CN103445187A - 一种莲藕藕节可溶性膳食纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种莲藕藕节可溶性膳食纤维的制备方法，其步骤：A、藕节干燥：将新鲜藕节清洗晒干，打碎，过目筛，调节藕节水分含量；B、挤压膨化：采用双螺杆挤压膨化机进行挤压处理；C、超声辅助碱酶法提取可溶性膳食纤维：a.将挤压膨化后的藕节粉，进行粉碎，过目筛，将藕节粉溶于水中，同时加入α-淀粉酶，温度控制一定范围，水解；b.将水解后的液体调节pH，放在超声清洗器里，提取；c.将b步骤中的提取液调节pH值，离心,弃滤渣，取上清液，调节pH,乙醇沉淀，离心过滤，烘干得SDF产品。方法易行，操作简便，采用挤压膨化改性与超声辅助碱酶法提取相结合，缩短SDF改性的时间，提高了SDF提取率，产品工艺特性和理化性能显著增强。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域,更具体涉及一种莲藕藕节可溶性膳食纤维的制备方法，是以莲藕废弃物藕节为原料，通过挤压膨化改性和超声辅助碱酶法提取，获得藕节可溶性膳食纤维。
背景技术
莲藕（Neulmho nucifer Gaernt）又名芙蕴、水芝、芙蓉、君子花、六月春荷、藕等，属睡莲科莲属宿根性多年生水生草本植物。原产印度和中国，历史悠久，种植资源丰富，是中国栽培面积最大的水生蔬菜，莲藕含有丰富的碳水化合物、蛋白质、维生素、矿物质、鞣质等，可以说是一种价值很高的药食同源的植物，深受广大消费者的欢迎。藕节（Nodusrhizomati Nelumbinis）为睡莲科植物莲的干燥根茎节部，又名光藕节、藕节疤等，为莲藕的非食部分。藕节味甘、大涩、无毒，可凉血、化瘀、止血，在中国有悠久的药用历史。现代医学实验证明，藕节不但是很好的中药材，同时也是良好的滋补品。
对于藕节的综合利用目前主要是依据其含有的药用成分作为中药材或保健滋补品来治疗吐血、血崩等病症，相对而言，该类应用主要是集中在其本身的有效成分方面，而未进行一些成分的叠加或者转化，未能充分发挥和利用其生理功能和效用。
中国每年莲藕的产量大，消费量也大，因此在加工过程产生了大量的莲藕藕节废弃物。藕节作为一种废弃物来处理，费时费力，处理不当还会对环境产生巨大的压力，若能变废为宝，综合多渠道开发莲藕藕节，则能大大的提高莲藕的附加值，不但可以节约资源，增加广大莲藕种植户的收入，还可以节省处理藕节技术成本和减小环境处理压力。
目前国内外的科研工作者对藕节的研究主要集中在酚类物质（请见：胡晓丹，卢黎明，谢笔钧．莲藕酶促褐变的研究．江苏食品与发酵，1996，6：1-4；许金蓉．莲藕采前及采后的生理生化研究．[硕士学位论文]．武汉：华中农业大学，2004）、萜类化合物（请见：周军平，王爱兰，潘仁满．藕节中3-表白桦脂酸的分离与鉴定．同济医科大学学报，1995，24(1)：52-54）、生物碱（请见：Ghedira K,Chemli R,Richard B,etal.Two cyclopetide alkalodisfrom Zizyphus lotus.Phytochemistry 1995,38(3):767-772）等。对于藕节中含量较多的膳食纤维的研究和利用很少。藕节和藕皮中膳食纤维含量远高于藕肉，是比鲜藕和藕渣更好的膳食纤维来源，但可溶性膳食纤维（SDF）含量偏低、生理活性不足是制约其作为功能性因子应用的主要因素。如何对膳食纤维进行改性，提高可溶性膳食纤维含量及其生理活性，已成为众多学者深入研究的重点。
目前应用于膳食纤维改性的方法主要有物理法（超高压技术、超微粉碎法、挤压蒸煮技术、瞬时高压技术等）、化学法（酸法和碱法）和生物技术法（酶法和发酵法，请见：Chau C.F.,Huang,Y.L.,Lee M.H.In vitro hypoglycemic effect of different insoluble fibre-richfractions prepared from the peel of citrus Sinensis L cv.Liucheng Journal of Agricultural FoodChemistry,2003,51:6623-6626），应用于莲藕膳食纤维制备的主要是后两者。李慧娜（请见：莲藕渣中膳食纤维的制备及其功能活性研究.[硕士学位论文].武汉：华中农业大学，2009）、蔡宝玉（请见：蔡宝玉、王雷、陶冠军等.莲藕残渣中纤维素的制备工艺．食品添加剂，2004，3：14-15）、白青云（请见：白青云，管爱萍.莲藕膳食纤维的特性与提取工艺．淮阴工学院学报．2007，16(1)：56-60）等人采用化学法或酶法对藕渣膳食纤维的制备和性质进行了研究。化学法反应时间长、转化率低、工艺过程复杂、温度较高、对设备的要求较高，且大量引进阴离子和阳离子，给下一步的加工带来不利，环境污染也较大。酶法改性则由于酶制剂价格昂贵、对反应条件要求较高，其应用在一定程度上受到限制。吴疆鄂（请见：吴疆鄂．微生物降解转化莲藕型膳食纤维的研究.[硕士学位论文].武汉：华中科技大学，2006）和顾振新（请见：顾振新，韩永斌，刘蒙瑜等.一种莲藕膳食纤维的固态发酵制备方法及其产品，CN101513238A，2009）对莲藕膳食纤维的研究显示生物发酵法可以提高膳食纤维得率及可溶性膳食纤维含量，但前者所得膳食纤维理化特性优势不显著，后者的制备方法已取得专利（公开号CN 101513238A,公开日2009年8月26日），该法以莲藕渣为原料，制得的莲藕膳食纤维中SDF含量较高，质量较好，但原料经固态发酵后，还需加热干燥、挤压膨化和超微粉碎等多道活化工序，过程相对复杂，生产周期长达近20天，且未进行SDF的提取，所得产品为SDF和不溶性膳食纤维（IDF）及其他物质的混合物，SDF纯度偏低。物理改性既可以避免化学处理过程中的一些不利因素和对环境的污染，也可以突破生物改性过程中对反应条件控制严格的局限性和工艺的复杂性，已成为膳食纤维改性的研究重点。挤压膨化技术是集混合、搅拌、破碎、加热、杀菌、膨化及成型为一体的高新技术，可以让物料发生质构、组织和外观的变化。由于其具有效率高、处理量大、易于产业化等显著的优点，在食品工业中得到广泛应用（请见：杜冰，陈悦娇，李燕杰等．挤压膨化对铁观音茶梗滋味和香气成分的影响.农业工程学报，2010，26(9)：381-384；Ban K,Bumm S H,White J L.Experimentalinvestigation and flow modeling of slippage induced by additives in polyolefins in a modularco-rotating twin screw extruder.International Polymer Processing,2009,24(3):242-252）。
发明内容
本发明的目的是在于提供了一种莲藕藕节可溶性膳食纤维的制备方法，方法易行，操作简便，采用挤压膨化改性与超声辅助碱酶法提取相结合，缩短SDF改性的时间，在挤压过程中可使部分IDF转化为SDF，从而增加藕节中SDF的含量，再结合超声辅助碱酶法从挤压后的藕节粉中提取SDF，提高了SDF提取率，产品工艺特性和理化性能显著增强。为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：
本发明以莲藕加工副产物藕节为原料，采用挤压膨化对藕节膳食纤维进行改性，显著提高了藕节SDF的含量（P＜0.05），由于改性后膳食纤维仍为混合物，纯度不高，遂利用超声辅助碱酶法对SDF进行提取。超声提取法是近年来新兴的一种提取技术，与碱酶法相结合，可以使得提取效果更好。此制备方法工艺简单，生产周期短，可操作性强，得到了纯度较高(83.60%)的SDF产品，SDF提取率达10.23%，产品工艺特性和理化性能显著增强。
一种莲藕藕节可溶性膳食纤维的制备方法，其步骤如下：
（1）藕节干燥：将新鲜藕节清洗晒干至含水量小于或等于7%，然后打碎，过35-45目筛，然后调节藕节水分含量12%-16%。
（2）挤压膨化：采用DS32-Ⅱ型双螺杆挤压膨化机（济南塞信有限公司）进行挤压处理，挤压温度120-160℃，螺杆转速105-175r/min，采用酶-重量法测定SDF的含量。
（3）超声辅助碱酶法提取可溶性膳食纤维（SDF）：
a.将挤压膨化后的藕节粉，进行粉碎，过35－45目筛，然后按藕节粉与水的重量比为1∶10-1∶30将藕节粉溶于水中，同时加入占藕节粉重量3－5%的α-淀粉酶（北京双旋微生物培养基制品厂，细菌淀粉酶），温度控制在58－62℃，pH 5.5－7.5条件下水解1－2h。
b.将水解后的液体调节pH7-11，放在超声清洗器里，调节超声温度50-80℃，调节超声功率72-120W，提取10-50min。
c.将b步骤中的提取液调节pH值3.5－4.5，在4000r/min条件下离心18－22min,弃滤渣，取上清液，调节pH 6.0-8.0,加入4倍体积的95%（V/V）乙醇沉淀，离心过滤，烘干（40-70℃）即得SDF产品。
本发明与现有技术相比，具有如下效果：
(1)可有效利用莲藕副产物藕节，不仅有利于保护环境，也可降低膳食纤维的生产成本；
(2)不仅对藕节膳食纤维进行了改性，也对其进行了提取，提取率最高可达10.23%，所得SDF产品纯度83.60%，工艺特性和理化性能显著增强，便于应用。
（3）制备过程简单、生产周期短、易操作、能源消耗低、易于推广。
附图说明：
图1为一种Box-Behnken响应面试验中物料水分与挤压温度的交互作用对SDF含量的影响示意图。
图2为一种Box-Behnken响应面试验中螺杆转速与挤压温度的交互作用对SDF含量的影响示意图。
图3为一种Box-Behnken响应面试验中螺杆转速与物料水分的交互作用对SDF含量的影响示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施来进一步描述本发明，但这些实施仅是例证性的，并不对本发明的保护范围构成任何影响，本领域技术人员应该理解的是，根据本发明的精神所做的任何修改和替换均落入本发明的保护范围内。
实施例1：
一种莲藕藕节可溶性膳食纤维的制备方法，其步骤是：
（1）藕节干燥：将新鲜藕节清洗晒干至含水量小于或等于7%，然后打碎，过35或38或40或42或45目筛，调节藕节粉的物料水分12或14或16%。
（2）挤压膨化：采用DS32-II型双螺杆挤压膨化机（济南塞信有限公司）进行挤压处理，挤压温度120或125或130或135或140或150或155或160或℃，螺杆转速105或125或145或165或175r/min。
（3）超声辅助碱酶法提取SDF：
a.将挤压膨化后的藕节粉，进行粉碎，过35或38或40或42或45目筛，然后按藕节粉与水的重量比为1∶10将藕节粉溶于水中，同时加入占藕节粉重量3或4或5%的α-淀粉酶，温度控制在58或60或62℃，pH5.5条件下水解1h。
b.将水解后的液体调节pH8，放在超声清洗器里，调节超声温度50℃，调节超声功率72W，提取30min。
c.将上述提取液调节pH值3.5或4.0或4.5，在4000r/min条件下离心18-20min,弃滤渣，取上清液，调节pH6.0或7.0或8.0,加入4倍体积的95%（V/V）乙醇沉淀，离心过滤，烘干（60℃）称重，SDF提取率为6.58%，纯度为80.12%。。
实施例2：
（1）藕节干燥：将新鲜藕节清洗晒干至含水量小于或等于7%，然后打碎，过40目筛，调节藕节粉的物料水分16%。
（2）挤压膨化：采用DS32-Ⅱ型双螺杆挤压膨化机进行挤压处理，挤压温度160℃，螺杆转速150r/min。
（3）超声辅助碱酶法提取SDF：
a.将挤压膨化后的藕节粉，进行粉碎，过40目筛，然后按藕节粉与水的重量比为1∶20将藕节粉溶于水中，同时加入占藕节粉重量3或4或5%的α-淀粉酶，温度控制在59或61℃，pH6.5条件下水解1.5h。
b.将水解后的液体调节pH9，放在超声清洗器里，调节超声温度80℃，调节超声功率120W，提取50min。
c.将上述提取液调节pH值3.5或4.0或4.5，在4000r/min条件下离心18-20min,弃滤渣，取上清液，调节pH6.0或7.0或8.0,加入4倍体积的95%（V/V）乙醇沉淀，离心过滤，烘干（40或45或55或60℃）称重，SDF提取率为9.39%，纯度为82.22%。
实施例3：
（1）藕节干燥：将新鲜藕节清洗晒干至含水量小于或等于7%，然后打碎，过40目筛，然调节藕节粉的物料水分14%。
（2）挤压膨化：采用DS32-II型双螺杆挤压膨化机进行挤压处理，挤压温度140℃，螺杆转速140r/min。
（3）超声辅助碱酶法提取SDF：
a.将挤压膨化后的藕节粉，进行粉碎，过40目筛，然后按藕节粉与水的重量比为1∶25将藕节粉溶于水中，同时加入占藕节粉重量3或4或5%的α-淀粉酶，温度控制在60℃，pH7.5条件下水解2h。
b.将水解后的液体调节pH10，放在超声清洗器里，调节超声温度70℃，调节超声功率72W，提取30min。
c.将上述提取液调节pH值3.5或4.0或4.5，在4000r/min条件下离心18-20min,弃滤渣，取上清液，调节pH6.0或7.0或8.0,加入4倍体积的95%（V/V）乙醇沉淀，离心过滤，烘干（40或48或52或57或60℃）称重，SDF提取率为10.02%，纯度为82.75%。
Claims (1)
1.一种莲藕藕节可溶性膳食纤维的制备方法，其步骤是：
A、藕节干燥：将新鲜藕节清洗晒干至含水量小于或等于7%，然后打碎，过35－45目筛，然后调节藕节水分含量12%-16%；
挤压膨化：采用双螺杆挤压膨化机进行挤压处理，挤压温度120-160℃，螺杆转速105-175r/min；
C、超声辅助碱酶法提取可溶性膳食纤维：
a.将挤压膨化后的藕节粉，进行粉碎，过35－45目筛，然后按藕节粉与水的重量比为1：10-1：30将藕节粉溶于水中，同时加入占藕节粉重量3－5%的α-淀粉酶，温度控制在58－62℃，pH 5.5－7.5条件下水解1－2h；
b.将水解后的液体调节pH7-11，放在超声清洗器里，调节超声温度50-80℃，调节超声功率72-120W,提取10-50min；
c.将b步骤中的提取液调节pH值３.5－４.５，在4000r/min条件下离心１８－２２min,弃滤渣，取上清液，调节pH６.0－８.0, 加入4倍体积的95%V/V乙醇沉淀，离心过滤，烘干得SDF产品。
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