CN104939244A

CN104939244A - 一种含草本植物低聚糖和酚酸保健化合物的饮料生产方法

Info

Publication number: CN104939244A
Application number: CN201410122915.XA
Authority: CN
Inventors: 徐建; 李宏强
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-09-30

Abstract

本发明公开了一种草本植物原料保健饮料的制备方法。其基本步骤如下：选取干净卫生的富含半纤维素的草本植物原料，使用pH预校正水热预处理进行温和处理后，进行酶解产生低聚糖和酚酸类小分子保健化合物，经过滤除去不溶物，纳滤膜过滤去除小分子盐，再添加蔗糖、果葡糖浆等食品添加剂调节口味，灭菌后包装即可。本发明公开的保健饮料富含低聚木糖，低聚纤维糖等膳食纤维，以及阿魏酸，对香豆酸等抗氧化剂，具有浓郁的草香味，对人体具有显著的保健作用。

Description

一种含草本植物低聚糖和酚酸保健化合物的饮料生产方法

技术领域

本发明属于食品加工技术，特别涉及一种含草本植物低聚糖和酚酸保健化合物的饮料生产方法。

背景技术

草本植物的主要结构成分是纤维素，半纤维素和木质素。和木本植物不太一样的地方是，草本植物的结构更为复杂，草本植物中的碳水化合物和木质素之间除了一般的共价键连接意外，还有肉桂酸型酚酸类化合物，主要是阿魏酸和对香豆酸，在两者之间起到一个桥连作用，阿魏酸和对香豆酸通过酯键或者醚键连接木质素和碳水化合物，这种连接的存在使动物和微生物对于这些草本植物的消化和降解显示了很强的抵抗作用。

对于草本植物的利用，除了传统的饲料，造纸行业，目前，生物炼制工业的发展也在积极开发技术，以求将其转化为生物能源和生物基化学品。

草本植物自身结构成分的特点，使其具有开发其他高附加值产品的潜力。草本植物中富含半纤维素，若将其部分降解，可以产生低聚木糖。低聚木糖又称木寡糖，是由2-7个木糖分子以β-1,4糖苷键结合而成的功能性聚合糖。与通常人们所用的大豆低聚糖、低聚果糖、低聚异麦芽糖等相比具有独特的优势，它可以选择性地促进肠道双歧杆菌的增殖活性。其双歧因子功能是其它聚合糖类的10-20倍。草本植物中还有一定量的肉桂酸型酚酸，主要是阿魏酸和对香豆酸。阿魏酸（阿魏酸钠）具有抗血小板聚集，抑制血小板5-羟色胺释放，抑制血小板血栓素a2（txa2）的生成，增强前列腺素活性，镇痛，缓解血管痉挛等作用。是用于生产治疗心脑血管疾病及白细胞减少等症药品的基本原料。如心血康、利脉胶囊、太太口服液等等，它同时在人体中可起到健美和保护皮肤的作用。对香豆酸对金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌、大肠杆菌及绿脓杆菌均有不同程度的抑制作用；动物实验证明，对香豆酸还有降血脂作用。

传统的低聚木糖生产流程较为繁琐，需要选择含半纤维素较高的原料，比如玉米芯，首先使用酸或碱对原料进行预处理，然后使用酶解的方法，将提取处理的半纤维素降解，然后脱色，脱盐，浓缩，结晶得到用于食品和饮料的低聚木糖产品。传统的酚酸多用高浓度的碱溶液进行提取，溶液造成环境污染。

发明内容

【发明目的】本发明的目的就是将低聚木糖等膳食纤维（双歧因子）和酚酸保健化合物的生产进行集成，直接用于保健饮料的生产，提供一种含草本植物低聚糖和酚酸保健化合物的饮料生产方法，实现草本植物秸秆原料的高值化应用，同时提供一种具有保健作用的健康饮品。

【本发明的构思】传统的保健饮料大多是在普通的原料中添加少量的保健化合物而成。而实际上可以从最初的原料直接生产，这样就可以大幅降低关键保健化合物提取、浓缩、和精制的成本。

【本发明技术方案】本发明通过如下步骤生产含草本植物低聚糖和酚酸保健化合物的饮料：

（1），选择无毒无腐败的草本植物原料，比如玉米秸秆、玉米芯、小麦秸秆、水稻秸秆、燕麦秸秆、黑麦秸秆、荞麦秸秆、甜高粱秸秆、甘蔗秸秆、皇竹草秸秆、芦苇、苜蓿。对原料清洗，去除杂质，适当粉碎，便于后续的提取过程操作，提高提取率；

（2），对原料进行pH预校正水热预处理：将物料加入高压反应釜中，向反应釜中按照干物料：水=1kg：3～20L加入饮用水，按照干物料：碱=1kg：0.01～5摩尔加入碱，碱的加入用于中和水热预处理过程中原料中半纤维素乙酰基释放所产生的乙酸，加入量根据所用原料和预处理强度不同而有所差异，以预处理结束后水解液pH接近7为宜，这也是称这种预处理为“pH预校正水热预处理”的原因。可选的碱包括NaOH，KOH，氨水，CaOH，CaO，Na₂CO₃及其组合，然后密闭反应器加热至100～220℃，高温维持时间0～200min，0min指加热到指定温度后立即开始降温，维持时间结束后降温，pH预校正水热预处理结束；

（3），原料pH预校正水热预处理结束后的包含水解液和未溶解的植物纤维的反应物添加木聚糖酶和（或）纤维素酶进行酶解，按照预处理前草本植物的干重添加5-100国际单位/g的水解酶（木聚糖酶和纤维素酶中的一种或者组合），在30-60℃，pH4-6，固液比1kg：5～20L（必要时添加饮用水调节全浆的固液比）的条件下酶解6-64h；

（4），使用减压或者压滤或离心等手段去除酶解体系中的不溶物；

（5），使用纳滤技术除去水解液中由于pH预校正水热预处理而产生的盐；

（6），添加柠檬酸、葡萄糖、果葡糖浆、阿巴斯甜等食品添加剂调整饮料口味；

（7），测定水解液中保健化合物的浓度，适当调节后，灭菌后包装。

本发明具有以下特点和优势：

1.直接通过草本植物的pH预校正水热预处理生产含有低聚木糖和酚酸（阿魏酸和对香豆酸）等保健化合物的保健饮品，具有浓郁的草香味，无需传统的提取浓缩和精制过程；

2.温和pH预校正水热预处理技术抑制了糠醛和5-羟甲基糠醛等对人体有害化合物的产生，结合纳滤技术可以有效去除葡萄糖等不想添加的小分子化合物。

3.该生产工艺可以和现有的生物能源炼制体系耦合集成，实现多产品联产，以及高附加值产品生产。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

当年刚收获玉米穗后的玉米秸秆，用自来水清洗，去除包含的土壤等杂质，使用切草机粉碎到1-3cm的小段。对原料进行pH预校正水热预处理：将1kg玉米秸秆（干重）加入到水热预处理反应器中，向反应器中加入10L饮用水，加入NaOH0.02kg，然后密闭反应器加热至150℃，高温维持时间20min，维持时间结束后降温，pH预校正水热预处理结束。原料预处理结束后，向反应体系中添加木聚糖酶10000国际单位，在50℃，pH4.8，固液比1kg：20L（必要时添加饮用水调节全浆的固液比）的条件下酶解24h。使用抽滤去除酶解体系中的不溶物。使用纳滤技术除去水解液中由于pH预校正水热预处理而产生的醋酸钠和少量糠醛。添加柠檬酸和阿巴斯甜调整饮料口味。测定水解液中低聚木糖（聚合度2-7）的浓度为2%（w/v），阿魏酸和对香豆酸的浓度为0.10%（w/v）和0.15%（w/v），高温瞬时灭菌后，将饮料包装。

实施例2

当年刚收获的甜高粱秸秆，清洗，粉碎，榨汁后用于保健饮料的生产。甜高粱渣10kg（干重）加入到水热预处理反应器中，向反应器中加入50L饮用水，加入KOH0.15kg，密闭反应器加热至200℃，高温维持时间1min，维持时间结束后降温，pH预校正水热预处理结束。原料预处理结束后，向反应体系中添加纤维素酶20万国际单位，在40℃，pH5.0，固液比1kg：10L（必要时添加饮用水调节全浆的固液比）的条件下酶解24h。使用离心机去除酶解体系中的不溶物。使用纳滤技术除去水解液中由于pH预校正预处理而产生的醋酸钾和少量糠醛。测定水解液中低聚木糖（聚合度2-7）的浓度为4%（w/v），阿魏酸和对香豆酸的浓度为0.15%（w/v）和0.17%（w/v），使用饮用水将水解液稀释一倍后，高温瞬时灭菌，将饮料包装。

实施例3

当年刚收获的甘蔗，清洗，粉碎，榨汁后残渣用于保健饮料的生产。甘蔗渣100kg（干重）加入到水热预处理反应器中，向反应器中加入1000L饮用水，加入CaO2kg，密闭反应器加热至220℃，温度到达设定值后立即开始降温，pH预校正水热预处理结束。原料预处理结束后，向反应体系中添加纤维素酶100万国际单位，木聚糖酶50万国际单位，在60℃，pH6.0，固液比1kg：15L（必要时添加饮用水调节全浆的固液比）的条件下酶解6h。使用板框压滤机去除酶解体系中的不溶物。使用纳滤技术除去水解液中由于pH预校正预处理而产生的醋酸钙和少量糠醛。测定水解液中低聚木糖（聚合度2-7）的浓度为3%（w/v），阿魏酸和对香豆酸的浓度为0.17%（w/v）和0.21%（w/v），使用饮用水将水解液稀释一倍后，高温瞬时灭菌，将饮料包装。

实施例4

当年刚收获的皇竹草，清洗，粉碎到0.5-4cm，用于保健饮料的生产。皇竹草1kg（干重）加入到水热预处理反应器中，向反应器中加入8L饮用水，加入氨水1摩尔（以NH3OH计），密闭反应器加热至100℃，温度到达设定值后保温200min，然后开始降温，pH预校正水热预处理结束。原料预处理结束后，向反应体系中添加纤维素酶1万国际单位，木聚糖酶5千国际单位，在50℃，pH5.0，固液比1kg：12L（必要时添加饮用水调节全浆的固液比）的条件下酶解12h。使用抽滤去除酶解体系中的不溶物。使用纳滤技术除去水解液中由于pH预校正预处理而产生的醋酸铵和少量糠醛。测定水解液中低聚木糖（聚合度2-7）的浓度为1%（w/v），阿魏酸和对香豆酸的浓度为0.07%（w/v）和0.12%（w/v），高温瞬时灭菌，包装。

Claims

1.一种含草本植物低聚糖和酚酸保健化合物的饮料生产方法，其特征在于其生产方法包括如下步骤：（1），选择无毒无腐败的草本植物原料，清洗，粉碎；（2），对原料进行pH预校正水热预处理；（3），添加木聚糖酶和（或）纤维素酶对预处理后的全浆进行酶解；（4），过滤或离心去除不溶物；（5），纳滤除盐；（6），添加食品添加剂调整饮料口味；（7），灭菌后包装。

2.如权利要求1所述的一种含草本植物低聚糖和酚酸保健化合物的饮料生产方法，其特征在于，所述的草本植物原料指玉米秸秆、玉米芯、小麦秸秆、水稻秸秆、燕麦秸秆、黑麦秸秆、荞麦秸秆、甜高粱秸秆、甘蔗秸秆、皇竹草秸秆、芦苇、苜蓿。

3.如权利要求1所述的一种含草本植物低聚糖和酚酸保健化合物的饮料生产方法，其特征在于，所述的pH预校正水热预处理是指将物料加入高压反应釜中，向反应釜中按照干物料：水=1kg：3～20L加入饮用水，按照干物料：碱=1kg：0.01～5摩尔加入碱，可选的碱包括NaOH，KOH，氨水，CaOH，CaO，Na₂CO₃及其组合，然后密闭反应器加热至100～220℃，高温维持时间0～200min，0min指加热到指定温度后立即开始降温，维持时间结束后降温，pH预校正水热预处理结束。

4.如权利要求1所述的一种含草本植物低聚糖和酚酸保健化合物的饮料生产方法，其特征在于，所述的全浆是指原料pH预校正水热预处理结束后的包含水解液和未溶解的植物纤维的反应物。

5.如权利要求1所述的一种含草本植物低聚糖和酚酸保健化合物的饮料生产方法，其特征在于，所述的酶解条件为：在全浆中按照预处理前草本植物的干重添加5-100国际单位/g的水解酶，30-60℃，pH4-6，固液比1kg：5～20L，必要时添加饮用水调节全浆的固液比，酶解6-64h。

6.如权利要求1所述的一种含草本植物低聚糖和酚酸保健化合物的饮料生产方法，其特征在于，所述的酶解条件为：在全浆中按照预处理前草本植物的干重添加5-100国际单位/g的木聚糖酶和纤维素酶中的一种或者组合，30-60℃，pH4-6，固液比1kg：5～20L，必要时添加饮用水调节全浆的固液比，酶解6-64h。