CN104187746B - 发酵法制备绿豆皮可溶性膳食纤维的工艺 - Google Patents

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Abstract

发酵法制备绿豆皮可溶性膳食纤维的工艺，选取豆芽厂生产产生的下脚料绿豆皮为原料，采用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合作为发酵剂，对绿豆皮经干燥、粉碎、调料、灭菌、冷却处理得到的绿豆皮浆进行接种、发酵培养、过滤、滤液醇析、干燥和研磨后既得可溶性膳食纤维。通过采用本发明的方法能避免在可溶性膳食纤维制备过程中对营养成分的破坏，保证所得的可溶性膳食纤维的生理活性，使得绿豆皮可溶性膳食纤维的提取率提高至10.67%。

Description

发酵法制备绿豆皮可溶性膳食纤维的工艺
技术领域
本发明属于食品加工的膳食纤维制备工艺，具体说是利用有益微生物发酵的方法制备绿豆皮中可溶性膳食纤维的工艺。
背景技术
膳食纤维因其独特的持水性、吸油力、溶胀性、整合吸附性等多种理化性质，表现出较多的生理功能，在改善肠道菌群生理环境、预防和治疗肠道疾病、缓解冠心病、防止胆结石和肥胖等方面有着独特的功能。因此，膳食纤维是人们饮食中不可缺少的成分，被称为第七大营养素。但是制作膳食纤维的原料和方法不同，所得的膳食纤维的成分和功效就不一样，特别是可溶性膳食纤维的成分和功效更容易受到制作原料和方法的影响。
绿豆皮中膳食纤维的含量高达67%左右，而且绿豆皮具有清热利水的功效。随着我国绿豆深加工企业，特别是绿豆芽生产企业规模的增大，绿豆皮被大量的集中起来成为企业生产中的下脚料，被作为废料贱卖，造成大量的浪费，很是可惜。如果能加强对绿豆皮的综合利用，拉伸绿豆加工企业的产业链条，从绿豆皮中提取可溶性膳食纤维，就可以让绿豆这一备受中国人推崇的杂粮中的上品更大限度的为人们提供营养美食，而且也解决了企业处理绿豆皮的困难。
但是，目前膳食纤维制取多以麦麸、米糠、豆渣、燕麦、黑麦等谷物和果皮壳为原料，其方法多为化学提取法和酶法制备，传统化学提取过程成本较低，但是酸碱成分对原料中天然成分的破坏较大，所得膳食纤维的活性较低。酶法制备可溶性膳食纤维的方法，虽能获得较高活性的膳食纤维，但是生产成本太高，增加企业的生产成本，不利于大规模推广。
目前并没有从绿豆皮中提取可溶性膳食纤维的，虽然绿豆皮中不溶性膳食纤维含量高达60%以上，但是可溶性膳食纤维很少，如果直接热水浸提，提取率很低，为了获取从绿豆皮中制备可溶性膳食纤维的方法，使其具有较高的提取率，本发明人经过大量的试验，发现用碱提的方法，提取率可以达到10%以上，但是，所需碱液的浓度高达5%，如此高的浓度不仅对设备的腐蚀很大，而且也会造成环境的污染，而通过微生物的发酵，可以很好地解决这一问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种以绿豆皮为原料通过微生物发酵的方法制备膳食纤维的工艺，既避免化学提取法对绿豆皮中营养成分的破坏，保证所得的膳食纤维的生理活性，又无需高额的投入，成本低廉，而且，膳食纤维的提取率更高。
本发明为解决上述技术问题，所采取的技术方案是：发酵法制备绿豆皮可溶性膳食纤维的工艺，选取豆芽厂生产产生的下脚料——绿豆皮为原料，其具体步骤如下：
（1）原料处理
步骤一、挑选新鲜无霉变的绿豆皮用水洗净后，用离心脱水机脱去附着在绿豆皮上的表层水，然后先在105℃条件下烘干30分钟，再于65~80℃条件下烘干24~48小时，冷却后将绿豆皮进行粉碎并过80目筛，制得绿豆皮粉，备用；
步骤二、称取步骤一所得的绿豆皮粉，将绿豆皮粉与水以1：15的质量比混匀，得到绿豆皮悬液，然后加入脱脂乳粉和蔗糖，搅拌溶解均匀，得到绿豆皮浆液，其中，脱脂乳粉和蔗糖的添加比例分别为所述绿豆皮悬液总重的2%和1.5%；
步骤三、将步骤二所得的绿豆皮浆液加入发酵罐中，灭菌， 115℃维持15min后，冷却备用；
（2）发酵剂的制备
步骤一、取第（1）阶段步骤一所得的绿豆皮粉，加入到蒸馏水中搅拌混匀，并煮沸5分钟，冷却后进行过滤，弃去滤渣得到绿豆皮浸提液，备用；
步骤二、取三角瓶盛取一定量的上述绿豆皮浸提液，按照其重量的1-5%加入脱脂乳粉和1-4%加入蔗糖，溶解混合均匀后进行高压蒸汽灭菌，在115-121℃条件下灭菌15-20min，制得无菌培养基，备用；
步骤三、选择高活性保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按1:1的比例混合作为菌种，在含10%脱脂乳粉的乳液中按照乳液重量的2%加入蔗糖调配制成菌种活化培养基，将所述菌种接种在活化培养基上于37℃传代2次培养，以活化菌种；
步骤四、将上述经活化后的菌种按照3-7%的接种量接入第（2）阶段步骤二所制得的无菌培养基中，在37℃条件下经2-3次传代培养，然后进行扩大培养22~24小时，当pH为6.0时制成发酵剂，备用；
（3）可溶性膳食纤维的制备
步骤一、向第（1）阶段步骤三中发酵罐中经灭菌的绿豆皮浆液接种第（2）阶段步骤四中所制得的发酵剂，其接种量为所述绿豆皮浆液重量的4-6%，备用；
步骤二、接种后的绿豆皮浆液在37℃条件下进行常压厌氧搅拌发酵培养，搅拌速度：300-400r/min，发酵时间：20-26h；
步骤三、上述绿豆皮浆液的pH为4.0~4.3时，停止发酵培养，并对所得的发酵浆液进行过滤，滤渣晒干后可做牛羊饲料；收集滤液，旋转蒸发浓缩至原滤液体积的1/4，用4倍体积的无水乙醇进行醇析；
步骤四、收集上述醇析过程析出的沉淀并回收乙醇，沉淀经50℃和-0.08Mpa条件下真空干燥，然后用高速粉粹机粉碎后包装封存即得可溶性膳食纤维。
本发明的有益效果是：
第一，本发明采用发酵法来制备绿豆皮可溶性膳食纤维，比用传统的化学方法提取得到的膳食纤维有较高的生理活性，在实验室条件下，采用本发明制取绿豆皮可溶性膳食纤维的提取率可达10.67%，而且所得的可溶性膳食纤维具有较高的生理活性，同时本发明所述的方法操作简单，成本低廉，利于大规模工业化生产，且对环境污染很小，可以大大拉伸绿豆加工企业的产业链条，实现节能减排和资源的充分利用。
第二，本发明中第（1）阶段步骤一对绿豆皮的处理，可以使得绿豆皮中的酶失活，避免营养成分的流失，保证绿豆皮的营养价值。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步的说明。
实施例1：
发酵法制备绿豆皮膳食纤维的工艺，选取豆芽厂生产产生的下脚料——绿豆皮为原料，其具体步骤如下：
（1）原料处理
步骤一、挑选新鲜无霉变的绿豆皮用水洗净后，用离心脱水机脱去附着在绿豆皮上的表层水，然后先在105℃条件下烘干30分钟，再于65℃条件下烘干24小时，冷却后将绿豆皮进行粉碎并过80目筛，制得绿豆皮粉，备用；
步骤二、称取步骤一所得的绿豆皮粉，将绿豆皮粉与水以1：15的质量比混匀，得到绿豆皮悬液，然后加入脱脂乳粉和蔗糖，搅拌溶解均匀，得到绿豆皮浆液，其中，脱脂乳粉和蔗糖的添加比例分别为所述绿豆皮悬液总重的2%和1.5%；
步骤三、将步骤二所得的绿豆皮浆液加入发酵罐中，灭菌， 115℃维持15min后，冷却备用；
（2）发酵剂的制备
步骤一、取第（1）阶段步骤一所得的绿豆皮粉，加入到蒸馏水中搅拌混匀，并煮沸5分钟，冷却后进行过滤，弃去滤渣得到绿豆皮浸提液，备用；
步骤二、取三角瓶盛取一定量的上述绿豆皮浸提液，按照其重量的1%加入脱脂乳粉和1%加入蔗糖，溶解混合均匀后进行高压蒸汽灭菌，在115℃条件下灭菌15min，制得无菌培养基，备用；
步骤三、选择高活性保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按1:1的比例混合作为菌种，在含10%脱脂乳粉的乳液中按照乳液重量的2%加入蔗糖调配制成菌种活化培养基，将所述菌种接种在活化培养基上于37℃传代2次培养，以活化菌种；
步骤四、将上述经活化后的菌种按照3%的接种量接入第（2）阶段步骤二所制得的无菌培养基中，在37℃条件下经2次传代培养，然后进行扩大培养22~24小时，当pH为6.0时作为发酵剂，备用；
（3）可溶性膳食纤维的制备
步骤一、向第（1）阶段步骤三中发酵罐中经灭菌的绿豆皮浆液接种第（2）阶段步骤四中所制得的发酵剂，其接种量为所述绿豆皮浆液重量的4%，备用；
步骤二、接种后的绿豆皮浆液在37℃条件下进行常压厌氧搅拌发酵培养，搅拌速度：300r/min，发酵时间：20h；
步骤三、当上述绿豆皮浆液的pH为4.0~4.3时，停止发酵，得到发酵浆液，并对发酵浆液进行过滤，滤渣晒干后可做牛羊饲料；收集滤液，旋转蒸发浓缩至原滤液体积的1/4，用4倍体积的无水乙醇进行醇析；
步骤四、收集上述醇析过程析出的沉淀并回收乙醇，沉淀经50℃和-0.08Mpa条件下真空干燥，然后用高速粉粹机粉碎后包装封存即得可溶性膳食纤维。
经测定，本方法从绿豆皮中提取可溶性膳食纤维的提取率为9.45%。
实施例2：
发酵法制备绿豆皮膳食纤维的工艺，选取豆芽厂生产产生的下脚料——绿豆皮为原料，其具体步骤如下：
（1）原料处理
步骤一、挑选新鲜无霉变的绿豆皮用水洗净后，用离心脱水机脱去附着在绿豆皮上的表层水，然后先在105℃条件下烘干30分钟，再于80℃条件下烘干48小时，冷却后将绿豆皮进行粉碎并过80目筛，制得绿豆皮粉，备用；
步骤二、称取步骤一所得的绿豆皮粉，将绿豆皮粉与水以1：15的质量比混匀，得到绿豆皮悬液，然后加入脱脂乳粉和蔗糖，搅拌溶解均匀，得到绿豆皮浆液，其中，脱脂乳粉和蔗糖的添加比例分别为所述绿豆皮悬液总重的2%和1.5%；
步骤三、将步骤二所得的绿豆皮浆液加入发酵罐中，灭菌， 115℃维持15min后，冷却备用；
（2）发酵剂的制备
步骤一、取第（1）阶段步骤一所得的绿豆皮粉，加入到蒸馏水中搅拌混匀，并煮沸5分钟，冷却后进行过滤，弃去滤渣得到绿豆皮浸提液，备用；
步骤二、取三角瓶盛取一定量的上述绿豆皮浸提液，按照其重量的5%加入脱脂乳粉和4%加入蔗糖，溶解混合均匀后进行高压蒸汽灭菌，在121℃条件下灭菌20min，制得无菌培养基，备用；
步骤三、选择高活性保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按1:1的比例混合作为菌种，在含10%脱脂乳粉的乳液中按照乳液重量的2%加入蔗糖调配制成菌种活化培养基，将所述菌种接种在活化培养基上于37℃传代2次培养，以活化菌种；
步骤四、将上述经活化后的菌种按照7%的接种量接入第（2）阶段步骤二所制得的无菌培养基中，在37℃条件下经3次传代培养，然后进行扩大培养22~24小时，当pH为6.0时作为发酵剂，备用；
（3）可溶性膳食纤维的制备
步骤一、向第（1）阶段步骤三中发酵罐中经灭菌的绿豆皮浆液接种第（2）阶段步骤四中所制得的发酵剂，其接种量为所述绿豆皮浆液重量的6%，备用；
步骤二、接种后的绿豆皮浆液在37℃条件下进行常压厌氧搅拌发酵培养，搅拌速度：400r/min，发酵时间：26h；
步骤三、当上述绿豆皮浆液的pH为4.0~4.3时，停止发酵，得到发酵浆液，并对发酵浆液进行过滤，滤渣晒干后可做牛羊饲料；收集滤液，旋转蒸发浓缩至原滤液体积的1/4，用4倍体积的无水乙醇进行醇析；
步骤四、收集上述醇析过程析出的沉淀并回收乙醇，沉淀经50℃和-0.08Mpa条件下真空干燥，然后用高速粉粹机粉碎后包装封存即得可溶性膳食纤维。
经测定，本方法从绿豆皮中提取可溶性膳食纤维的提取率为10.67%。
实施例3：
发酵法制备绿豆皮膳食纤维的工艺，选取豆芽厂生产产生的下脚料——绿豆皮为原料，其具体步骤如下：
（1）原料处理
步骤一、挑选新鲜无霉变的绿豆皮用水洗净后，用离心脱水机脱去附着在绿豆皮上的表层水，然后先在105℃条件下烘干30分钟，再于72℃条件下烘干36小时，冷却后将绿豆皮进行粉碎并过80目筛，制得绿豆皮粉，备用；
步骤二、称取步骤一所得的绿豆皮粉，将绿豆皮粉与水以1：15的质量比混匀，得到绿豆皮悬液，然后加入脱脂乳粉和蔗糖，搅拌溶解均匀，得到绿豆皮浆液，其中，脱脂乳粉和蔗糖的添加比例分别为所述绿豆皮悬液总重的2%和1.5%；
步骤三、将步骤二所得的绿豆皮浆液加入发酵罐中，灭菌， 115℃维持15min后，冷却备用；
（2）发酵剂的制备
步骤一、取第（1）阶段步骤一所得的绿豆皮粉，加入到蒸馏水中搅拌混匀，并煮沸5分钟，冷却后进行过滤，弃去滤渣得到绿豆皮浸提液，备用；
步骤二、取三角瓶盛取一定量的上述绿豆皮浸提液，按照其重量的3%加入脱脂乳粉和2%加入蔗糖，溶解混合均匀后进行高压蒸汽灭菌，在118℃条件下灭菌18min，制得无菌培养基，备用；
步骤三、选择高活性保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按1:1的比例混合作为菌种，在含10%脱脂乳粉的乳液中按照乳液重量的2%加入蔗糖调配制成菌种活化培养基，将所述菌种接种在活化培养基上于37℃传代2次培养，以活化菌种；
步骤四、将上述经活化后的菌种按照5%的接种量接入第（2）阶段步骤二所制得的无菌培养基中，在37℃条件下经3次传代培养，然后进行扩大培养22~24小时，当pH为6.0时作为发酵剂，备用；
（3）可溶性膳食纤维的制备
步骤一、向第（1）阶段步骤三中发酵罐中经灭菌的绿豆皮浆液接种第（2）阶段步骤四中所制得的发酵剂，其接种量为所述绿豆皮浆液重量的5%，备用；
步骤二、接种后的绿豆皮浆液在37℃条件下进行常压厌氧搅拌发酵培养，搅拌速度：350r/min，发酵时间：23h；
步骤三、当上述绿豆皮浆液的pH为4.0~4.3时，停止发酵，得到发酵浆液，并对发酵浆液进行过滤，滤渣晒干后可做牛羊饲料；收集滤液，旋转蒸发浓缩至原滤液体积的1/4，用4倍体积的无水乙醇进行醇析；
步骤四、收集上述醇析过程析出的沉淀并回收乙醇，沉淀经50℃和-0.08Mpa条件下真空干燥，然后用高速粉粹机粉碎后包装封存即得可溶性膳食纤维。
经测定，本方法从绿豆皮中提取可溶性膳食纤维的提取率为10.23%。

Claims (3)

1.发酵法制备绿豆皮可溶性膳食纤维的工艺，先用干燥粉碎的绿豆皮进行制浆得到绿豆皮浆液，然后利用发酵剂对其进行发酵培养得到发酵浆液，发酵浆液经过过滤、醇析、干燥、粉碎后即得可溶性膳食纤维，其特征在于：所述绿豆皮在制浆前需要进行以下处理：挑选新鲜无霉变的绿豆皮用水洗净后，用离心脱水机脱去附着在绿豆皮上的表层水，然后先在105℃条件下烘干30min，再于65~80℃条件下烘干24~48h，冷却后将绿豆皮进行粉碎并过80目筛，得到绿豆皮粉并用其制备绿豆皮浆液；
所述发酵剂以保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌作为菌种进行制备，具体步骤为：
步骤一、将上述所得的绿豆皮粉，加入到蒸馏水中搅拌混匀，并煮沸5min，冷却后进行过滤，弃去滤渣得到绿豆皮浸提液，备用；
步骤二、取三角瓶盛取一定量的上述绿豆皮浸提液，按照其重量的1-5%和1-4%分别加入脱脂乳粉和蔗糖，溶解混合均匀后进行高压蒸汽灭菌，在115-121℃条件下灭菌15-20min，制得无菌培养基，备用；
步骤三、将保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌按1:1的比例混合，在含10%脱脂乳粉的乳液中按照乳液重量的2%加入蔗糖调配制成菌种活化培养基，将所述菌种接种在菌种活化培养基上于37℃传代2次培养，以活化菌种；
步骤四、将上述经活化后的菌种按照3-7%的接种量接入所制得的无菌培养基中，在37℃条件下经2-3次传代培养，然后进行扩大培养22~24h，当pH为6.0时制成发酵剂；
所述发酵浆液的过滤以及醇析方法是：对所得的发酵浆液进行过滤，收集滤液，将滤液进行旋转蒸发，浓缩至原滤液体积的1/4，并用4倍体积的无水乙醇对浓缩后的滤液进行醇析。
2.根据权利要求1所述的发酵法制备绿豆皮可溶性膳食纤维的工艺，其特征在于：利用所述的绿豆皮粉制备绿豆皮浆液的方法为：称取所述的绿豆皮粉并与水以1：15的质量比混匀，得到绿豆皮悬液，然后加入脱脂乳粉和蔗糖，搅拌溶解均匀，得到绿豆皮浆液，其中，脱脂乳粉和蔗糖的添加比例分别为所述绿豆皮悬液总重的2%和1.5%，将所得的绿豆皮浆液加入发酵罐中进行灭菌处理， 灭菌温度为115℃，灭菌时间为15min，然后得到无菌的绿豆皮浆液，并冷却。
3.根据权利要求1所述的发酵法制备绿豆皮可溶性膳食纤维的工艺，其特征在于：
所述的发酵浆液的制备方法是：将所述的发酵剂接种在绿豆皮浆液中，其接种量为绿豆皮浆液重量的4-6%，将接种后的绿豆皮浆液在37℃条件下进行常压厌氧搅拌发酵培养，搅拌速度为300-400r/min，发酵时间为20-26h，当绿豆皮浆液的pH为4.0~4.3时，停止发酵培养，得到发酵浆液；
所述的干燥以及粉碎方法是：收集上述醇析过程析出的沉淀，所得沉淀在50℃和-0.08Mpa条件下进行真空干燥，然后用高速粉粹机粉碎后，包装封存即得可溶性膳食纤维。
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