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维戈塞尔塔VS皇家社会前瞻: 一種提取膳食纖維的方法.pdf

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一種 提取 膳食 纖維 方法
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摘要
申請專利號:

CN201310183303.7

申請日:

2013.05.17

公開號:

CN103222628B

公開日:

2015.01.14

當前法律狀態:

有效性:

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):A23L 1/308申請日:20130517|||公開
IPC分類號: A23L1/308 主分類號: A23L1/308
申請人: 中國農業科學院農產品加工研究所
發明人: 木泰華; 王曉梅; 陳井旺; 孫紅男; 張苗
地址: 100193 北京市海淀區圓明園西路2號
優先權:
專利代理機構: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245 代理人: 關暢
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310183303.7

授權公告號:

103222628B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.14|||2013.08.28|||2013.07.31

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種提取甘薯膳食纖維的方法。該方法包括如下步驟:將含有淀粉的原料、水和酶混勻進行酶解,得到酶解液;2)將步驟1)所得酶解液加水進行過濾,取濾渣干燥后進行粉碎,得到所述膳食纖維。該方法所得膳食纖維純度較高、物化功能性質較好、食用安全可靠;提取藝較簡單,所需酶種類少,酶解時間短,成本低廉,適于產業化應用。

權利要求書

權利要求書
1.   一種提取膳食纖維的方法,包括如下步驟:
1)將含有淀粉的原料、水和酶混勻進行酶解,得到酶解液;
2)將步驟1)所得酶解液加水進行過濾,取濾渣干燥后進行粉碎,得到所述膳食纖維。

2.   根據權利要求1所述的方法,其特征在于:所述步驟1)中,含有淀粉的原料為果蔬或糧食作物,具體選自甘薯、玉米、馬鈴薯、小麥、木薯、紫薯、荸薺、葛根和綠豆中的至少一種。

3.   根據權利要求1或2所述的方法,其特征在于:所述步驟1)酶解步驟中,所用酶為耐高溫α?淀粉酶,具體為Suhong AA Plusα?淀粉酶;或,
所述酶的酶活為30000U/mL?40000U/mL,具體為39531U/mL。

4.   根據權利要求1?3任一所述的方法,其特征在于:所述步驟1)中,所述含有淀粉的原料的質量均以干基進行計算;
所述水的用量與含有淀粉的原料的用量比為20?40ml/g,具體為23ml/g;或,
所述酶與含有淀粉的原料的用量比為10?20μl/g,具體為12.5μl/g。

5.   根據權利要求1?4任一所述的方法,其特征在于:所述步驟1)酶解步驟中,溫度為60?100℃,具體為80℃;或,
時間為15?60min,具體為52min。

6.   根據權利要求1?5任一所述的方法,其特征在于:所述步驟2)中,水與酶解液的體積比為0?2∶1,且所述水的用量不為0。

7.   根據權利要求1?6任一所述的方法,其特征在于:所述步驟2)過濾步驟中,濾孔的直徑為80?500目,具體為200目。

8.   根據權利要求1?7任一所述的方法,其特征在于:所述步驟2)粉碎步驟中,粉碎后的目數為80?400目,具體為200目。

說明書

說明書一種提取膳食纖維的方法
技術領域
本發明涉及一種提取膳食纖維的方法。
背景技術
我國甘薯資源十分豐富,種植面積和產量均居世界首位,是列于稻谷、玉米、小麥之后的第四大糧食作物,在國民經濟中占有重要位置。我國甘薯主要用于制備淀粉,其生產過程中會產生大量廢渣。甘薯廢渣中含有大量的膳食纖維,而膳食纖維具有增強腸道功能、防止便秘、控制體重、降低血液膽固醇含量、預防心血管疾病等多種功能活性。然而,目前我國大部分甘薯渣被用來飼養牲畜,還有一部分被直接拋棄,造成了嚴重的資源浪費和環境污染。因此,尋求一種簡易、實用、成本低廉的從甘薯渣中提取膳食纖維的工藝技術迫在眉睫。
酶解法是提取膳食纖維最常用的方法。孫健等利用α?淀粉酶、胰蛋白酶和糖化酶從甘薯渣中成功提取了膳食纖維并對其特性進行了研究。張玲玲等利用耐熱α?淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶和蛋白酶酶解的方法從多個品種甘薯中提取了膳食纖維。吳少福等將薯渣加熱糊化后,通過添加淀粉酶、糖化酶和木瓜蛋白酶的方法來提取膳食纖維,并對其純度和膨脹力進行了分析。美國官方分析化學師協會AOAC991.43《食品中總的、可溶性及不溶性膳食纖維的酶重量測定法》是目前常用的膳食纖維定量方法,該法也是連續采用耐高溫α?淀粉酶、蛋白酶和淀粉葡萄糖苷酶來提取膳食纖維。然而,采用多種酶連續酶解法提取膳食纖維,工藝繁瑣、成本較高,并且會由于對酶適pH值的調節而混入大量的鹽離子。因此,單酶法提取膳食纖維逐漸引起了人們的關注。目前尚未有單酶法提取甘薯膳食纖維的報道。
發明內容
本發明的目的是提供一種提取膳食纖維的方法。
本發明提供的提取膳食纖維的方法,包括如下步驟:
1)將含有淀粉的原料、水和酶混勻進行酶解,得到酶解液;
2)將步驟1)所得酶解液加水進行過濾,取濾渣干燥后進行粉碎,得到所述膳食纖維。
上述方法所述步驟1)中,含有淀粉的原料為果蔬或糧食作物,具體選自甘薯、玉米、馬鈴薯、小麥、木薯、紫薯、荸薺、葛根和綠豆中的至少一種。所用原料可為干的或濕的原料,可以是未經加工的淀粉型作物,也可以使淀粉生產后的渣料;具體可為甘薯淀粉生產后得到的干薯渣或濕薯渣;
所述步驟1)中,,所用酶為耐高溫α?淀粉酶,具體為Suhong AA Plusα?淀粉酶,可購自Novozymes公司,批號為AYSG4099;所述酶的酶活為30000?40000U/mL,具體為39531U/mL,酶活是酶活力的度量單位。1個酶活力單位是指在特定條件下,1分鐘內能轉化1微摩爾底物的酶量。
所述步驟1)中,含有淀粉的原料的質量均以干基進行計算;水的用量與淀粉的原料的用量比為20?40ml/g,具體為23ml/g;
所述酶與底物(也即含有淀粉的原料)的用量比比為0.02?62.5μl/g,具體為12.5μl/g;
所述酶的酶解溫度為60?100℃,具體為70℃或80℃或90℃或100℃或80?100℃或80?90℃或70?100℃或90?100℃;
所述酶的酶解時間為15?60min,具體為52min。
所述步驟2)中,水與酶解液的體積比為0?2∶1,且所述水的用量不為0。
所述步驟2)中,過濾步驟的濾孔直徑為80?500目,具體為200目。
所述步驟2)中,干燥裝置選自烘箱、氣流干燥機和滾筒干燥機中的至少一種。
具體的參數:
烘箱干燥的具體條件如下:控制烘箱溫度為40?105℃,具體為60℃;進料濕度可為0?100%,出料濕度控制為0?10%;時間為10?14小時,具體為12小時;
氣流干燥機干燥的具體條件如下:進口溫度130?300℃,具體為180℃,出口溫度控制在30?60℃,具體為50℃,進料濕度控制為0?60%,出料濕度控制為0?10%。
滾筒干燥機干燥的具體條件如下:入口氣體溫度400?600℃,具體為500℃,進料濕度控制為0?50%,出料濕度控制為0?10%。
所述步驟2)中,所述粉碎步驟包括超微粉碎;由于膳食纖維渣硬度較大,故可用對輥粉碎機進行初步粉碎,再用超微粉碎機進行深度粉碎;所用粉碎裝置選自對輥粉碎機、超微粉碎機、氣流粉碎機和研磨機中的至少一種。粉碎后產品的目數控制在80?400目,優選200目。
本發明的方法具有以下優點:
1、本方法相比于傳統酶解法工藝較簡單,所需酶種類少,酶解時間短,酶解過程中無需調節pH,拒絕了無機鹽離子的混入,成本低廉;
2、本方法提取的甘薯膳食纖維產品純度較高,過濾脫水的同時伴隨加水,從而降低了產品中可溶性糖的含量,物化和功能性質較好,是一種優質的膳食纖維保健產品;
3、提取工藝只涉及酶解罐、板框壓濾機、烘箱或者氣流干燥機、對輥粉碎機和超微粉碎機,設備簡單、種類少、造價低,易于操作和產業化應用。
4、以淀粉型甘薯品種“密選I號”提取淀粉后的薯渣為原料提取甘薯膳食纖維,所得甘薯膳食纖維提取率為94.02%,甘薯膳食纖維產品的純度為90%以上。
附圖說明
圖1為甘薯渣初始狀態。
圖2為甘薯渣調漿后狀態。
圖3為酶解后甘薯膳食纖維酶解液狀態。
圖4為過濾后濕甘薯膳食纖維產品的狀態。
圖5為干燥后得到的甘薯膳食纖維渣。
圖6為粉碎后得到的甘薯膳食纖維產品。
圖7為甘薯膳食纖維產品中淀粉含量隨著酶與底物濃度比的變化關系。
圖8為甘薯膳食纖維產品中淀粉含量隨酶解溫度的變化關系。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步闡述,但本發明并不限于以下實施例。所述方法如無特別說明均為常規方法。所述原材料如無特別說明均能從公開商業途徑而得。下述實施例所用耐高溫α?淀粉酶均為Suhong AA Plusα?淀粉酶,購自Novozymes公司,批號為AYSG4099。所用原料均為甘薯渣,甘薯品種均為淀粉型品種“密選I號”,購自北京密云,甘薯渣為甘薯淀粉加工產生的廢渣,其基本成分見表1。
表1甘薯渣的基本化學組成(%)

實施例1、
1)準確稱取1.0g甘薯渣(如圖1所示),將稱好的試樣置于帶有玻璃瓶塞的三角瓶中,加40mL水稀釋到至液固比(也即水的用量與甘薯渣的用量比)為40mL/g,實物如圖2所示,再分別按照0.02μl/g,0.1μl/g,0.5μl/g,2.5μl/g,12.5μl/g和62.5μl/g的酶與底物濃度比(也即酶與水的用量與含有淀粉的原料的用量比)加入酶活為39531U/mL的耐高溫α?淀粉酶,置于水浴恒溫振蕩器中于100℃進行酶解15min得到酶解液(如圖3所示);
2)將步驟1)所得酶解液中加入2倍體積的水,用坩堝進行過濾,坩堝的濾孔直徑為200目,取濾渣用烘箱進行溫風干燥,干燥溫度為60℃,時間為12h,進料濕度為82.24%,出料濕度為8%,所得干燥后甘薯膳食纖維渣的實物如圖5所示,再用萬能粉碎機進行超微粉碎至目數為200目,得到甘薯膳食纖維產品,實物照片如圖6所示。
該甘薯膳食纖維產品中淀粉含量和膳食纖維純度隨著酶與底物濃度比的變化關系如圖7所示。X=log5(50A),在X=0?4范圍內,甘薯渣中淀粉含量隨著酶與底物濃度比的增大而減小,而甘薯渣中的膳食纖維純度隨著酶與底物濃度比的增大而增大。當X≥4時,隨著酶與底物濃度比的增大,甘薯渣中淀粉含量和膳食纖維純度的變化不明顯。當X=4時,對應的酶與底物濃度比為12.5μl/g。
實施例2、
按照與實施例1相同的方法,將酶與底物濃度比(也即酶與水的用量與含有淀粉的原料的用量比)固定為12.5μl/g,將酶解溫度依次替換為60℃、70℃、80℃和90℃,得到甘薯膳食纖維產品。
該甘薯膳食纖維產品中淀粉含量隨酶解溫度的變化關系如圖8所示。在酶解溫度在60?80℃范圍內,甘薯渣中淀粉含量溫度的升高而減小,而甘薯渣中的膳食纖維純度隨著溫度的升高而增大。當X≥80℃時,隨著溫度的升高,二者變化并不明顯。
實施例3、
按照與實施例1相同的方法,將液固比(也即水的用量與甘薯渣的用量比)固定為23ml/g,酶與甘薯渣的用量比固定為12.5μl/g,酶解溫度固定為80℃,酶解時間固定為52min,得到甘薯膳食纖維產品。
該甘薯膳食纖維產品中各成分含量的測定方法及結果如下:
蛋白、脂肪、灰分、水分測定:蛋白含量測定參照AOAC955.04,采用凱氏定氮法,轉換系數6.25;灰分含量測定參照AOAC923.03,樣品置于馬弗爐中550℃灰化2h,剩余殘渣與樣品重量比例即為灰分含量;脂肪含量測定參照AOAC960.39,采用索氏提取法。樣品于105℃放置4h,恒重后的失重量即為水分含量。
淀粉測定方法:
1)100mg樣品置于15mL具塞離心管中,加入10mL80%乙醇,充分混勻,80℃下水浴10min后,3000g離心10min,收集沉淀,80%乙醇重復清洗3次,離心管連同沉淀烘干用于下一步分析。
2)用0.2mL80%乙醇潤濕干燥后沉淀,后加入3.0mL耐熱高溫α?淀粉酶,漩渦儀混勻后立即置于沸水中反應6min。
3)將試管置于50℃水浴中平衡5min,加入0.1mL淀粉葡萄糖苷酶,充分混勻,50℃下水域30min。
4)將試管中液體定容至100mL,定容后的懸濁液3000rpm離心10min,收集上清。
5)取0.1mL離心后上清液加入3ml GOPOD,50℃水域20min,510nm測定并記錄吸光值,以D?葡萄糖作為標準品。
結果計算:
淀粉(%)=ΔA×F×FV×0.9/W
ΔA:樣品吸光度
F:100/D?葡萄糖表品吸光度
FV:100或1000,根據定容體積確定
W:稱量樣品粉末的質量
可溶性糖含量的測定:1)標準曲線的制作:向試管內加入1ml9%苯酚溶液,搖勻,再從管液正面以5?20S加入5ml濃硫酸,搖勻。比色液總體積為8ml,在室溫下放置30min,比色。然后以空白為參比,在485nm波長下比色,以糖含量為橫坐標,吸光度為縱坐標,繪制標準曲線,求出標準直線方程。2)稱取0.10g樣品,加入10ml蒸餾水,塑料薄膜封口,于沸水中提取30min,提取液過濾入25ml容量瓶中,反復漂洗試管及殘渣,定容至刻度。3)測定:吸取0.5ml樣品液于試管中,加蒸餾水1.5ml,同制作標準曲線的步驟,按順序分別加入苯酚、濃硫酸溶液,顯色并測定吸光度。由標準曲線查出糖的量。
結果計算
可溶性糖含量(%)=從標準曲線查得糖的量(μg)×提取液體積(ml)×稀釋倍數/[測定用樣品液的體積(ml)×樣品重量(g)×106]×100
膳食纖維構成成分測定:
1)樣品10g溶于200ml蒸餾水中,配成懸濁液,然后100℃保溫20min,取出冷卻,加入含有0.2mg/mlα?淀粉酶和0.01M氯化鈣的醋酸緩沖溶液50ml。60℃保溫30min后離心收集沉淀并用蒸餾水、甲醇、丙酮洗滌,烘干得到膳食纖維純品,用于其化學組成分析。
2)2g細胞壁物質在90℃的條件下用500ml0.25%草酸銨溶液提取。殘渣用蒸餾水,甲醇,丙酮洗滌后烘干稱重。提取液經過透析,凍干后稱重,得到果膠類物質C1。脫膠渣在室溫下用含有0.1%硼氫化鈉的4M氫氧化鉀溶液提取18h。堿性提取液用醋酸中和后,透析、凍干得半纖維素C2。
殘渣用蒸餾水、甲醇、丙酮洗滌后干燥得C3。
C3加入72%的硫酸4℃于冰箱中緩慢攪拌一夜,過濾干燥稱重得C4。其中灰分含量為C5。木質素含量為C4?C5,纖維素含量為C3?C4?C5。
結果計算:
纖維素、半纖維素、木質素和果膠各自干重與四者干重總和的比值×100,即為各自在膳食纖維構成中的比例DF。
單糖組成測定:膳食纖維產品的水解參照Salvador等的方法,5mg膳食纖維樣品分散于1mL12M的硫酸溶液中,30℃下處理1h,隨后用去離子水將其稀釋至1M,置于沸水浴中反應3h,冷卻至室溫后,水解液用6M氫氧化鈉溶液中和,最后用去離子水將其定容至50mL,置于4℃下待測。
單糖測定儀器為Dionex公司的ICS?3000Bio?LC system,柱子型號為CarboPac PA10(250×4mm)同時配備一個CarboPac?;ぶ?25×4mm)。上樣量20μl,檢測溫度30℃,洗脫液流速為1.0mL/min。洗脫程序為:4mM氫氧化鈉溶液洗脫25min中性糖,然后梯度洗脫糖醛酸,洗脫時間15min,最終洗脫液中氫氧化鈉溶液濃度為100mM,醋酸鈉溶液濃度為170mM,下次進樣前,柱子用200mM氫氧化鈉溶液沖洗10min,再用4mM氫氧化鈉溶液平衡10min。信號檢測用脈沖安培檢測器進行,不同電勢E1=0.1V,E2=0.1V,E3=0.1V,E4=?2V,E5=?2V,E6=0.6V,E7=?0.1V,E8=?0.1V分別應用的延遲時間為T1=0s,T2=0.20s,T3=0.40s,T4=0.41s,T5=0.42s,T6=0.43s,T7=0.44s,T8=0.50s,靈敏度1μC。
該甘薯膳食纖維產品的基本化學組成見表2。
表2、甘薯膳食纖維產品的基本化學組成(%)

由表2可知,經該工藝處理后所得膳食纖維產品的純度達92%以上,產品中的淀粉幾乎水解完全。
該甘薯膳食纖維產品的膳食纖維構成見表3。
表3、膳食纖維的構成成分(%)

由表3可知,纖維素是甘薯膳食纖維的主要構成成分,其次是果膠和木質素,半纖維素的比例最小。
該甘薯膳食纖維產品中單糖的測定結果見表4。
表4、甘薯膳食纖維產品的單糖組成(%)


由表4可知,甘薯膳食纖維的主要單糖組成是葡萄糖,其來源主要是纖維素。其次是半乳糖醛酸和半乳糖,主要來自果膠中的聚半乳糖醛酸(HG)、鼠李糖半乳糖醛酸聚糖I(RG I)、鼠李糖半乳糖醛酸聚糖II(RG II)和木糖半乳糖醛酸聚糖(XG)組木糖含量次之,其主要來源是甘薯膳食纖維中的半纖維素?!  ∧諶堇醋宰ɡ鴚ww.www.vmyqew.com.cn轉載請標明出處

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