CN102018202B

CN102018202B - 一种从菊芋渣和/或菊苣渣中连续提取果胶、膳食纤维的方法

Info

Publication number: CN102018202B
Application number: CN2009100189648A
Authority: CN
Inventors: 辛民昌
Original assignee: DAQING JIUHUAN JUYU BIO-INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: Jiuhuan Petroleum Machinery Co., Ltd., Shandong
Priority date: 2009-09-22
Filing date: 2009-09-22
Publication date: 2013-08-07
Anticipated expiration: 2029-09-22
Also published as: CN102018202A

Abstract

本发明涉及一种从菊芋渣和/或菊苣渣中连续提取果胶、膳食纤维的方法，特别是一种利用菊芋渣和/或菊苣渣连续提取高纯度果胶及膳食纤维的方法。包括两个连续步骤：(1)果胶的制备：利用菊芋渣和/或菊苣渣作为原料，通过原料干燥工序、脱色处理工序、酸提取工序、果胶溶液浓缩工序、果胶干燥工序，提取果胶；(2)膳食纤维的制备：利用提取果胶后的菊芋渣和/或菊苣渣的滤渣作为原料，通过浸碱工序、水洗工序、漂白、压滤工序、干燥粉碎工序，提取膳食纤维。本发明所提取的果胶，不仅纯度高、杂质少，而且食用安全可靠，可作为功能食品或添加剂被进一步应用。

Description

一种从菊芋渣和/或菊苣渣中连续提取果胶、膳食纤维的方法

技术领域

本发明涉及一种从菊芋渣和/或菊苣渣中连续提取果胶、膳食纤维的方法，特别是一种利用菊芋渣和/或菊苣渣连续提取高纯度果胶及膳食纤维的方法。

背景技术

果胶是一种完全无毒的天然食品添加剂，是受FAO/WHO食品添加剂联合委员会推荐GMP公认的安全食品添加剂。在食品中，果胶具有良好的胶凝性和乳化稳定作用，可作为食品工业，如果酱和果冻类、婴儿食品、冰淇淋及果汁的稳定剂、蛋黄乳化剂和增稠剂。在医学上，果胶是铅、汞等金属中毒的良好解毒剂和预防剂，可抑制肠道对胆固醇和二酸甘油脂的吸收，被用作动脉硬化等心血管疾病的辅助治疗措施，最新的研究表明，果胶还具有抗腹泻、抗癌、治疗糖尿病等功效。据统计，世界果胶的年需求量近2万吨，其中美国高达4500吨。据有关专家预计，果胶的需求量在很长时间内仍将以每年15％的速度增长。我国年约消耗1500吨以上的果胶，因国内生产的果胶存在质量问题，目前80％的果胶依靠进口，而且需求量与世界平均水平相比呈高速增长趋势。因此大力开发我国果胶资源，生产优质果胶，满足国内外市场需求显得十分紧迫。

膳食纤维是一种具有良好保健功效的食品原料，尤其是在经济较发达的国家和地区，由于食品数量和种类十分丰富，如人体摄入过量的脂肪、蛋白质，可导致膳食不平衡和营养过剩，随之而来的肥胖症、糖尿病、冠心病、肠道疾病等就会出现，因而人们意识到，在食品中加入适量的可食性纤维，是提高人们身体健康的一项重要措施，1991年世界卫生组织将食用纤维推荐进入“人群膳食营养目标”中，近年来许多西方发达国家也在各类食品，包括早餐食品、面条、小吃食品、肉制品、冰淇淋、乳制品中加入适当的小麦纤维、玉米纤维、大豆纤维等，不仅提高了食品纤维素含量，而且也提高了食品的风味。

菊芋和菊苣都是高产稳产、用途广泛的农作物，适合在我国的大部分地区种植，除部分被直接食用或加工成小食品外，其余主要用作生产菊粉的原料，菊粉在生产过程中，产生大量的菊芋渣或菊苣渣，目前菊粉加工企业主要将菊芋渣或菊苣渣以低廉的价格出售给当地农民，以防止堆积浪费，而农民也只是将菊芋渣或菊苣渣用作饲料、当柴烧或弃之不用。研究表明，菊芋渣及菊苣渣中含有10％～30％的果胶，与其它提取果胶的原料如柚皮(果胶含量6％)、苹果皮渣(果胶含量15％～20％)和南瓜(果胶含量10％～15％)等相比，菊芋渣及菊苣渣中果胶含量较为丰富。菊芋渣及菊苣渣中果胶含量与柑桔皮和柠檬皮中的果胶含量相当。菊芋渣及菊苣渣中含有20％～35％的膳食纤维，比其它提取膳食纤维原料大豆、玉米、苹果等的含量都高。研究表明，菊芋及菊苣中膳食纤维特性与苹果的相似。如果能将菊芋渣及菊苣渣开发成生产果胶及膳食纤维的新原料，不仅能增加菊粉加工的附加值，丰富果胶、膳食纤维市场，还对保护自然生态环境，降低环境污染，发挥着重要的作用。国外多以柑桔皮、柠檬皮渣、苹果皮渣等为原料生产果胶。我国目前食品行业主要从柑桔皮渣、苹果皮渣中提取和生产果胶，从大豆、玉米皮中生产膳食纤维，尚未有从具有高果胶、高膳食纤维含量的菊芋渣和/或菊苣渣中提取和生产果胶及膳食纤维的报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种从菊芋渣和/或菊苣渣中连续提取果胶、膳食纤维的工业化生产的方法，通过该方法生产符合国内通用质量标准的果胶和膳食纤维。

本发明的目的是这样实现的：一种从菊芋渣和/或菊苣渣中连续提取果胶、膳食纤维的方法，其特征在于，包括两个连续步骤：

1、果胶的制备：利用菊芋渣和/或菊苣渣作为原料，通过原料干燥工序、脱色处理工序、酸提取工序、果胶溶液浓缩工序、果胶干燥工序，提取果胶。

(1)原料干燥工序：以提取菊粉后的菊芋渣、菊苣渣、或菊芋渣与菊苣渣的混合物作为果胶的制备原料，将其在60℃～95℃温度条件下烘干至含水量小于10％，粉碎后，过60目～100目筛，用于生产果胶。

(2)脱色处理工序：经原料干燥工序处理后的原料，用水重量是原料重量的10～15倍，脱色时的适宜温度范围为50℃～90℃，适宜的最终溶液PH值范围为6.5～7.5。使用碱的种类包括氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾等，其中最佳为碳酸钠，一般碱的用量是原料重量的2％～5％。通常先加水，加水的重量是原料重量的10～15倍，然后加入原料重量3％的碳酸钠，如果在脱色过程中溶液PH值逐渐降低到6以下，则应补充适量的碳酸钠以使溶液PH值保持在6.5～7.5，在50℃～90℃温度下，加热搅拌15～60分钟，离心分离除去脱色液，留其渣，然后用水洗涤，至流出液为无色时止。

(3)酸提取工序：将脱色处理工序离心分离、用水洗涤后的渣，加入水，加的水重量是滤渣重量的10～20倍，用酸调节溶液PH值在1.5～2.5，使用酸的种类包括盐酸、硫酸、柠檬酸、乙酸等，其中最佳为盐酸；在70℃～90℃的温度下加热60min～120min；然后经过板框过滤，过滤出的液体，再经过0.22um～0.45um微滤后取上清液，过滤出的滤渣用于生产膳食纤维。

(4)果胶溶液浓缩工序：将酸提取工序微滤后的上清液经过截留分子量为5000～10000的超滤膜进行浓缩处理，并且除掉一些盐、小分子糖和小分子色素物质，浓缩至果胶重量为原溶液的5％～10％，然后再用真空浓缩装置浓缩后，果胶含量为果胶溶液重量的10％～30％。

(5)果胶干燥工序：采用喷雾干燥塔将果胶溶液浓缩工序处理的果胶浓缩液进行干燥得到果胶产品，热风进口温度范围150℃～180℃，热风出口温度范围60℃～80℃，蒸气加热，蒸气压力1.0MPa，成品果胶含水量：≤5.0％。

2、膳食纤维的制备：利用提取果胶后的菊芋渣和/或菊苣渣的滤渣作为原料，通过浸碱工序、水洗工序、漂白、压滤工序、干燥粉碎工序，提取膳食纤维。

(1)浸碱工序：以上述果胶的制备的酸提取工序中板框过滤出的滤渣作为膳食纤维的制备原料，将其加入10～20倍重量的水，用氢氧化钠调溶液PH值范围为11～13，在70℃～90℃温度条件下搅拌1～3小时，冷却。

(2)水洗工序：将浸碱工序冷却后的混合物，用水洗至中性，然后滤干。

(3)漂白、压滤工序：将水洗工序滤干后的混合物，再加入10～20倍重量的水，加入漂白剂和稳定剂，漂白剂为双氧水，漂白剂加入量为滤渣重量的0.5％～2％，稳定剂为水溶性的硫酸盐、硅酸盐、或硫酸盐与硅酸盐的混合物，水溶性硫酸盐为硫酸钠、硫酸铵、硫酸钾、硫代硫酸钠等，硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾、水玻璃等，稳定剂加入量为滤渣重量的0.5％～2％，加入时一边搅拌一边漂白，保持温度范围80℃～95℃，持续时间2～5小时，然后将漂白后的滤渣用软水洗涤干净。

(4)干燥粉碎工序：将漂白、压滤工序软水洗涤干净的滤渣，脱水烘干，然后超微粉碎过200目～900目筛，得到膳食纤维产品。

本发明的有益效果是：本发明是一种从菊芋渣和/或菊苣渣中连续、快速、简便分离提取果胶、膳食纤维的方法，所提取的果胶，不仅纯度高、杂质少，而且食用安全可靠，可作为功能食品或添加剂被进一步应用。此方法操作简单，不需要复杂的设备，适用于进行工业化大生产。

具体实施方式

实施例1：把提取完菊粉的菊芋渣，在80℃温度下干燥至含水量8％，用粉碎机粉碎后，过60目筛，在1吨上述加工好的菊芋渣中加入15吨的水，再加入25公斤碳酸钠，把溶液PH值调至为7.0，在70℃温度下搅拌30分钟，用离心机离心分离出脱色液，然后再用水洗涤离心分离出的菊芋渣，洗涤至流出液为无色时止；然后将洗涤好的菊芋渣加入15吨的水，用盐酸调整溶液PH值至2.1，在80℃温度下，搅拌60分钟，然后通过板框过滤，过滤出含果胶的液体，滤渣用于制造膳食纤维，滤液再通过0.22um的微滤膜过滤出澄清的含果胶液体；将上述液体用分子量5000的超滤膜进行浓缩，浓缩至果胶重量含量为8％的液体，然后再用真空浓缩器浓缩后，果胶含量为果胶溶液重量的25％，最后用压力喷雾干燥塔喷雾干燥，进风温度165℃，热风出口温度70℃，蒸气压力1.0MPa，得到成品果胶200公斤。此种方法生产的果胶：含水量4.0％，灰分重量含量0.5％，半乳糖醛酸重量含量73％，酯化度65％，PH值2.8。

在上述将板框过滤出的滤渣中加入10倍重量的水，用氢氧化钠调PH值至12，在80℃温度条件下搅拌2小时，冷却，水洗至中性，然后滤干，再加入12倍重量的水，加入漂白剂双氧水和硫酸钠稳定剂，漂白剂加入量为滤渣重量的1％，稳定剂加入量为滤渣重量的1％，加入时一边搅拌一边漂白，保持85℃温度持续3小时，然后将漂白后的滤渣用软水洗涤干净，脱水烘干，最后超微粉碎至300目过筛，得到膳食纤维产品250公斤，纤维含量81％。

实施例2：把提取完菊粉的菊苣渣，在85℃温度下干燥至含水量7％，用粉碎机粉碎后过80目筛，在1吨上述加工好的菊苣渣中加入13吨的水，再加入20公斤碳酸钠，调至溶液PH值为6.8，在75℃温度下搅拌35分钟，用离心机离心分离出脱色液，然后再用水洗涤离心分离出的菊苣渣，洗涤至流出液为无色时止；然后将洗涤好的菊苣渣加入14吨的水，用盐酸调整PH值至2.3，然后在78℃温度下，搅拌75分钟，然后通过板框过滤，过滤出含果胶的液体，滤渣用于制造膳食纤维，滤液再通过0.45um的微滤膜过滤出澄清的含果胶液体；将上述液体用分子量6000的超滤膜进行浓缩，浓缩至果胶重量含量7％的液体，然后再用真空浓缩器浓缩后，果胶含量为果胶溶液重量的28％，最后用压力喷雾干燥塔喷雾干燥，进风温度155℃，热风出口温度65℃，蒸气压力1.0MPa，得到成品果胶180公斤。此种方法生产的果胶：含水量4.5％，灰分重量含量0.6％，半乳糖醛酸重量含量71％，酯化度63％，PH值2.6。

上述将板框过滤出的滤渣加入12倍重量的水，用氢氧化钠调PH值至12.5，在75℃温度下搅拌1.5小时，冷却，水洗至中性，然后滤干，再加入14倍重量的水，加入漂白剂双氧水和硅酸钠稳定剂，漂白剂加入量为滤渣重量的1.5％，稳定剂加入量为滤渣重量的1.5％，加入时一边搅拌一边漂白，保持温度90℃持续2.5小时，然后将漂白后的滤渣用软水洗涤干净，脱水烘干，最后超微粉碎至600目过筛，得到膳食纤维产品300公斤，纤维含量83％。

用本发明的方法提取到的果胶及膳食纤维产品，其化学组成和结构特性范围如下：果胶水分重量含量小于8％；灰分重量含量小于1.0％，半乳糖醛酸重量含量70％～85％；酯化度大于60％；PH值范围2.5～3.0；膳食纤维重量含量75％～85％。

Claims

1.一种从菊芋渣和/或菊苣渣中连续提取果胶、膳食纤维的方法，其特征在于，包括两个连续步骤：

(1)果胶的制备：利用菊芋渣和/或菊苣渣作为原料，通过原料干燥工序、脱色处理工序、酸提取工序、果胶溶液浓缩工序、果胶干燥工序，提取果胶；

(2)膳食纤维的制备：利用提取果胶后的菊芋渣和/或菊苣渣的滤渣作为原料，通过浸碱工序、水洗工序、漂白、压滤工序、干燥粉碎工序，提取膳食纤维；

所述的脱色处理工序是先加水，加水的重量是提取果胶原料重量的10～15倍，然后用碳酸钠调节溶液pH值在6.5～7.5，在50℃～90℃温度条件下，加热搅拌15～60分钟，离心分离除去脱色液；所述的酸提取工序是用盐酸调节溶液pH值在1.5～2.5，加水的重量是滤渣重量的10～20倍，在70℃～90℃的温度条件下加热60min-120min；所述的果胶溶液浓缩工序是用截留分子量为5000～10000的超滤膜进行浓缩处理；所述的果胶干燥工序是用喷雾干燥塔将果胶浓缩液进行干燥，热风进口温度150℃～180℃，热风出口温度60℃～80℃，蒸气加热压力1.0MPa；所述的浸碱工序是用氢氧化钠调溶液pH值为11～13，在70℃～90℃温度条件下搅拌1～3小时；所述的漂白、压滤工序是加入漂白剂和稳定剂，漂白剂为双氧水，漂白剂加入量为滤渣重量的0.5％～2％，稳定剂为水溶性的硫酸盐、硅酸盐、或硫酸盐和硅酸盐的混合物，加入量为滤渣重量的0.5％～2％，搅拌下加入，80℃～95℃下保温2～5小时。