專利名稱：一種酶堿法結合濕法超微粉碎制備膳食纖維的方法
一種酶堿法結合濕法超微粉碎制備膳食纖維的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種利用微波、酶堿法結合濕法超微粉碎制備膳食纖維的方法，屬于功能性食品添加劑制備技術領域。
背景技術：
膳食纖維是指不為人體消化的多糖碳水化合物與木質素的總稱，它主要包括木質 素、纖維素、半纖維素等。膳食纖維在人體內雖不被吸收，但它有很多對人體有益的作用。根 據(jù)現(xiàn)代醫(yī)學界、科學界研究證明，它有助于調節(jié)體內碳水化合物和脂質的代謝及礦物質的 吸收，能顯著降低血脂和體內過氧化水平，對肥胖病、高血壓、冠狀動脈粥樣硬化、膽結石、 糖尿病、結腸病、高血脂、心臟病及心血管疾病等有一定的預防和治療作用，還有防止腹瀉、 保護肝臟及提高免疫力等生理功能(中國食品產(chǎn)業(yè)網(wǎng)和北京農(nóng)學院食品科學系網(wǎng)報道)。 它具有與已知六大營養(yǎng)素(蛋白質、脂肪、糖、維生素、礦物質和水)完全不同的生理作用， 被稱為“第七營養(yǎng)素”。膳食纖維是一種功能性食品添加劑，美國、日本等國針對近年來大腸癌、冠心病、 糖尿病、肥胖癥增加趨勢，已將增加膳食纖維作為抑制這類疾病的方法之一。我國已于1997 年經(jīng)中國食品添加劑標準化技術委員會批準，可將膳食纖維用于各類食品。20世紀后期，由 于膳食結構改變而導致人的過營養(yǎng)亞健康狀態(tài)問題的凸顯，使得麥麩膳食纖維的制備與應 用技術受到人們越來越多的關注。麥麩是小麥制粉加工后的主要副產(chǎn)品，其比例約占小麥制粉加工量的20%。小麥 麩皮主要由小麥的皮層組織和一定量的胚乳及麥胚組成，除大量的纖維成分外，還含有豐 富的蛋白質、脂肪、碳水化合物、礦物質和維生素等營養(yǎng)成分；因此，麥麩被視為較好的膳食 纖維資源。由于我國是小麥生產(chǎn)大國，麥麩資源非常豐富，因此從麥麩中提取膳食纖維具有 廣闊的前景。制備膳食纖維的原料來源廣泛，而小麥麩是其中成本低且來源豐富的原料。關于 小麥膳食纖維的制備已有不少研究，這些研究中有些是通過洗滌和粉碎等物理方法制備粗 品膳食纖維，其產(chǎn)品適口性差，純度低；有些是利用酸堿處理的化學方法純化膳食纖維，其 產(chǎn)品純度較高，但半纖維素成分損失嚴重，影響產(chǎn)品質量；有些利用酶法通過少數(shù)幾種水解 酶處理麥麩，其產(chǎn)品純度偏低。另外，由于麥麩膳食纖維的顏色偏暗，嚴重影響產(chǎn)品的質量， 現(xiàn)有工藝通過活性炭、氯水、過氧化氫和次氯酸鈣等脫色劑單獨或復合漂白膳食纖維，雖作 用時間長達數(shù)天，但均未達到理想效果。如公開號為CN1718107的中國專利，公開了一種多 酶分步法制備小麥麩膳食纖維粉的方法，其技術要點是將普通小麥麩，利用內源植酸酶和 添加復合淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶處理，得到高純度的麥麩膳食纖維，然后以次氯酸鈉和過 氧化氫混合液脫色，再通過擠壓改性、靜置緩蘇和超微粉碎等工藝，制得優(yōu)質膳食纖維粉。 該膳食纖維粉可作為多種食品的膳食纖維營養(yǎng)強化劑。公開號為CN1973681的中國專利， 公開了一種燕麥深加工技術，具體為一種燕麥麩皮生產(chǎn)燕麥膳食纖維、營養(yǎng)粉的技術。解決 了現(xiàn)有技術中存在的燕麥不能有效綜合開發(fā)利用的問題。主要步驟包括將燕麥碾皮得到燕麥麩皮，微波滅酶，麩皮酶解，離心分離，對分離出的沉淀物干燥、超微粉碎后得到纖維粉，分離后的上清液經(jīng)過真空濃縮、噴霧干燥后得營養(yǎng)粉。

發(fā)明內容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種以小麥麩皮為原料，利用微波處理、酶法脫 除淀粉、堿法除蛋白質、雙氧水脫色、再利用濕法超微粉碎、纖維素酶法改性、噴霧干燥制成 精細膳食纖維的方法?！N酶堿法結合濕法超微粉碎制備膳食纖維的方法，包括粉碎、去除雜質、脫色、 超微粉碎、改性、純化和干燥，其特征在于，去除雜質的步驟如下將粉碎后去除植酸的麩皮在200W 500W的微波下處理2 3min，冷卻后，與其干 重6 8倍重量的水混合，調pH值至6.0 6. 5，加熱至60 65 °C時，按照0. 25 0. 35wt% 的添加量添加混合酶，水解30 40min ；然后調pH到11 12，75 85°C靜置50 70min， 煮沸2 3min，然后用45 50°C的溫水洗至中性，4000 5000r/min離心8 15min收集 沉淀，得去除雜質的麩皮。所述的混合酶由α-淀粉酶與糖化酶按質量比1 3混合制得。所述粉碎的步驟如下將新鮮的麩皮干燥至含水量10襯％以下，粉碎后過40目篩，水洗去除雜質和麩皮 表面的淀粉，然后加麩皮干重6 8倍的水，煮沸10 20min除去麩皮中的植酸，冷卻至室 溫，過濾得粉碎后去除植酸的麩皮。所述脫色為雙氧水脫色，步驟如下向去除雜質的麩皮中加水，使水的重量為其干重的6 8倍，調節(jié)pH到9，按溶液 體積5% 6%的添加量加入濃度為30% (g/Ι)的H2O2，70°C保溫脫色3 4h，用50°C的溫 水洗至中性，4500r/min離心lOmin，收集沉淀，得脫色麩皮。該步驟可使麩皮呈現(xiàn)微黃色。所述超微粉碎為濕法超微粉碎。所述改性的步驟如下向經(jīng)超微粉碎后的脫色麩皮加水，使水的重量為其干重的5 7倍，調pH為5. 0， 加入纖維素酶，在40°C下水解3. 5 4. 5h，纖維素酶的添加量為20U/g，過濾得改性膳食纖 維。所述的純化步驟如下將改性膳食纖維用70°C以上的熱水洗滌滅酶活，過濾收集不可溶性膳食纖維和濾 液，濾液濃縮至原體積的1/10 1/15后，加入濃縮液4倍體積的無水乙醇，靜置分離2 3h，5000r/min離心lOmin，沉淀即為可溶性膳食纖維，混合得到的不可溶性膳食纖維和可 溶性膳食纖維，得含水膳食纖維。所述的干燥采用離心噴霧干燥。上述離心噴霧干燥條件如下進料量為7. 5 8kg/h，料液溫度為60°C，熱空氣進 口溫度160 170°C，出干燥塔的空氣溫度60 70°C。上述各種生物酶及試劑均為市售產(chǎn)品，各操作條件如無特別說明，均可參照公開 號為CN1718107和CN1973681的中國專利。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比有以下優(yōu)點
1、本項工藝技術是采用微波技術和酶堿結合的方法提取小麥麩皮膳食纖維，最大 限度地提高了膳食纖維的得率，與酶法相比，酶堿法結合不僅降低了生產(chǎn)成本，而且提高了 膳食纖維的純度，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。2、應用該項技術提取小麥麩皮膳食纖維，不僅產(chǎn)率高而且質量好。經(jīng)測定，膳食纖 維提取率為45 48%，膨脹力達11 12mL/g，持水力620% 700%。3、利用濕法超微粉碎，將膳食纖維細化至200目以下，結合纖維素酶法對水不溶 性膳食纖維進行改性。在改善口感的同時顯著提高了所得產(chǎn)品的持水性、膨脹力和吸油力， 以最大限度的發(fā)揮膳食纖維的生理功效，拓寬了其作為食品添加劑的應用范圍。
具體實施方式下面結合實施例，對本發(fā)明做進一步描述，但本發(fā)明所保護范圍不限于此。實施例中所述α -淀粉酶購自棗莊市杰諾生物酶有限公司，糖化酶購自張家港金 源生物化工公司，纖維素酶購自棗莊市杰諾生物酶有限公司，離心式噴霧干燥機購自南京 宏鋼盛機械設備廠生產(chǎn)的LPG系列型號的離心式噴霧干燥機，膠體磨購自廊坊市惠友機械 有限公司廠生產(chǎn)的CWM型號的超微膠體磨。廣州化學試劑廠生產(chǎn)的30%的過氧化氫。實施例1一種酶堿法結合濕法超微粉碎制備膳食纖維的方法，將新鮮的麩皮采用微波干燥 至含水量10wt%，粉碎后過40目篩，得粉碎麩皮，然后將粉碎麩皮用水洗至不呈現(xiàn)乳白色， 除去雜質和麩皮表面的淀粉。然后將麩皮(干重)和水按重量比1 7混合，煮沸l(wèi)Omin， 達到除去麩皮中的植酸的目的，冷卻至室溫，過濾得粉碎后去除植酸的麩皮。然后將粉碎后去除植酸的麩皮在300W的微波下，處理2min，冷卻，然后加水至粉 碎后去除植酸的麩皮干重的 倍，并用鹽酸調pH值至6. 0，加熱至65°C后，按0. 3wt%的量 添加混合酶，水解30min，該混合酶由α-淀粉酶與糖化酶按質量比1 3混合制得。然后 用5wt%氫氧化鈉調節(jié)pH值到11，80°C靜置60min，除去蛋白質和部分脂肪。將料液煮沸 2min滅酶，再用50°C的溫水水洗至中性，4500r/min離心lOmin，收集沉淀，得去除雜質的麩 皮。向去除雜質的麩皮加水，使水的重量為其干重的7倍，氫氧化鈉調節(jié)pH為9，按溶 液體積5%的添加量加入濃度為30% (g/Ι)的H2O2，70°C保溫脫色4h，膳食纖維呈現(xiàn)微黃色 后，用50°C的溫水洗至中性，4500r/min離心IOmin收集沉淀，得脫色麩皮。向脫色麩皮加水，使混合物中固形物含量為60wt %，用超微磨進行濕法超微粉碎。 然后向經(jīng)超微粉碎后的脫色麩皮加水，使水的重量為其干重的7倍，調pH為5. 0，添加纖維 素酶，用量為20U/g，在40°C下水解4h，過濾得改性膳食纖維。將改性膳食纖維用80°C的熱水洗滌3次滅酶活并過濾收集不可溶性膳食纖維和 濾液。濾液濃縮至原體積的1/10后，加入濃縮液4倍體積的無水乙醇，靜置分離2h，50001·/ min離心lOmin，沉淀即為可溶性膳食纖維，混合得到的不可溶性膳食纖維和可溶性膳食纖 維，得含水膳食纖維。調整含水膳食纖維固形物含量為12wt%，采用離心式噴霧干燥機，控制進料量為 7.5kg/h，料液溫度為60°C，熱空氣進口溫度170°C，出干燥塔的空氣溫度65°C。經(jīng)檢測，膳食纖維提取率為45%，膨脹力達12mL/g，持水力680%，每噸膳食纖維生產(chǎn)成本較酶法生產(chǎn)成本降低400 500元。實施例2—種酶堿法結合濕法超微粉碎制備膳食纖維的方法，將新鮮的麩皮采用微波干燥至含水量10wt%，粉碎后過40目篩，得粉碎麩皮，然后將粉碎麩皮用水洗至不呈現(xiàn)乳白色， 除去雜質和麩皮表面的淀粉。然后將麩皮(干重)和水按重量比1 6混合，煮沸l(wèi)Omin， 達到除去麩皮中的植酸的目的，冷卻至室溫，過濾得粉碎后去除植酸的麩皮。然后將粉碎后去除植酸的麩皮在400W的微波下，處理3min，冷卻，然后加水至粉 碎后去除植酸的麩皮干重的6倍，并用鹽酸調pH值至6. 0，加熱至65°C后，按0. 3wt%的量 添加混合酶，水解30min，該混合酶由α-淀粉酶與糖化酶按質量比1 3混合制得。然后 用5wt%氫氧化鈉調節(jié)pH值到11，80°C靜置60min，除去蛋白質和部分脂肪。將料液煮沸 3min滅酶，再用50°C的溫水水洗至中性，4500r/min離心lOmin，收集沉淀，得去除雜質的麩 皮。向去除雜質的麩皮加水，使水的重量為其干重的6倍，氫氧化鈉調節(jié)pH為9，按溶 液體積5%的添加量加入濃度為30% (g/Ι)的H2O2, 70°C保溫脫色3h，膳食纖維呈現(xiàn)微黃色 后，用50°C的溫水洗至中性，4500r/min離心IOmin收集沉淀，得脫色麩皮。向脫色麩皮加水，使混合物中固形物含量為70wt %，用超微磨進行濕法超微粉碎。 然后向經(jīng)超微粉碎后的脫色麩皮加水，使水的重量為其干重的6倍，調pH為5. 0，添加纖維 素酶，用量為20U/g，在40°C下水解4h，過濾得改性膳食纖維。將改性膳食纖維用80°C的熱水洗滌3次滅酶活并過濾收集不可溶性膳食纖維和 濾液。濾液濃縮至原體積的1/12后，加入濃縮液4倍體積的無水乙醇，靜置分離3h，5000r/ min離心lOmin，沉淀即為可溶性膳食纖維，混合得到的不可溶性膳食纖維和可溶性膳食纖 維，得含水膳食纖維。調整含水膳食纖維固形物含量為14wt%，采用離心式噴霧干燥機，控制進料量為 7. 5kg/h，料液溫度為60°C，熱空氣進口溫度170°C，出干燥塔的空氣溫度65°C。經(jīng)檢測，膳食纖維提取率為40%，膨脹力達llmL/g，持水力650%，每噸膳食纖維 生產(chǎn)成本較酶法生產(chǎn)成本降低400 450元。實施例3一種酶堿法結合濕法超微粉碎制備膳食纖維的方法，將新鮮的麩皮采用微波干燥 至含水量10wt%，粉碎后過40目篩，得粉碎麩皮，然后將粉碎麩皮用水洗至不呈現(xiàn)乳白色， 除去雜質和麩皮表面的淀粉。然后將麩皮(干重)和水按重量比1 7混合，煮沸20min， 達到除去麩皮中的植酸的目的，冷卻至室溫，過濾得粉碎后去除植酸的麩皮。然后將粉碎后去除植酸的麩皮在500W的微波下，處理2. 5min,冷卻，然后加水至 粉碎后去除植酸的麩皮干重的8倍，并用鹽酸調pH值至6. 0，加熱至65°C后，按0. 25wt %的 量添加混合酶，水解35min，該混合酶由α -淀粉酶與糖化酶按質量比1 3混合制得。然 后用5wt%氫氧化鈉調節(jié)pH值到11，80°C靜置60min，除去蛋白質和部分脂肪。將料液煮沸 3min滅酶，再用50°C的溫水水洗至中性，4500r/min離心lOmin，得去除雜質的麩皮。向去除雜質的麩皮加水，使水的重量為其干重的6倍，氫氧化鈉調節(jié)pH為9，按溶 液體積6%的添加量加入濃度為30% (g/Ι)的H2O2，70°C保溫脫色4h，膳食纖維呈現(xiàn)微黃色 后，用50°C的溫水洗至中性，4500r/min離心IOmin收集沉淀，得脫色麩皮。
向脫色麩皮加水，使混合物中固形物含量為65wt%，用超微磨進行濕法超微粉碎。 然后向經(jīng)超微粉碎后的脫色麩皮加水，使水的重量為其干重的7倍，調pH為5. 0，添加纖維 素酶，用量為20U/g，在40°C下水解4h，過濾得改性膳食纖維。將改性膳食纖維用85°C的熱水洗滌3次滅酶活并過濾收集不可溶性膳食纖維和 濾液。濾液濃縮至原體積的1/15后，加入濃縮液4倍體積的無水乙醇，靜置分離3h，5000r/ min離心lOmin，收集沉淀，沉淀即為可溶性膳食纖維，混合得到的不可溶性膳食纖維和可 溶性膳食纖維，得含水膳食纖維。調整含水膳食纖維固形物含量為15wt%，采用離心式噴霧干燥機，控制進料量為 7. 5kg/h，料液溫度為60°C，熱空氣進口溫度170°C，出干燥塔的空氣溫度65°C。經(jīng)檢測，膳食纖維提取率為43%，膨脹力達10mL/g，持水力630%， 每噸膳食纖維 生產(chǎn)成本較酶法生產(chǎn)成本降低400 420元。
權利要求
一種酶堿法結合濕法超微粉碎制備膳食纖維的方法，包括粉碎、去除雜質、脫色、超微粉碎、改性、純化和干燥，其特征在于，去除雜質的步驟如下將粉碎后去除植酸的麩皮在200W～500W的微波下處理2～3min，冷卻后，與其干重6～8倍重量的水混合，調pH值至6.0～6.5，加熱至60～65℃時，按照0.25～0.35wt％的添加量添加混合酶，水解30～40min；然后調pH到11～12，75～85℃靜置50～70min，煮沸2～3min，然后用45～50℃的溫水洗至中性，4000～5000r/min離心8～15min收集沉淀，得去除雜質的麩皮。
2.如權利要求1所述的制備膳食纖維的方法，其特征在于，所述的混合酶由a-淀粉酶 與糖化酶按質量比13混合制得。
3.如權利1或2所述的制備膳食纖維的方法，其特征在于，所述粉碎的步驟如下 將新鮮的麩皮干燥至含水量10襯％以下，粉碎后過40目篩，水洗去除雜質和麩皮表面的淀粉，然后加麩皮干重6 8倍的水，煮沸10 20min除去麩皮中的植酸，冷卻至室溫， 過濾得粉碎后去除植酸的麩皮。
4.如權利1或2所述的制備膳食纖維的方法，其特征在于，所述脫色為雙氧水脫色，步 驟如下向去除雜質的麩皮中加水，使水的重量為其干重的6 8倍，調節(jié)pH到9，按溶液體積 5% 6%的添加量加入濃度為30%的H202，70V保溫脫色3 4h，用50°C的溫水洗至中性， 4500r/min離心lOmin，收集沉淀，得脫色麩皮。
5.如權利1或2所述的制備膳食纖維的方法，其特征在于，所述超微粉碎為濕法超微粉碎。
6.如權利1或2所述的制備膳食纖維的方法，其特征在于，所述改性的步驟如下向經(jīng)超微粉碎后的脫色麩皮加水，使水的重量為其干重的5 7倍，調pH為5. 0，加入 纖維素酶，在40°C下水解3. 5 4. 5h，纖維素酶的添加量為20U/g，過濾得改性膳食纖維。
7.如權利1或2所述的制備膳食纖維的方法，其特征在于，所述的純化步驟如下 將改性膳食纖維用70°C以上的熱水洗滌滅酶活，過濾收集不可溶性膳食纖維和濾液，濾液濃縮至原體積的1/10 1/15后，加入濃縮液4倍體積的無水乙醇，靜置分離2 3h， 5000r/min離心lOmin，沉淀即為可溶性膳食纖維，混合得到的不可溶性膳食纖維和可溶性 膳食纖維，得含水膳食纖維。
8.如權利1或2所述的制備膳食纖維的方法，其特征在于，所述的干燥采用離心噴霧干
9.如權利8所述的制備膳食纖維的方法，其特征在于，上述離心噴霧干燥條件如下進 料量為7. 5 8kg/h，料液溫度為60°C，熱空氣進口溫度160 170°C，出干燥塔的空氣溫度 65 °C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用微波、酶堿法結合濕法超微粉碎制備膳食纖維的方法，屬于功能性食品添加劑制備技術領域。它包括粉碎、去除雜質、脫色、超微粉碎、改性、純化和干燥，去除雜質是將粉碎后去除植酸的麩皮在微波下處理后，添加混合酶，水解；然后水洗、離心收集沉淀。本發(fā)明最大限度地提高了膳食纖維的得率，與酶法相比，酶堿法結合不僅降低了生產(chǎn)成本，而且提高了膳食纖維的純度，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號A23L1/28GK101828668SQ20101014506
公開日2010年9月15日 申請日期2010年4月13日 優(yōu)先權日2010年4月13日
發(fā)明者于功明, 張志國, 張玉倩, 王成忠, 趙乃峰 申請人:山東輕工業(yè)學院;山東廣明實業(yè)有限公司