CN101961093B

CN101961093B - 一种活性大豆膳食补充剂的制备方法

Info

Publication number: CN101961093B
Application number: CN2010105162076A
Authority: CN
Inventors: 马莺; 李琳; 李海梅
Original assignee: Harbin Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2030-10-22
Also published as: CN101961093A

Abstract

一种活性大豆膳食补充剂的制备方法，它涉及一种膳食补充剂的制备方法。本发明解决了现有制备的大豆膳食纤维的方法，存在水溶性膳食纤维、大豆多糖、大豆肽含量少，制备过程中常添加其它成分，增加了成本，可能残留不良气味，同时降低了食品安全性的问题。方法：一、制备豆渣酶解液；二、对米曲霉菌种沪酿3.042进行菌种活化后培养，得到发酵液；三、发酵液分离后取清液进行浓缩，经脱色处理合干燥后即完成。本发明制备所得活性大豆膳食补充剂是由水溶性膳食纤维、大豆多糖和大豆肽等物质组成，且含量达到90％～95％；不添加其它成分，无不良气味，选育的米曲霉菌种已经证明是安全可靠，可用用于食品发酵工业，工艺简单，成本低。

Description

一种活性大豆膳食补充剂的制备方法

技术领域

本发明涉及一种膳食补充剂的制备方法。

背景技术

豆渣是大豆分离蛋白、豆腐等大豆制品加工中的主要副产物，约占全豆干重的15％～20％。豆渣中约含有60％～70％碳水化合物和15％～20％的蛋白质，以及多种微量元素。豆渣由于纤维含量高，纤维颗粒大，口感粗糙，同时还含有抗胰蛋白酶、皂素和血凝素等抗营养因子，不易被人体消化吸收，而且豆渣还有令人难以接受的豆腥味。因此，豆渣直接作为食品原料使用的实例很少，大多作为饲料或当作垃圾处理掉。

大豆膳食纤维是所有纤维中质高价廉的一种，大豆纤维具有明显的生理功能和医疗功能，能显著降低血液中的胆固醇量，预防和治疗粥样动脉硬化和冠心病，促使血糖和胰岛素保持平衡，可以有效防止糖尿病。膳食纤维分为可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维，可溶性膳食纤维具有防止胆结石、排除体内有害金属离子、防止糖尿病、降低血清胆固醇、防止高血压和心脏病等作用；而不溶性膳食纤维则对肥胖症、便秘、肠癌等有效。因此膳食纤维的生理功能的显著性与其中可溶性与不溶性膳食纤维比例有关系。通过微生物和酶的协同作用可把豆渣中部分不溶性膳食纤维降解为水溶性多糖，增加可溶性膳食纤维含量，可以有效地利用豆渣中的功能性成分。

大豆低聚糖属于低聚糖中的一种，其具有低聚糖所具有的功能性。低聚糖的生理功能表现为：①促进双歧杆菌的增殖，从而抑制了有害细菌如产气夹膜梭状芽抱杆菌的生长；②减少有毒发酵产物及有害细菌酶的产生；③抑制病原菌和腹泻；④双歧杆菌发酵产生的短链脂肪酸，刺激肠道蠕动、增加粪便润湿度，从而防止便秘的发生；⑤摄入低聚糖或双歧杆菌可减少有毒代谢产物的形成，这大大减轻了肝脏分解毒素的负担，起到保护肝脏的功能；⑥降低血清胆固醇；⑦降低血压；此外，由于双歧杆菌在肠道内大量繁殖，能够起到增强免疫力和抗肿瘤的功效。

大豆蛋白质主要是11s球蛋白(350000，Da)和15s蛋白(600000，Da)，属于大分子蛋白。采用选择性蛋白酶或者微生物发酵法可以将大豆蛋白水解为大豆多肽。

与大豆蛋白相比大豆肽往往具有更良好的理化性质，例如大豆蛋白的粘度随浓度增加迅速升高，但低分子量的大豆肽即使在50％的高浓度下也仍然保持流动性。大约10％浓度的大豆蛋白水溶液，一经加热就会凝固，而大豆肽就不会；在溶解性方面，大豆蛋白在其等电点会形成沉淀，但大豆肽仍然会保持溶解状态。不仅如此，大豆肽还具有抑制蛋白质形成凝胶的能力。这些性质对大豆肽的开发利用是非常有利的。

大豆肽其吸收性与蛋白质和氨基酸混合物相比从胃向肠的移行速度明显加快，吸收率也高，显示其易消化和易吸收性。

大豆肽能抑制血管紧张素转化酶(ACE)活性因而可防止血管收缩，达到降血压作用。而大豆肽对正常血压没有降压作用，所以它对心血管疾病有显著疗效，而对正常人体又无害处，安全可靠；大豆肽具有降低血浆低密度脂蛋白及提高高密度脂蛋、促进能量代谢和抗肥胖作用；大豆肽能与机体中的胆酸结合具有降低人体血清胆固醇功能；大豆蛋白酶水解物中存在具有抗氧化性的活性肽，这类活性肽能抑制机内自由基的大量积累，对提高自由基清除机制起到一定功效。从而能在一定程度上消机体内多种生理功能的障碍，延缓机体的衰老，减少各种老年性疾病的发生。

大豆膳食纤维和大豆活性肽是重要的食品工业原料和膳食补充剂，采用生物技术合理有效地开发大豆加工副产物豆渣，对大豆加工产业的健康发展具有非常重要的意义。但是目前，生产大豆分离蛋白时产生的废弃物豆渣，大多作为饲料或当作垃圾处理掉，豆渣直接作为食品原料使用的实例很少；现有方法制备的大豆膳食纤维，存在水溶性膳食纤维、大豆多糖、大豆肽含量少的问题，且制备过程中常添加其它成分(例如：过氧化氢、氢氧化钠、乙醇、乳酸、柠檬酸或苹果酸等)，增加了成本，可能残留不良气味，同时降低了食品安全性。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有制备的大豆膳食纤维的方法，存在水溶性膳食纤维、大豆多糖、大豆肽含量少，制备过程中常添加其它成分，增加了成本，可能残留不良气味，同时降低了食品安全性的问题，而提供了一种活性大豆膳食补充剂的制备方法。

活性大豆膳食补充剂的制备方法按以下步骤实现：一、将豆渣加水稀释至浓度为1.5～2.5％，然后用酸溶液调节pH值至5～6，再加入5000～7000U·g^-1的蛋白酶和4000～6000U·g^-1的纤维素酶，在温度为50～60℃的条件下酶解反应3～5h，得豆渣酶解液；二、对米曲霉菌种沪酿3.042进行菌种活化，然后在三角瓶中培养，得到米曲霉种子，再接种到5L小种子罐中培养10～12h，然后依次用500L小种母槽和5m³大种母槽进行培养，得可用于发酵罐生产的种子液，再接种到40t发酵罐进行发酵，得发酵液；三、发酵液分离后取清液进行浓缩，然后进行脱色处理，再干燥，即完成活性大豆膳食补充剂的制备。

本发明以豆渣为原料，经酶解后不添加其它成分，无不良气味，选育的米曲霉菌种已经证明是安全可靠，可用用于食品发酵工业，所生产的产品经过检验是安全可靠的；本发明中制备所得活性大豆膳食补充剂是由水溶性膳食纤维、大豆多糖和大豆肽等物质组成，且含量达到90％～95％，这些物质都是重要的具有生理功能的营养素，可以作为一种特殊的食品工业原料或营养补充剂，而且生产工艺简单，生产成本低；本发明中制备所得活性大豆膳食补充剂是速溶产品，可以单独或添加到其它产品中作为食品营养强化剂，使用方便，对产品品质不会造成消极影响。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式活性大豆膳食补充剂的制备方法按以下步骤实现：一、将豆渣加水稀释至浓度为1.5～2.5％，然后用酸溶液调节pH值至5～6，再加入5000～7000U·g^-1的蛋白酶和4000～6000U·g^-1的纤维素酶，在温度为50～60℃的条件下酶解反应3～5h，得豆渣酶解液；二、对米曲霉菌种沪酿3.042进行菌种活化，然后在三角瓶中培养，得到米曲霉种子，再接种到5L小种子罐中培养10～12h，然后依次用500L小种母槽和5m³大种母槽进行培养，得可用于发酵罐生产的种子液，再接种到40t发酵罐进行发酵，得发酵液；三、发酵液分离后取清液进行浓缩，然后进行脱色处理，再干燥，即完成活性大豆膳食补充剂的制备。

本实施方式中所得活性大豆膳食补充剂为粉末状，其质量检验符合表1中所示的指标后，即可包装入库。

表1

气味：无异味
	颜色：灰白色
水分：≤8％
	大豆肽(分子量分布在10000道尔顿以下)：≥50％
可溶性膳食纤维：≥18％
	大豆多糖：≥25％
灰分：≤3％

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是将豆渣加水稀释至浓度为2％，然后用酸溶液调节pH值至5.5，再加入6000U·g^-1的蛋白酶和5000U·g^-1的纤维素酶，在温度为55℃的条件下酶解反应4h，得豆渣酶解液。

本实施方式中所得控制豆渣的水解程度：蛋白水解度DH＝8％～10％；豆渣水溶性膳食纤维得率10％～15％。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是将豆渣加水稀释至浓度为1.5％，然后用酸溶液调节pH值至5，再加入5000U·g^-1的蛋白酶和4000U·g^-1的纤维素酶，在温度为50℃的条件下酶解反应3h，得豆渣酶解液。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是将豆渣加水稀释至浓度为2.5％，然后用酸溶液调节pH值至6，再加入7000U·g^-1的蛋白酶和6000U·g^-1的纤维素酶，在温度为60℃的条件下酶解反应5h，得豆渣酶解液。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤一中蛋白酶为碱性蛋白酶Alcalase(丹麦NOVO公司生产)。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤一中用酸溶液调节pH值，采用的是浓度为1mol/L的HCl溶液。其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤二中的菌种活化方法是挑取保藏于冰箱中的米曲霉菌种沪酿3.042菌种，接种于察氏固体斜面培养基上，在培养箱中30℃培养72h活化；其中察氏固体斜面培养基由3g硝酸钠、1g磷酸氢二钾、0.5g硫酸镁、0.5g氯化钾、0.01g硫酸亚铁、30g蔗糖和20g琼脂加入蒸馏水并定容至1000mL组成。其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤二中在三角瓶中培养的具体过程：察氏液体培养基分装到250ml三角瓶中，装液量为80ml，121℃灭菌20min，冷却后接种活化后的菌，在温度为28～30℃的条件下培养10～12h，发酵液中菌体达到≥2×10⁸CFU/mL，即为米曲霉种子；其中察氏液体斜面培养基上，在培养箱中30℃培养72h活化；其中察氏固体斜面培养基由3g硝酸钠、1g磷酸氢二钾、0.5g硫酸镁、0.5g氯化钾、0.01g硫酸亚铁和30g蔗糖加入蒸馏水并定容至1000mL组成。其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是步骤二中接种到5L种子罐中培养的具体过程：按5～10％的接种量将米曲霉种子接种到5L小种子罐中培养10～12h；其中5L小种子罐的装液量为60～70％，小种子罐中的培养基为豆渣酶解液和察氏液体培养基按体积比1∶1的混合。其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是步骤二中用500L小种母槽进行培养的具体过程：500L小种母槽中装入200～250L豆渣酶解液，接种20～25L的5L种子罐中培养好的菌种，搅拌8h后，每4h加入豆渣酶解液20L，每小时通风15min，在28～32℃下培养24h，所得种子即可接入大种母槽。其它步骤及参数与具体实施方式一至九之一相同。

本实施方式中500L小种母槽，内设通风管、涡轮搅拌器和调温蛇管，材质为不锈钢。具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是步骤二中用5m³大种母槽进行培养的具体过程：5m³大种母槽中装入4m³的豆渣酶解液，然后将500L小种母槽培养所得种子全部接入，连续通风并搅拌，在28～32℃下培养至酵液中菌体数达到≥2×10⁸CFU/mL，得可用于发酵罐生产的种子液。其它步骤及参数与具体实施方式一至十之一相同。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同的是步骤二中接种到40t发酵罐进行发酵的具体过程：40t发酵罐中装入30t豆渣酶解液，接入4m³可用于发酵罐生产的种子液，在28～32℃，风液比1∶1的条件下发酵38～42h，得发酵液。其它步骤及参数与具体实施方式一至十一之一相同。

本实施方式中所得发酵液的可溶性成分≥70％(干基)。

具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同的是步骤三中离心采用碟片式离心机，主要技术参数：进料浓度2％；固体回收率99.8％；温度范围30～40℃；直径105mm；处理量500m³/h。其它步骤及参数与具体实施方式一至十二之一相同。

具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同的是步骤三中浓缩采用三效循环低温蒸发浓系统，三效蒸发温度65～80℃，蒸发水量3000L/h。其它步骤及参数与具体实施方式一至十三之一相同。

本实施方式中三效循环低温蒸发浓系统解决了现有蒸发浓缩设备局部高温对热敏性有效成分造成破坏，影响品质，物料易形成粘壁、糊层，效率低、难清洗等问题，最低蒸发温度可达20℃～25℃，有效地保护了产品的品质，同时换热效率不受浓度的增加而减少，提高了蒸发浓缩的效率，大约是传统蒸发浓缩设备的10～20倍，有效地节约了能耗。

具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十四之一不同的是步骤三中脱色处理采用木质粉末活性炭，粉末活性炭用量为2％，脱色温度50℃，吸附时间30min。其它步骤及参数与具体实施方式一至十四之一相同。

本实施方式中发酵液脱色效果明显，干物质损失率≤10％。

具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式一至十五之一不同的是步骤三中干燥采用高速离心喷雾干燥塔，运行参数：产品的最终含水量ω₂＝6.0％(湿基)，出口温度t_m2＝75℃；干燥前的料液浓度为15％，初始温度t_ml＝65℃，经高压泵加压后雾化的压力为20MPa；环境空气初始温度t₀＝20℃，相对湿度为≤60％；空气经空气加热器加热后温度升高到t₁＝160℃，加热蒸汽压力0.9MPa(表压)；排空时的空气温度t₂＝80℃。其它步骤及参数与具体实施方式一至十五之一相同。

具体实施方式十七：本实施方式活性大豆膳食补充剂的制备方法按以下步骤实现：一、将豆渣加水稀释至浓度为2％，然后用酸溶液调节pH值至5.5，再加入6000U·g^-1的蛋白酶和5000U·g^-1的纤维素酶，在温度为55℃的条件下酶解反应4h，得豆渣酶解液；二、对米曲霉菌种沪酿3.042进行菌种活化，然后在三角瓶中培养，得到米曲霉种子，再接种到5L小种子罐中培养10h，然后依次用500L小种母槽和5m³大种母槽进行培养，得可用于发酵罐生产的种子液，再接种到40t发酵罐进行发酵，得发酵液；三、发酵液分离后取清液进行浓缩，然后进行脱色处理，再干燥，即完成活性大豆膳食补充剂的制备。

本实施方式中制备所得活性大豆膳食补充剂是由水溶性膳食纤维、大豆多糖和大豆肽等物质组成，且含量达到94％。

具体实施方式十八：本实施方式活性大豆膳食补充剂的制备方法按以下步骤实现：一、将豆渣加水稀释至浓度为2.5％，然后用酸溶液调节pH值至6，再加入7000U·g^-1的蛋白酶和6000U·g^-1的纤维素酶，在温度为60℃的条件下酶解反应5h，得豆渣酶解液；二、对米曲霉菌种沪酿3.042进行菌种活化，然后在三角瓶中培养，得到米曲霉种子，再接种到5L小种子罐中培养12h，然后依次用500L小种母槽和5m³大种母槽进行培养，得可用于发酵罐生产的种子液，再接种到40t发酵罐进行发酵，得发酵液；三、发酵液分离后取清液进行浓缩，然后进行脱色处理，再干燥，即完成活性大豆膳食补充剂的制备。

本实施方式中制备所得活性大豆膳食补充剂是由水溶性膳食纤维、大豆多糖和大豆肽等物质组成，且含量达到95％。

Claims

1.一种活性大豆膳食补充剂的制备方法，其特征在于活性大豆膳食补充剂的制备方法按以下步骤实现：一、将豆渣加水稀释至浓度为1.5～2.5％，然后用酸溶液调节pH值至5～6，再加入5000～7000U·g^-1的蛋白酶和4000～6000U·g^-1的纤维素酶，在温度为50～60℃的条件下酶解反应3～5h，得豆渣酶解液；二、对米曲霉菌种沪酿3.042进行菌种活化，然后在三角瓶中培养，得到米曲霉种子，再接种到5L小种子罐中培养10～12h，然后依次用500L小种母槽和5m³大种母槽进行培养，得可用于发酵罐生产的种子液，再接种到40t发酵罐进行发酵，得发酵液；三、发酵液分离后取清液进行浓缩，然后进行脱色处理，再干燥，即完成活性大豆膳食补充剂的制备；其中步骤二中接种到5L种子罐中培养的具体过程：按5～10％的接种量将米曲霉种子接种到5L小种子罐中培养10～12h；其中5L小种子罐的装液量为60～70％，小种子罐中的培养基为豆渣酶解液和察氏液体培养基按体积比1∶1的混合；步骤二中用500L小种母槽进行培养的具体过程：500L小种母槽中装入200～250L豆渣酶解液，接种20～25L的5L种子罐中培养好的菌种，搅拌8h后，每4h加入豆渣酶解液20L，每小时通风15min，在28～32℃下培养24h，所得种子即可接入大种母槽；步骤二中用5m³大种母槽进行培养的具体过程：5m³大种母槽中装入4m³的豆渣酶解液，然后将500L小种母槽培养所得种子全部接入，连续通风并搅拌，在28～32℃下培养至酵液中菌体数达到≥2×10⁸CFU/mL，得可用于发酵罐生产的种子液；步骤二中接种到40t发酵罐进行发酵的具体过程：40t发酵罐中装入30t豆渣酶解液，接入4m³可用于发酵罐生产的种子液，在28～32℃，风液比1∶1的条件下发酵38～42h，得发酵液。

2.根据权利要求1所述的一种活性大豆膳食补充剂的制备方法，其特征在于步骤二中的菌种活化方法是挑取保藏于冰箱中的米曲霉菌种沪酿3.042菌种，接种于察氏固体斜面培养基上，在培养箱中30℃培养72h活化；其中察氏固体斜面培养基由3g硝酸钠、1g磷酸氢二钾、0.5g硫酸镁、0.5g氯化钾、0.01g硫酸亚铁、30g蔗糖和20g琼脂加入蒸馏水并定容至1000mL组成。

3.根据权利要求2所述的一种活性大豆膳食补充剂的制备方法，其特征在于步骤三中分离采用碟片式离心机，主要技术参数：进料浓度2％；固体回收率99.8％；温度范围30～40℃；直径105mm；处理量500m³/h。

4.根据权利要求3所述的一种活性大豆膳食补充剂的制备方法，其特征在于步骤三中浓缩采用三效循环低温蒸发浓缩系统，三效蒸发温度65～80℃，蒸发水量3000L/h。

5.根据权利要求4所述的一种活性大豆膳食补充剂的制备方法，其特征在于步骤三中脱色处理采用木质粉末活性炭，粉末活性炭用量为2％，脱色温度50℃，吸附时间30min。

6.根据权利要求5所述的一种活性大豆膳食补充剂的制备方法，其特征在于步骤三中干燥采用高速离心喷雾干燥塔，运行参数：产品的最终含水量ω₂＝6.0％，出口温度t_m2＝75℃；干燥前的料液浓度为15％，初始温度t_m1＝65℃，经高压泵加压后雾化的压力为20MPa；环境空气初始温度t₀＝20℃，相对湿度为≤60％；空气经空气加热器加热后温度升高到t₁＝160℃，加热蒸汽压力0.9MPa；排空时的空气温度t₂＝80℃。