CN104470377A - 制作膳食纤维粉的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制作膳食纤维粉的方法，具体涉及从水果加工副产物中制作膳食纤维粉的方法。本发明所述的制作膳食纤维的方法获得的终产物具有较高的产率和抗氧化剂含量，并且该方法可被应用于番石榴(Psidium guava和Psidiumacutangulum)、诺丽果(Morindacitrofolia)或任何具有相同的富含膳食纤维的水果。可以将本发明的膳食纤维成分掺入到不同的旨在提供高膳食纤维含量的低热值的食品中，例如，休闲食品如糖果条、明胶片和水果卷等等这些能用膳食纤维成分制作的食品。食品应当包含约10％至约40％的本发明所述的膳食纤维，优选为重量的约10％至约30％，最优选为总食品量的约15％至约25％。

Description

制作膳食纤维粉的方法
技术领域
本发明涉及制作膳食纤维粉的方法，具体涉及从水果加工副产物中制作膳食纤维粉的方法。
背景技术
对膳食纤维的健康益处的认识的提高，导致了对食用的膳食纤维补充剂(DFS)的需求。一般认为，膳食纤维是植物类物质中对抗哺乳动物消化酶的那部分，例如半纤维素、纤维素、木质素、胶质和其它多糖，如树胶、植物粘胶糖和β-葡聚糖。
膳食纤维补充剂的功能作用有很多，包括与健康相关的特性，如胆汁酸吸附、肠道内毒素吸附、低热量增容剂和引起肠道快速运输和增加粪便重量的水吸附。向其它食物组分中添加可溶纤维和不可溶纤维的益处有很多，其中包括，增加容量、口感、保湿、增加乳状液的稳定性、控制粘度。
养分如水果蔬菜中丰富的抗氧化剂和叶酸的消耗与心脑血管疾病的低发病率有关。并且已证实，吃可溶性纤维含量高的水果能降低胆固醇水平以防止动脉粥样硬化。
水果产业产生了大量的包含非常有价值的生物活性化合物的废料和副产物。主要的废料成分为果皮、果肉、皮和种子残渣，包含大量的能被开发成功能性食品、添加剂、保健食品、保健补品、食品原料及化妆品的生物活性化合物。
目前已存在一种已知的从水果的废料和副产物中制作抗氧化剂的现有技术，即Y.Larioet al./Innovative Food Science and Emerging Technologies 5(2004)113–117(现有技术)。但是，通过这种方法制备的内容物抗氧化剂的特性有很多缺点。其中，该现有技术中的膳食纤维成分产率低，终产物的抗氧化剂含量低，并且仅限于柑橘类水果，尤其是柠檬原汁副产物。
本发明克服了上述这些缺陷及其它不足，提供了一种改进的从水果加工副产物中制备高产率、且终产物中抗氧化剂含量高的膳食纤维粉的方法。本发明的操作过程效率更高、更经济。
发明内容
本发明提供了从水果加工副产物中制作膳食纤维粉的方法，包括在热水中清洗水果加工副产物；湿磨水果加工副产物；从水果加工副产物中去除多余水分；干燥水果加工副产物；将水果加工副产物干磨至预定颗粒大小；并按预定颗粒大小将水果加工副产物过筛。
在一个优选的实施方式中，所述水果加工副产物选自具有膳食纤维的水果，并且所述水果加工副产物是水果原浆加工过程中收集的废料。
在另一个优选的实施方式中，所述水果原浆加工过程中收集的废料包含水果的种子和果皮。
在一个实施方式中，所述热水是指与水果加工副产物的比例为2:1的温度为90℃的热水，并且利用所述热水处理以及通过在所述水果加工副产物中激活酶并降低微生物负载的巴氏杀菌工艺来去除所述水果加工副产物中的糖。
还在另一个实施方式中，所述湿磨指压碎所述水果加工副产物中的种子和果皮并缩小所述水果加工副产物颗粒大小的过程。
在一个优选的实施方式中，所述水果加工副产物中多余的水分通过离心法去除，并且利用液压工艺去除所述水果加工副产物中多余的水分。
还在另一个实施方式中，所述水果加工副产物在烘箱中于65℃下干燥8小时使其最终的水分含量为5-8％，并且将所述水果加工副产物筛分成600μm至100μm的颗粒大小。
在一个优选的实施方式中，所述水果加工副产物为番石榴副产物。
在一个优选的实施方式中，所述水果加工副产物为诺丽果副产物。
按照上述方法制作的番石榴膳食纤维粉的颗粒大小为250-425μm，含水量为5.43g水/每克纤维，含油量为2.28g油/每克纤维，并且溶胀度为13.33ml水/每克干纤维粉。
附图说明
本文中并入的作为说明书的一部分的附图阐述了本发明的实施方式，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1示出了根据本发明制作番石榴原浆的流程图以及废料收集位点。
图2示出了根据本发明的一个实施方式的番石榴原浆工业预估收集到的废料。
图3示出了根据本发明的一个实施方式在番石榴原浆工业中收集到的工业废料的百分比。
图4示出了现有技术和本发明的一个实施方式中制作膳食纤维的方法的流程图。
图5示出了分别按照现有技术和本发明一个实施方式中制作膳食纤维的方法获得的膳食纤维中抗氧化剂的总产率百分比的比较图谱。
图6示出了分别按照现有技术和本发明一个实施方式中制作膳食纤维的方法获得的膳食纤维的粒径分布比较图谱。
图7示出了分别按照现有技术和本发明一个实施方式中制作膳食纤维的方法获得的膳食纤维的总抗氧化活性比较图谱。
本发明的详细说明
现在结合具体实施方式并参照附图详细描述本发明。除非上下文另有要求，在整个说明书和权利要求书中遵循如下定义，词语“包含”及其变体，例如“包含”和“含有”，都做开放型的解释，其涵义就是“包括但不限于”。在整个说明书中引用“一个实施方式”或“一个实施例”表示结合所述实施方式/实施例描述的具体特征、结构或特性被包含在至少一个实施方式中。因此，整个说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”或“在一个实施方式中”这样的短语不一定指的是同一个实施例/实施方式。并且，所述具体特征、结构或特性可以在一个或多个实施方式中以任何适当的方式进行组合。关于本文中复数和/或单数形式的术语的使用，本领域技术人员能够在适用于本文和/或本申请的情况下将复数转换成单数和/或将单数转换成复数。为清楚起见，各种单/复数的转换会在此明确规定。此外，在这种情况下，当使用类似于“A、B和C中至少一种”等惯例时，一般情况下这种结构应具有本领域技术人员所理解的该惯例的含义(例如，“具有A、B和C中至少一种的系统”应当包括但不限于只具有A、只具有B、只具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C和/或具有A、B和C的系统，等等)。在这种情况下，当使用类似于“A、B或C中至少一种”等惯例时，一般情况下这种结构应具有本领域技术人员所理解的该惯例的含义(例如，“具有A、B或C中至少一种的系统”应当包括但不限于只具有A、只具有B、只具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C和/或具有A、B和C的系统，等等)。本领域技术人员应当进一步理解，说明书、权利要求书或附图中几乎任何呈现出两个或两个以上备选词语的转折性连词和/或短语都应当被理解为包括词语中的一个、任何一个或两个的所有可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”或者“A和B”的情况。
词语“膳食纤维”通常被理解为不能被人体消化或代谢的食物成分。众所周知，天然存在于食物来源中的膳食纤维还与可消化的部分包括脂肪、蛋白质和碳水化合物有关。此外，在很多包含膳食纤维的食物中，所述食物的主要重量部分一般都是本质上为热量的可消化部分。因此，目前为了获得高质量百分比含量的膳食纤维，需要食用大量的含纤维食物，例如谷物麸皮。这样做最明显的缺点就是会同时消耗极大量的可消化并作为热量摄入的脂肪、蛋白质和碳水化合物等物质。
图1示出了根据本发明制作番石榴(Psidium guava和Psidiumacutangulum)原浆的流程图以及废料收集位点。在制作番石榴(Psidium guava和Psidiumacutangulum)原浆的过程中，在精磨阶段收集水果加工特别是番石榴(Psidium guava和Psidiumacutangulum)加工的废料(也被称为副产物)。在筛分阶段和滗水阶段进一步收集该水果加工副产物。在滗水阶段的离心过程中，在分离重颗粒时收集水果加工的废料或副产物。在番石榴(Psidiumguava和Psidiumacutangulum)原浆产业的普通加工过程中，如图2所示，对于30吨/天的番石榴(Psidium guava和Psidiumacutangulum)果实，可以收集到7.4吨/天的水果加工废料或副产物。如图3所示，大部分的水果加工废料或副产物在精磨阶段、筛分阶段和滗水阶段被收集。这些水果加工废料或副产物通常用垃圾填埋的方式进行处理从而会产生不健康的环境和能源浪费。本发明公开了从所述水果加工废料或副产物中生产膳食纤维的方法。该方法将所述水果加工废料或副产物转变为有益的供人食用的膳食纤维粉。
图4示出了现有技术和本发明一个实施方式中制作膳食纤维的方法的流程图。为了制作膳食纤维粉，将收集到的水果即番石榴(Psidium guava和Psidiumacutangulum)加工废料或副产物在储料器中于可控温度范围90℃至95℃下用热水处理洗涤约3-5分钟，优选在95℃下处理5分钟。在这一过程中，利用巴氏杀菌工艺通过激活酶并减少水果加工副产物中的微生物负载量将糖类成分从水果加工副产物中去除。条件是，水与水果加工副产物的体积比优选为2比1，在温度90℃下处理5分钟。
然后将所述水果加工副产物进行湿磨处理，该过程用于破碎所述水果加工副产物中的种子和果皮并减小所述水果加工副产物的粒径。本发明使用的典型的湿磨机是日本MasukoSangyo制造的型号为MKZ-8-5,3.7kW的mass colloidal，转速可达3000rpm，两个研磨石的直径为250mm。只要具有等同的性能和特性，也可以使用其它类型的湿磨机代替或进行所述湿磨处理。通过湿磨处理，可提高所述水果加工副产物的最终产物的产率和抗氧化剂成分的含量。初步研究发现，不经过这一步(湿磨处理)，水果加工副产物的抗氧化剂成分含量只有50％，而经过湿磨处理，水果加工副产物的抗氧化剂成分含量可达80％-85％。利用β-胡萝卜素漂白法及其对2,2’-二苯基-1-苦肼基(DPPH)的清除活性来确定两组数据的总抗氧化活性。通过湿磨，抗氧化剂活性分别为80.3％和85.4％。不经湿磨，则所述抗氧化活性分别为48.5％和50％。
湿磨处理之后，然后通过离心处理将所述水果加工副产物的多余水分去除。也被称为挤压处理，本发明使用的离心机是Shan Yen Machinery制造的旋转离心机Centrifuge spinner，型号为：MH819A,2hp。该离心机的工作条件是，转速：1720rpm，频率：60Hz，输出量：10kg。这一过程大约能去除60％的水分，因此减少了多达60％的干燥时间，即从24小时减少到8小时。或者，所述水果加工副产物的多余水分通过液压处理去除，但水分的去除比例小于60％，相应地，所述水果加工副产物的干燥时间被延长8-10个小时。
挤压处理之后，将所述水果加工副产物在烘箱中于65℃下干燥8小时使最终水分含量达到5-8％。本发明使用的烘箱是德国Memmert制造的柜式烘箱，参数为，68-70℃/7-8小时，托盘负荷为3kg/托盘，托盘尺寸为48”x30”。然后进行干磨处理使所述水果加工副产物达到预定的粒径大小。本发明使用的干磨机是美国俄亥俄州Lehman制造的锤式粉碎机。或者，本领域技术人员可以使用其他设备，如气流式超微粒粉碎机Ceren miller和气流式超细粉碎机对所述水果加工副产物进行类似的干磨处理。
最终，所述水果加工副产物被进一步筛分成粒径为600μm至100μm。本发明使用孔径高达600μm的莱驰摇筛机(型号：Retsch 200，德国)。所述水果加工副产物的最终膳食纤维被筛分成100μm的最小粒径。如果粒径小于100μm，那么所述水果加工副产物的膳食纤维的持水/油能力和膨胀能力将会下降。
如图4所示，当与现有技术(Y.Lario et al./Innovative Food Science and EmergingTechnologies 5(2004)113–117)比较时，本发明所述的方法具有创造性步骤，即湿磨和挤压处理。本发明制作膳食纤维的方法制备的终产物具有较高的抗氧化剂含量和较高的产率，并且该方法可被应用于番石榴(Psidium guava和Psidiumacutangulum)、诺丽果(Morindacitrofolia)或任何具有相同膳食纤维含量的水果。在本发明的一个最佳实施方式中，根据本发明所述方法制作的番石榴(Psidium guava和Psidiumacutangulum)膳食纤维粉具有250-425μm的粒径，呈浅棕色，持水能力为5.43g水/每克纤维，持油能力为2.28g油/每克纤维，并且溶胀度为13.33ml水/每克干纤维粉。
图5示出了分别按照现有技术和本发明一个实施方式中制作膳食纤维的方法获得的膳食纤维中抗氧化剂的总产率百分比的比较图谱。两种方法的总产率百分比通过下式计算：
原料重量-筛分后样品重量x 100，所述筛分规格为600μm。
现有技术的总产率百分比为22.4％，而本发明的总产率百分比为59.1％。本发明的所述方法中，湿磨处理使用型号为MKZ-8-5，转速3000rpm，两个研磨石的直径为250mm的Mass colloidal用于有效地破碎种子，特别是在45％的样品都是种子的精磨样品中。
图6示出了分别按照现有技术和本发明一个实施方式中制作膳食纤维的方法获得的膳食纤维的粒径分布比较图谱。该结果涉及精磨样品，因为相比筛分和滗水阶段的具有较少的种子含量的副产物，这部分副产物含有45％的种子。关于现有技术的方法，600,425,250,140,和100μm的粒径分布百分比分别为24.8,7.1,1.75,0和0。关于本发明的方法，600,425,250,140,和100μm的粒径分布百分比分别为28.6,7.2,1.8,0.6和0.3。使用本发明的方法，获得的粒径范围比现有技术的要宽。这是因为本发明所述方法中包括湿磨处理。这赋予了本申请的不同粒径终产物在水化性、溶胀度和持油能力方面具有不同性能的优点。根据Prakongpanet al.,(2002).中记载的方法进行粒径分布分析。
图7示出了分别按照现有技术和本发明一个实施方式中制作膳食纤维的方法获得的膳食纤维的总抗氧化活性比较图谱。该结果显示，精磨样品比筛分和滗水阶段样品含有更高比例的总抗氧化活性。精磨样品的总抗氧化活性百分比介于两种方法之间。现有技术公开的方法，抗氧化活性百分比为48.5％，而本发明所述的方法，抗氧化活性百分比为80％，这是因为本发明所述方法中包括湿磨处理。所述精磨样品中主要包含种子和果皮。湿磨处理能有效地将种子和果皮破碎成更小的粒径。如果没有湿磨处理，所述种子中的抗氧化剂成分就不能被有效地提取出来。该结果还显示了，粉红番石榴产物的种子和果皮与粉红番石榴其它部分相比，表现出更高的抗氧化活性。本发明所述方法中筛分阶段由于主要包含粉红番石榴果皮，因此该阶段的抗氧化活性百分比也会增加。另一方面，当使用湿磨处理时滗水阶段的抗氧化活性百分比则降低，因为样品主要包含果肉。
可以将本发明的膳食纤维成分掺入到不同的旨在提供高膳食纤维含量的低热值的食品中。例如，休闲食品如糖果条、明胶片和水果卷等等这些能用膳食纤维成分制作的食品。食品应当包含约10％至约40％的本发明所述的膳食纤维，优选为重量的约10％至约30％，最优选为总食品量的约15％至约25％。这些食品不像现有技术产品含有高热量，因为它的食用纤维是由膳食纤维覆盖而不是由传统的脂肪和碳水化合物覆盖。
此外，本发明所述方法制备的膳食纤维涉及纤维成分在食品加工，例如，谷物、蛋糕、休闲食品、健康条、保健糖果、饮料以及保健食品加工中的应用。根据所应用的纤维作为天然或添加的维生素、矿物质和/或抗氧化剂的可选成分，这种食品的能量低。摄入这种食品是有益的，例如能调节血液中的胆固醇，调节钙的摄取，增加结肠中双歧杆菌的数量并调节消化。

Claims (14)

1.从水果加工副产物中制作膳食纤维粉的方法，包括：
用热水洗涤水果加工副产物；
湿磨所述水果加工副产物；
去除所述水果加工副产物中的多余水分；
干燥所述水果加工副产物；
干磨所述水果加工副产物至预定的粒径；
并根据所述预定的粒径筛分所述水果加工副产物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述水果加工副产物选自具有膳食纤维的水果。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述水果加工副产物是收集自水果原浆生产过程的废料。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述收集自水果原浆生产过程的废料包含水果的种子和果皮。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述热水是指用温度为90℃、与水果加工副产物2比1的热水处理5分钟。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述热水处理利用巴氏杀菌工艺，通过在所述水果加工副产物中激活酶并降低微生物负载量来去除水果加工副产物中的糖类。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述湿磨是指破碎所述水果加工副产物中的种子和果皮并减小所述水果加工副产物粒径的过程。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述水果加工副产物中的多余水分通过离心过程去除。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述水果加工副产物中的多余水分通过液压过程去除。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述水果加工副产物在烘箱中于65℃下干燥8小时，使最终水分含量达到5-8％。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述水果加工副产物被筛分成600μm至100μm的粒径。
12.根据权利要求2所述的方法，其中所述水果加工副产物是番石榴副产物。
13.根据权利要求2所述的方法，其中所述水果加工副产物是诺丽果副产物。
14.根据前述权利要求所述的方法制作的番石榴膳食纤维粉，具有：
250-425μm的粒径；
5.43g水/每克纤维的持水量；
2.28g油/每克纤维的持油量；和
13.33ml水/每克干纤维粉的溶胀度。
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