CN104473188B - 一种米糠水溶性膳食纤维的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种米糠水溶性膳食纤维的提取方法。本发明以米糠为原料，利用超声波细胞粉碎仪的震动降低植物内部组织的紧密程度，辅助纤维素酶酶解，缩短了酶解时间，优选出超声辅助酶法提取米糠水溶性膳食纤维的最佳工艺，该方法提取工艺较简单，所需酶种类少，成本低廉，且所得膳食纤维提取率和纯度较高、物化功能性质较好、食用安全可靠，为充分开发利用米糠及其中的活性成分提供参考依据，具有重要的理论价值和工业化应用前景。
Description
技术领域
本发明属于食品加工研究领域，具体涉及一种米糠水溶性膳食纤维的提取方法。
背景技术
膳食纤维(DF,dietaryfiber)是指不能被人体胃肠道中的酶所消化而吸收利用的碳水化合物，被称为第七营养素，可吸附胆酸钠、亚硝酸根等对人体有害的物质，有效减少和预防心血管疾病、糖尿病、痔疮、食道癌、肥胖症、肿瘤和结肠癌等疾病的发生，具有突出的保健功能。其中水溶性膳食纤维(SDF,watersolubledietaryfiber)包括果胶、树胶和葡聚糖等，可清除外源有害物质和体内自由基，预防和治疗心脑血管疾病、高血压，有抗癌防癌、增强机体免疫力以及抗氧化防衰老等生理功效。
米糠是稻谷生产加工所得的副产物，在我国常用作饲料，用于榨油或提取价值较高营养物质的米糠仅占10％～15％。研究表明，米糠中含有稻米64％的营养成分及90％以上的人体所需元素，富含优质蛋白、脂肪、多糖、维生素、矿物质等[13]，目前对米糠主要营养成分的研究包括米糠油、糠蜡、米糠蛋白、谷维素、谷甾醇、膳食纤维等[14-17]。米糠中膳食纤维约占14％，具有美容、减肥、预防心血管疾病以及节血糖等生理功能，在国外被称为“天赐营养源”，若加以开发利用，可明显延长稻谷加工产业链。
膳食纤维的提取方法有水提法、酸法、碱法、酶法、超声法和微波法等，其中普通水提法虽工艺简单但提取率低，化学法成本较低但强酸强碱易对产品产生不良影响且提取率也不高，酶法相较而言高效、无污染且提取率和膳食纤维质量更高[19]，而超声波细胞粉碎仪的震动能降低植物内部组织的紧密程度[20]，辅助纤维素酶酶解，有助于提高SDF提取率。
发明内容
本发明旨在针对现有技术的不足，以米糠为原料，采用超声辅助酶法提取米糠水溶性膳食纤维，选择出最优提取工艺，提供一种成本低、膳食纤维质量高的提取方法，使米糠的营养资源得到充分体现和发挥，为开发其活性成分提供参考依据，有效拓展其应用领域。
为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
所述米糠水溶性膳食纤维的提取方法包括如下步骤：
(1)米糠的预处理：将米糠烘干、过筛、石油醚脱脂后采用粉碎机进行干磨粉碎，得到脱脂米糠；
(2)采用超声辅助酶法提取米糠水溶性膳食纤维：将脱脂米糠与水按料液比1:10～1:30混合，优选1:20混合，得脱脂米糠液，向脱脂米糠液中加入木瓜蛋白酶酶解，加入的木瓜蛋白酶质量为脱脂米糠液质量的5～7％，优选6％，酶灭活冷却后再加入纤维素酶，使用超声波辅助纤维素酶酶解，加入的纤维素酶质量为脱脂米糠液质量的2％～6％，优选4％，灭酶后抽滤，滤液蒸发浓缩得到浓缩液；
(3)向浓缩液中加入3～5倍，优选4倍于浓缩液体积的无水乙醇，充分混合后，静置1.5～2.5h，优选2h，离心分离得到沉淀，真空干燥后，即得米糠水溶性膳食纤维。
优选地，步骤(1)所述烘干温度为55℃～65℃，优选60℃，过筛是过60目筛；所述石油醚脱脂是向米糠中加入体积为米糠体积3～5倍，优选4倍的石油醚，于室温下浸泡20～40min，优选30min，真空抽滤收集残渣，重复脱脂2～5次，优选3次，然后用体积为米糠体积3～5倍，优选4倍的体积百分比含量为75％～80％，优选80％的乙醇清洗残留的石油醚。
优选地，步骤(2)所述木瓜蛋白酶酶解的条件为：pH5.5～6.5，优选pH6.0，温度55℃～65℃，优选60℃，酶解1～1.5h，优选1h，酶解后于90℃～100℃，优选90℃灭酶10～15min，优选10min。步骤(2)所述超声波辅助纤维素酶酶解条件为：使用醋酸-醋酸钠调脱脂米糠液pH至4.5～5.0，优选pH4.8，45℃～50℃，优选50℃时加入纤维素酶，超声功率为100W～500W，超声时间为1min～9min，酶解后90℃～100℃，优选90℃灭酶10～15min，优选10min，将滤液浓缩蒸发至原来体积的1/3。
上述制备方法得到米糠水溶性膳食纤维。
本发明具有以下优点：
本发明使我国含量丰富的米糠得到充分利用，采用超声波辅助纤维素酶酶解，使米糠水溶性膳食纤维的提取率大大高于水提法，且提取条件温和，避免膳食纤维受热以及强酸强碱腐蚀使其变性，进而影响其营养价值，且超声辅助酶解缩短了酶解时间，消耗的酶液较少，有利于产品工业化，有望开发出一种具有优良功能性质的米糠膳食纤维保健品，为进一步探索膳食纤维的功能性提供科学依据和科研思路，为米糠活性物质的进一步开发利用提供新的途径。
总之，本发明以米糠为原料，利用超声波细胞粉碎仪的强烈震动降低植物内部组织的紧密程度，辅助纤维素酶酶解，缩短了酶解时间，优选出超声辅助酶法提取米糠水溶性膳食纤维的最佳工艺，该方法提取工艺较简单，所需酶种类少，成本低廉，且所得膳食纤维提取率和纯度较高、物化功能性质较好、食用安全可靠，为充分开发利用米糠及其中的活性成分提供参考依据，具有重要的理论价值和工业化应用前景。
附图说明
图1：加酶量对米糠水溶性膳食纤维提取率的影响；
图2：超声时间对米糠水溶性膳食纤维提取率的影响；
图3：超声功率对米糠水溶性膳食纤维提取率的影响；
图4：料液比对米糠水溶性膳食纤维提取率的影响。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明。本发明中所用米糠由金健米业股份有限公司提供，所用纤维素酶购于Sigma公司，酶活为10U/mg，所用木瓜蛋白酶购于江苏锐阳生物科技有限公司，酶活为800000U/g。
实施例1
将米糠于60℃烘干后过60目筛，加入4倍体积的石油醚，于室温下浸泡半小时，真空抽滤收集残渣，重复脱脂3次，后用体积4倍于米糠体积的80％乙醇清洗残留石油醚，干燥后粉碎得脱脂米糠。取上述脱脂米糠以料液比1：20g/mL加入去离子水混合，得脱脂米糠液，加入质量相当于脱脂米糠液质量6％的木瓜蛋白酶60℃酶解1h，90℃灭酶10min后冷却，加入质量相当于脱脂米糠液质量4％的纤维素酶，使用醋酸-醋酸钠调pH至4.8，于50℃使用超声波辅助纤维素酶酶解，超声功率为300W，超声时间为5min，90℃灭酶10min后抽滤，滤液蒸发浓缩得到1/3体积的浓缩液。将上述浓缩液加入4倍于浓缩液体积的无水乙醇沉淀2h，离心分离得到沉淀，真空干燥后，即得米糠水溶性膳食纤维，提取率为8.77％。
实施例2
将米糠于60℃烘干后过60目筛，加入4倍体积的石油醚，于室温下浸泡半小时，真空抽滤收集残渣，重复脱脂3次，后用4倍体积的80％乙醇清洗残留石油醚，干燥后粉碎得脱脂米糠。取上述脱脂米糠以料液比1：20g/mL加入去离子水混合，得脱脂米糠液，加入质量相当于脱脂米糠液质量6％的木瓜蛋白酶60℃酶解1h，90℃灭酶10min后冷却，加入质量相当于脱脂米糠液质量5％的纤维素酶，使用醋酸-醋酸钠调pH至4.8，于50℃使用超声波辅助纤维素酶酶解，超声功率为400W，超声时间为5min，90℃灭酶10min后抽滤，滤液蒸发浓缩得到1/3体积的浓缩液。将上述浓缩液加入4倍于浓缩液体积的无水乙醇沉淀2h，离心分离得到沉淀，真空干燥后，即得米糠水溶性膳食纤维，提取率为9.52％。
实施例3
将米糠于60℃烘干后过60目筛，加入4倍体积的石油醚，于室温下浸泡半小时，真空抽滤收集残渣，重复脱脂3次，后用4倍体积的80％乙醇清洗残留石油醚，干燥后粉碎得脱脂米糠。取上述脱脂米糠以料液比1：20g/mL加入去离子水混合，得脱脂米糠液，加入质量相当于脱脂米糠液质量6％的木瓜蛋白酶60℃酶解1h，90℃灭酶10min后冷却，加入质量相当于脱脂米糠液质量4％的纤维素酶，使用醋酸-醋酸钠调pH至4.8，于50℃使用超声波辅助纤维素酶酶解，超声功率为400W，超声时间为3min，90℃灭酶10min后抽滤，滤液蒸发浓缩得到1/3体积的浓缩液。将上述浓缩液加入4倍于浓缩液体积的无水乙醇沉淀2h，离心分离得到沉淀，真空干燥后，即得米糠水溶性膳食纤维，提取率为8.33％。
实施例4
将米糠于60℃烘干后过60目筛，加入4倍体积的石油醚，于室温下浸泡半小时，真空抽滤收集残渣，重复脱脂3次，后用4倍体积的80％乙醇清洗残留石油醚，干燥后粉碎得脱脂米糠。取上述脱脂米糠以料液比1：25g/mL加入去离子水混合，得脱脂米糠液，加入质量相当于脱脂米糠液质量6％的木瓜蛋白酶60℃酶解1h，90℃灭酶10min后冷却，加入质量相当于脱脂米糠液质量6％的纤维素酶，使用醋酸-醋酸钠调pH至4.8，于50℃使用超声波辅助纤维素酶酶解，超声功率为250W，超声时间为7min，90℃灭酶10min后抽滤，滤液蒸发浓缩得到1/3体积的浓缩液。将上述浓缩液加入4倍于浓缩液体积的无水乙醇沉淀2h，离心分离得到沉淀，真空干燥后，即得米糠水溶性膳食纤维，提取率为9.3％。
Claims (3)
1.一种米糠水溶性膳食纤维的提取方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）将米糠烘干、过筛、石油醚脱脂后粉碎，得到脱脂米糠；所述烘干温度为55℃～65℃，过筛是过60目筛；所述石油醚脱脂是向米糠中加入体积为米糠体积3～5倍的石油醚，于室温下浸泡20～40min，真空抽滤收集残渣，重复脱脂2～5次，然后用体积为米糠体积3～5倍的体积百分比含量为75%～80%的乙醇清洗残留的石油醚；
（2）将脱脂米糠与水按料液比1:10～1:30混合，得脱脂米糠液，向脱脂米糠液中加入木瓜蛋白酶酶解，加入的木瓜蛋白酶质量为脱脂米糠液质量的5～7%，酶灭活冷却后再加入纤维素酶，使用超声波辅助纤维素酶酶解，加入的纤维素酶质量为脱脂米糠液质量的2%～6%，灭酶后抽滤，滤液蒸发浓缩得到浓缩液；
（3）向浓缩液中加入3～5倍于浓缩液体积的无水乙醇，充分混合后，静置1.5～2.5h，离心分离得到沉淀，真空干燥后，即得米糠水溶性膳食纤维。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述木瓜蛋白酶酶解的条件为：pH5.5～6.0，温度55℃～65℃，酶解1～1.5h，酶解后于90℃～100℃灭酶10～15min。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述超声波辅助纤维素酶酶解条件为：使用醋酸-醋酸钠调脱脂米糠液pH至4.5～5.0，45℃～50℃时加入纤维素酶，超声功率为100W～500W，超声时间为1min～9min，酶解后90℃～100℃，灭酶10～15min，将滤液浓缩蒸发至原来体积的1/3。
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