CN101077197B - 废弃笋壳酶解制备功能性膳食纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种把废弃笋壳酶解制备功能性膳食纤维的方法，它包括把竹笋加工后废弃的笋壳清洗粉碎或烘干粉碎，脱脂；脱脂后的笋壳加入pH4.5～5.5的磷酸盐缓冲液15～20mL/g(笋壳干物重)和酶浓度为0.5～1％、酶活为5～10u/mL的纤维素分解酶液，在100～120rpm、50～60℃下，酶解1～2小时，脱色，真空干燥，得到笋壳功能性膳食纤维。本发明方法简单合理，有效利用了笋壳中的纤维资源，提高了笋壳中可溶性膳食纤维含量，用本发明可以开发出高品位竹笋产品，提高竹笋加工业的经济效益。同时，本发明有效地解决了笋壳堆置腐烂造成的一系列环境污染问题。
Description
技术领域
本发明属于农副产品废弃物深加工领域，涉及一种将废弃笋壳酶解制备功能性膳食纤维的方法。
背景技术
竹笋不仅具有性味甘寒、有利水益气、清热化痰、镇定安神的功效，而且具有低脂肪、低糖、多纤维的特点，被誉为“素食第一品”。在倡导健康饮食的今天，越来越受到人们的喜爱。据不完全统计，2000年我国竹笋产量达到了210万吨，预计到2010年笋产量将达320万吨，笋制品产量也将提高到80万吨。但是，在竹笋加工过程中，笋食品加工附加值不高，一般只能利用30％～40％的原料，产生大量的笋壳。在我国南方产地，每年春季大量的笋壳被弃于路旁或沟边，腐烂霉变，产生恶臭，给竹笋产区的生态环境带来了严重危害。
而事实上笋壳是一类尚未开发的资源。据研究表明，竹笋壳中粗纤维占干物质的27％。将笋壳作为纤维源，用纤维素酶进行酶解，开发功能性膳食纤维，不仅使废弃笋壳变废为宝，也解决了环境污染等问题。用纤维素酶酶解笋壳的实质是活化笋壳中的粗纤维，使纤维内部组成成分得以优化与重组，结晶度和纯度提高，同时可以产生大量裸露的新表面，提高其吸附、分散、保形性，使纤维素粉的持水力和膨胀力明显提高。用纤维素酶法开发的笋壳多功能膳食纤维，保留了大部分具有较强生理功能的可溶性纤维和半纤维，得到的成品在防治肥胖、高血压、高血糖、清除外源有害物质等方面能发挥更多的生理功效。
发明内容
本发明的目的是提供一种废弃笋壳酶解制备功能性膳食纤维的方法。
本发明要解决的是现有笋壳被弃于路旁或沟边，腐烂霉变，产生恶臭，给竹笋产区的生态环境带来严重污染的问题。
本发明的制备技术包括以下步骤：
(1)笋壳准备：回收废弃的笋壳，挑选、清洗，粉碎备用，或在60～70℃下烘干、粉碎过80～100目筛，备用；
(2)有机溶剂浸提：称取备用的笋壳放在密闭容器中，用有机溶剂密封抽提，脱去笋壳中的脂类，有机溶剂添加量以淹没笋壳为准，浸提需要的时间后，压滤回收有机溶剂，风干或烘干笋壳，除去笋壳中残留的有机溶剂；浸提需要的时间为23～26小时；
(3)纤维素酶酶解：在脱脂后的笋壳中，加入pH4.5～5.5的磷酸盐缓冲液15～20mL/g(笋壳干物重)和酶浓度为0.5～1％、酶活为5～10u/mL的纤维素分解酶酶液，在100～120rpm，50～60℃酶解1～2小时，升温到100℃，保持5分钟灭酶；
(4)脱色过滤：步骤(3)得到的酶解液，在50～70℃、H2O2用量4～5％、pH7～8条件下，漂白2～3小时；再通过过滤进行固液分离，滤渣用60～70℃热水冲洗，合并滤液，滤液用4倍体积的60℃、95％乙醇醇析可溶性膳食纤维，合并过滤滤液中的沉淀和滤渣沉淀，得到总沉淀；
(5)真空干燥：在60～70℃下，压力为0.06MPa～0.08MPa，将(4)中的总沉淀真空干燥至水分5％以下，得到功能性膳食纤维成品。
本发明的优点：一是由于本发明采用了酶方法，提取条件温和，有效地保留了笋壳中的活性物质。用本发明进行产品开发，可获得产率较高、质量好且安全的笋壳膳食纤维。经检测，得到的笋壳膳食纤维产率达55～75％，持水力，溶胀性适中，笋壳蛋白质含量为20％左右。而蛋白质是人体唯一所需氮的来源，笋壳膳食纤维又是良好的功能性食品添加剂。二是本发明操作简单、方便，生产成本低、产品质量稳定。三是本发明是以竹笋加工过程中产生的大量废弃笋壳为原料，很好地解决了废弃笋壳堆置腐烂引起的环境污染和资源浪费问题。四是本发明制得的笋壳功能性膳食纤维有助于解决因人们不合理饮食而导致的肥胖问题，因为该笋壳功能性膳食纤维中的不溶性膳食纤维给胃一种“饱胀感”，缓解旺盛的食欲，起到减肥的作用，而可溶性膳食纤维又可以控制胆固醇，帮助人们的消化功能，减轻饥饿感。
具体实施方式
以下结合实例对本发明作进一步描述。
实施例1：
(1)笋壳准备：回收新鲜雷笋壳，挑选、清洗、粉碎(匀浆)或在60～70℃下烘干，备用。
(2)有机溶剂浸提：称取折干粉250g浆液(浆液在60～70℃下烘干、粉碎、过80～100目筛的干粉重)，放在密闭容器中，用有机溶剂乙醚密封抽提，脱去笋壳中的脂类，有机溶剂乙醚添加量以淹没笋壳为准，浸提24小时后，压滤回收有机溶剂，风干或烘干，除去笋壳中残留的有机溶剂。
(3)纤维素酶酶解：在脱脂后的笋壳中，加入pH＝5的磷酸盐缓冲液17mL/g(笋壳干物重)和酶浓度为1％、酶活为6u/mL的纤维素分解酶酶液，在120rpm，60℃水浴中，酶解1.5小时，升温到100℃，保持5分钟灭酶。
(4)脱色过滤：降解后的酶解液，调节pH＝8，加入5％H2O2，在70℃水浴中漂白2小时，而后通过过滤将降解液固液分离，滤渣用60～70℃热水冲洗，合并滤液，滤液用4倍体积的60℃、95％乙醇醇析可溶性膳食纤维，合并过滤滤液中的沉淀和滤渣沉淀，得到总沉淀；
(5)真空干燥：在60℃下，压力为0.06MPa，将(4)中的总沉淀真空干燥至水分5％以下，得到功能性膳食纤维成品。
上述纤维素酶是指能分解纤维素的纤维素酶或葡聚糖酶。
上述笋壳是指各种品种的竹笋笋壳。
上述酶活指在40℃、pH4.2条件下，1分钟内水解羧甲基纤维素钠底物，产生相当于1微克葡萄糖的酶量，为1个纤维素酶活单位。
原样品中膳食纤维含量为49.24％，可溶性膳食纤维为1.60％，不溶性膳食纤维为47.64％。经降解后，成品中膳食纤维含量为50.66％，可溶性膳食纤维5.47％，不溶性膳食纤维45.19％，持水力6.75g/g，溶胀性2.9ml/g。
上述笋壳功能性膳食纤维中总膳食纤维、不溶性膳食纤维、可溶性膳食含量的测定采用Prosky法(酶-重量法)。
实施例2：
(1)笋壳准备：回收新鲜雷笋壳，在60℃下烘干、粉碎，过80目筛，备用。
(2)有机溶剂浸提：称取干粉300g浆液，放在密闭容器中，用有机溶剂乙醚密封抽提，脱去笋壳中的脂类，有机溶剂乙醚添加量以淹没笋壳为准，浸提24小时后，压滤回收有机溶剂，风干或烘干，除去笋壳中残留的有机溶剂。
(3)纤维素酶酶解：在脱脂后的笋壳中，加入pH＝4.5的磷酸盐缓冲液20mL/g(笋壳干物重)和酶浓度为0.5％，酶活为8u/mL的葡聚糖酶液，在120rpm，60℃水浴中，酶解2小时，升温到100℃，保持5分钟灭酶。
(4)脱色过滤：降解后的酶解液，调节pH＝8，加入4％H2O2，在70℃水浴中漂白2小时，而后通过过滤将降解液固液分离，滤渣用60～70℃热水冲洗，合并滤液，滤液用4倍体积的60℃、95％乙醇醇析可溶性膳食纤维，合并过滤滤液中的沉淀和滤渣沉淀，得到总沉淀。
(5)真空干燥：在60℃下，压力为0.07MPa，将(4)中的总沉淀真空干燥至水分5％以下，得到功能性膳食纤维成品。上述纤维素酶是指能分解纤维素的纤维素酶或葡聚糖酶。
上述笋壳是指各种品种的竹笋笋壳。
上述酶活指在40℃、pH4.2条件下，1分钟内水解羧甲基纤维素钠底物，产生相当于1微克葡萄糖的酶量，为1个纤维素酶活单位。
原样品中膳食纤维含量为49.24％，可溶性膳食纤维为1.60％，不溶性膳食纤维为47.64％。经降解后，成品中膳食纤维含量为53.74％，可溶性膳食纤维7.02％，不溶性膳食纤维46.72％，持水力8.34g/g，溶胀性3.8ml/g。
上述笋壳功能性膳食纤维中总膳食纤维、不溶性膳食纤维、可溶性膳食含量的测定采用Prosky法(酶-重量法)。
实施例3：
(1)笋壳准备：回收竹笋加工废弃的毛笋壳，在60℃下烘干、粉碎，过80目筛，备用。
(2)有机溶剂浸提：称取干粉500g浆液，放在密闭容器中，用有机溶剂乙醚密封抽提，脱去笋壳中的脂类，有机溶剂乙醚添加量以淹没笋壳为准，浸提24小时后，压滤、干燥笋壳，除去笋壳中残留的有机溶剂，回收有机溶剂。
(3)纤维素酶酶解：在脱脂后的笋壳中，加入pH＝4.5的磷酸盐缓冲液20mL/g(笋壳干物重)和酶浓度为1％，酶活为6u/mL的纤维素酶液，在120rpm，50℃水浴中，酶解1小时。
(4)脱色过滤：降解后的酶解液，调节pH＝8，加入5％H2O2，在70℃水浴中漂白3小时，而后将降解液固液分离，滤渣用60～70℃热水冲洗，合并滤液，滤液用4倍体积的60℃、95％乙醇醇析可溶性膳食纤维，合并过滤滤液中的沉淀和滤渣沉淀，得到总沉淀。
(5)真空干燥：在70℃下，压力为0.08MPa，将(4)中的总沉淀真空干燥至水分5％以下，得到功能性膳食纤维成品。
上述纤维素酶是指能分解纤维素的纤维素酶或葡聚糖酶。
上述笋壳是指各种品种的竹笋笋壳。
上述酶活指在40℃、pH4.2条件下，1分钟内水解羧甲基纤维素钠底物，产生相当于1微克葡萄糖的酶量，为1个纤维素酶活单位。
原样品中膳食纤维含量为70.13％，可溶性膳食纤维为3.9％，不溶性膳食纤维为66.23％。经降解后，成品中膳食纤维含量为73.65％，可溶性膳食纤维7.47％，不溶性膳食纤维66.18％，持水力5.41g/g，溶胀性3.5ml/g。
上述笋壳功能性膳食纤维中总膳食纤维、不溶性膳食纤维、可溶性膳食含量的测定采用Prosky法(酶-重量法)。
Claims (6)
1.废弃笋壳酶解制备功能性膳食纤维的方法，其特征在于该方法的工艺如下：
(1)笋壳准备：回收废弃的笋壳，挑选、清洗，粉碎备用，或在60～70℃下烘干、粉碎过80～100目筛，备用；
(2)有机溶剂浸提：称取备用的笋壳放在密闭容器中，用有机溶剂密封抽提，脱去笋壳中的脂类，有机溶剂添加量以淹没笋壳为准，浸提需要的时间后，压滤回收有机溶剂，风干或烘干笋壳，除去笋壳中残留的有机溶剂；
(3)纤维素酶酶解：在脱脂后的笋壳中，加入pH4.5～5.5的磷酸盐缓冲液15～20mL/g笋壳干物重和酶浓度为0.5～1％、酶活为5～10u/mL的纤维素分解酶酶液，在100～120rpm，50～60℃酶解1～2小时，升温到100℃，保持5分钟灭酶；
(4)脱色过滤：步骤(3)得到的酶解液，在50～70℃、H2O2用量4～5％、pH7～8条件下，漂白2～3小时；而后进行固液分离，滤渣用60～70℃热水冲洗，合并滤液，滤液用4倍体积的60℃、95％乙醇醇析可溶性膳食纤维，合并过滤滤液中的沉淀和滤渣沉淀，得到总沉淀；
(5)真空干燥：在60～70℃下，压力为0.06MPa～0.08MPa，将(4)中的总沉淀真空干燥至水分5％以下，得到功能性膳食纤维成品。
2.根据权利要求1所述的废弃笋壳酶解制备功能性膳食纤维的方法，其特征在于纤维素酶是指能分解纤维素的纤维素酶或葡聚糖酶。
3.根据权利要求1所述的废弃笋壳酶解制备功能性膳食纤维的方法，其特征在于笋壳是指各种品种的竹笋笋壳。
4.根据权利要求1所述的废弃笋壳酶解制备功能性膳食纤维的方法，其特征在于有机溶剂为乙醚。
5.根据权利要求1所述的废弃笋壳酶解制备功能性膳食纤维的方法，其特征在于浸提需要的时间为23～26小时。
6.根据权利要求1所述的废弃笋壳酶解制备功能性膳食纤维的方法，其特征在于酶活指在40℃、pH4.2条件下，1min内水解羧甲基纤维素钠底物，产生相当于1微克葡萄糖的酶量，为1个纤维素酶活单位。
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