CN102805351B - 一种黑小麦膳食纤维的连续制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种黑小麦膳食纤维的连续制备方法，涉及特色农产品加工与综合利用技术，属于食品加工领域。本发明以黑小麦麸皮为原料，依次采用酶提、碱提和水提等方法连续提取，分别经等电点沉淀除蛋白、离心、醇沉，加水复溶后，再经透析、冷冻干燥、包装等工序，制得水溶性膳食纤维成品1^#～3^#。连续提取所得沉淀经水洗涤、离心、低温烘干、粉碎、包装，制得水不溶性膳食纤维成品4^#。本发明所提出的连续工艺制备方法能从一种黑小麦资源中同时制备得到富含阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖及其组合物的水溶性和水不溶性膳食纤维等四种高附加值系列产品，实现了黑小麦的有效增值和综合利用，对黑小麦特色谷物资源的产业化开发具有重要意义。

Description

一种黑小麦膳食纤维的连续制备方法

技术领域

本发明涉及一种黑小麦阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖及其组合物等四种水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维系列产品的连续工艺制备方法，涉及特色农产品加工与综合利用技术，属于食品加工领域。

背景技术

黑小麦是一种珍贵的黑籽粒小麦品种，属于优质特色谷物资源。与普通小麦相比，黑小麦含有更为丰富的膳食纤维、蛋白质、B族维生素和铁、锌、硒、碘等微量元素以及酚酸、花色苷等生物活性物质，具有独特的营养和保健功能，是理想的天然优质黑色食品资源。将其加工成保健食品具有较大开发价值和市场前景，对推动特色谷物资源的开发利用有着极其重要的意义。

近年来，谷物由于富含膳食纤维而备受关注。研究表明，增加谷物膳食纤维的摄入能够有效增殖肠道中的有益菌、改善肠道菌群结构，对糖尿病、肥胖、心血管疾病以及结肠癌等慢性疾病具有预防作用。由于膳食纤维对人体具有保健作用，它被列为继糖、蛋白质、脂肪、水、矿物质和维生素之后的“第七大营养素”，也称为“肠道清道夫”。研究表明，膳食纤维的主要组成成分阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖具有高粘度、高持水力等性质，可作为增稠剂和保湿剂，应用于饮料、冰淇淋、调味制品、乳制品等食品体系；阿拉伯木聚糖对面团的形成和面包的焙烤品质有明显的改善作用，还可作为结构改良剂，控制蔗糖结晶、延长食品货架期，改善面包的焙烤品质。此外，阿拉伯木聚糖和β-葡聚糖作为功能性多糖，能促进肠道有益菌的生长、改善肠道环境，具有潜在的益生效应，并具有润肠通便、控制血糖、降血脂、调节人体免疫力和预防结肠癌等多种生理功能。

黑小麦麸皮含有大量的膳食纤维，阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖和纤维素等主要膳食纤维组分紧密缔合，构成致密的细胞壁网络结构。因此，黑小麦麸皮的水溶性膳食纤维含量较低，而水不溶性膳食纤维含量较高，从而限制了黑小麦膳食纤维在食品体系中的应用。特异性碳水化合物水解酶和碱液均有助于解除细胞壁聚合物分子间的化学和物理作用，促进细胞壁融胀、结构疏松，有利于膳食纤维的溶出，提高水溶性膳食纤维得率。不同的提取方式所得到的膳食纤维具有不同的粘度、持水力等理化性质，并具有不同的功能和用途。现有技术通常仅采用一种提取方法，存在产品单一、水溶性膳食纤维得率低等技术问题。采用不同提取方法对膳食纤维进行分步连续提取，既能达到不同种类膳食纤维的单独制备，以满足市场、企业和消费者对产品多样性的要求，又能提高可溶性膳食纤维的总提取率。因此，以黑小麦面粉加工的副产物——麸皮为原料制备不同组成、性质和功能的膳食纤维系列产品，将其开发为天然的品质改良剂或天然保健食品功能因子，对预防慢性代谢性疾病、保障人体健康起着重要作用，并具有广阔的市场前景和良好的经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种黑小麦阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖等水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维的连续制备方法，以开发天然有效的保健食品功能因子，从而实现黑小麦麸皮的有效增值和利用。本发明以黑小麦麸皮制备水溶性和水不溶性膳食纤维的连续工艺流程为：

(1)原料→乙醇预处理→离心→沉淀→去淀粉→离心→酶提→离心→上清液→浓缩→乙醇沉淀→离心→沉淀复溶→透析→冷冻干燥→包装→水溶性膳食纤维成品1^#；

(2)酶提不溶物→碱提→离心→上清液→等电点沉淀→离心→上清液→浓缩→乙醇沉淀→离心→沉淀复溶→透析→冷冻干燥→包装→水溶性膳食纤维成品2^#；

(3)碱提不溶物→水提→离心→上清液→等电点沉淀→离心→上清液→浓缩→乙醇沉淀→离心→沉淀复溶→透析→冷冻干燥→包装→水溶性膳食纤维成品3^#；

(4)水提不溶物→洗涤→离心→低温烘干→粉碎→包装→水不溶性膳食纤维成品4^#。

具体生产工艺如下：

以黑小麦麸皮为原料，经粉碎、乙醇预处理，离心所得不溶物采用酶提、碱提和水提等方法连续提取，分别经等电点沉淀除蛋白、离心分离，上清液浓缩、经乙醇沉淀后，加水复溶，再经透析、冷冻干燥、包装等工序，制得含有阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖及其组合物的黑小麦水溶性膳食纤维系列成品1^#～3^#；连续提取所得沉淀反复用水洗涤，离心后，在低温下烘干、粉碎、包装，制得黑小麦水不溶性膳食纤维成品4^#。

(1)原料预处理：将黑小麦麸皮粉碎，过40目筛。用体积分数为80％的乙醇溶液于80℃热处理原料2次(2×1h)，料水比为1∶8；抽滤，真空干燥，得到预处理黑小麦麸皮；

(2)水溶性膳食纤维成品1^#提取工艺：预处理黑小麦麸皮于40℃水中搅拌30min，离心(3000r/min，20min)以去除淀粉；离心后的沉淀加入戊聚糖酶(30U/100mL)于pH5.0，50mmol/L醋酸缓冲液中浸提2次(2×2h)，料水比为1∶8，浸提温度为50℃；离心(3000r/min，15min)，合并上清液；上清液浓缩后，加入3倍95％乙醇，4℃静置过夜，离心后的沉淀复溶，透析，冷冻干燥，包装，得到黑小麦水溶性膳食纤维成品1^#；

(3)水溶性膳食纤维成品2^#提取工艺：酶法提取后的不溶物用饱和Ba(OH)₂溶液于室温下提取2次(2×16h)，料水比为1∶10；离心后，合并上清液，调pH＝4.5，离心，上清液浓缩，加入3倍95％乙醇，4℃静置过夜，离心后的沉淀复溶，透析，冷冻干燥，包装，得到黑小麦水溶性膳食纤维成品2^#；

(4)水溶性膳食纤维成品3^#提取工艺：碱提取后的不溶物用水于室温进行提取2次(2×2h)，料水比为1∶8；离心后，合并上清液，调pH＝4.5，离心，上清液浓缩，加入3倍95％乙醇，4℃静置过夜，离心后的沉淀复溶，透析，冷冻干燥，包装，得到黑小麦水溶性膳食纤维成品3^#；

(5)水不溶性膳食纤维成品4^#提取工艺：水提取后的不溶物用纯水反复洗涤，离心脱水后，于55℃真空烘干，粉碎，包装，得到黑小麦水不溶性膳食纤维成品4^#。

由于黑小麦麸皮细胞壁中的阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖等半纤维素之间紧密缔合，并发生物理性缠结，在提取过程中被一并融出。因此，水溶性膳食纤维成品1^#是β-葡聚糖(60％)和阿拉伯木聚糖(40％)的组合物，得率为2.6％。水溶性膳食纤维成品2^#为阿拉伯木聚糖，纯度96％，得率为9.3％。水溶性膳食纤维成品3^#为β-葡聚糖，纯度87％，得率为5.7％，可溶性膳食纤维1^#～3^#系列成品的总得率为17.6％。不溶性膳食纤维4^#的得率为47.0％。

本发明的有益效果：本发明所提出的连续工艺制备方法能从一种黑小麦资源中同时制备得到富含阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖及其组合物的水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维等四种高附加值系列产品，使黑小麦麸皮得到了充分的开发利用，有效提高了黑小麦麸皮的经济附加值，从而实现了黑小麦的有效增值和综合利用，对黑小麦特色谷物资源的产业化开发具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

具体实施方式

取经过粉碎、过40目筛的黑小麦麸皮300g，加入体积分数为80％的乙醇溶液2.4L，于80℃热处理原料2次(2×1h)，抽滤，真空干燥，得到预处理黑小麦麸皮202g。预处理黑小麦麸皮于1.2L、40℃水中搅拌30min，离心(3000r/min，20min)以去除淀粉；离心后的沉淀进行酶法提取：加入含有戊聚糖酶(30U/100mL)的pH5.0、50mmol/L醋酸缓冲液1.6L，于50℃水浴搅拌浸提2次(2×2h)；离心(3000r/min，15min)，合并上清液。取上清液浓缩至500mL，加入工业乙醇1.5L，4℃静置过夜，离心(3000r/min，15min)；离心后的沉淀复溶，用去离子水透析3d(截留Mw12KDa)，冷冻干燥，包装，得到黑小麦水溶性膳食纤维1^#成品7.8g。酶法提取后的不溶物用饱和Ba(OH)₂溶液2.0L于室温下提取2次(2×16h)，离心后，合并上清液，用稀酸调pH＝4.5，离心去除蛋白；上清液浓缩至800mL，加入工业乙醇2.4L，4℃静置过夜，离心后的沉淀复溶，去离子水透析，冷冻干燥，包装，得到黑小麦水溶性膳食纤维2^#成品27.9g。碱提取后的不溶物于室温用1.6L水进行提取(2×2h)，离心后，合并上清液，调pH＝4.5，离心去除蛋白；上清液浓缩至600mL，加入工业乙醇1.8L，4℃静置过夜，离心后的沉淀复溶，去离子水透析，冷冻干燥，包装，得到黑小麦麸皮水溶性膳食纤维3^#成品17.1g。水提取后的不溶物用纯水反复洗涤，离心脱水后，于55℃真空烘干，粉碎，包装，得到黑小麦水不溶性膳食纤维4^#成品140.6g。

Claims (1)

1.一种黑小麦阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖及其组合物共四种水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维系列产品的连续工艺制备方法，其特征在于：以黑小麦麸皮为原料，经粉碎、乙醇预处理，离心所得不溶物采用酶提、饱和Ba(OH)₂溶液碱提和水提方法连续提取，分别经等电点沉淀除蛋白、离心分离，上清液浓缩、经乙醇沉淀后，加水复溶，再经透析、冷冻干燥、包装工序，制得含有阿拉伯木聚糖、β-葡聚糖及其组合物的黑小麦水溶性膳食纤维系列成品1^#～3^#；连续提取所得沉淀反复用水洗涤，离心后，在低温下烘干、粉碎、包装，制得黑小麦水不溶性膳食纤维成品4^#；所得膳食纤维成品1^#是β-葡聚糖和阿拉伯木聚糖的组合物，二者组成比例为3∶2，得率为2.6％；2^#为阿拉伯木聚糖，纯度96％，得率为9.3％；3^#为β-葡聚糖，纯度87％，得率为5.7％，水溶性膳食纤维1^#～3^#系列产品的总得率为17.6％；水不溶性膳食纤维4^#的得率为47.0％；所述连续生产工艺流程为： 

具体生产工艺如下： 

(1)原料预处理：将黑小麦麸皮粉碎，过40目筛,用体积分数为80％的乙醇溶液于80℃热处理原料2次，每次1h，料水比为1∶8；抽滤，真空干燥，得到预处理黑小麦麸皮； 

(2)水溶性膳食纤维成品1^#提取工艺：预处理黑小麦麸皮于40℃水中搅拌30min，在3000r／min转速条件下离心20min以去除淀粉；离心后的沉淀加入酶活力为30U／100mL的戊聚糖酶于pH5.0，50mmol／L醋酸缓冲液中浸提2次，每次2h，料水比为1∶8，浸提温度为50℃；在3000r／min转速条件下离心15min，合并上清液；上清液浓缩后，加入3倍95％乙醇，4℃静置过夜，离心后的沉淀复溶，透析，冷冻干燥，包装，得到黑小麦水溶性膳食纤维成品1^#； 

(3)水溶性膳食纤维成品2^#提取工艺：酶法提取后的不溶物用饱和Ba(OH)₂溶液于室温下提取2次，每次16h，料水比为1∶10；离心后，合并上清液，调pH=4.5，离心，上清液浓缩，加入3倍95％乙醇，4℃静置过夜，离心后的沉淀复溶，透析，冷冻干燥，包装，得到黑小麦水溶性膳食纤维成品2^#； 

(4)水溶性膳食纤维成3^#提取工艺：碱提取后的不溶物用水于室温进行提取2次，每次2h，料水比为1∶8；离心后，合并上清液，调pH＝4.5，离心，上清液浓缩，加入3倍95％乙醇，4℃静置过夜，离心后的沉淀复溶，透析，冷冻干燥，包装，得到黑小麦水溶性膳食纤维成品3^#； 

(5)水不溶性膳食纤维成品4^#提取工艺：水提取后的不溶物用纯水反复洗涤，离心脱水后，于55℃真空烘干，粉碎，包装，得到黑小麦水不溶性膳食纤维成品4^#。