-2 上海?，攲嶒炘O(shè)備有限公司</p><p>　　電熱恒溫水浴鍋 DK-420 上海精宏實驗

46、設(shè)備有限公司</p><p>　　旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀 RE-52A 北京東南儀誠實驗室設(shè)備有限公司 </p><p>　　真空泵 SHBIIG 鄭州長城科工貿(mào)有限公司</p><p>　　其他（燒杯、量桶、錐形瓶、布氏漏斗、抽濾瓶、溫度計、保鮮膜、濾紙、標(biāo)簽紙、等）</p><p>

47、<b>　　2.2 實驗方法</b></p><p>　　2.2.1 實驗原理</p><p>　　果膠是一種大分子多糖物質(zhì)。存在于植物相鄰細胞壁的中膠層。與纖維素一起構(gòu)成了植物的細胞壁，果膠可溶于水。本實驗利用纖維素酶水解植物細胞中的纖維素，使其與果膠分離，是果膠充分溶于萃取液中，再用無水乙醇使果膠沉淀，最終經(jīng)過過濾干燥得到果膠產(chǎn)品。</p><

48、;p>　　2.2.2 原料預(yù)處理</p><p>　　采用無水乙醇去除豆腐柴葉中的醇溶性雜質(zhì)。向過篩后的豆腐柴葉粉末中加入4 倍體積的無水乙醇，置于80℃水浴中攪拌處理30min，以除去其中的游離單糖、脂類及色素等[15]然后過濾收集濾渣，干燥。 </p><p>　　2.2.3 酶法提取果膠</p><p>　　2.2.3.1 實驗流程</p>

49、<p>　　原料預(yù)處理—纖維素酶酶解—粗濾—精濾—乙醇沉淀—過濾、洗滌—干燥</p><p>　　2.2.3.2 實驗方法</p><p>　　稱取豆腐柴葉粉末5g，加入含有纖維素酶的檸檬酸—檸檬酸鈉緩沖溶液，置于恒溫水浴攪拌提取，然后用紗布粗濾再進行抽濾，并用熱水洗滌濾渣并抽濾合并濾液。將稀果膠液用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀真空濃縮后再用95%乙醇沉淀，放置1h，經(jīng)過抽濾、濾餅用無水乙醇洗

50、滌出去醇溶性雜質(zhì)。將果膠置于45 ℃的干燥箱中烘干，稱重計算提取率。</p><p>　　2.2.4對比實驗:傳統(tǒng)酸法提取果膠</p><p>　　2.2.4.1 實驗流程</p><p>　　原料預(yù)處理—酸水解萃取—粗濾—精濾—乙醇沉淀—過濾、洗滌—干燥</p><p>　　2.2.4.2 實驗方法</p><p>

51、　　根據(jù)徐汶[16]等的方法進行實驗，稱取豆腐柴粉末5g，按料液比1:20加入100ml混合酸（鹽酸+ 0.5 %磷酸) 調(diào)節(jié)PH值為1.5，置于90℃恒溫水浴中恒溫攪拌水解萃取60min，萃取結(jié)束后用紗布粗濾，然后進行抽，并用熱水洗滌濾渣并抽濾合并濾液。濾液冷卻至室溫時，加入等體積的無水乙醇沉淀，放置1h，濾干。濾餅用乙醇洗滌至不含Cl離子。將果膠置于45 ℃的干燥箱中烘干，稱重計算提取率。</p><p>　

52、　2.2.5提取率的計算</p><p>　　果膠提取率=果膠的質(zhì)量／豆腐柴葉質(zhì)量</p><p><b>　　3. 結(jié)果與討論</b></p><p>　　3.1不同溫度對果膠提取率的影響</p><p>　　根據(jù)纖維素酶的特性，確定PH值為5.5，加酶量為0.25g，料液比1:20，提取時間為60min的條件下，溫度

53、分別為30℃，40℃，50℃，60℃，70℃時，研究了不同溫度對豆腐柴果膠提取率的影響，以果膠提取率為指標(biāo)，選出最合適的作用溫度，結(jié)果如圖1所示。</p><p>　　從圖3.1中明顯可以看出，隨著溫度的升高，果膠的提取率隨之增加，這是因為在低溫下酶還沒有達到最佳作用溫度，催化活性沒有達到最高。當(dāng)溫度達到50℃時，果膠的提取率最高。但隨著溫度繼續(xù)升高，果膠的提取率隨之降低，這可能與酶的活性有關(guān)，溫度升高酶的活性降

54、低，而且在高溫下酶的活性會發(fā)生不可逆變性，酶催化作用喪失，該結(jié)果與類似的研究結(jié)果一致[8，17]。</p><p>　　圖3.1:不同溫度對提取率的影響</p><p>　　3.2不同PH對果膠提取率的影響</p><p>　　根據(jù)3.1的實驗結(jié)果確定溫度為50℃，分別按加酶量0.25g，料液比1:20，提取時間為60min的條件下，PH分別為3.5，4.5，5.5

55、，6.5，7.5時，研究不同PH對果膠提取率的影響。以果膠提取率為指標(biāo)，選出最合適的PH，結(jié)果如圖3.2所示。</p><p>　　從圖3.2中可以看出，PH對果膠的提取率的影響比較明顯，起初果膠提取率隨著PH值的增高而增大，當(dāng)PH為5.5時，果膠提取率最高，隨后，隨著PH的增高，果膠的提取率反而下降。因而確定纖維素酶酶解反應(yīng)的最佳PH為5.5，這與纖維素酶最適作用PH一致。</p><p&g

56、t;　　圖3.2:不同PH對提取率的影響</p><p>　　3.3不同加酶量對果膠提取率的影響</p><p>　　根據(jù)3.1，3.2的實驗結(jié)果確定溫度為50℃，PH為5.5，選取料液比1:20，提取時間為60min的條件下，加酶量分別設(shè)為0.15g，0.20g，0.25g，0.30g，0.35g時，研究不同加酶量對果膠提取率的影響。以果膠提取率為指標(biāo)，選出最合適的加酶量，結(jié)果如圖3.3

57、所示。</p><p>　　圖3.3:不同加酶量對提取率的影響</p><p>　　由圖3.3可知，纖維素酶用量在0.15—0.20g時，隨著纖維素酶加酶量的增加，果膠提取率逐漸增加；當(dāng)加酶量達到0.25g左右時，果膠提取率達到最高；當(dāng)酶的用量大于0.25g</p><p>　　時，提取率隨著酶的添加量增加果膠提取率趨于不變?？赡苁抢w維素酶可以有效地促使果膠溶出，提

58、高果膠提取率；當(dāng)酶用量超過一定水平后，不會再有大量的果膠隨酶量增加而溶出，考慮到經(jīng)濟效益和生產(chǎn)成本，確定最佳加酶量為0.25g。 </p><p>　　3.4不同作用時間對果膠提取率的影響</p><p>　　根據(jù)3.1，3.2，3.3的實驗結(jié)果確定溫度為50℃，PH為5.5，加酶量為0.25g選擇料液比1:20條件下，作用時間分別設(shè)為30min，45min，60min，75min，90m

59、in時，研究不同作用時間對果膠提取率的影響。其影響趨勢曲線如圖3.4所示。</p><p>　　從圖3.4可以看出，從30min到60min之間提取率是呈增加趨勢的，當(dāng)時間為60min時，提取率到達20.51%，此后開始下降。結(jié)果與類似的提取多糖類物質(zhì)的研究一致[18]，這可能是因為提取時間不夠長，可能與長時間在此條件下作用，果膠解酯、裂解，不能被95%乙醇沉淀，從而造成果膠提取率下降，故選擇最佳作用時間為60m

60、in。</p><p>　　圖3.4:不同作用時間對果膠提取率的影響</p><p>　　3.5不同料液比對果膠提取率的影響</p><p>　　根據(jù)3.1，3.2，3.3，3.4的實驗結(jié)果確定溫度為50℃，PH為5.5，加酶量為0.25g，作用時間為60min的條件下，選擇料液比分別設(shè)為1:10，1:15，1:20，1:25，1:30時，研究不同料液比對果膠提取率

61、的影響。其影響趨勢曲線如圖3.5所示。</p><p>　　圖3.5:不同料液比對果膠提取率的影響</p><p>　　從圖3.5可以看出，最佳反應(yīng)料液比為1:20，料液比低于1:20的時候，豆腐柴葉由于未能充分浸泡，無法完全溶解和提取出原料中的果膠，當(dāng)料液比大于1:20時，果膠的提取率反而下降，原因可能是是酶濃度太小，和豆腐柴葉的作用效率低，而且對下一步濃縮和沉淀工藝增加了困難，使得果膠

62、損失增大，乙醇用量增加，因此選用1:20為最適料液比。從酶促反應(yīng)動力學(xué)分析其原因，可知，當(dāng)酶濃度不變，底物濃度較低的條件下，反應(yīng)速率與底物濃度成正比，隨底物濃度的增加，反應(yīng)速率的增加逐漸減少；反應(yīng)速率在底物濃度達到一定值之后，達到最大值，不再隨底物濃度的增加而增加，料液比的增大相當(dāng)于底物濃度和酶濃度降低，反應(yīng)速率也隨之下降，因而使得果膠的提取率在1:20 時達到最佳反應(yīng)料液比，隨后逐漸下降。</p><p>&l

63、t;b>　　3.6對比試驗</b></p><p>　　對比試驗結(jié)果表明，采用纖維素酶法提取豆腐柴果膠的提取率是20.51%要比傳統(tǒng)酸法的提取率14%—17%之間要高，與酸法提取果膠的實驗條件比較，可以看出酶法提取果膠比酸法的條件要溫和的多，反應(yīng)溫度只是酸法的一半能耗要小得多，可以節(jié)省大量能源，相比之下，纖維素酶法提取豆腐柴果膠的效果更好。</p><p>　　3.7原料

64、預(yù)處理對產(chǎn)品質(zhì)量的影響</p><p>　　原料預(yù)處理對果膠產(chǎn)品質(zhì)量最大作用就是脫除色素，而果膠殘留的色素，過氧化酶以及多酚氧化酶在果膠干燥過程中易引起酶促褐變反應(yīng)進而影響果膠品質(zhì)。</p><p>　　目前常用的脫色方法是用活性碳對果膠萃取液脫色，用無水乙醇洗滌果膠沉淀，也有用樹脂、雙氧水、硅藻土脫色等。活性炭脫色是將一定量的粉末狀活性炭加入到果膠液中，在適當(dāng)?shù)臏囟?、時間條件下脫色，于4

65、000r/min離心30min除去活性炭，但存在脫色后活性碳難以分離、脫色溶液偏黑的缺陷。原料經(jīng)過預(yù)處理后果膠產(chǎn)品的色澤明顯比未處理的要淡。而且乙醇用量要比用乙醇沖洗沉淀要少，處理時間要比活性炭法要短，因此，對原料進行預(yù)處理對提高產(chǎn)品的品質(zhì)有很好的作用。</p><p>　　3.8豆腐柴資源其他利用價值綜合開發(fā)利用的對策</p><p>　　我國豆腐柴資源豐富，但目前還沒有對它進行深入開發(fā)

66、，大規(guī)模工業(yè)開發(fā)還未見報道，還需加大開發(fā)力度，充分利用豆腐柴資源的價值。</p><p><b>　　3.8.1加強宣傳</b></p><p>　　目前豆腐柴產(chǎn)地的人們還沒有意識到豆腐柴資源的價值；而城市里的人對豆腐柴及其產(chǎn)品更加陌生。因此，需要大力加強豆腐柴資源及其產(chǎn)品各種形式的宣傳，使人們充分了解豆腐柴資源及其產(chǎn)品的價值，為豆腐柴的開發(fā)利用奠定基礎(chǔ)，比如介紹豆腐

67、柴產(chǎn)品進入農(nóng)博會、利用各種新聞媒體進行宣傳等，鑒于舉辦這些活動的經(jīng)費可能會有困難，對此可以向相關(guān)部門申報立項，從相關(guān)專項資金中列支。最好是政府相關(guān)部門重視扶持豆腐柴資源的開發(fā)，對這個產(chǎn)業(yè)的開發(fā)做一個具體全面的指導(dǎo)，其實政府政府有義務(wù)，也有責(zé)任對這一重要資源做一全面的了解和進行有效的開發(fā)。</p><p>　　3.8.2合理利用各種價值</p><p>　　經(jīng)濟落后、交通不便、資金極其短缺的

68、偏遠山區(qū)可利用豆腐柴飼養(yǎng)家畜，豆腐柴葉飼料可補充某些農(nóng)用飼料的蛋白質(zhì)。對于具體的實施需要有專業(yè)知識人員的指導(dǎo)，比如農(nóng)技人員、有相關(guān)專業(yè)知識的大學(xué)生村官等，旅游業(yè)比較發(fā)達的地區(qū)可利用豆腐柴的食用價值，開發(fā)有特色的綠色保健食品，豆腐柴葉粗蛋白、粗脂肪、粗纖維及總糖的含量均較高，特別是粗蛋白的含量高達13.48%，高于一般葉類蔬菜和飼料，達到了優(yōu)質(zhì)禾谷類糧食蛋白含量(小麥13.13%，大米13.15%)的水平。豆腐柴葉維生素C，胡蘿卜素及礦物

69、質(zhì)含量也較高。利用豆腐柴葉制的“觀音豆腐”是一種無污染、安全綠色的消暑佳品。傳統(tǒng)的制作方法比較簡單，產(chǎn)品也比較單一。對于“觀音豆腐”類食品，如果在舟山地區(qū)，可利用民間關(guān)于“觀音豆腐”傳說和舟山的普陀山南海觀音道場的地域優(yōu)勢，將產(chǎn)品推廣向旅游食品市場。因為豆腐柴資源主要的利用價值在其葉片上，然而工業(yè)化利用后勢必會剩下大量的枝條，對此可以做相應(yīng)的研究，看其是否能應(yīng)用到造紙工業(yè)上去。</p><p>　　3.8.3加強

70、科研力度</p><p>　　對豆腐柴的藥用成分的開發(fā)利用、豆腐柴類食品和飲料的加工生產(chǎn)、提取豆腐柴果膠的工藝技術(shù)設(shè)備及人工培育等方面還存在諸多問題和困難，因此需要相關(guān)科研人員做相應(yīng)的研究，豆腐柴資源豐富的地區(qū)，可以由地方政府牽頭和高等院校、科研院所等科研機構(gòu)進行合作，地方政府提供資金支持，科研機構(gòu)提供技術(shù)，對豆腐柴資源的價值開發(fā)進行全面充分的研究，對豆腐柴各種價值進行綜合開發(fā)利用，提高經(jīng)濟效益。</p&g

71、t;<p>　　3.8.4引進人才和資金</p><p>　　山區(qū)要充分開發(fā)利用豆腐柴資源需引進生產(chǎn)、加工、研發(fā)等方面的人才，同時還要引進資金，以改善交通條件、購買生產(chǎn)和加工設(shè)備，而要做到這些，僅僅靠知識有限，資金短缺的農(nóng)民自身來做，困難是相當(dāng)大的。對此，需要政府來主導(dǎo)和扶持，具體可以通過政府去招商引資，讓有經(jīng)濟實力的企業(yè)來投資；同時也要政府做好宣傳讓有相關(guān)技術(shù)經(jīng)驗的人才提供技術(shù)支持，共同開發(fā)豆腐柴

72、資源的價值，最終實現(xiàn)資源轉(zhuǎn)換。</p><p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　有關(guān)豆腐柴原料提取果膠的研究已有報道，本試驗將纖維素酶法運用到豆腐柴果膠提取中，在國內(nèi)當(dāng)屬首例。本課題通過實驗，確定了用纖維素酶法提取豆腐柴果膠的工藝流程。同時也對豆腐柴資源的其他利用價值的具體利用對策進行了簡要的分析，為豆腐柴資源綜合開發(fā)利用的研究奠定了一定的基礎(chǔ)。<

73、/p><p>　　本課題對從豆腐柴原料中提取果膠的工藝進行了研究，通過實驗得到如下結(jié)論:</p><p>　　1.豆腐柴提取果膠的最佳工藝流程是:原料—預(yù)處理—纖維素酶解萃取—洗滌過濾——沉淀—抽濾—干燥—出產(chǎn)品；</p><p>　　2. 纖維素酶法提取果膠的最優(yōu)條件是:溫度為50℃ 、加酶量0.25g、料液比1:20、提取時間60min、 pH=5.5、料液比為1:

74、20，果膠提取率為20.51%，傳統(tǒng)酸解提取果膠得最佳工藝條件是:95℃、1.5h、pH=1、料液比為1:20，果膠提取率為14%—17%，與傳統(tǒng)酸解提取果膠相比，纖維素酶法有提取率高、提取溫度低、提取時間短、產(chǎn)品顏色淺等優(yōu)點；</p><p>　　本課題只是對纖維素酶法提取豆腐柴葉果膠進行了初步試驗探索，為以后進一步研究奠定了基礎(chǔ)，最佳提取工藝條件參數(shù)還有待進一步研究，同時也還應(yīng)對產(chǎn)品的性質(zhì)（果膠酯化度，膠凝度

75、，總半乳糖醛酸含量等）進行檢測。</p><p>　　果膠是在食品、醫(yī)藥和其他工業(yè)中應(yīng)用的重要多糖之一，果膠的膠凝、穩(wěn)定和增稠等功能使其在食品工業(yè)中有很多應(yīng)用，近幾年對果膠需求量不斷增加，果膠價格一直很高。我國豆腐柴資源豐富，但目前還沒有對它進行深入開發(fā)，大規(guī)模工業(yè)開發(fā)還未見報道，還需加大開發(fā)力度。充分利用豆腐柴資源的價值可以為在國內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)果膠提供了技術(shù)支撐，可以緩解我國長期進口果膠的壓力。通過本課題的實驗研

76、究，使豆腐柴果膠的提取率得到了較大提高，實驗得到的果膠提取最佳工藝條件和參數(shù)，為后續(xù)的果膠提取研究打下了一定的基礎(chǔ)。期待有更先進得食品加工技術(shù)應(yīng)用于果膠提取工藝中，同時希望能夠全面利用起豆腐柴資源的價值。</p><p><b>　　[參考文獻]</b></p><p>　　[1]張學(xué)杰等.果膠研究新進展.中國食品學(xué)報.2010，10（1）:167—174.</

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