CN101263912A - 马铃薯纤维及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及制备马铃薯纤维的方法，以及通过该方法得到的马铃薯纤维及其用途，所述方法包括以下步骤：a)洗涤马铃薯；b)任选地除去附着于马铃薯的固体杂质和漂洗水；c)将马铃薯研磨为浆料；d)分离马铃薯果实水；e)除去淀粉并且任选地除去残余的马铃薯果实水，以便得到粗纤维；f)精制粗纤维；g)混入已经预先干燥的马铃薯纤维；和h)将纤维干燥。

Description

马铃薯纤维及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及制备马铃薯纤维的方法、根据该方法制备的马铃薯纤维、和马铃薯纤维的用途。

背景技术

已知有许多植物纤维用于人类消耗并且同样地用于各种工业应用。纤维对于以下方面来说是重要的，例如对于营养学、在食品工艺学中作为胶凝剂和乳化剂、和在工业和食物应用中都作为结构增强剂或组织形成剂(texturiser)。纤维特别重要的是作为粗糙纤维素食物，其对于人类消化来说是不可缺少的。

首先，纤维可以以靶向方式从工厂分离，但是其次，它们还可以通过再循环生产残余物来制备，例如通过处理各种残渣(pomace)制备。标准的商用纤维，例如水果纤维、蔬菜纤维或糖用甜菜纤维，涉及各种缺点，例如原材料昂贵并且可用性有限和/或生产工艺昂贵、功能性(例如，水结合能力)有限、显明的固有颜色、它们自己的明显的味道和在一些情况中有不可避免地存在的污染物的过敏原性可能性。生产经常是昂贵的，例如在柑桔纤维的情况中，因为柑桔类水果是昂贵的原料。在麦麸的情况中已知变应性的问题，例如其包含面筋的残余物，使得不能被患有乳糜泻的人食用。

获得马铃薯纤维的方法从EP 0 413 681 B1已知。那些马铃薯纤维克服了许多上述缺点，并且对人体营养作出重要的贡献，因为它们从不含过敏原的原料生产，原料可以大批地获得并且比用于制备植物纤维的其它原料价格低廉。

然而，根据EP 0 413 681 B1生产的马铃薯纤维确实具有变化相当大的不确定特征，这可能是由于生产工艺的原因。同时，以这种方式生产的马铃薯纤维具有高的蛋白质含量和配糖生物碱含量。众所周知，配糖生物碱是有毒的，因此，它们的含量应该尽可能低，特别是在食物中。在该工艺中得到并且然后再利用的马铃薯汁(马铃薯果实水)包含氧化的多酚，使得生产的纤维呈现发黑的褐色和一定的苦味。

即使已知马铃薯产品没有变应性，但是尽管如此，蛋白质总是变应性的潜在来源，因此应该总是保持蛋白质含量尽可能低。此外，残余的蛋白质使得马铃薯纤维有一定的马铃薯味，否则马铃薯纤维是无味的。

发明内容

本发明的一个目的是提供制备马铃薯纤维的方法，其克服了现有技术的缺点。特别地，本发明意在提供一种方法，其保持了生产的马铃薯纤维的天然优点，尤其是它们的高的水结合能力、不含过敏原和廉价原料的高度可用性，以及提供具有低配糖生物碱含量、具有浅色、味道适中和低蛋白质含量的马铃薯纤维。

另一个目的是提供相应制备的马铃薯纤维，和它们的用途。

第一个目的是通过权利要求1所述的方法实现的。根据权利要求14所述的马铃薯纤维和根据权利要求20所述的马铃薯纤维的用途也在本发明的范围内。优选的实施方案可以参见各自的从属权利要求。

已经意外地发现本发明的用于制备马铃薯纤维的方法是非常廉价的，因为与生产马铃薯淀粉相比，在分离马铃薯淀粉和纤维之前，不需要额外的努力，并且只是在这点之后才开始专门的用于马铃薯纤维的生产工艺，其导致比现有技术更低的成本，同时与现有技术相比改善了纤维的质量。将淀粉马铃薯用作本发明方法的起始原料，它们是廉价的并且可以大量得到。

本发明方法的主要优点在于可以制备只有100到120ppm的低配糖生物碱含量的马铃薯纤维，与例如如果使用EP 0 413 681 B1方法有320到450ppm的配糖生物碱形成对比。约100到120ppm的配糖生物碱含量相当于马铃薯天然包含的配糖生物碱水平的大约一半。因为已知配糖生物碱是有毒的，显而易见，根据本发明方法制备的马铃薯纤维比根据现有技术方法制备的马铃薯纤维更有利于消费者的健康。本发明的马铃薯纤维的蛋白质含量为3到7％，与现有技术相比，其大幅度降低了这些纤维的过敏原性可能性。此外，用这种方法增加了纤维的纯度，其显著地提高了将它们用于食物和用于工业技术中的可能性，因为蛋白质引起不需要的和无法控制的变色和化学缩合和裂解产物，特别是在pH和热负荷发生变化的情况下。其它优点是更低的灰分含量、更浅的颜色和大约8到12％的大部分抗性淀粉，其具有益生效果。

根据本发明制备的马铃薯纤维和现有技术的马铃薯纤维的成分研究如以下表1所示。

表1

本发明的本质特征在于，在生产过程的尽可能早的阶段和尽可能彻底地从纤维中分离包含提供多种不利性质的物质的马铃薯果实水(potato fruit water)。在工艺过程中，应该使纤维和马铃薯果实水之间的接触时间保持尽可能地短，以便对纤维不利的物质不能渗入纤维，这些物质保留在纤维中并且不再能从纤维被排除(氧化酚类，其导致颜色变深和在一定含量时引起苦味)或者只能在花费巨大努力和代价后才能被除去(蛋白质和配糖生物碱)。

另外，在本发明方法中优选干燥马铃薯纤维，使得有可能省却研磨纤维并且仍然形成细粒(fine-grained)产物，这对于使用者是有利的，因为可以更容易和更迅速地与另外的成分混合。这通过与先前已经过干燥的马铃薯纤维混合的步骤实现。如果纤维的交换表面(其与纤维的粒径成反比)更大，则期望的与来自各成分混合物的水的结合也更迅速地发生。同时，省却研磨步骤避免产生过量的不希望的纤维粉尘，其在应用中引起损失并且对在该生产工艺中工作的操作人员有害。

附图说明

参考附图和以下详细的实施例，可以从本发明方法的详细说明显而易见本发明的主题的另外的特征和优点，

图1是本发明方法的优选实施方案的流程图。

具体实施方式

在实施本发明的方法时，首先将马铃薯充分地洗涤，优选分几个阶段进行洗涤，并且在最后阶段用清水(例如，饮用水或相应质量的水)漂洗。任选地，尽管是优选的，在随后的阶段除去固体杂质，以满足卫生要求。除去杂质的一种可能性包括例如人工除去这种固体，所述固体可为例如草屑或泥土的形式。同时，也可以任选地除去仍附着于马铃薯的任何漂洗水，优选通过振动，使得漂洗水被抖落。

将目前已经干净的马铃薯研磨成细的浆料，然后在技术上可行的情况下尽可能除去马铃薯果实水。优选通过称为倾析器(decanter)的卧式离心机(horizontal centrifuge)分离马铃薯果实水，尽管原则上所有已知的分离机(优选离心分离机)都适合这一目的。与马铃薯果实水一起，对马铃薯质量有害的所有物质，即主要是多酚、多酚氧化酶PPO、蛋白质、配糖生物碱、以及可溶性盐和矿物质基本上被除去。在这个步骤(步骤d)中，实现总马铃薯果实水的约50％到约70％的马铃薯果实水去除效率。

在分离马铃薯果实水之后保留在固体级分中的是固体淀粉和纤维固体，它们可能与残留量的马铃薯果实水在一起。然后通过用水漂洗将固体级分(浆料)分成淀粉和纤维，漂洗用水可任选地再循环，优选在离心筛(centrisieve)中进行，因此可包含一定量的马铃薯果实水，在该过程中水的存在意味着淀粉颗粒作为粗淀粉浆以实质上液体的形式存在并且可以随后经历淀粉精制。从液体级分分离目前已经基本上不含干扰污染物的粗纤维，使得在例如使用离心筛时，其保留在筛子罩上，并且随后同样地进行精制。除了提及的离心筛之外，也可以使用利用轻质纤维和重质淀粉颗粒之间的密度不同的水力旋流器(hydrocyclones)和其它分离机。

在本发明的方法中，马铃薯的研磨优选如此进行：一方面，马铃薯的细胞壁被破坏，使得淀粉颗粒以必要的程度暴露并且可以随后回收，但是由皮和细胞壁材料组成的纤维粒子保持比淀粉颗粒更大，使得它们可以通过尺寸的不同得到分离。

在已经除去淀粉之后，粗纤维通过用水洗涤进行精制。在这方面，特别优选实现纤维与水的充分混合，使得由于高的耗水量引起的成本和对环境的负担可以保持在最小限度。上述离心筛极好地适合这个目的，尽管也可以使用其它技术，例如使用叶轮式混合器，随后离心(倾析器、分离机、水力旋流器)。特别优选使用新鲜的水精制纤维，特别是分几个阶段并且以逆流方式进行。这个精制工艺的一些流出物可用于步骤(e)，而其余的被处置掉。

在精制步骤之后，优选将经过处理的已经具有较高干固体含量的纤维预排水，优选通过离心机进行，特别优选倾析器。其它脱水技术，例如压榨，比离心得到更高的干固体含量，但是相对于分离的水量，其需要的努力不相称地高，因为，由于卫生学和营养生理学，例如在将纤维用作动物饲料时，通常使用的添加剂(如石灰或絮凝聚合物)中没有一种可以使用。

在随后的步骤中，将经过预排水的纤维与已经干燥的纤维混合，以便能够通过一次经过干燥器使纤维构成最终产品。此处的混合应该非常充分，以避免湿和干的囊袋(pockets)，其可能妨碍干燥步骤。混合使得得到的材料非常均匀和疏松并且粉碎团粒。优选混合可以通过桨式混合器实现。混合也可以通过使用(小型)磨实现。

在混合之后，将纤维进一步干燥，有可能使用任何已知类型的用于固体材料的干燥机，例如流化床干燥机、气流输送干燥机、气升式干燥机或喷雾干燥机。在干燥之后得到的干燥材料可以至少部分地被返送回到循环中并且在步骤(g)中被加入到湿纤维中。当用这种方法返送回干燥材料时，通常也称为“回加”(add-back)。由于充分混合，在干燥步骤中得到纤维粒子，其在不经任何额外的研磨步骤的情况下尺寸可小于500μm。然而，如果期望纤维更小，例如至多250μm，粗略估计，通过筛目250μm的筛网过滤也没有困难，尽管这样其比现有技术有利地需要更小型的磨和更少的能量输入。同时，用这种方法温和地处理纤维，并且它们在应用中的工业特征，尤其是它们的水结合能力和它们的浅颜色得到更好的保持。另外，省却了研磨，或者至少将其限制在部分物流，意味着仍然存在的淀粉颗粒没有被工艺中产生的热不可避免地损坏，由此它们没有丧失它们的消化抗性和相应的益生特征。

在干燥步骤之后，优选燃烧分级步骤(fire classification step)，优选在1,000μm进行，以便从系统除去烧结的和聚集的纤维和杂质的碎屑和团粒(例如，金属屑)，由此使得所有物质对于食品工艺学的目的都是卫生的，并且准备好最后包装。这个燃烧分级作为原则性问题在所有的散装产品中进行，无论是天然来源还是工业来源。燃烧分级技术是本领域已知的。

然后，可以将纤维包装并且适当地存储，或者应用。

生产的马铃薯纤维实质上由马铃薯的细胞材料和皮部分组成。在彻底洗涤过程中被除去一部分的包含木质素的皮的残余物，基于马铃薯纤维的总重量，占纤维材料的约2到3重量％。细胞壁由纤维素、半纤维素和果胶组成。除了这些典型的纤维材料之外，马铃薯纤维还包含残余的矿物质(灰分)、蛋白质和抗性淀粉和可消化淀粉。本发明的纤维比现有技术的马铃薯纤维具有更大的纯度，因为包含的异质组分的量(蛋白质和矿物质分别为2到3重量％和3到7重量％)比现有技术水平显著更低。淀粉含量总体上与现有技术水平相当接近，但是本发明的纤维包含高比例的抗性淀粉，其只在大肠中代谢，因此通过对肠内菌丛发挥积极的影响而产生健康的、重要的、积极的益生效果。基于总的干纤维物质，抗性淀粉相当于约8到12重量％。该纤维的另一个主要优点是配糖生物碱的含量有大约2/3的减少，配糖生物碱是强大的毒素，这就是原则上绿色的马铃薯和番茄不能吃的原因，众所周知，因为它们包含浓缩形式的配糖生物碱。根据本发明生产的马铃薯纤维的颜色浅，很少变色并且具有似奶油的味道。

如上已经说明的，通过以下特征特别地实现本发明的主题的优点：在生产过程的早期阶段和尽最大可能分离掉马铃薯果实水以及其干扰物质。其它重要的方面是温和的干燥、省却研磨，条件是应用所需的颗粒大小允许这样作。马铃薯果实水的早期分离防止多酚和PPO渗入纤维。温和的干燥只引起轻微的变色(奶油色)，与现有技术的马铃薯纤维的橙色或褐色变色形成对比。更低的木质素含量额外地减少了纤维的灰色，由此呈现更浅颜色(苍白色)。如本领域已知的，色值表示为L⁺值(白度、亮度)和b⁺值(黄色/橙色)并且据此进行测量。

纤维的最重要功能性质是它们的水结合能力，其实质上源于实际的纤维材料，即，纤维素、半纤维素和果胶。半纤维素和果胶通常属于可溶纤维，而纤维素和(在一定程度上)木质素构成纤维的不溶性部分。从食物生理学的角度关心的是称为粗糙纤维素食物的不溶物质，因为它们刺激肠进行更大的机械运动，产生更规律和更软的粪便。还有关于是否降低小肠的癌症风险的讨论，尽管还不是很清楚可溶纤维的益生效果是否没有同样地起某些作用。马铃薯的约1∶15到1∶20的异常高的水结合能力是任何其它天然纤维几乎不能达到的，使得它们对于食物和工业技术这的各种应用都引起关注。因为水结合可以在化学上通过使水粒子附着和结合于纤维材料和通过物理沉淀在空穴中进行，其使得通过本发明的方法实现的温和处理纤维的重要性显而易见。由于研磨，纤维的末端裂开，有效用于沉淀的空穴数减少，结果是水结合减少。较小的粒径(尤其是灰尘样细粒子)还引起贮存容量与纤维质量的比率越来越多地改变，有损于水结合容量。

以下实施例描述了本发明的马铃薯纤维的有利用途。

实施例1(宽面条(“带状面条”))

420g    硬粒小麦粉

280g    水

22g     马铃薯纤维

8g      盐

730g

生产：

首先，将所有成份置于碗中并且一起混合2分钟。然后将混合物以较高速度揉合成紧密的生面团，其不再潮湿并且不再发粘。将生面团成形为球状，用食品薄膜覆盖并且静置1小时。然后，将生面团在稍微撒粉的表面上擀开成薄片并且进料到通心面机器中。现在切成宽面条并且挂起到略干燥或发白，整齐然后冷冻。

对于生产的宽面条，本发明的马铃薯纤维的优点显而易见。宽面条保持高的粗糙纤维素食物含量，其产生健康益处。另外，该面食较高的水结合能力意味着必定使用较少的材料。

实施例2 (面卷)

1,010g   小麦粉550型

655g     水

50g      酵母

44g     马铃薯纤维

20g     食盐

10g     食品脂肪酸的甘油单酯和甘油二酯

9g      糖

730g

生产：

将酵母溶解在一些水中。然后，将干成份置于碗中并且将它们用生面团钩混合2分钟，然后以中等速度加工为粘性的生面团。使生面团发酵10分钟。使生面团形成坯料，使它们静置20分钟，然后挤掉气泡。首先在联合蒸笼中在35℃和75％空气湿度下发酵30分钟，然后在180℃和60％湿度下烘烤13分钟。最后在打开盖的情况下在190℃最后烘烤5分钟。

将本发明的马铃薯纤维用于生产面卷产生焙烤损失的2.6％减少。此外，有更多的水被结合在焙烤产品中，并且碎屑保持令人愉快的湿润，其同样产生积极的口感。

实施例3(汉堡)

用于每个重70g的约11个汉堡的成份：

533.5g   瘦牛肉(腰腿肉)

160g     五花肉(猪油)

10g      盐

0.5g     黑胡椒粉

24g      马铃薯纤维

72g      水

800g

制备：

通过粉碎机的5mm盘切碎牛肉和五花肉。加入混合香辛料和盐并且充分混合。使肉混合物形成圆的汉堡馅饼并且在对流箱(convectomat)中在150℃烤干。

当将本发明的马铃薯纤维用于制造汉堡时，有利地提高了脂肪和水-结合能力；当使用例如超过3重量％的马铃薯纤维时，不再观察到逸出的水。

实施例4(冰淇淋)

2.8g    食用脂肪酸的甘油单酯和甘油二酯(E 471)

95g     冰糖，细粒的

0.1g    胡萝卜素

60g     澄清的黄油

0.2g    香草杆

7g      Bourbon vanilla sugar(磨碎香草豆和糖的混合物)

1.2g    增稠剂(槐豆粉[E 410]/角叉菜胶[E 407])

26g     全脂奶粉

6g      柠檬汁

250g    奶油

370g    牛奶，3.5％脂肪

1g      盐

4.1g    马铃薯纤维

823.4g

制备：

将牛奶和奶油加热到70℃。然后加入干成份并且搅拌直到所有物质都完全溶解(不煮沸，因为这样引起分离)。用手动混合器以最高速度搅打混合物5分钟(70℃)，然后使混合物在冷藏箱中冷却约20分钟(不允许结晶)。现在搅打另外的5分钟。然后将混合物倾倒到冰淇淋机中并且在约45分钟冷冻到约-6℃。最后，再装填冰淇淋，贴标签并且保存在冷藏箱中。

本发明的马铃薯纤维在生产冰淇淋中的使用是指可以并入更多的粗糙纤维素食物，对健康有益。由于结晶减少，有可能结合更多的水。特别地，还发现生产的冰淇淋产生令人愉快的口感。

实施例5(精制蛋糕(马德拉蛋糕(Madeira cake)))

87.5g    小麦粉405型

87.5g    小麦淀粉

125g     黄油

0.5g     盐

10g      发酵粉

125g     糖

125g     全蛋

18g      马铃薯纤维

4g       磨碎香草豆和糖的混合物

33g      水

4.5g     柠檬汁

620g

将列举的成份用于制造蛋糕混合料，将其置于块状烘烤罐中。然后将混合物在罐中在190℃烘烤35分钟。

即使在生产蛋糕和酥皮糕点时，增加粗糙纤维素食物的比例可以产生健康益处。另外，由于更好的水结合，蛋糕在更久的时间内保持新鲜。在实施例5中生产的蛋糕，在13天之后，水分含量从23.9％下降到16.6％，而不含马铃薯纤维的常规的标准蛋糕的水分含量从20.7％降低到14.0％。这对于大的面包店通过仓库的暂时贮存到超级市场全程的供应后勤可能是有利的，使得可以为超级市场中的产品标注更久的“最佳食用”日期(“best before”date)。

Claims (21)

1.制备马铃薯纤维的方法，包括以下步骤：

a)洗涤马铃薯；

b)任选地除去固体杂质和附着于马铃薯的漂洗水；

c)将马铃薯研磨成浆料；

d)分离马铃薯果实水；

e)除去淀粉并且任选地除去残余的马铃薯果实水，以便得到粗纤维；

f)精制粗纤维；

g)混入已预先干燥的马铃薯纤维；和

h)将纤维干燥。

2.权利要求1的方法，其特征在于步骤a)的洗涤在其最后的步骤中用饮用水和/或相应质量的水进行。

3.权利要求1或2中任一项的方法，其特征在于，在步骤b)中，人工除去杂质和/或通过振动除去水。

4.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于以下事实：在步骤d)中，使用离心分离器进行分离，优选使用卧式离心机进行分离。

5.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于以下事实：在步骤d)中，分离掉总的马铃薯果实水的50％到70％。

6.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于以下事实：步骤e)的分离在离心筛和/或水力旋流器中进行。

7.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于以下事实：在步骤e)之后，对分离的淀粉进行淀粉精制。

8.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于以下事实：步骤c)的研磨以纤维粒子保持比通过研磨实质上暴露的马铃薯中的淀粉颗粒更大的方式进行。

9.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于步骤f)的粗纤维的精制通过用水漂洗进行，特别是通过离心筛、倾析器和/或分离机进行。

10.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于在步骤f)之后和在步骤g)之前，将纤维预排水，优选使用离心机进行。

11.权利要求10的方法，其特征在于湿纤维与干纤维的质量比为约1∶1到1∶6。

12.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于，在步骤h)之后，将得到的纤维进行研磨。

13.前述权利要求中任一项的方法，其特征在于在步骤h)的干燥之后对纤维进行燃烧分级处理。

14.根据权利要求1到13中任一项的方法可得到的马铃薯纤维。

15.权利要求14的马铃薯纤维，其特征在于配糖生物碱含量为100到120ppm。

16.权利要求14或15中任一项的马铃薯纤维，其特征在于，基于马铃薯纤维的总重量，木质素含量为约2到约3重量％。

17.权利要求14到16中任一项的马铃薯纤维，其特征在于，基于马铃薯淀粉的总重量，抗性淀粉含量为约8到约12重量％。

18.权利要求14到17中任一项的马铃薯纤维，其特征在于，基于马铃薯纤维的总重量，蛋白质含量为约3到约7重量％。

19.权利要求14到18中任一项的马铃薯纤维，其特征在于，基于马铃薯纤维的总重量，灰分含量为约2到约3重量％。

20.权利要求14到19中任一项的马铃薯纤维作为食物的组分和用于工业应用的用途。

21.权利要求20的用途，为增强目的用于肉类和香肠制品、焙烤制品、婴儿食品、功能性食品、沥青、填缝料或勾缝砂浆。