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固態氣爆制備膳食纖維的方法.pdf

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固態 制備 膳食 纖維 方法
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摘要
申請專利號:

CN201010269246.0

申請日:

20100901

公開號:

CN101933616A

公開日:

20110105

當前法律狀態:

有效性:

有效

法律詳情:
IPC分類號: A23L1/28,A23L1/308 主分類號: A23L1/28,A23L1/308
申請人: 河南省農科院農副產品加工研究所
發明人: 王安建,魏書信,田廣瑞
地址: 450002 河南省鄭州市農業路1號
優先權: CN201010269246A
專利代理機構: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 代理人: 劉建芳;黃偉
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201010269246.0

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明屬于膳食纖維的制備技術領域,特別涉及一種以玉米皮等谷物種皮為原料利用固態氣爆技術制備膳食纖維的方法。包括以下步驟:調節谷物種皮的含水量至50~300%,然后置于密封的氣爆裝置中;氣爆裝置于5~25min內升壓至0.4~1.2MPa,保壓10~120s后瞬間降壓;處理后的谷物種皮加水提取、除去其中的淀粉和蛋白質、改性,分離除雜后即得所述的膳食纖維。本發明方法操作簡單,提取方便、快捷,原料來源豐富,生產成本低,可以同時得到兩種高品質的玉米皮膳食纖維產品,純度高,得率大,得率和生理活性都得到了顯著提高。

權利要求書

1.固態氣爆技術制備膳食纖維的方法,以谷物種皮為原料,其特征在于,包括以下步驟:調節谷物種皮的含水量至50~300%,然后置于密封的氣爆裝置中;氣爆裝置于5~25min內升壓至0.4~1.2Mpa,保壓10~120s后瞬間降壓;處理后的谷物種皮加水提取、除去其中的淀粉和蛋白質、改性,分離除雜后即得所述的膳食纖維。2.如權利要求1所述的固態氣爆制備膳食纖維的方法,其特征在于,將處理后的谷物種皮按料液比1∶8~16加水,在溫度70~90℃,pH值5~8的條件提取1h,然后每克底物分別加入10mg的中溫α-淀粉酶、糖化酶和中性蛋白酶去除淀粉和蛋白質。3.如權利要求1所述的固態氣爆制備膳食纖維的方法,其特征在于,加入木聚糖酶和纖維素酶進行改性制備膳食纖維,兩者加入的量各為30~60mg/g底物。4.如權利要求1所述的固態氣爆制備膳食纖維的方法,其特征在于,谷物種皮粉碎至4~80目。5.如權利要求1所述的固態氣爆制備膳食纖維的方法,其特征在于,改性后進行離心分離,不溶物烘干即得不溶性膳食纖維;上清液濃縮、醇析、分離后得水溶性膳食纖維。6.如權利要求5所述的固態氣爆制備膳食纖維的方法,其特征在于,上清液減壓濃縮至原體積的1/3后,加入無水乙醇使乙醇的最終濃度為60~80%,醇析3~10h,沉淀離心干燥后即為水溶性膳食纖維。7.如權利要求1-6之一所述的固態氣爆制備膳食纖維的方法,其特征在于,氣爆裝置的加熱方式為電加熱或直接明火加熱。

說明書

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(一)技術領域

本發明屬于膳食纖維的制備技術領域,特別涉及一種以玉米皮等谷物種皮為原料,利用固態氣爆技術制備膳食纖維的方法。

(二)背景技術

膳食纖維是指能抗人體小腸消化吸收而在人體大腸能部分或全部發酵的可食用的植物性成分,包括多糖、寡糖、木質素以及相關的植物物質。根據其溶解性的不同可分為水溶性膳食纖維和水不溶性膳食纖維。膳食纖維的功效已被人們廣泛認識,并被稱為“第七營養素”。經科學研究證明,增加飲食中膳食纖維的含量可以減少心腦血管疾病、糖尿病的發病率,預防結腸癌,減輕長期大量飲酒對胰臟的損傷,降低膽固醇的含量,清除外源有害物質。同時,水溶性膳食纖維比水不溶性的具有更強的功能性,如持水性強,更有效地預防便秘、結腸癌和糖尿病,促進腸道有益菌的增殖。而目前市場上的產品多以水不溶性膳食纖維為主,因此開發高品質的水溶性膳食纖維具有巨大的前景。

谷物種皮是谷物淀粉生產的副產品,其纖維含量約50%,是物美價廉的食物纖維源,但由于技術和條件的限制,大多只作為飼料甚至肥料使用。以谷物種皮為原料制備膳食纖維能夠極大提升谷物種皮的價值,變廢為寶,拓展谷物加工的深度,促進農作物產業的健康和可持續發展。目前國內利用谷物種皮制備膳食纖維主要采用化學處理法,酶水解法等。化學法的成本較低,但酸堿處理使膳食纖維分子結構遭到破壞,產品的品質特性較差。而酶處理法的膳食纖維得率較低,相對而言成本較高,不利于谷物種皮膳食纖維的工業化生產和在實際生產中的應用。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種固態氣爆制備膳食纖維的方法,以克服傳統制備方法存在的對膳食纖維破壞嚴重、纖維得率較低、水溶性成分含量低等缺點。

本發明采用的技術方案如下:

以玉米皮等谷物種皮為原料,利用固態氣爆技術制備膳食纖維的方法,包括以下步驟:

調節谷物種皮的含水量至50~300%,然后置于密封的氣爆裝置中;氣爆裝置于5~25min內升壓至0.4~1.2Mpa,保壓10~120s后瞬間降壓;處理后的谷物種皮加水提取、除去其中的淀粉和蛋白質、改性,分離除雜后即得所述的膳食纖維。

進一步,谷物種皮粉碎至4~80目。

固態氣爆階段,加熱方式為電加熱或直接明火加熱。

將處理后的谷物種皮按料液比1∶8~16加水,在溫度70~90℃,pH值5~8的條件提取1h,然后按照10mg/g底物的量分別加入中溫α-淀粉酶、糖化酶和中性蛋白酶去除淀粉和蛋白質。

加入木聚糖酶和纖維素酶進行改性制備膳食纖維,兩者加入的量各為30~60mg/g底物。

改性后進行離心分離,不溶物烘干即得不溶性膳食纖維;上清液濃縮、醇析、分離后得水溶性膳食纖維。

具體的,上清液減壓濃縮至原體積的1/3后,加入無水乙醇使乙醇的最終體積濃度為60~80%,醇析3~10h,沉淀離心干燥后即為水溶性膳食纖維。

更為具體的,以玉米皮為例,步驟如下:

1)原料預處理:選用無霉變生蟲的玉米皮,清理除雜后,不粉碎或粉碎至4~80目,再采用浸泡或噴灑方式提高玉米皮含水量至50~300%,瀝水后密封進行一定時間的均濕使其內部水分均衡;一般春冬兩季吸水時長為30~60min,均濕時長為40~90min,夏秋兩季吸水時長為20~40min,均濕時長為30~60min。

2)固態氣爆:經步驟1)處理過的玉米皮裝入氣爆裝置中,密封,采用電加熱或直接明火加熱,在5~25min內升壓至0.4~1.2MPa,并保壓10~120s后瞬間卸壓,完成氣爆并收集物料。

3)熱水提取:將經步驟2)處理過的玉米皮加水按料液質量比1∶8~16,溫度70~90℃,pH值5~8的條件提取1h,每克底物分別加入10mg中溫α-淀粉酶、糖化酶和中性蛋白酶去除淀粉和蛋白質;

4)雙酶改性:每克底物分別加入30~60mg木聚糖酶和纖維素酶,在酶使用說明書給出的最適條件下進行改性制備膳食纖維;

5)分離純化:離心分離,沉淀烘干即為不溶性膳食纖維;上清液減壓濃縮至原體積的1/3后,加入無水乙醇使乙醇的最終濃度為60~80%,醇析3~10h,沉淀離心干燥后即為水溶性膳食纖維。

在本發明的固態氣爆中,玉米皮的粒度過大時影響水分的均勻和氣爆的效果,同時也不利于后期的制備;而粒度小于80目時,物料呈粉狀,易結團,能耗大,不適宜進行氣爆處理。含水量過低的玉米皮在高溫高壓下變色嚴重,影響產品的色澤和生理活性;而水分大于300%時,影響達到預設壓強的速率,增大能耗,同時也會加大水溶性目的物的損失。壓強低于0.4Mpa時氣爆效果不顯著,而壓力過高則造成物料的變色和成分的破壞,最終影響產品的性狀。保壓一定時間后,繼續保壓對氣爆效果的影響不大,增加能耗;同時還會對產品的特性產生不利的影響。

采用固態氣爆技術,其原理主要是玉米皮在瞬間由高溫、高壓突然降到常溫、常壓,原料內部的水分突然汽化,氣體突然膨脹,發生噴爆,從而使玉米皮組織呈海綿狀,體積增大,一些結構組織如纖維束等被破壞,內含物暴露,有利于目的物的溶出,改善了酶對木質素、纖維素等底物的作用,提高了膳食纖維的得率,同時對膳食纖維的持水力、吸附性等生理活性有顯著提高。與普通的氣流膨化相比,由于物料含有較高的水分,固態氣爆技術抑制了物料的褐變,更有利于提供色澤良好的產品,并改善其生理活性。

本發明可同時得到兩種高品質的玉米皮膳食纖維產品,純度高,其中水溶性膳食纖維純度大于70%,水不溶性膳食纖維純度大于80%;得率高,水溶性膳食纖維的得率最高達18%,水不溶性膳食纖維得率大于60%;膨脹力達3.30mL/g以上,持水力在600%以上,生產指標(得率)和產品生理活性都得到了顯著提高。

本發明相對于現有技術,有以下優點:

本發明方法操作簡單,提取方便、快捷,原料來源豐富,生產成本低,可以同時得到兩種高品質的玉米皮膳食纖維產品,純度高,得率大,得率和生理活性都得到了顯著提高。

(四)具體實施方式:

以下以具體實施例來說明本發明的技術方案,但本發明的保護范圍不限于此:

以下實施例以玉米皮為例,方法也同樣適用于其他谷物種皮。

實施例1

固態氣爆制備玉米皮膳食纖維的方法,步驟如下:

(1)將粉碎后過40目篩的玉米皮加水完全淹沒后,浸泡30min,瀝水后密封均濕40min,使其水分均衡并達到100%。

(2)將經步驟(1)處理過的玉米皮裝入氣爆裝置中,密封,直接明火加熱,控制火力使氣爆裝置內壓力約15mi?n升至0.6MPa,保壓30s后瞬間卸壓,完成氣爆并收集物料。

(3)氣爆后的玉米皮加入其干重14倍的水,在溫度80℃,pH值為5的條件下,提取60min。

(4)調溫至60℃,調pH至5.0,加中溫α-淀粉酶10mg/g底物,酶解45min;然后調pH至4.5,加糖化酶10mg/g底物,酶解60min。調溫至40℃,調pH至7.0,加中性蛋白酶10mg/g底物,酶解90min,去除所含的淀粉和蛋白質。

(5)調溫至50℃,調pH至4.8,加木聚糖酶和纖維素酶各40mg/g底物,酶解90min,改性制備膳食纖維。

(6)離心分離,沉淀烘干即為不溶性膳食纖維,得率68.7%,純度81.2%,膨脹力3.42mL/g以上,持水力在645%以上;上清液減壓濃縮后,加入無水乙醇醇析3h,離心后得到的沉淀即為水溶性膳食纖維,得率為13.4%,純度72.3%。

實施例2

固態氣爆制備玉米皮膳食纖維的方法,步驟如下:

(1)將粉碎后過60目篩的玉米皮用水噴灑40min,瀝水后密封均濕60min,使其水分均衡并達到180%。

(2)將經步驟(1)處理過的玉米皮裝入氣爆裝置中,密封,采取電加熱方式,控制電壓使氣爆裝置內壓力約15min升至0.8MPa,保壓60s后瞬間卸壓,完成氣爆并收集物料。

(3)氣爆后的玉米皮加入其干重14倍的水,在溫度為80℃,pH值為5的條件下,提取60min。

(4)調溫至60℃,調pH至5.0,加中溫α-淀粉酶10mg/g底物,酶解45min;然后調pH至4.5,加糖化酶10mg/g底物,酶解60min。調溫至40℃,調pH至7.0,加中性蛋白酶10mg/g底物,酶解90mi?n,去除所含的淀粉和蛋白質。

(5)調溫至50℃,調pH至4.8,加木聚糖酶和纖維素酶各40mg/g底物,酶解90min,改性制備膳食纖維。

(6)離心分離,沉淀烘干即為不溶性膳食纖維,得率65.3%,純度81.9%,膨脹力3.39mL/g,持水力在651%;上清液減壓濃縮后,加入無水乙醇醇析5h,離心后得到的沉淀即為水溶性膳食纖維,得率為15.1%,純度72.1%。

實施例3

固態氣爆制備玉米皮膳食纖維的方法,步驟如下:

(1)將粉碎后過10目篩的玉米皮加水完全淹沒后,浸泡50min,瀝水后密封均濕90min,使其水分均衡并達到240%。

(2)將經步驟(1)處理過的玉米皮裝入氣爆裝置中,密封,直接明火加熱,控制火力使氣爆裝置內壓力約20min升至1.0MPa,保壓90s后瞬間卸壓,完成氣爆并收集物料。

(3)氣爆后的玉米皮加入其干重14倍的水,在溫度為80℃,pH值為5的條件下,提取60min。

(4)調溫至60℃,調pH至5.0,加中溫α-淀粉酶10mg/g底物,酶解45min;然后調pH至4.5,加糖化酶10mg/g底物,酶解60min。調溫至40℃,調pH至7.0,加中性蛋白酶10mg/g底物,酶解90min,去除所含的淀粉和蛋白質。

(5)調溫至50℃,調pH至4.8,加木聚糖酶和纖維素酶各40mg/g底物,酶解90min,改性制備膳食纖維。

(6)離心分離,沉淀烘干即為不溶性膳食纖維,得率63.5%,純度82.2%,膨脹力3.45mL/g,持水力在629%;上清液減壓濃縮后,加入無水乙醇醇析8h,離心后得到的沉淀即為水溶性膳食纖維,得率為17.5%,純度72.6%。

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