1、本科毕业论文（20 届）豆腐柴资源综合开发利用的研究所在学院 专业班级 化学工程与工艺 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文摘要豆腐柴又名豆腐木，腐婢，是马鞭草科豆腐柴属的落叶直立灌木，豆腐柴叶中含有丰富的果胶、植物蛋白质、糖类和氨基酸等营养成分。果胶是一种天然的多糖类高分子化合物，存在于各种高级植物的细胞组织中，具有良好的生理功能，广泛应用于食品、医药、造纸、化妆品行业。近年来，世界果胶产量不断增加，而我国工业用果胶长期依赖进口。豆腐柴不仅果胶含量高，还具有多种药用、食用价值。本课题主要以浙江浦江县的豆腐柴叶为原料，采用纤维素酶法提取豆腐柴叶果胶。研究了温度、PH
2、、加酶量、料液比及提取时间对提取率的影响。同时也对豆腐柴资源的其他利用价值的具体利用对策进行了总结和概括，为豆腐柴资源综合开发利用的研究奠定了一定的基础。结果表明，在 PH=5.5 的柠檬酸钠柠檬酸缓冲液中的提取效果最佳，其最佳提取条件为:温度为 50 、加酶量0.25g、料液比 1:20、提取时间 60min，其提取率达到了 20.51%。豆腐柴提取果胶的最佳工艺流程:原料预处理纤维素酶酶解粗滤精滤乙醇沉淀过滤、洗涤干燥关键词:豆腐柴 ; 果胶; 纤维素酶本科生毕业论文Study on integrated use of Premna microphylla Turcinatural res
3、ources AbstractPremna 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 nutrients.Pectin is a natural polysaccharide polymers, present in the cells of various tissues of higher plants,
4、 with good physical function, widely used in food, pharmaceutical, paper, cosmetics industries. In recent years, the worlds pectin production increased, and our country long-term dependence on imports for industrial use pectin. Premna microphylla Turci with a high content of pectin has manifold valu
5、e. In this paper, Premna microphylla Turci was used as raw material .Using cellulase to distill the pectin from the Premna microphylla Turci .Studied the effction of temperature, PH, enzyme dosage ,ratio of solid to liquid and extraction time on extraction yield. The results show that PH = 5.5 sodiu
6、m citrate - citric acid extraction buffer is the best. The best extraction conditions were: temperature 50 , enzyme dosage 0.25g, solid to liquid ratio of 1:20, extraction time of 60min its extraction rate reached 20.51%. The best process of extracting pectin: pretreatment of raw materials - cellulo
7、se hydrolysis - coarse filter - fine filter - ethanol precipitation - filtration, washing - drying .Keywords: Premna; pectin; cellulase本科生毕业论文目 录摘要 .IABSTRACT .II1.前言 .- 1 -1.1 背景 .- 1 -1.2 豆腐柴开发利用研究进展 .- 1 -1.2.1 豆腐柴的生物特性 .- 1 -1.2.2 豆腐柴叶的化学成分 .- 2 -1.2.3 豆腐柴的各种开发利用价值 .- 2 -1.3 果胶研究进展 .- 3 -1.3.1 果
8、胶的性质与结构 .- 3 -1.3.2 果胶的功能及应用 .- 4 -1.3.3 果胶的提取技术 .- 4 -1.4 本课题的研究工作及意义 .- 5 -2.实验方法及过程 .- 7 -2.1 实验材料和仪器 .- 7 -2.1.1 实验材料 .- 7 -2.1.2 实验仪器 .- 7 -2.2 实验方法及过程 .- 7 -2.2.1 实验原理 .- 8 -2.2.2 原料预处理 .- 8 -本科生毕业论文2.2.3 酶法提取果胶 .- 8 -2.2.4 对比实验:传统酸法提取果胶 .- 8 -2.2.5 提取率的计算 .- 8 -3.结果与讨论 .- 9 -3.1 不同温度对果胶提取率的影响
9、 .- 9 -3.2 不同 PH 对果胶提取率的影响 .- 9 -3.3 不同加酶量对果胶提取率的影响 .- 10 -3.4 不同作用时间对果胶提取率的影响 .- 11 -3.5 不同料液比对果胶提取率的影响 .- 11 -3.6 对比试验 .- 12 -3.7 原料预处理对产品质量的影响 .- 12 -3.8 豆腐柴资源其他利用价值综合开发利用的对策 .- 13 -3.8.1 加强宣传 .- 13 -3.8.2 合理利用各种价值 .- 13 -3.8.3 加强科研力度 .- 14 -3.8.4 引进人才和资金 .- 14 -小结 .- 15 -参考文献 .- 16 -致谢 .- 17 -本科
10、生毕业论文1. 前言1.1背景豆腐柴是马鞭草科豆腐柴属的落叶直立灌木，别名腐婢、凉粉叶、六月冻、臭娘子、臭常山、臭黄荆、观音柴等，在我国南方多个省区都有分布，据报道浙江省除舟山地区外皆有分布。豆腐柴叶中的果胶含量很高、同时还有蛋白质、糖类和多种氨基酸。因此，豆腐柴具有营养价值、药用价值和工业价值等多方面应用价值。我国豆腐柴资源丰富，目前，还没有对它进行深入开发，还处在科研阶段，大规模工业开发还未见报道。开发利用豆腐柴资源一方面可以为果胶生工业产提供优质原料，另外又可以生产“观音豆腐” ，果冻等食品，还可以开发利用荒山等土地资源，保护了森林资源，丰富了农业的多样性，因此，豆腐柴资源具有经济、生态
11、等多方面的效益。果胶是植物细胞中的一种酸性多糖物质，与纤维素一起构成了植物细胞壁。JBraconnot 在 1825 年从胡萝卜中提取出了果胶，他将这种能形成凝胶的物质命名为果胶。从那时候开始到现在已经对果胶的结构、性质、应用等各方面做了充分研究。果胶的增稠、凝胶、稳定等性能在化工、食品、医药、纺织、石油等行业有良好的应用，对人们生活品质的提高起到了积极的促进作用 1。豆腐柴叶中果胶成分的含量很高，可作为“观音豆腐” ，豆腐柴果冻等食品的加工原料及其他工业原料，开发利用前景广阔。近年来，人们慢慢开始关注豆腐柴的植物生理学研究和加工利用工艺研究，为以后工业化应用奠定了基础。果胶的工业生产采用最多
12、的最成熟的生产工艺是酸水解法，然而该加工过程存在诸多缺点: 分离残渣困难、设备腐蚀严重设备材料要求高、能耗很大、同时还产生大量酸性废液废渣对环境造成严重污染。因此寻找一种有效克服这一不足的新的果胶生产工艺很有必要。酶法提取果胶工艺是一种非常温和的方法，同时具有低能耗、低污染、产品性质稳定本科生毕业论文- 2 - 等特点，应用前景广阔 2。1.2豆腐柴开发利用研究进展1.2.1 豆腐柴的生物特性豆腐柴于4月中旬发芽，5月中旬开始长花蕾并陆续开花结实，6月下旬至7月中旬为结实期，自下而上逐渐成熟，成熟的果实不易脱落，可一直保留到10月，10月下旬叶片全部干枯凋落。生育期120天，生长期约185天。
13、豆腐柴用种子繁殖比较困难，虽然结实率较高，千粒重达17.3g，但因对种于发芽的条件研究尚不够，至今仍未见有用种子繁殖成功的先例。用茎枝扦插进行无性繁殖成活率可达70一78。豆腐柴的再生能力很强。据试验，在生长期内刚割枝条或摘取叶片34次，仍能再生。在亚热带地区，豆腐柴适生于海拔1000m以下的山坡、林缘、疏林下、溪沟两侧的灌丛中及道路旁。多散生，有时群生，一般阴坡多于阳坡。豆腐柴对土壤要求不严，在马尾松、杉木及针、阔叶混交林、灌木林中均有分布。但乔 木 树 冠 遮 蔽 地 面 的 程 度 大于0.5时，则很少有分布。与其混生的植物有盐肤木、推木、杜鹃、金樱子、白栎、茅栗、蕨类及小山竹等。豆腐柴
14、为热地型灌木，耐高温，但不耐严寒，分布区年均温为1525；是中生植物，喜湿润，有一定的抗旱性；它适应的年降水量为12002000mm。适生于排水良好的坡地，在微酸至酸性土壤上生长良好。土壤PH值范围为47。1.2.2 豆腐柴叶的化学成分对豆腐柴叶组成的化学成分的研究主要在于分析其叶的化学成分，但是很少研究报道了豆腐柴药用成分和根、茎组成成分。豆腐柴叶的果胶、蛋白质、脂肪、纤维、总糖、灰分的含量分别为39.5%、13.48%、3.79%、9.87%、8.98%和 5.95%；豆腐柴叶的蛋白双向电泳实验表明豆腐柴中至少有水溶性蛋白34种 3。豆腐柴叶含氨基酸18种，豆腐柴叶氨基酸含量高达10.81
15、g/100g，含量较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。豆腐柴叶含有多种矿质元素，每100g豆腐柴叶含钙870mg，磷120mg、铁59.5mg、锌2.07mg，此外，每100g鲜叶含维生素C365.56mg，胡萝卜素21.8mg5。1.2.3 豆腐柴的各种开发利用价值1.2.3.1 食品开发利用豆腐柴叶中的多种营养成分含量高于常见的大米、小麦等粮食作物；豆腐柴叶含有较为丰富的维生素C、胡萝卜素及矿质元素等维他命元素，微量元素锰、铁、锌的含量比本科生毕业论文- 3 - 一般的叶类蔬菜要高；豆腐柴叶氨基酸中属于人体必需氨基酸的含量占其氨基酸总量的32.4%因
16、此，值得开发其食用价值。农村有利用豆腐柴叶用热水浸取其汁液然后用草木灰将其制作成一种名叫“观音豆腐”的食品的传统工艺，它是一种夏天天然的绿色食品，因此，可以在此基础上利用现代食品工业加工工艺对传统工艺进行改良，开发出新的豆腐柴类食品。1.2.3.2 动物饲料开发利用豆腐柴叶中的植物蛋白质和氨基酸及微量元素的营养指标均要高于一般的动物青饲料。已经有实验报道用豆腐柴叶为原料提取的有效成分喂养的实验小鼠的生长速度及体重等指标均高于对照组的，因此豆腐柴有开发利用动物饲料的基础。1.2.3.3 药用成分开发利用据报道豆腐柴含有诸多的药用活性成分，是一种中草药，其性苦寒，有消肿止血，清热解毒的功有消炎抗菌
17、作用，可以作为蛇咬伤、无名毒肿、创伤痢疾、烫伤等病症的治疗药物。有研究报道豆腐柴的药用成分对动物有抗菌消炎作用，实验表明还提高了实验动物的免疫功能。豆腐柴茎、叶提取物有抗疲劳、降低胆固醇的作用。豆腐柴水煎剂对金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌等致病菌有较强的抑制作用 6，因此，在药用成分开发利用方面也有利用价值。1.2.3.4 果胶工业化开发据报道，豆腐柴叶干叶中果胶含量最高可达40%，明显高于目前工业上生产果胶的其他原料。豆腐柴果胶的品质指标酯化度为73%78%，为高酯果胶，胶凝度在65级以上，属于优质果胶。果胶的胶凝、稳定、增稠、乳化等作用在化工、食品、纺织、医药等工业上有良好的应用。目前市场需求很
18、大，国内规模较大的生产企业仅山东烟台的安德利果胶有限公司一家，许多优质果胶任需从国外进口，而我国有丰富的豆腐柴资源，其果胶含量高，品质好，是生产果胶的优质原料。1.2.3.5 其他利用价值豆腐柴的生命力很强，一般采用扦插就可以繁殖，在土壤肥力较差的地方也可以生长。因此可以将其作为城市绿化植物，管理方便简单，也可以在荒废的山地上种植以防止水土流失。此外，由于豆腐柴的营养成分含量很高，豆腐柴提取果胶之后的废渣可以考虑作为有机肥的原料。1.3 果胶研究进展本科生毕业论文- 4 - 1.3.1 果胶的性质与结构果胶是植物细胞中的一种酸性多糖物质。其基本结构是由D吡喃半乳糖醛酸以1，4糖苷键连接而成的长
19、链(如图1)。在高等植物的各个器官中果胶以原果胶、果胶、果胶酸的等形式存在，与纤维素一起构成了植物细胞壁，使植物细胞连结在一起 7。其化学结构和分子量在不同的植物之中不同。果胶通常有一定的酯化度，分子量为50，000300，000之间。果胶的增稠、凝胶、稳定等性能在化工、食品、医药、纺织、石油等行业有良好的应用，果胶在使用过程中将会发生降解，果胶PH在3.5左右时最稳定。在低PH下，温度不同，果胶会发生去酯化以及配糖键水解。在近中性的PH56范围内，只有在常温下果胶才是稳定的。当温度(或PH)增高时，将发生切断的反应。在碱性的PH范围内，即使在室温下果胶也会很快地去甲酯化。图1.1: 果胶分子
20、结构1.3.2 果胶的功能及应用1.3.2.1 果胶的功能果胶是在食品、医药和其他工业中应用的重要多糖之一，果胶同时具有极性和非极性两种性质，使果胶的功能变得多样化，近年来针对果胶的医用功能的大量研究表明果胶具有多种药用功能：(1)果胶可以降低血液中的胆固醇和血糖；(2)果胶的解毒功能；(3)果胶的抗癌作用，一方面可以抑制癌细胞同时又可以减轻抗癌药物的伤害。1.3.2.2 果胶的应用果胶在食品工业中应用得最多，在诸多功能的应用中主要是胶凝、稳定和增稠等功能，本科生毕业论文- 5 - 在果冻、果糖及饮料行业的生产中很常见；在乳制品加工中经常作为增稠剂和稳定剂，例如酸奶；其他还有在医药日化用品中也
21、有应用。国外由于工业化水平高，果胶在已有所应用，果胶的生产工艺也较成熟，而国内的工业化还处在发展阶段，果胶在工业上的应用也日渐增多，果胶的功能在工业上的应用也日显重要。1.3.3 果胶的提取技术1.3.3.1 果胶提取技术研究进展目前果胶工业生产中用得最多的果胶提取方法是酸水解法。如苹果、柑橘、甜菜等果胶生产。在学术研究上，离子交换树脂提取法、草酸铵沉淀提取法也有采用，近些年来，还有许多新的果胶提取技术正在研究，如超声波法、生物酶法、微波法等果胶提取方法。在超声波提取果胶研究方面，目前的报道认为:在一定条件下，超声波辅助提取能够提高果胶质量和提取效率。参考文献 8研究了超声波辅助提取对西番莲果
22、皮果胶质量的影响，结果表明，超声波法的提取时间比酸法缩短了近3h。提取率由2.22提高到2.51，果胶黏度(1.15 Pas)与酸法提取的果胶黏度(1.10 Pas)相当。也有报道表明超声波对果胶的流变性质有负面影响，参考文献 9表示在研究超声波对果胶凝胶过程中的黏弹性及分散性的影响时发现，随着超声作用时间的增加与强度的增大，果胶的凝胶强度降低，凝胶时间延长。在生物酶提取技术方面，文献中报道酶法可使果胶的提取率提高，但是酶法对果胶黏度和相对分子质量这两种性质的影响的报道有些不同。参考文献 10的研究显示，纤维素酶法提取的菊苣根果胶的摩尔质量(3.010 5 gmol)低于酸法提取的菊苣根果胶的
23、摩尔质量(5.0105 gmol)。但是参考文献 11报道了纤维素酶法提取甜菜果胶的影响，结果表明，酶法提取的果胶的黏均相对分子质量(5.610 4)高于酸法提取的果胶的黏均相对分子质量(4.3104)。在微波提取技术方面。参考文献 12研究了微波提取对苹果果胶质量的影响，结果表明。微波提取的果胶的特性黏度(O.375DL/g)和黏均相对分子质量(1.05x10 5)与安德利公司的果胶产品(酸法提取)的特性黏度O.375DL/g)和粘均相对分子质量(1.1310 5)相当。参考文献13采用扫描电镜方法从微观上解释微波对果胶提取的影响。研究表明，微波处理可以破坏细胞薄壁组织、物料比表面积和细胞吸水能力增大，使果胶提取反应充分，此外微波处理还可以使自身携带的酶失活，从而提高果胶的质量。参考文献 14报道了微波法提取柚皮果胶提取率的研究，结果显示，微波法(450W)提取的果胶提取率(17.4)高于常规提取法的果胶提取率(15.7)，而且微波提取时间仅为2min，大大缩短了提取时间，显著提高了果
