农副产品综合利用复习.doc

一、 绪论1、主要农产品的种类（了解主要粮油产品）：粮食：谷物（稻谷、小麦、玉米）豆类、薯类油料：花生、油菜籽、芝麻棉花、麻类、甘蔗、甜菜、烤烟、茶叶、水果、蔬菜肉类：猪肉、牛肉、羊肉奶类：牛奶、羊奶禽蛋、水产品类2、副产品主要利用途径： 现阶段我国农副产品去向：废弃物、饲料、焚烧（肥料） 主要开发方向：保健食品中的功能成分的提取、生物质能源、工业原料 保健品包括：功能性油脂、低聚糖、多糖、天然卵磷脂、维生素E、甾醇、谷维素、阿魏酸等等。生物质能源：乙醇、生物柴油、氢气、沼气等。二 、膳食纤维：1、膳食纤维的定义(了解)：凡是不能被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和。 （名词解释）2、膳食纤维的种类、分类(掌握)：种类：可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质纤维素、半纤维、低聚糖、木质素、脂质类质素、胶质、改性纤维素、粘质、寡糖。（填空题）分类：3、膳食纤维的组成(掌握) ：均多糖：抗性淀粉 、纤维素、D葡聚糖 非均一多糖：半纤维素、树胶、粘液、海藻多糖非多糖：木质素，由松柏醇、对香豆醇、芥子醇等通过醚键和CC 共价键连接而成的多聚物.4、膳食纤维的制备工艺(略了解) 粗分离法（原料的处理）、化学分离法（酸、碱和絮凝剂）、膜分离法（适合水溶性膳食纤维）、酶法（获得纯度较高的膳食纤维）、发酵法（果皮原料制取膳食纤维）三 、制备低聚糖、单糖、糖醇1、低聚糖的种类(了解)：定义：由2-10 个相同或不同的单糖以糖苷键结合的而成直链或支链的糖合糖。低聚糖分功能性低聚糖和普通低聚糖两大类，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：1030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100C），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160180 ：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,在射线剂量达到108rad 时急剧降低；6. 55 108 rad 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 4.83 MPa) 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9095 ,维持时间2030 min ,每千克固体原料用12 kg 氨优点：温度较低缺点：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4 kg CO2 处理,在5.62 MPa 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：810处理方式：分批、半连续、连续分批：固液比1：20，100180搅拌2045min半连续：固液比1：1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。固液比1：4，温度100200 稀酸预处理法：0.33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160200，时间12h。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50100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) 优点：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。优点：酶解最适温度（45-50）和发酵最适温度（30）不同。缺点：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12 13 ， 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3 g ,甘蔗渣40 g ，水100ml。稻草：培养基：稻草80 % ,麸皮20 % ,营养盐溶液：(NH4) 3PO4 ,MgSO47H2O 和KH2PO4 , 浓度分别为2. 06 %，0. 05 %、0. 01 %、水200 ml菌种：康宁木霉、宇佐美曲霉、产朊假丝酵母、热带假丝酵母、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：菌种：Candida boidinii NO. 2201 的诱变菌株Y2108培养基：玉米浆8 % 、尿素0. 3 %、KH2PO4 0. 2 %、 MgSO47H2O 0. 05 %接种量：10 % 结果：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：是胡萝卜素、玉米黄素、隐黄素(3 - 羟基- - 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. 010. 9mg/ 100g，蛋白粉中0.20.37mg / 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，80C，提取率达5 酚酸：代表物阿魏酸、香豆酸 阿魏酸功能（问答）功能：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） 应用：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。 应用：抗氧化剂、保鲜剂、制备：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）1132.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。主要有：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优点：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优点：无溶剂残留、无气味问题。原理：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。工艺：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E1、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-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-谷甾醇、豆甾醇、菜油甾醇（填空）三种为主。其中以-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。应用：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。 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ASTM D6751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