CN105433393B

CN105433393B - 以紫薯渣为原料制备膳食纤维的方法

Info

Publication number: CN105433393B
Application number: CN201510855098.3A
Authority: CN
Inventors: 赵丰丽; 文纯; 蒋春; 蒋秀娟; 吴奔; 陈静; 蒋桠名; 贾艺聪; 卢慧英
Original assignee: Guangxi Normal University
Current assignee: Guangxi Normal University
Priority date: 2015-11-30
Filing date: 2015-11-30
Publication date: 2018-07-24
Anticipated expiration: 2035-11-30
Also published as: CN105433393A

Abstract

本发明公开了一种以紫薯渣为原料制备膳食纤维的方法，包括以下步骤：1)以经过提取花青素和淀粉后的紫薯渣为原料，调pH值后加α‑淀粉酶酶解；之后再调加糖化酶糖化，灭酶，过滤，得到紫薯糖化液和紫薯残渣；2)取紫薯残渣用乙醇进行脱糖，固液分离，得到滤渣和滤液；3)向所得滤渣中加入0.8～1.2％的胃蛋白酶水溶液水解，固液分离，得到滤渣和滤液；4)取步骤3)所得滤渣加水洗涤，干燥，得到不溶性膳食纤维；5)取步骤3)所得滤液，调节其pH＝4.0～4.5，离心；6)取步骤5)所得上清液浓缩、醇沉，得到可溶性膳食纤维。本发明所述方法简单，可同时获得不溶性膳食纤维和可溶性膳食纤维，所得产品中膳食纤维含量高。

Description

以紫薯渣为原料制备膳食纤维的方法

技术领域

本发明涉及食品加工技术领域，具体涉及一种以紫薯渣为原料制备膳食纤维的方法。

背景技术

紫薯(Ipomoea batatas(L.)Poir)又名黑薯，薯肉呈紫色至深紫色。紫薯不仅具有普通红薯的营养成分，由于富含花青素、膳食纤维、维生素C、B、A等8种维生素和磷、铁等10多种矿物质元素，还具有特别的保健功能，在抗疲惫、抗癌、抗氧化、增强机体免疫力，清除体内自由基，防止胃肠道等疾病的发生中起到重要的预防作用。

由于紫薯含有的成分及其保健价值，近年来受到国内外的普遍关注，许多企业纷纷加入其加工行列，如利用紫薯提取花青素、紫薯淀粉、紫薯全粉、紫薯饮料、紫薯酒等产品开始面世。其中，紫薯中含有丰富的膳食纤维受到人们的关注。

目前，从紫薯中提取花青素和淀粉是主要的产品，在生产紫薯花青素、淀粉的生产中，其生产后残余的薯渣中还含有一定量的花青素、淀粉、膳食纤维等营养成分。然而，生产中在经过提取花青素和淀粉的残渣通常是直接作为废弃物处理掉，一方面浪费原料，另一方面会导致污染环境。史光辉等公开了在提取紫薯花青素和淀粉的同时还将滤渣进一步干燥得到膳食纤维(紫薯花青素提取条件优化及淀粉等产物的制备，食品科学，2014，Vol.35,No.22，p39-45)，但是滤渣粉中同时含有纤维素、淀粉、蛋白质及还原糖多种成分，其中纤维素含量(117.11±2.69)mg/g，淀粉含量(761.03±30.25)mg/g，蛋白质含量(50.48±3.26)mg/g、还原糖含量(19.42±0.56)mg/g，由于所得滤渣粉中膳食纤维含量不高，并且淀粉含量较高，因而纯度较低。

公开号为CN104687067A的发明专利公开了一种紫薯膳食纤维及其制备方法，该方法包括(1)将紫薯切块后加水煮沸15min～20min，冷却至70℃～75℃，冷却过程中将紫薯在水中捣碎，得到紫薯溶液；(2)将步骤(1)所得紫薯溶液中加入第一预定量的淀粉酶，搅拌使淀粉液化，冷却至40℃～45℃；(3)在经淀粉酶水解后的紫薯溶液中加入第二预定量的中性蛋白酶，搅拌使蛋白质溶解；(4)将步骤(3)得到的溶液进行离心固液分离；(5)将步骤(4)所得固体烘至含水量5％以下；(6)将干燥所得固体粉碎后，得到紫薯膳食纤维产品。该发明以紫薯为原料直接制备紫薯膳食纤维，存在以下不足：一是原料成本较高；二是用紫薯直接水解淀粉，由于淀粉含量高所用酶的量大大增加，从而导致成本增加；另一方面采用这种工艺还要除去蛋白质，这既增加了工序也增加了成本。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种以紫薯渣为原料制备膳食纤维的方法。该方法以经过提取花青素和淀粉后的紫薯渣为原料制备紫薯膳食纤维，成本低，所得不溶性膳食纤维产品中不溶性膳食纤维含量在73.1％以上，其中纤维素含量为66.7％，得率在61.2％以上；所得可溶性膳食纤维产品中可溶性膳食纤维含量在85.6％以上，其中果胶含量在66.9％以上，得率在17.7％以上。

本所述的以紫薯渣为原料制备膳食纤维的方法，包括以下步骤：

1)以经过提取花青素和淀粉后的紫薯渣为原料，以柠檬酸溶液为pH调节剂，调节体系的pH值为6.5～7.5，然后加入α-淀粉酶，升温至70℃～80℃酶解50min～90min；之后降温至60℃～65℃，用柠檬酸溶液调节体系的pH值为4.0～4.5，保温条件下加入糖化酶进行糖化，糖化完全后灭酶，过滤，分别得到紫薯糖化液和紫薯残渣；

2)取步骤1)所得紫薯残渣干燥，粉碎后加入体积浓度为80％～90％的乙醇进行脱糖，所得混合物进行固液分离，得到滤渣和滤液；

3)向步骤2)所得滤渣中按1：15～25的质量比加入质量浓度为0.8％～1.2％的胃蛋白酶水溶液，水解，所得混合物进行固液分离，得到滤渣和滤液；

4)取步骤3)所得滤渣加水洗涤，干燥，得到不溶性膳食纤维(即水不溶性膳食纤维)；

5)取步骤3)所得滤液，调节其pH值为4.0～4.5，静置，离心，收集上清液；

6)取步骤5)所得上清液浓缩，浓缩液进行醇沉，分离沉淀物，干燥，得到可溶性膳食纤(即水溶性膳食纤维)。

上述方法的步骤1)中，α-淀粉酶的加入量通常按每克紫薯渣加入6U～10Uα-淀粉酶计算。糖化酶的加入量通常按每克紫薯渣加入60U～80U糖化酶计算，采用无水乙醇检验糖化混合物至无白色沉淀生成(即糊精存在)时即表示糖化完全；糖化完全后升温至70℃～90℃灭酶，时间通常为10min～20min。通过加入α-淀粉酶和糖化酶以除去紫薯渣中残余的淀粉，同时，还可以使所得紫薯糖化液可以进一步用于制作紫薯饮料。

上述方法的步骤2)中，脱糖可以在加热或不加热条件下进行，通常情况下，脱糖在20℃～35℃条件下进行，此时脱糖的时间为2h～5h。脱糖的次数可以根据需要确定为1次～2次。脱糖时，体积浓度为80％～90％的乙醇的加入量通常为干燥后紫薯残渣重量的5倍～15倍。脱糖后通常采用孔径为50μm～80μm的尼龙滤布进行过滤。

上述方法的步骤3)中，水解通常在35℃～45℃条件下进行，水解的时间通常为20min～60min；进一步优选水解在40℃条件下进行。

上述方法的步骤5)中，采用柠檬酸溶液调节滤液的pH值，具体可以用pH值为1～4的柠檬酸溶液进行调节。

上述方法的步骤6)中，所得上清液通常是浓缩至原体积的1/3～1/5，再用体积浓度为80％～95％的乙醇进行醇沉。

本发明所述方法中，用来调节pH值的柠檬酸溶液的浓度可以根据需要进行确定，通常为pH值为1～4的柠檬酸溶液。

与现有技术相比，本发明以经过提取花青素和淀粉后的紫薯渣为原料制备紫薯膳食纤维，不仅成本低，而且所得不溶性膳食纤维产品中不溶性膳食纤维含量在73.1％以上，其中纤维素含量在66.7％以上，得率在61.2％以上；所得可溶性膳食纤维产品中可溶性膳食纤维含量在85.6％以上，果胶含量在66.9％以上，得率在17.7％以上。本发明所述方法在有效地利用废弃物、实现资源再生利用的同时，还避免了残渣直接丢弃对环境造成的污染。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述,以更好地理解本发明的内容,但本发明并不限于以下实施例。

实施例1

1)以经过提取花青素和淀粉后的紫薯渣(即取紫薯清洗干净，按1:1的重量比加入0.03w/w％的柠檬酸溶液，破碎、打浆后分离所得的残渣)为原料，取10kg，以pH＝4的柠檬酸溶液调节体系的pH值为6.5，然后加入α-淀粉酶，升温至80℃酶解90min；之后降温至60℃，用pH＝1的柠檬酸溶液调节体系的pH值为4.5，保温条件下加入糖化酶进行糖化，糖化完全后升温至80℃灭酶20min，过滤，分别得到紫薯糖化液和紫薯残渣；其中，α-淀粉酶的加入量按每克紫薯渣加入8Uα-淀粉酶计算，糖化酶的加入量按每克紫薯渣加入80U糖化酶计算；

2)取步骤1)所得紫薯残渣干燥，粉碎，过40目筛，之后按1g：10g的渣液比加入体积浓度为90％的乙醇，常温条件下脱糖2h，所得混合物过滤，得到滤渣和滤液；滤渣按上述条件再进行一次脱糖操作；

3)向步骤2)所得滤渣中加入相当于滤渣重量20倍的质量浓度为1.0％的胃蛋白酶水溶液，40℃条件下水解30min，所得混合物进行固液分离，得到滤渣和滤液；

4)取步骤3)所得滤渣加入相当于滤渣重量10倍的水搅拌洗涤，过滤，50℃条件下干燥至含水量为10.3％，得到6kg不溶性膳食纤维产品，其中，不溶性膳食纤维含量为73.7％，得率60.7％，其他成分：蛋白质含量为1.9％，脂肪含量为1.0％，淀粉含量为10.9％，花色苷含量为0.1％，果胶含量为2.1％；

5)取步骤3)所得滤液，用pH＝1的柠檬酸溶液调节其pH值为4.0，静置，离心(4000r/min，10min)，收集上清液；

6)取步骤5)所得上清液浓缩至原体积的1/5，向所得浓缩液中加入相当于浓缩液体积2倍、体积浓度为80％的乙醇进行沉淀，经静置、离心(4000r/min，10min)，收集沉淀物，冷冻真空干燥至含水量＜10％，得到1.8kg可溶性膳食纤维产品，可溶性膳食纤维含量为87.1％％，其中果胶含量为66.5％，得率为18.2％。

实施例2

1)以经过提取花青素和淀粉后的紫薯渣(即取紫薯清洗干净，切块，按1:1的重量比加入0.03w/w％的柠檬酸溶液，破碎、打浆后分离所得的残渣)为原料，取10kg，以pH＝4的柠檬酸溶液调节体系的pH值为7.0，然后加入α-淀粉酶，升温至70℃酶解70min；之后降温至65℃，用pH＝1的柠檬酸溶液调节体系的pH值为4.0，保温条件下加入糖化酶进行糖化，糖化完全后升温至90℃灭酶15min，过滤，分别得到紫薯糖化液和紫薯残渣；其中，α-淀粉酶的加入量按每克紫薯渣加入10Uα-淀粉酶计算，糖化酶的加入量按每克紫薯渣加入60U糖化酶计算；

2)取步骤1)所得紫薯残渣干燥，粉碎，过60目筛，之后按1g：15g的渣液比加入体积浓度为80％的乙醇，常温条件下脱糖5h，所得混合物过滤，得到滤渣和滤液；

3)向步骤2)所得滤渣中加入相当于滤渣重量25倍的质量浓度为1.2％的胃蛋白酶水溶液，35℃条件下水解60min，所得混合物进行固液分离，得到滤渣和滤液；

4)取步骤3)所得滤渣加入相当于滤渣重量8倍的水搅拌洗涤，过滤，60℃条件下干燥至含水量＜10％，得到6kg不溶性膳食纤维产品，其中，不溶性膳食纤维含量为74.1％，得率为61.6％；其他成分：蛋白质含量为1.7％，脂肪含量为1.1％，淀粉含量为11.2％，花色苷含量为0.1％，果胶含量为2.2％；

5)取步骤3)所得滤液，用pH＝1的柠檬酸溶液调节其pH值为4.2，静置，离心(3000r/min，10min)，收集上清液；

6)取步骤5)所得上清液浓缩至原体积的1/3，向所得浓缩液中加入相当于浓缩液体积1倍、体积浓度为90％的乙醇进行沉淀，经静置、离心(4000r/min，10min)，收集沉淀物，冷冻真空干燥至含水量10.1％，得到1.8kg可溶性膳食纤维产品，可溶性膳食纤维含量为86.2％，果胶含量为67.1％，得率为17.8％。

实施例3

1)以经过提取花青素和淀粉后的紫薯渣(即取紫薯清洗干净，切块，按1:1的重量比加入0.03w/w％的柠檬酸溶液，破碎、打浆后分离所得的残渣)为原料，取10kg，以pH＝4.0的柠檬酸溶液调节体系的pH值为7.5，然后加入α-淀粉酶，升温至75℃酶解50min；之后降温至62℃，用pH＝1的柠檬酸溶液调节体系的pH值为4.2，保温条件下加入糖化酶进行糖化，糖化完全后升温至70℃灭酶30min，过滤，分别得到紫薯糖化液和紫薯残渣；其中，α-淀粉酶的加入量按每克紫薯渣加入6Uα-淀粉酶计算，糖化酶的加入量按每克紫薯渣加入100U糖化酶计算；

2)取步骤1)所得紫薯残渣干燥，粉碎，过40目筛，之后按1g：8g的渣液比加入体积浓度为85％的乙醇，常温条件下脱糖3h，所得混合物过滤，得到滤渣和滤液；滤渣按上述条件再进行一次脱糖操作；

3)向步骤2)所得滤渣中加入相当于滤渣重量15倍的质量浓度为0.8％的胃蛋白酶水溶液，45℃条件下水解20min，所得混合物进行固液分离，得到滤渣和滤液；

4)取步骤3)所得滤渣加入相当于滤渣重量10倍的水搅拌洗涤，过滤，55℃条件下干燥至含水量9.9％，得到6kg不溶性膳食纤维产品，其中，不溶性膳食纤维含量为73.9％，得率60.8％，其他成分：蛋白质含量为1.8％，脂肪含量为1.3％，淀粉含量为11.1％，花色苷含量为0.1％，果胶含量为2.0％；

5)取步骤3)所得滤液，用pH＝1的柠檬酸溶液调节其pH值为4.5，静置，离心(4000r/min，10min)，收集上清液；

6)取步骤5)所得上清液浓缩至原体积的1/4，向所得浓缩液中加入相当于浓缩液体积2倍、体积浓度为90％的乙醇进行沉淀，经静置、离心(4000r/min，10min)，收集沉淀物，冷冻真空干燥至含水量＜10％，得到1.8kg可溶性膳食纤维产品，可溶性膳食纤维含量为85.9％，其中果胶含量为66.8％，得率为18.3％。

Claims

1.以紫薯渣为原料制备膳食纤维的方法，包括以下步骤：

4)取步骤3)所得滤渣加水洗涤，干燥，得到不溶性膳食纤维；

6)取步骤5)所得上清液浓缩，浓缩液进行醇沉，分离沉淀物，干燥，得到可溶性膳食纤维。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中，α-淀粉酶的加入量按每克紫薯渣加入6U～10Uα-淀粉酶计算。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中，糖化酶的加入量按每克紫薯渣加入60U～80U糖化酶计算。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中，脱糖在加热或不加热条件下进行。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中，脱糖在20℃～35℃条件下进行，脱糖的时间为2h～5h。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中，水解在35℃～45℃条件下进行，水解的时间为20min～60min。