农副产品综合利用复习Word文档下载推荐.docx
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蔗糖、乳糖、麦芽糖、麦芽三糖和麦芽四糖都属于普通的低聚糖;
功能性低聚糖包括低聚果糖、大豆低聚糖、低聚半乳糖、低聚木糖、乳酮糖、异麦芽低聚糖、低聚乳果糖、低聚龙胆糖等。
(填空)
2、纤维质在酶解前预处理的方法(掌握)(问答)
3、原料预处理:
天然纤维素原料进行直接水解的糖得率都在20%以下,且水解下来的主要是半纤维素。
预处理的必要性:
打破纤维素晶体结构(刚性和高度水不溶性)
打破纤维素与半纤维素、木质素的交联
(半纤维素:
排列松散,无晶体结构)
预处理方法:
物理、物理化学、化学、生物
物理预处理:
粉碎(机械、冷冻)、微波、辐射
粉碎:
10~30微米(270目)粒度,降解率近80%。
方法:
球磨、湿磨、冷冻(加水冷冻到-75或-100°
C),能耗高,占总工艺能量的50-60%。
微波:
利用微波热效应
微波处理必须控制在160~180℃:
与纤维素、半纤维素、木质素的软化温度一致。
实验室阶段。
辐射:
纤维素结晶度,在γ射线剂量达到108rad时急剧降低;
6.55×
108rad时结晶峰完全消失。
成本138-156美元/吨。
物理化学预处理:
蒸汽爆裂、氨纤维爆裂、CO2爆裂
蒸汽爆裂:
最常用高压饱和蒸汽处理原料,然后突然减压,使原料爆裂降解。
工艺:
用水蒸汽加热原料至160~260℃(0.69~4.83MPa)维持几秒或几分钟,然后减压至大气压。
该法预处理后木质纤维素的酶法水解效率可达90%。
优点:
能耗低,可间歇和连续操作。
缺点:
需高压装备,投资成本较高。
氨纤维爆裂:
将木质纤维素原料在高温和高压下用液氨处理,突然减压,造成纤维素晶体的爆裂。
工艺:
处理温度90~95℃,维持时间20~30min,每千克固体原料用1~2kg氨
温度较低
需氨的压缩回收装置,投资成本较高
CO2爆裂:
每公斤木质纤维素原料用4kgCO2处理,在5.62MPa压力处理后减压爆裂处理,效果比蒸汽爆裂法和氨纤维爆破法差。
竞争力弱。
化学预处理:
碱、酸有机溶剂预处理法
碱预处理:
打断氢键、皂化半纤维素和木质素之间的酯键。
膨胀
打断阿魏酸交联
脱除半纤维素、木质素
碱浓度:
8%~10%
处理方式:
分批、半连续、连续
分批:
固液比1:
20,100~180℃搅拌20~45min
半连续:
1混合略30min,入挤压机中,加热至200℃
连续:
将物料和碱连续加入挤压机。
4,温度100~200℃
稀酸预处理法:
0.3%~3%的无机酸,使半纤维素溶解,纤维素不溶解。
有机溶剂处理:
脱除木质素和部分半纤维素
有机溶剂:
醇(甲、乙、丁醇)、酮、酚、二甲基亚砜
处理同时加入甲酸、乙酸、过氧化氢、氢氧化钠、亚硫酸钠等
温度160~200℃,时间1~2h。
缺点
有机溶剂处理缺点:
1.几乎溶解所有的半纤维素并使其50~100%的糖损失
2.一般在碱性条件下进行,需回收碱和有机溶剂,成本高。
3.条件剧烈,设备要求高
四、纤维质生物转化
1、纤维素乙醇发酵法(了解)
有害气体、温室气体排放少
乙醇发酵法(4种方法):
(填空)
水解与发酵分解法(SHF):
纤维素酶生产、纤维素水解、己糖发酵、戊糖发酵分开进行(二步法)
同时糖化戊糖单独发酵法(SSF):
纤维素水解与己糖发酵同时完成,分离出的戊糖单独发酵(一步法)
同时糖化共发酵法(SSCF):
纤维素水解与发酵过程同时进行(一步法)
固定化酶糖化发酵法:
使用同一种微生物,完成纤维素酶的分泌、纤维素的糖化和发酵过程(单种微生物直接产酒精)
二步发酵法:
第1步:
纤维素降解制备单糖。
第2步:
微生物(如酵母菌)发酵产生乙醇等物质。
酶解最适温度(45-50℃)和发酵最适温度(30℃)不同。
产物积累(葡萄糖。
纤维二糖)抑制酶活性
一步发酵法(同步糖化发酵):
纤维素酶姐和发酵在同一发酵罐中进行。
包括没接。
发酵同时进行和单种微生物直接产酒精。
优点:
通过转化抑制纤维素酶活的糖,提高了水解速度,需要的酶较少,较高的产率,时间段。
葡萄糖很快被除去,生产出乙醇,对无菌条件要求较低,设备简单
缺点:
酶解最适温度和发酵最适温度不一致;
乙醇浓度太高抑制酶活性和微生物生长
解决办法:
1.筛选耐高温酵母较低发酵温度(37、38℃)
2.改进设备
2、单细胞蛋白概念(名词解释)
单细胞蛋白(SCP)优点:
蛋白质含量高:
50%-80%、原料来源广、生产速率高
劳动生产率高:
生产不受季节气候的制约,易于人工控制,可在大型发酵罐中立体培养,占地面积少。
菌种易改良单细胞生物易诱变。
纤维质生产SCP去诶按:
纤维转化(糖)慢
玉米秸秆:
添加纤维素酶,加水比1∶2~1∶3,接种产朊假丝酵母10%,30℃发酵48h粗蛋白含量由原料秸秆的0.86%提高到7.40%
甘蔗渣:
纤维单孢菌、木霉、黑根霉、酵母混合发酵,32℃振荡培养108h,发酵物中粗蛋白含量为260g/kg。
培养基:
硫酸铵1g,玉米粉3g,甘蔗渣40g,水100ml。
稻草:
稻草80%,麸皮20%,营养盐溶液:
(NH4)3PO4,MgSO4·
7H2O和KH2PO4,浓度分别为2.06%,0.05%、0.01%、水200ml
菌种:
康宁木霉、宇佐美曲霉、产朊假丝酵母、热带假丝酵母、近平滑假丝酵母、白地霉混合培养。
结果:
发酵后蛋白质提高2倍
玉米芯:
CandidaboidiniiNO.2201的诱变菌株Y2108
玉米浆8%、尿素0.3%、KH2PO40.2%、MgSO4·
7H2O0.05%
接种量:
10%
菌体产量大于28g/L,产品粗蛋白含量可大于36%。
其它发酵制品
酶制剂:
纤维素酶、果胶酶
丙酮、丁醇:
丁酸梭菌、丙酮丁醇梭菌(厌氧);
以纤维质为基质进行发酵
柠檬酸:
菌种黑曲霉
五、天然色素和抗氧化剂
1、天然色素和抗氧化剂的种类:
玉米黄色素、高梁红色素、酚酸、植酸和肌醇、其它:
果皮(种子)
玉米黄色素:
是β-胡萝卜素、玉米黄素、隐黄素(3-羟基-β-胡萝卜素)、叶黄等类胡萝卜素混合物。
我国、欧美等许多国家批准为食用色素,在玉米子粒中含量:
0.01~0.9mg/100g,蛋白粉中0.2~0.37mg/100g。
功能:
1.保护视力、防治白内障;
2.预防动脉粥样硬化:
抑制低密度脂蛋白的氧化。
3.抗氧化:
预防癌症
稳定性:
研究方法(光照、温度、离子、PH、氧化剂、还原剂)
制备:
原料:
玉米蛋白粉、玉米皮
预处理:
蛋白酶
高粱红色素:
黄酮类色素,水溶,存在于高粱壳中。
高粱壳红色素是从高粱颖壳中提取。
应用:
食品工业(火腿香肠着色剂)、化妆品行业(加工用的着色剂、美观无毒)
提取:
采用乙醇作溶剂,经减压浓缩离心脱水,最后喷雾干燥成为紫红色固体粉末。
用乙醇提取的高粱壳红色素不但产率高、色泽好、色价也高,而且乙醇溶剂无毒、价廉、易回收、对色素溶解力强。
65%乙醇,80°
C,提取率达5%
酚酸:
代表物阿魏酸、香豆酸
阿魏酸功能(问答)
抗氧化、抗血栓、降血脂、防治冠心病、抗菌消炎、抗突变和防癌作用、其他(免疫调节、提高精子活力、治疗男性不育和清除亚硝酸盐)
抗氧化剂、防腐剂、机能促进物质、化妆品(防紫外线损伤)、心血管疾病、合成香兰素、交联剂
制备:
1.香草醛+丙二酸;
2.碱解谷维素生产阿魏酸;
3.碱解半纤维素生产阿魏酸;
4.酶解半纤维素生产阿魏酸。
衍生物:
淀粉阿魏酸酯、阿魏酸乙酯、低聚糖阿魏酸酯。
植酸:
淡黄色浆状液体,与钙镁结合成盐后叫菲汀
功能:
1、预防癌症(大肠癌、乳腺癌、前列腺癌、肝癌)机制:
络合Fe2+、Cu2+减少致癌剂代谢转化成终致癌物;
2、肾结石;
3、植酸与心脏疾病;
4、糖尿病;
5、延长血红细胞的生存期。
抗氧化剂、保鲜剂、
1、酸提、碱沉:
盐酸提取植酸,碱中和沉淀、离子交换树脂纯化;
2、酸提、石灰沉淀、草酸脱钙;
3、草酸(盐)提取;
4、直接水提、离子交换纯化
检测:
1.钼兰比色法:
定磷试液(6N硫酸:
2.5%钼酸铵:
10%抗坏血酸)
1∶1∶3
2.FeCl3法:
六、油脂工艺及副产品综述
油脂的制取:
(问答)
1、油脂的预处理:
目的:
通过物理的方法改变油料的组织状态,使得油脂更容易从油料中制取,或者制取更多的油脂。
一般油料预处理包括:
清理除杂→脱皮(壳)→破碎→软化→轧胚→蒸炒。
先进的预处理还有:
膨化,酶技术等。
2、常用的取油方法:
熬制:
主要用于动物肌肉脂肪或者高油份油料。
压榨:
借助机械外力作用使油脂从油料中挤压出来的流体动力过程。
主要用于高油份油料,后者特殊要求的油料和特殊要求油料。
水代法:
利用油料中非油成分对油和水的亲和能力的不同,在准备好的油料中加入适量的水,经过一系列的工艺程序,将油脂和亲水的蛋白质、碳水化合物分离的过程。
浸出:
浸出法的实质就是油脂的萃取,其过程是利用在一定条件下油脂能溶解于某类选定的溶剂的特性,通过润湿渗透、分子扩散和对流扩散等作用,将料胚或压榨饼中的油脂浸提出来。
主要有:
一次浸出法,二次浸出法、预榨-浸出法和膨化浸出法。
3、油脂的精炼:
毛油的预清理:
用沉降、过滤和离心分离的方法分离毛油中固体悬浮物。
脱胶:
应用物理、物理化学和化学的方法将毛油中胶溶性杂质脱除的工艺称为脱胶。
主要工艺有水化脱胶、酸炼脱胶、吸附脱胶,热聚脱胶和电聚脱胶。
水化脱胶的基本原理
磷脂是表面活性剂,即有亲水极性基团,也有亲油性基团。
当向油中添加一定量的水时,磷脂吸水膨胀,密度大于油,从油中分离。
脱酸:
脱除毛油中的脂肪酸。
最广泛的脱酸方法是碱炼和水蒸气蒸馏法。
脱色:
油脂由于加工工艺,有许多色素混入,如:
类胡萝卜素、叶绿素、棉酚等天然色素及油脂加工或储存过程中产生的非天然色素,脱除这些色素以改善油脂色泽的工艺过程叫脱色。
主要脱色方法有:
吸附脱色,氧化还原脱色等。
脱臭:
油脂中的各种气味统称为臭味。
脱除这些物质的工艺工程叫脱臭。
主要方法有:
水蒸气蒸馏法。
脱蜡:
脱除油脂中蜡质的过程称为脱蜡。
方法有常规法,溶剂法,表面活性剂法等。
七、磷脂
1、大豆磷脂的种类和主要磷脂成分(掌握)
种类与成分:
如图
2、大豆浓缩磷脂的生产工艺(掌握)
精制磷脂的生产:
1.高透明度磷脂的生产
混合油过滤;
毛油过滤;
磷脂直接过滤。
2.混合磷脂的生产
混合磷脂是在磷脂中直接加入或者混合功能性添加剂、乳化剂、稀释剂、表面活性剂物质等而得到的具有特殊用途的产品。
3.脱油磷脂的生产
一般用丙酮除去浓缩磷脂中的油和脂肪酸,得到脱油磷脂。
4.改性磷脂的生产(填空)
(1)酰基化改性
磷脂中的磷脂酰乙醇胺和醋酸酐酰化。
生成亲水性很好的酰化磷脂。
(2)羟基化磷脂
一般用过氧化氢来羟基化磷脂,得到的产品亲水性能大为提高。
(3)水解磷脂
浓缩磷脂在强酸强碱下发生水解,酶可用于选择性水解磷脂。
磷脂酶A1、A2、B、C、D。
(4)氢化磷脂
氢化磷脂是浓缩磷脂是硬脂酸甘油酯状固体。
5.磷脂的分提和纯化
溶剂分提,一般用乙醇提取经过丙酮脱油磷脂。
得到乙醇可溶性磷脂主要含有磷脂酰胆碱,乙醇不溶性成分主要有磷脂酰肌醇。
用柱层析可以进一步纯化磷脂酰胆碱。
磷脂生产新技术:
膜分离产生大豆浓缩磷脂
设备少,操作简单,节省能源。
产品品质高。
原理:
筛分原理。
无机膜技术
超临界流体萃取磷脂
无溶剂残留、无气味问题。
不能溶解磷脂,但是可以去除浓缩磷脂中的油。
加夹带剂可以达到萃取的效果。
间歇式萃取。
应用:
萃取大豆磷脂酰胆碱和鸡蛋磷脂。
八、天然维生素E
1、维生素E的种类(了解):
维生素E:
是生育酚和生育三烯酚相关的化合物,或者说是生育酚、生育三烯酚及其能够或多或少地显示d-α-生育酚活性衍生物的总称。
2、维生素E的制备工艺(分子蒸馏工艺掌握)(问答)
九、植物甾醇
1、大豆油中甾醇的种类(了解)
大部分为无甲基甾醇,比例约为50-97%,以β-谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇(填空)三种为主。
其中以β-谷甾醇含量最多。
主要的来源是植物油脂的脱臭熘出物。
2、脱臭馏出物提取植物甾醇的工艺(掌握)
流程:
10%含量以下的植物甾醇原料需要预蒸馏达到20%以上。
第一类方法:
先皂化、萃取得到粗甾醇。
1.油脂下脚料→皂化→乙醚萃取→萃取物→干燥→丙酮萃取→干燥→甾醇粗制品→脱色→乙醇结晶→甾醇精制品。
2.油脂下脚料→干式皂化→粉碎→萃取→浓缩→甾醇粗制品→洗涤去杂→干燥→脱色→结晶→甾醇精制品。
第二类方法:
利用甾醇的络合性质,直接从反应物中络合出来,得到粗品
原料→皂化→酸分解→萃取→络合反应→分离→络合物→分解→甾醇粗制品→脱色→结晶→精制甾醇
第三类方法:
同时提取维生素E和甾醇
脱臭馏出物→酯化→回收低碳醇→回收脂肪酸→轻相→分子蒸馏→回收维生素E后的残留物→冷析→甾醇粗制品→脱色→结晶→精制甾醇。
皂化和酯化:
目的去除副产品中的脂肪酸
植物甾醇的精制:
粗甾醇由于色泽较黄,纯度较低,限制了其应用。
所以必须精制。
1.粗制品的脱色
主要的色素物质是类胡萝卜素,采用的脱色方法是萃取法或者吸附法。
2.结晶提纯
一般采取低温结晶的方法制备。
影响因素:
纯度、温度、浓度、介质运动
3.植物甾醇的结晶效率与工艺条件
溶剂的选择:
乙醇、丙酮、甲醇
溶剂比:
5-30倍。
降温速度:
不宜过快,晶体生长初期的降温速度宜慢,到生长后期可以稍快些
搅拌:
适宜的搅拌速度。
粗制品提取工艺对精制过程的影响:
附图:
3、植物甾醇抑制胆固醇吸收的原理(掌握)
促进胆固醇的异化,抑制胆固醇在肝脏内的生物合成,抑制胆固醇在肠道内的吸收。
十、谷维素
1、谷维素的功能(掌握)(问答)
对神经系统:
防止植物神经功能失调和内分泌障碍。
对心血管系统:
谷维素能抑制醋酸合成血胆固醇,防止肝胆固醇的合成。
对皮肤:
增加血循环中血流量,升温御寒护肤;
抑制络氨酸酶的活性,防止脂质氧化,阻碍褐色素生成。
医学、食品(抗氧化剂、营养补充剂)、化学洗涤品(防紫外线,产生珍珠色)、动物营养。
2、棉酚功能(了解)
棉酚是棉花作物的特有成分,有毒性,抗生育作用
功能及其应用:
医学:
抗生育作用及作为相关药物
棉酚作为男性避孕药有效率很高,而且安全、可逆。
提高免疫与抗肿瘤
其他医学应用
食品和化工
抗氧化剂。
阻聚剂。
其他
治理棉蚜虫,刺激幼崽生长。
3、角鲨烯的来源等(了解)
来源:
鲨鱼的鱼肝油中发现了角鲨烯,含量高达80%。
其他动物组织中,也含有角鲨烯。
角鲨烯在酵母、麦芽、菜籽和橄榄中的含量较高。
鲨鱼肝和橄榄油(填空)中提取。
从原料中直接减压蒸馏
皂化肝油,分离得到不皂化物质,在蒸馏、脱酸。
十一:
皂脚的综合利用
1、脂肪酸的分类(了解)
可以分为:
饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸、反式脂肪酸、含缺键脂肪酸、带支链脂肪酸、环状脂肪酸、羟基脂肪酸、羟基和环氧脂肪酸和带呋喃结构的脂肪酸。
2、皂脚制备工业油酸的工艺(掌握)(问答)
皂脚生产脂肪酸的生产工艺:
皂脚→酸化→酸化油→水解→混合脂肪酸→精制油酸+硬脂酸。
1.皂脚酸化制备酸化油
2.先有硫酸等强酸还原皂,使其生成脂肪酸和硫酸钠。
3.通过静置的方法分开酸化油(脂肪酸和甘油三酯)和废水。
4.酸化油经过水解后得到粗脂肪酸,再经过减压蒸馏可以得到混合脂肪酸。
5.脂肪酸的精制:
混合脂肪酸需要通过精馏、冷冻压榨或者乳化分离等方法,利用脂肪酸的物理性质的差异分析。
可以得到纯度90-99%的产品。
乳化分离:
乳化剂的作用在于:
将固体酸结晶体表面的用人体酸润是乳化并分散下来,同时也将固体酸结晶体表面湿润,降低物系得黏度和界面的张力,有利于物系中晶核的形成、成长和阻止液酸液滴的聚集,保持乳状液的相对稳定,加入量与原料固体酸的含量有关。
加入电解质的作用在于:
显著降低乳化剂的临界胶束浓度,并且降低物系分散的界面能,使得物系分散度大,有利于饱和酸的结晶核的形成。
同时还可以使不饱和酸在物系中排列松散,破坏乳状液的稳定性,有利于液酸的破乳分离。
电解质用量过多,会造成破乳太严重,形成大的液团,破坏结晶的均匀环境,从而造成晶体内夹带部分的液体酸,使得产量的下降;
但电解质用量过少,物系界面张力和黏度较大,分散不好,影响分离效果。
3、生物柴油的定义(了解)
生物柴油:
是以可再生的动植物油脂或脂肪酸为原料,通过和甲醇、乙醇等低碳醇进行酯交换或酯化反应,得到脂肪酸甲酯、乙酯等为主要成分的燃料,可以直接在柴油发动机上使用。
在欧盟符合EN14214标准,在美国符合ASTMD6751标准的燃料油才能称为生物柴油
4、皂脚制备生物柴油的主要工艺(掌握)(问答)
(1)直接酸催化
皂脚→酸化→酸化油→高温高压反应→回收甲醇→粗生物柴油→蒸馏→生物柴油
设备要求高,反应条件高.
(2)酸催化预处理再碱催化
酸化油→酸催化酯化→酯化油→碱催化→粗生物柴油→水洗→生物柴油
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