CN103976413B - 一种从核桃粕中连续提取蛋白质和膳食纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从核桃粕中连续提取蛋白质和膳食纤维的方法。该方法首先将核桃粕在真空度60kpa~80kpa和功率100kw~200kw的条件下进行微波干燥30min~40min，经超微粉碎过筛后，采用碱法-微波提取与冷冻干燥结合提取核桃蛋白质，并对其沉淀物采用复合酶一步降解并进行醇沉和离心后，在进风温度120℃~180℃，出风温度60℃~80℃和压缩空气流量500mL/h~800mL/h的条件下进行气流喷雾干燥得到水溶性和水不溶性膳食纤维。本技术提高了核桃蛋白质的溶出率，保持了蛋白的活性和营养价值；提高了酶解效率和膳食纤维的纯度和产率，实现了废料再利用，解决了资源浪费和环境污染等问题。
Description
技术领域
本发明涉及的是农副产品深加工领域，涉及一种从核桃粕中连续提取蛋白质、可溶性膳食纤维水和不溶性膳食纤维的方法。
背景技术
核桃又名胡桃、羌桃，属胡桃科胡桃属植物。我国核桃的栽种面积及产量都居世界首位，年产核桃达26万吨。日常生活中除了少量用于新鲜食用和加工成休闲食品外，大部分用于榨油。核桃粕是核桃经榨油后剩下的渣料属核桃油加工的重要的副产品。经研究，核桃粕的蛋白质含量高达30%~40%，膳食纤维达20%~30%。此外，核桃粕中还含有丰富的维生素和矿物质。然而，长期以来人们大多只关注核桃油的保健价值及相关研究，而忽视了对脱脂核桃粕的研究和利用。目前对核桃粕的利用率很低，通常都是作为饲料或者直接废弃，使得核桃的蛋白质以及膳食纤维未能得到充分的利用而造成了浪费。
核桃蛋白质中包含18种氨基酸，特别是蛋氨酸、赖氨酸、色氨酸等8种人体必需氨基酸种类齐全，其组成模式高于FAO/WHO推荐标准模式值，具有良好的生物效价和消化吸收性以及较高的营养价值。
膳食纤维是指不为人体消化吸收的多糖类碳水化合物及木质素的总称，主要包括纤维素、半纤维素、木质素等。膳食纤维虽然难以在人体消化道内被分解吸收，却是维系人体健康不可缺少的，继碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素、水、矿物质六大营养素之外的人体第七营养素。按其溶解性质的不同，膳食纤维可分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维。可溶性核桃膳食纤维具有良好的吸水和保湿作用，可以包裹碳水化合物、、胆固醇等形成胶状物质，降低其在肠液中的有效浓度，同时在小肠表面形成屏障，延缓细胞对这些物质的吸收，有助于减缓消化速度和最快速排泄胆固醇，控制血糖合理水平，减轻胆固醇在肝脏沉积以及脂肪变性程度。水不溶性核桃膳食纤维的结构较紧密，可以增加肠蠕动、加强胃肠排空、软化粪便和预防便秘，降低消化道中细菌排出的毒素，加速粪脂和粪胆汁酸排出，保持大肠健康，从而预防一些恶性肿瘤的发生。均衡科学膳食核桃膳食纤维，有助于润肠通便、降血压、降血脂、调节血糖、解毒抗癌、预防结石和动脉硬化、改善口腔及牙齿功能、防治痔疮以及健美减肥。
目前，涉及核桃粕中蛋白质的单独制备的生产技术有许多，但是只涉及了核桃蛋白质的单独提取制备工艺，如在国内发明专利“一种核桃多肽粉的制作方法(专利申请号为200710017281.1，专利公开号为CN101228918)”和“一种高纯度核桃蛋白粉制备方法(专利申请号为 201210165640.9，专利公开号为CN102696858A)”中均只公开了从核桃中单独分离提取核桃蛋白质的方法，但均未涉及核桃膳食纤维的分离提取。提取产品单一、生产成本相对较高、对于原料的利用率相对较低，未达到对资源的充分利用。而本发明不仅涉及了核桃蛋白质的分离提取还涉及了核桃粕中可溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维的分离提取。不仅最大限度的提取了核桃蛋白质而且还提取了两种不同性质的膳食纤维使核桃粕得到了最大限度的利用使核桃的利用达到了零废弃。相比单独提取最大限度的提高了核桃粕的利用率，降低了生产成本，同时使产品的种类达到了多样化。因此，研究开发以核桃粕为原料连续提取核桃蛋白质、核桃可溶性膳食纤维和核桃水不溶性膳食纤维的方法具有重要的社会价值和经济价值。
发明内容
为了解决核桃油副产品核桃粕中蛋白质、水溶性膳食纤维（SDF）和水不溶性膳食纤维（IDF）的综合利用问题，本发明提出了一种工艺简单，操作方便附加值高的方法从核桃粕中提取蛋白质、水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维。
本发明的技术方案如下：
一种从核桃粕中连续提取蛋白质和膳食纤维的方法，包含以下步骤：
(1) 真空微波干燥
将核桃粕置于真空微波干燥器中在真空度60kpa~80kpa，微波功率100kw~200kw条件下干燥30min~40min使核桃粕水份控制在5wt%~8wt%，干燥后再经超微粉碎，过100目~120目筛网，得核桃粕粉；
(2) 碱法-微波结合提取蛋白质
将(1)所得的核桃粕粉与蒸馏水按质量比为1:20~1:30的比例混合后磨浆，再加碳酸氢钠或其他可食用碱调pH至8.5~9.0，然后将其置于微波反应釜中进行微波辅助提取，最后将提取后的液体在转速3000 r/min ~4000r/min条件下离心15min~25min分离得上清液A和沉淀B；
(3) 冷冻干燥制蛋白粉
向(2)中所得的上清液A中加入乳酸或其他可食用酸调pH至4.5~5.0后在转速3000 r/min ~4000r/min条件下离心15min~25min分离得上清液C和沉淀D，将沉淀D经水洗至中性后，采用冷冻干燥机冷冻干燥后即得核桃蛋白粉；
(4) 酶法-微波联用提取可溶性膳食纤维
将(2)中所得的沉淀B与上述步骤(3)中所得的上清液C按质量比为1:10~1:20的比例充分混合后置于微波反应釜中，按沉淀B质量的1%~2%加入用碳酸氢钠或氢氧化钠调节pH为5.0~8.0的复合酶进行酶解后，将所得酶解浆液在转速4000 r/min ~5000r/min条件下离心15min~25min后分离得上清液E和沉淀F；
(5) 喷雾干燥制水溶性膳食纤维
将(4)中所得的上清液E用3~4倍体积的95%乙醇对滤液进行醇沉2h~3h，然后在转速4000 r/min ~5000r/min条件下离心15min~25min，取下层沉淀清洗后，采用气流喷雾干燥机，在进风温度120℃~180℃，出风温度60℃~80℃，压缩空气流量500mL/h ~800mL/h的条件下干燥后得水溶性膳食纤维；
(6) 喷雾干燥制水不溶性膳食纤维
将(4)中所得的沉淀F用无水乙醇清洗3~5次后再水洗3~4次，采用气流喷雾干燥机，在进风温度120℃~180℃，出风温度60℃~80℃，压缩空气流量500mL/h~800mL/h的条件下干燥后得水不溶性膳食纤维。
所述的方法，步骤（2）中，在微波反应釜中进行微波辅助提取的条件为：温度为50℃~60℃、微波功率为300w~400w、微波频率为800MHz~1000MHz，时间为20min~40min。
所述的方法，步骤（3）中，采用冷冻干燥机冷冻干燥条件为：在温度为-60℃~-70℃，真空度为0.05MPa~0.1MPa的条件下冷冻干燥时间24h~30h。
所述的方法，步骤（4）中，在微波反应釜中进行酶解的条件为：温度40℃~60℃、微波功率100w~200w、微波频率500 MHz ~800MHz，酶解1h ~2h。
所述的复合酶为木瓜蛋白酶和α-淀粉酶按质量比1:2混合而成。
本发明的有益效果是：(1) 本发明首先对原料进行了预处理，预处理中利用真空微波干燥进行原料的干燥工艺，相比普通的热风干燥其干燥速度更快，物料水分含量更均匀。而超微粉碎核桃粕使核桃粕颗粒更加细小，增大了核桃粕与水的接触面积，从而加快了核桃蛋白质的溶出。(2) 本发明在核桃蛋白质提取工艺中运用了碱法-微波相结合的方法进行提取，微波辅助不仅有利于细胞壁的破裂促使蛋白质的溶出，而且还能加速物质运动提高蛋白质溶出的速率。因此，在微波的辅助下不仅大大提高了核桃蛋白质的溶出率，同时还明显的缩短了核桃蛋白的溶出时间。(3) 因为核桃蛋白质的变性温度相比其他植物蛋白质要低，其变性温度在67℃左右，因此合适的干燥方式对于核桃蛋白质的最终品质有很大影响。本发明采用了冷冻干燥技术制来最终干燥所提取的核桃蛋白质，冷冻干燥的超低温条件充分保证了核桃蛋白质的活性使其生物性质不受破坏。(4) 本发明采用了复合酶一步降解来制取膳食纤维的方法，去除了淀粉及少量的蛋白质提高了膳食纤维的纯度，加上微波辅助酶解提高了酶解效率缩短了酶解时间，同时还提高了膳食纤维的产率，使整个提取工艺更加高质高效。(5) 本发明采用所涉及的一种从核桃粕中连续提取蛋白质、可溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维的方法，不仅做到了废料再利用还解决了资源浪费、环境污染等问题，提高了产品附加值。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1
(1) 真空微波干燥
将核桃粕置于真空微波干燥器中在真空度70kpa，微波功率150kw条件下干燥40min使核桃粕水份控制在5wt%，干燥后再经超微粉碎，过120目筛网。
(2) 碱法-微波结合提取蛋白质
将(1)中经过超微粉碎后的核桃粕粉与蒸馏水按质量比1:30的比例混合后磨浆，再加碳酸氢钠或其他可食用碱调pH至9.0，然后将其置于微波反应釜中在温度为55℃、微波功率为400w、微波频率为1000MHz的条件下微波辅助提取30min，最后将经过微波提取后的液体在转速4000r/min条件下离心15min分离得上清液A和沉淀B。
(3) 冷冻干燥制蛋白粉
向(2)中所得的上清液A中加入乳酸或其他可食用酸调pH至4.5后在转速4000r/min条件下离心15min分离得上清液C和沉淀D，将沉淀D经水洗至中性后再置于冷冻干燥机中在温度-60℃，真空度0.08MPa条件下冷冻干燥26h后，即得核桃蛋白粉。
(4) 酶法-微波联用提取可溶性膳食纤维
将(2)中所得的沉淀B与(3)中所得的上清液C按质量比1:10的比例充分混合后置于微波反应釜中用碳酸氢钠或氢氧化钠调节pH为7.0加入沉淀质量2%的复合酶，复合酶为木瓜蛋白酶和α-淀粉酶按质量比1:2的比例复配的复合酶，在温度50℃、微波功率150w、微波频率600MHz条件下酶解2h后，将所得酶解浆液在转速4000r/min条件下离心25min分离得上清液E和沉淀F。
(5) 喷雾干燥制水溶性膳食纤维
将(4)中所得的上清液E用4倍体积的95%乙醇对滤液进行醇沉2h，然后在转速4000r/min条件下离心25min，取下层沉淀，清洗后置于气流喷雾干燥机中设置进风温度120℃，出风温度80℃，压缩空气流量600mL/h进行喷雾干燥得水溶性膳食纤维。
6) 喷雾干燥制水不溶性膳食纤维
将(4)中所得的沉淀F用无水乙醇清洗4次后再水洗3次 ，再置于气流喷雾干燥机中设置进风温度120℃，出风温度80℃，压缩空气流量600mL/h进行喷雾干燥得水不溶性膳食纤维。
实施例2
(1) 真空微波干燥
将核桃粕置于真空微波干燥器中在真空度80kpa，微波功率180kw条件下干燥30min使核桃粕水份控制在8wt%，干燥后再经超微粉碎，过100目筛网。
(2) 碱法-微波结合提取蛋白质
将(1)中经过超微粉碎后的核桃粕粉与蒸馏水按质量比1:20的比例混合后磨浆，再加碳酸氢钠或其他可食用碱调pH至8.5，然后将其置于微波反应釜中在温度为60℃、微波功率为300w、微波频率为800MHz的条件下微波辅助提取35min。将经过微波提取后的液体在转速3500r/min条件下离心20min后分离得上清液A和沉淀B。
(3) 冷冻干燥制蛋白粉
向(2)中所得的上清液A中加入乳酸或其他可食用酸调pH至4.8后在转速3500r/min条件下离心20min分离得上清液C和沉淀D，将沉淀D经水洗至中性后再将其置于冷冻干燥机中控制温度-70℃，真空度0.1MPa冷冻干燥24h后得核桃蛋白粉。
(4) 酶法-微波联用提取可溶性膳食纤维
将(2)中所得的沉淀B与上述步骤(3)中所得的上清液C按质量比1:15的比例充分混合后置于微波反应釜中用碳酸氢钠或氢氧化钠调节pH为7.5加入沉淀质量1.5%的复合酶，复合酶为木瓜蛋白酶和α-淀粉酶按质量比1:2的比例复配的复合酶，在温度为60℃、微波功率为200w、微波频率为800MHz的条件下酶解1h后，将所得酶解浆液在转速5000r/min条件下离心15min分离得上清液E和沉淀F。
(5) 喷雾干燥制水溶性膳食纤维
将(4)中所得的上清液E用4倍体积的95%乙醇对滤液进行醇沉3h，然后在转速5000r/min条件下离心15min，取下层沉淀，清洗后置于气流喷雾干燥机中设置进风温度150℃，出风温度70℃，压缩空气流量700mL/h进行喷雾干燥得水溶性膳食纤维。
6) 喷雾干燥制水不溶性膳食纤维
将(4)中所得的沉淀F用无水乙醇清洗5次后再水洗4次 ，再置于气流喷雾干燥机中设置进风温度160℃，出风温度60℃，压缩空气流量500mL/h进行喷雾干燥得水不溶性膳食纤维。
应当理解的是，上述为本发明的优选实施例，并不是对本发明的保护范围的限定，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (4)
1.一种从核桃粕中连续提取蛋白质和膳食纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)真空微波干燥
将核桃粕置于真空微波干燥器中在真空度60kpa～80kpa，微波功率100kw～200kw条件下干燥30min～40min使核桃粕水份控制在5wt％～8wt％，干燥后再经超微粉碎，过100目～120目筛网后得核桃粕粉；
(2)碱法-微波结合提取蛋白质
将(1)所得的核桃粕粉与蒸馏水按质量比为1:20～1:30的比例混合后磨浆，再加碳酸氢钠或其他可食用碱调pH至8.5～9.0，然后将其置于微波反应釜中进行微波辅助提取，最后将提取后的液体在转速3000r/min～4000r/min条件下离心15min～25min分离得上清液A和沉淀B；
(3)冷冻干燥制蛋白粉
向(2)中所得的上清液A中加入乳酸或其他可食用酸调pH至4.5～5.0后在转速3000r/min～4000r/min条件下离心15min～25min分离得上清液C和沉淀D，将沉淀D经水洗至中性后，采用冷冻干燥机冷冻干燥后即得核桃蛋白粉；
(4)酶法-微波联用提取可溶性膳食纤维
将(2)中所得的沉淀B与上述步骤(3)中所得的上清液C按质量比为1:10～1:20的比例充分混合后，置于微波反应釜中，用碳酸氢钠溶液或氢氧化钠溶液调节该混合液的pH为5.0～8.0，再加入复合酶溶液，使混合液中复合酶的质量为沉淀B质量的1％～2％,进行酶解，将所得酶解浆液在转速4000r/min～5000r/min条件下离心15min～25min后分离得上清液E和沉淀F；所 述的复合酶为木瓜蛋白酶和α-淀粉酶按质量比1:2混合而成；
(5)喷雾干燥制水溶性膳食纤维
将(4)中所得的上清液E用3～4倍体积的95％乙醇进行醇沉2h～3h，然后在转速4000r/min～5000r/min条件下离心15min～25min，取下层沉淀清洗后，采用气流喷雾干燥机，在进风温度120℃～180℃，出风温度60℃～80℃，压缩空气流量500mL/h～800mL/h的条件下干燥后得水溶性膳食纤维；
(6)喷雾干燥制水不溶性膳食纤维
将(4)中所得的沉淀F用无水乙醇清洗3～5次后再水洗3～4次，采用气流喷雾干燥机，在进风温度120℃～180℃，出风温度60℃～80℃，压缩空气流量500mL/h～800mL/h的条件下干燥后得水不溶性膳食纤维。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，在微波反应釜中进行微波辅助提取的条件为：温度为50℃～60℃、微波功率为300w～400w、微波频率为800MHz～1000MHz，时间为20min～40min。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，采用冷冻干燥机冷冻干燥的条件为：在温度为-60℃～-70℃，真空度为0.05MPa～0.1MPa的条件下冷冻干燥时间24h～30h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，在微波反应釜中进行酶解的条件为：温度40℃～60℃、微波功率100w～200w、微波频率500MHz～800MHz，酶解1h～2h。
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