CN103005470A - 一种豆渣可溶性膳食纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种豆渣可溶性膳食纤维的制备方法，解决现有技术制备所得豆渣可溶性膳食纤维得率低、成本高的问题。本发明创造性将机械-化学-酶法相结合，与传统的单一、或两两结合的制备方法相比，具有产品产量高、品质好、成本低的特点，此顺序是一个连续化的操作过程，三种处理是依次的、协同的；该方法最大的意义在于大大提高了豆渣中可溶性膳食纤维的得率，品质也得到提高，本申请得率在42-43.8%。本发明具有工艺简单、易于操作、周期短、无需复杂设备。在双螺杆挤压的过程，打破高温挤压的常规思维，利用低温和高剪切的挤压方式；同时创造性将地纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶按特定比例结合使用，共同用于制备豆渣可溶性膳食纤维，取得了好的效果。
Description
技术领域
本发明提供了一种豆渣可溶性膳食纤维的制备方法，涉及一种大豆膳食纤维加工技术，属于食品加工技术领域。
背景技术
[0002] 膳食纤维作为一种功能性食品基料广泛应用于食品工业中，已成为继糖、蛋白质、脂肪、水、矿物质和维生素之后的第七大营养素。根据膳食纤维的溶解性不同可分为可溶性膳食纤维（soluble dietary fiber，SDF）和不溶性膳食纤维（insoluble dietary fiber，IDF），可溶性膳食纤维包括果胶、树胶、部分半纤维素，不溶性膳食纤维包括纤维素、半纤维素、木质素。许多研究表明，SDF在许多方面具有比IDF更强的生理功能，其应用范围较IDF更加广泛。但天然来源的膳食纤维中大多数为IDF，SDF含量较低，因此，提高天然膳食纤维中SDF的含量具有特别重要的意义。
豆渣是豆腐、豆浆、腐竹等大豆制品加工中的主要副产物，是一种良好的膳食纤维资源。其总膳食纤维含量可达60%以上，但可溶性膳食纤维含量很低，仅为2%-4%，不能满足市场需求。因此，若能提高豆渣中可溶性膳食纤维的含量，既可以减少环境的污染，避免资源的浪费，又可增加其经济价值。
目前，有许多学者致力于该方面研究，申请号为200710144658.X的中国专利申请公开了一种发酵法制备豆渣水溶性膳食纤维的方法，采用里氏木霉发酵豆渣，产物经灭菌、过滤、浓缩、乙醇沉淀、真空干燥得到成品，其中水溶性膳食纤维含量为30%~35%。申请号为200810072541.X的中国专利申请公开了用超滤结合喷雾干燥制备大豆渣水溶性膳食纤维的方法，先制备不溶性大豆渣膳食纤维，再将不溶性豆渣膳食纤维进行蒸煮和酶解改性，最后进行超滤透析、浓缩及喷雾干燥，得到成品，其中水溶性膳食纤维得率为20%~30%。申请号为201010581911.X的中国专利申请公开了以豆渣为原料，采用机械活化结合酶解制取膳食纤维的方法，主要是通过对豆渣进行前处理、粗粉碎、机械活化、酶解和酶解料浆干燥，得到纯天然、全水溶性膳食纤维产品，其中水溶性膳食纤维含量为17.20%。上述豆渣可溶性膳食纤维的制备方法较为单一，关键是得率偏低，最高也只在35%，品质也欠佳，不能满足市场需求。
目前还尚未见到以豆渣为原料，采用机械-化学-酶法相结合制备豆渣可溶性膳食纤维的报道。
发明内容
本发明的目的：提供一种具有工艺简单、易于操作、周期短、无需复杂设备、明显提高产品得率，适合工业化生产等优点的一种豆渣可溶性膳食纤维的制备方法，增加了企业的经济效益。
本发明解决的技术问题：解决了大豆加工副产物豆渣的综合利用问题，还解决了现有技术制备所得豆渣可溶性膳食纤维得率低，成本高的问题。
本发明的技术方案：1. 一种豆渣可溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于按以下步骤制备：
（1）样品预处理：新鲜豆渣在40-60℃下鼓风干燥,干燥后粉碎过40-80目筛得豆渣粉；
（2）双螺杆挤压：调节豆渣粉含水量为10%-20%，然后在双螺杆挤压机机筒温度80-92℃、螺杆转速100r/min-160r/min条件下进行挤压，挤出豆渣经60-80℃鼓风干燥、粉碎、过过60-80目筛筛后得挤压豆渣粉；
（3）碱处理：取步骤(2)得到的挤压豆渣粉，以质量比计，按液料比7-10:1的比例向挤压豆渣粉中加入质量百分比浓度为0.5-0.59%的NaOH溶液，然后在60℃-90℃下反应50-60min，得到提取液;
（4）将步骤（3）中得到的提取液在4000r/min条件下离心20min，得滤液和滤渣；
（5）酶水解：将步骤（4）中得到的滤渣加入水，滤渣与水的质量比为1：10，进行复合酶水解，复合酶的添加量是滤渣质量的0.05-0.1%，所述的复合酶为纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶，三者质量用量配比为3:2:1；水解温度30-46℃，水解时间1.5-3.5h，pH值为4.5-6.5，其中，纤维素酶活性为15万U/g、木聚糖酶600万U/g、果胶酶500万U/g。
（6）将步骤（5）中得到的酶水解液在4000r/min条件下离心20min，得滤液；
（7）干燥：将步骤（4）和步骤（6）得到的滤液混合，向滤液中加入4倍体积的95%乙醇进行沉淀，沉淀后在4000r/min条件下离心5min，沉淀物干燥后即得豆渣可溶性膳食纤维成品。
优选步骤（2）双螺杆挤压过程中，调节豆渣粉含水量优选为16%；机筒温度为92℃。
步骤（3）碱处理过程中，以质量比计，按液料比8:1的比例向挤压豆渣粉中加入质量百分比浓度为0.5%的NaOH溶液。
步骤（5）酶水解中，滤渣与水的质量比为1：10，进行复合酶水解，复合酶的添加量是滤渣质量的0.08%，所述的复合酶为纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶，三者质量用量配比为3:2:1：水解温度35℃，水解时间2.5h，pH值为5.5，其中，纤维素酶活性为15万U/g、木聚糖酶600万U/g、果胶酶500万U/g。
本发明的技术方案是采用机械-化学-酶法相结合的方法制备豆渣可溶性膳食纤维，纤维素酶、木聚糖酶、果胶酶优选和氏璧生物技术有限公司提供，其他酶制剂公司也能够提供。
尤其重要的是，创造性将纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶按特定比例结合使用，用于制备豆渣可溶性膳食纤维。
可溶性膳食纤维得率的测定：
本发明的有益效果：
（1）本发明创造性地将机械-化学-酶法结合到一起来制备豆渣可溶性膳食纤维，大大提高了豆渣可溶性膳食纤维的得率，同时提高产品的感官品质，取得了难以预料的技术效果。机械-化学-酶法是依次进行的，先对豆渣进行挤压和碱处理，然后再对不溶性残渣进行酶解处理，这不仅降低了酶用量，而且避免了豆渣中原有的可溶性膳食纤维被过度酶解；同时也减少了后续乙醇沉淀时乙醇用量，降低了成本，此顺序是一个连续化的操作过程，三种处理时依次的、协同的，利于工业化生产。机械-化学-酶相结合的方法最大的意义在于大大提高了豆渣中可溶性膳食纤维的得率，本申请得率均在42%以上。
先对豆渣进行双螺杆挤压，通过低温高剪切的作用，使大分子的物质断裂成小分子的物质（包括可溶和不可溶），这为下一步的碱提取提供了基础。碱处理的强度低，对大分子量的物质作用小，只能对偏小一些分子量的物质起作用，因此，经双螺杆挤压后得到的挤压豆渣，在适当的碱条件下，可以有效的去除蛋白质、脂肪等物质，最大量提取出豆渣中可溶性膳食纤维，从而提高产品的纯度。若改变处理次序，即碱处理-挤压，这样不仅增加操作步骤，即增加了对碱处理后的物质进行烘干和粉碎的过程，从而增大了成本，而且所得可溶性膳食纤维得率也较前者低。碱处理后已经将可溶性膳食纤维提取出去，将不溶性物质分离出来，再单独向不溶性物质中加入纤维素酶进行酶处理，这既降低了酶用量，又避免了豆渣中原有的可溶性膳食纤维被过度酶解。增大了豆渣可溶性膳食纤维的最终得率。此顺序是一个连续化的操作过程，工艺简单易行，利于工业化生产。
（2）现有技术中，文献及专利中报道的挤压温度是160℃或更高，而本发明所采用的双螺杆挤压工艺中，挤压温度低80-92℃，优选92℃，螺杆转速高，从而降低了生产所需能耗，提高生产效率。在挤压过程中，影响能耗的主要因素是温度，螺杆转速是一个次要影响因素。在此需要特别说明的是，机械-化学-酶法相结合的方法中的各参数并不是独立的，得率高是相互协同所得到的，是不可分割的。
（3）创造性将纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶按特定比例结合使用，用于制备豆渣可溶性膳食纤维，与其他参数协同，产生了预料不到的技术效果。
具体实施方式
实施例1： 一种豆渣可溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于按以下步骤制备：
（1）样品预处理：新鲜豆渣在40-60℃下鼓风干燥,干燥后粉碎过40-80目筛得豆渣粉；
（2）双螺杆挤压：调节豆渣粉含水量为10%，然后在双螺杆挤压机机筒温度80℃、螺杆转速100r/min条件下进行挤压，挤出豆渣经60-80℃鼓风干燥、粉碎、过过60-80目筛筛后得挤压豆渣粉；
（3）碱处理：取步骤(2)得到的挤压豆渣粉，以质量比计，按液料比7:1的比例向挤压豆渣粉中加入质量百分比浓度为0.5%的NaOH溶液，然后在60℃下反应50min，得到提取液;
（4）将步骤（3）中得到的提取液在4000r/min条件下离心20min，得滤液和滤渣；
（5）酶水解：将步骤（4）中得到的滤渣加入水，滤渣与水的质量比为1：10，进行复合酶水解，复合酶的添加量是滤渣质量的0.05%，所述的复合酶为纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶，三者质量用量配比为3:2:1：水解温度30℃，水解时间1.5h，pH值为4.5，其中，纤维素酶活性为15万U/g、木聚糖酶600万U/g、果胶酶500万U/g。
（6）将步骤（5）中得到的酶水解液在4000r/min条件下离心20min，得滤液；
（7）干燥：将步骤（4）和步骤（6）得到的滤液混合，向滤液中加入4倍体积的95%乙醇进行沉淀，沉淀后在4000r/min条件下离心5min，沉淀物干燥后即得豆渣可溶性膳食纤维成品。
经计算，该方法可溶性膳食纤维得率在42%。
产品理化、微生物等指标都符合国家标准。
实施例2：一种豆渣可溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于按以下步骤制备：
（1）样品预处理：新鲜豆渣在40-60℃下鼓风干燥,干燥后粉碎过40-80目筛得豆渣粉；
（2）双螺杆挤压：调节豆渣粉含水量为16%，然后在双螺杆挤压机机筒温度85℃、螺杆转速130r/min条件下进行挤压，挤出豆渣经60-80℃鼓风干燥、粉碎、过过60-80目筛筛后得挤压豆渣粉；
（3）碱处理：取步骤(2)得到的挤压豆渣粉，以质量比计，按液料比8:1的比例向挤压豆渣粉中加入质量百分比浓度为0.55%的NaOH溶液，然后在80℃下反应55min，得到提取液;
（4）将步骤（3）中得到的提取液在4000r/min条件下离心20min，得滤液和滤渣；
（5）酶水解：将步骤（4）中得到的滤渣加入水，滤渣与水的质量比为1：10，进行复合酶水解，复合酶的添加量是滤渣质量的0.08%，所述的复合酶为纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶，三者质量用量配比为3:2:1：水解温度38℃，水解时间2.5h，pH值为5.5，其中，纤维素酶活性为15万U/g、木聚糖酶600万U/g、果胶酶500万U/g。
（6）将步骤（5）中得到的酶水解液在4000r/min条件下离心20min，得滤液；
（7）干燥：将步骤（4）和步骤（6）得到的滤液混合，向滤液中加入4倍体积的95%乙醇进行沉淀，沉淀后在4000r/min条件下离心5min，沉淀物干燥后即得豆渣可溶性膳食纤维成品。
经计算，该方法可溶性膳食纤维得率在42.8%
产品理化、微生物等指标都符合国家标准。
实施例3：一种豆渣可溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于按以下步骤制备：
（1）样品预处理：新鲜豆渣在40-60℃下鼓风干燥,干燥后粉碎过40-80目筛得豆渣粉；
（2）双螺杆挤压：调节豆渣粉含水量为20%，然后在双螺杆挤压机机筒温度92℃、螺杆转速160r/min条件下进行挤压，挤出豆渣经60-80℃鼓风干燥、粉碎、过过60-80目筛筛后得挤压豆渣粉；
（3）碱处理：取步骤(2)得到的挤压豆渣粉，以质量比计，按液料比10:1的比例向挤压豆渣粉中加入质量百分比浓度为0.59%的NaOH溶液，然后在90℃下反应60min，得到提取液;
（4）将步骤（3）中得到的提取液在4000r/min条件下离心20min，得滤液和滤渣；
（5）酶水解：将步骤（4）中得到的滤渣加入水，滤渣与水的质量比为1：10，进行复合酶水解，复合酶的添加量是滤渣质量的0.1%，所述的复合酶为纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶，三者质量用量配比为3:2:1：水解温度46℃，水解时间3.5h，pH值为6.5，其中，纤维素酶活性为15万U/g、木聚糖酶600万U/g、果胶酶500万U/g。
（6）将步骤（5）中得到的酶水解液在4000r/min条件下离心20min，得滤液；
（7）干燥：将步骤（4）和步骤（6）得到的滤液混合，向滤液中加入4倍体积的95%乙醇进行沉淀，沉淀后在4000r/min条件下离心5min，沉淀物干燥后即得豆渣可溶性膳食纤维成品。
经计算，该方法可溶性膳食纤维得率在43.8%
产品理化、微生物等指标都符合国家标准。
Claims (5)
1.一种豆渣可溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于按以下步骤制备：
（1）样品预处理：新鲜豆渣在40-60℃下鼓风干燥,干燥后粉碎过40-80目筛得豆渣粉；
（2）双螺杆挤压：调节豆渣粉含水量，可以为10%-20%，然后在双螺杆挤压机机筒温度80-92℃、螺杆转速100r/min-160r/min条件下进行挤压，挤出豆渣经60-80℃鼓风干燥、粉碎、过60-80目筛筛后得挤压豆渣粉；
（3）碱处理：取步骤(2)得到的挤压豆渣粉，以质量比计，可以按液料比7-10:1的比例向挤压豆渣粉中加入质量百分比浓度为0.5-0.59%的NaOH溶液，然后在60℃-90℃反应50-60min，得到提取液；
（4）将步骤（3）中得到的提取液在4000r/min条件下离心20min，得滤液和滤渣；
（5）酶水解：将步骤（4）中得到的滤渣加入水，滤渣与水的质量比为1：10，进行复合酶水解，复合酶的添加量是滤渣质量的0.05-0.1%，所述的复合酶为纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶，三者质量用量配比为3:2:1；水解温度30-46℃，水解时间1.5-3.5h，pH值为4.5-6.5，其中，纤维素酶活性为15万U/g、木聚糖酶600万U/g、果胶酶500万U/g；
（6）将步骤（5）中得到的酶水解液在4000r/min条件下离心20min，得滤液；
（7）干燥：将步骤（4）和步骤（6）得到的滤液混合，向滤液中加入4倍体积的95%乙醇进行沉淀，沉淀后在4000r/min条件下离心5min，沉淀物干燥后即得豆渣可溶性膳食纤维成品。
2.根据权利要求1所述的一种豆渣可溶性膳食纤维的制备方法，其特征是在步骤（2）双螺杆挤压过程中，调节豆渣粉含水量优选为16%；双螺杆挤压机机筒温度92℃。
3.根据权利要求2所述的一种豆渣可溶性膳食纤维的制备方法，其特征是在步骤（3）碱处理过程中，以质量比计，按液料比8:1的比例向挤压豆渣粉中加入质量百分比浓度为0.5%的NaOH溶液。
4.根据权利要求2所述的一种豆渣可溶性膳食纤维的制备方法，其特征是在步骤（5）酶水解过程中，滤渣与水的质量比为1：10，进行复合酶水解，复合酶的添加量是滤渣质量的0.08%，所述的复合酶为纤维素酶、木聚糖酶和果胶酶，三者质量用量配比为3:2:1：水解温度35℃，水解时间2.5h，pH值为5.5，其中，纤维素酶活性为15万U/g、木聚糖酶600万U/g、果胶酶500万U/g。
5.一种豆渣可溶性膳食纤维，其特征在于其是根据权利要求1-4任一项所述的制备方法制备而成的。
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