CN105455148B

CN105455148B - 利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法

Info

Publication number: CN105455148B
Application number: CN201510904322.3A
Authority: CN
Inventors: 宋广磊; 陈晓媛; 朱凯
Original assignee: Zhejiang Gongshang University
Current assignee: Zhejiang Gongshang University
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2018-02-02
Anticipated expiration: 2035-12-08
Also published as: CN105455148A

Abstract

本发明公开了一种利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法，包括以下步骤：对油茶粕进行萃取处理；在所得的萃取处理后油茶粕中加水并调节pH4.8～5.6，然后加入C₁酶、C_X酶、C_B酶，于46～52℃恒温搅拌水解28～32小时；所得的水解产物先灭酶然后加入水混合搅拌后进行静置提取，所得的上清液离心，将离心所得上清液蒸发浓缩，然后冷冻干燥后粉碎，得可溶性膳食纤维。本发明利用油茶加工业所产生的副产物油茶粕为原料，生产具有重要食用价值的水溶性膳食纤维，可大大提升油茶粕的附加值。

Description

利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法

技术领域

本发明属于食品加工技术领域，涉及利用油茶加工产业所产生的副产物油茶粕为原料，生产具有很大利用价值的可溶性膳食纤维。

背景技术

油茶粕是油茶籽经榨油后产生的包括果肉、皮、壳等所产生的残渣，由于含有茶皂素、单宁、黄酮和植酸等抗营养因子，目前主要用来作燃料或肥料使用，严重浪费了具有极大开发利用价值的生物资源。油茶粕中纤维素和半纤维素的质量分数高达45％，而木质素的质量分数很低，仅为5％左右，相对来说，比含有12％木质素的玉米渣和含有8％木质素的大豆粕粕更适合开发水溶性膳食纤维。

膳食纤维是指植物中天然存在的、提取的或合成的，一般不能被人体小肠吸收、对人体健康有重要意义的碳水化合物的聚合物。膳食纤维是健康饮食不可缺少的，在保持消化系统健康上扮演重要角色，可以清洁消化壁和增强消化功能，稀释和加速食物中的致癌物质和有毒物质的移除，因此对预防心血管疾病、肠道肿瘤、糖尿病等具有很好的作用。膳食纤维可分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维。水溶性膳食纤维在结构上一般具有较多的分支，在水中表现出良好的膨胀分散能力和较高的粘度。它独有的网络结构使其具有与人体肠道内有害物质结合的能力，同时它在肠道内能被部分有益微生物作为自身营养物而降解利用。

目前，水溶性膳食纤维的获得主要是从各类植物原料中提取，如利用大豆渣、枣渣等提取获得。油茶粕中的膳食纤维主要为不溶性膳食纤维，已有的报道主要是采用碱液进行提取。以油茶粕为原料制备可溶性膳食纤维鲜有报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种速度快、成本低、效率高的从价格低廉的油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法，包括以下步骤：

1)、萃取处理：

在油茶粕(含水率≤8％，过100目筛)中加入脱除剂进行萃取(从而去除油茶粕中的茶皂素、丹宁、植酸等营养拮抗因子)，得萃取处理后油茶粕；

所述脱除剂为丙酮:乙醚:乙醇:水＝1:1:1～2:1～2的体积比的混合液；

2)、利用复合酶进行水解处理：

在步骤1)所得的萃取处理后油茶粕中加入水，得油茶粕-水糊状物，所述水与步骤1)中的油茶粕的重量比为2～3:1(较佳为2.5:1)；

先调节油茶粕-水糊状物pH4.8～5.6(较佳为pH5.2)，然后加入C₁酶、C_X酶、C_B酶，于46～52℃恒温搅拌(800～1000rpm)水解28～32小时；

所述C₁酶、C_X酶、C_B酶的酶活力比为2～4:1:1，每千克步骤1)的油茶粕配用1～2×10⁵IU酶活力的C_B酶(即，每千克步骤1)的油茶粕配用1～2×10⁵IU酶活力的C_X酶、2～8×10⁵IU酶活力的C₁酶)；

3)、将步骤2)所得的水解产物先灭酶，然后于55～65℃(例如60℃)烘干90～120min；

4)、按照步骤1)中的油茶粕:水＝1:2～3的重量料液比，在步骤3)所得的烘干后油茶粕水解物中加入水混合搅拌后进行静置提取，提取时间为1～1.5小时，将所得的上清液离心(1000～2000×g)；

备注说明：上述离心的目的是去除上清液中可能残留的微量的水不溶性物质；

5)、先将离心后上清液蒸发浓缩(可采用旋转蒸发仪浓缩，一般浓缩至为原体积的十分之一左右)；然后冷冻干燥后粉碎，得可溶性膳食纤维(纯度达97％以上)。

作为本发明的利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法的改进：

所述步骤2)中，先将步骤1)所得的萃取处理后油茶粕于55～65℃进行恒温干燥50～70min(例如为60min)；然后粉碎(至过100目筛)；接着才加水，从而得油茶粕-水糊状物。

备注说明：上述恒温干燥的目的既是为了去除残留的脱除剂，也是为了能准确控制料液比。

作为本发明的利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法的进一步改进：所述步骤1)中，油茶粕与脱除剂的料液比为1kg油茶粕/2～5升脱除剂；于300～500rpm震荡30min～45min从而实现萃取。

作为本发明的利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法的进一步改进：所述步骤3)中灭酶为：将步骤2)所得的水解产物于120～150℃灭酶20～30min(较佳为120℃灭酶20min)。

作为本发明的利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法的进一步改进：所述步骤5)的冷冻干燥是指于-40～-50℃干燥8～10小时；粉碎至能过200目的筛。

作为本发明的利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法的进一步改进：所述步骤1)中的油茶粕是指于55～65℃恒温干燥至含水率≤8％(质量％)、且能过100目筛的油茶粕。

在本发明中，使用了内切型β-葡聚糖酶(C₁酶)、β-1,4葡聚纤维素二糖水解酶(Cx酶)和β-葡萄糖苷酶(C_B)组成的复合酶进行水解。

本发明利用生物复合酶技术，通过研究油茶粕纤维素种类和特点，确定了适合用于油茶粕水解的酶种类：内切葡聚糖酶(C₁酶)、外切葡聚糖酶(C_X酶)及β-葡萄糖苷酶(C_B酶)及其酶活力，水解条件(最佳为46℃、pH5.2、28～32h)和营养拮抗因子的脱除方法等工艺流程参数，发明内容与已有报道的采用碱提、水提取方法有明显不同，本发明为利用油茶粕制备、分离水溶性膳食纤维提供了新方法。

本发明利用油茶加工业所产生的副产物油茶粕为原料，生产具有重要食用价值的水溶性膳食纤维，可大大提升油茶粕的附加值。本发明的方法具有制备周期短、操作方便、得率高，适合工业化生产应用的特点；使用的原料在浙江等油茶主产区产量较大，价格低廉，容易获得；制备水溶性膳食纤维色泽好、质量稳定，纯度可达到97％以上。本发明对开发利用油茶加工业产生的副产物，提升油茶粕的利用价值，满足市场对可溶性膳食纤维的需求有重要价值。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

图1为本发明的作为较佳方案的工艺流程图。

图2为实施例1所得的可溶性膳食纤维构成成分图。

图3为实施例2所得的可溶性膳食纤维构成成分图。

图4为实施例3所得的可溶性膳食纤维构成成分图。

具体实施方式

实施例1、一种利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法，此实施例中，采用丙酮-乙醚-乙醇-水(1:1:1:1，v/v/v/v)溶剂萃取法去除茶皂素、丹宁、植酸等营养拮抗因子，C₁酶-C_X酶-C_B酶(2:1:1，酶活力比)水解法制备可溶性膳食纤维。

具体为依次以下步骤：

1)、萃取处理：

将油茶粕用粉碎机粉碎，过100目筛，60℃干燥箱干燥至水分含量≤8％；得干燥后油茶粕。

在1000g干燥后油茶粕中加丙酮-乙醚-乙醇-水(1:1:1:1，v/v/v/v)溶剂5升进行混合，摇床400rpm震荡30min，静置，抽滤，去除营养拮抗因子；得萃取处理后油茶粕。

2)、利用复合酶进行水解处理：

将步骤1)所得的萃取处理后油茶粕于60℃恒温干燥60min，粉碎至过100目筛，然后加入2.5升水混合成糊状，得油茶粕-水糊状物；

利用0.2M磷酸调节油茶粕-水糊状物pH5.2，然后加入C₁酶、C_X酶、C_B酶，于46℃恒温搅拌(800～1000rpm)水解28小时；

所述C₁酶、C_X酶、C_B酶的酶活力比为2:1:1，控制C_X酶为1.5×10⁵IU酶活力(即，3种酶总的酶活力为6.0×10⁵IU)。

3)、将步骤2)所得的水解产物先进行灭酶(120℃灭酶20min)，然后于60℃烘箱中烘干90min。

4)、在步骤3)所得的烘干后油茶粕水解物中加入3千克水混合搅拌后进行静置提取，提取时间为1小时，将所得的上清液离心(1000×g)；

备注说明：上述离心的目的是去除上清液中可能残留的微量的水不溶性物质。

5)、先将离心后上清液采用旋转蒸发仪浓缩直至为原体积的十分之一(此时，固形物的质量浓度约为55％)，冷冻干燥(于-50℃干燥8小时)，粉碎后(能过200目的筛)即得可溶性膳食纤维170.47g，纯度达97％以上。

所得的水溶性膳食纤维与市售的水溶性膳食纤维对比，检测结果见表1。

表1水溶性膳食纤维的感官特性和理化特性

项目	本发明(实施例1)	市售
			色泽	淡黄色	淡黄色
气味	具有特有的香气	具有该品种特有的香气
			口味	具有特有的口味，无异味	具有该品种特有的口味，无异味
水分/％	4.6	5.1
			溶胀性/mL·g^-1	5.3	3.7
持水力/％	683.7	486.3
			灰分/％	0.4	0.8

通过检测分析，本发明制备的水溶性膳食纤维具有较好的感官特性和理化特性，质量达到或超过已有市售产品。

实施例2、一种利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法，此实施例中，采用丙酮-乙醚-乙醇-水(1:1:2:1，v/v/v/v)溶剂萃取法去除茶皂素、丹宁、植酸等营养拮抗因子，C₁酶-C_X酶-C_B酶(3:1:1，酶活力比)水解法制备可溶性膳食纤维。

具体为依次进行以下步骤：

1)、萃取处理：

在1000g干燥后油茶粕中加丙酮-乙醚-乙醇-水(1:1:2:1，v/v/v/v)溶剂2.5升进行混合，摇床500rpm震荡30min，静置，抽滤，去除营养拮抗因子；得萃取处理后油茶粕。

2)、利用复合酶进行水解处理：

利用0.2M磷酸调节油茶粕-水糊状物pH5.2，然后加入C₁酶、C_X酶、C_B酶，于46℃恒温搅拌(800～1000rpm)水解32小时；

所述C₁酶、C_X酶、C_B酶的酶活力比为3:1:1，控制C_X酶为2.0×10⁵IU酶活力(即，3种酶总的酶活力为10.0×10⁵IU)。

5)、先将离心后上清液采用旋转蒸发仪浓缩直至为原体积的十分之一，冷冻干燥(于-50℃干燥8小时)，粉碎后(能过200目的筛)，即得可溶性膳食纤维179.36g，纯度达98％以上。

所得的水溶性膳食纤维与市售的水溶性膳食纤维对比，检测结果见表2。

表2水溶性膳食纤维的感官特性和理化特性

通过检测分析，制备的水溶性膳食纤维具有较好的感官特性和理化特性，质量达到或超过已有产品。

实施例3、一种利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法，此实施例中，采用丙酮-乙醚-乙醇-水(1:1:1:2，v/v/v/v)溶剂萃取法去除茶皂素、丹宁、植酸等营养拮抗因子，C₁酶-C_X酶-C_B酶(4:1:1，酶活力比)水解法制备可溶性膳食纤维。

具体为依次进行以下步骤：

1)、萃取处理：

在1000g干燥后油茶粕中加丙酮-乙醚-乙醇-水(1:1:1:2，v/v/v/v)溶剂5升进行混合，摇床400rpm震荡30min，静置，抽滤，去除营养拮抗因子；得萃取处理后油茶粕。

2)、利用复合酶进行水解处理：

利用0.2M磷酸调节油茶粕-水糊状物pH5.2，然后加入C₁酶、C_X酶、C_B酶，于46℃恒温搅拌(800～1000rpm)水解30小时；

所述C₁酶、C_X酶、C_B酶的酶活力比为4:1:1，控制C_X酶为1.0×10⁵IU酶活力(即，3种酶总的酶活力为6.0×10⁵IU)。

4)、在步骤3)所得的烘干后油茶粕水解物中加入2千克水混合搅拌后进行静置提取，提取时间为1小时，将所得的上清液离心(4000g 1000×g)；

5)、先将离心后上清液采用旋转蒸发仪浓缩直至为原体积的十分之一，冷冻干燥(于-50℃干燥8小时)，粉碎后(能过200目的筛)即得可溶性膳食纤维168.91g，纯度达98％以上。

所得的水溶性膳食纤维与市售的水溶性膳食纤维对比，检测结果见表3。

表3水溶性膳食纤维的感官特性和理化特性

对比例1-1、将实施例1中的C₁酶-C_X酶-C_B酶的酶活力比由2:1:1改成1:1:1；总的酶活力不变；其余等同于实施例1。

对比例1-2、将实施例1中的C₁酶-C_X酶-C_B酶的酶活力比由2:1:1改成5:1:1；总的酶活力不变；其余等同于实施例1。

对比例1-3、将实施例1中的C₁酶-C_X酶-C_B酶的酶活力比由2:1:1改成2:2:1；总的酶活力不变；其余等同于实施例1。

对比例1-4、将实施例1中的C₁酶-C_X酶-C_B酶的酶活力比由2:1:1改成2:1:2；总的酶活力不变；其余等同于实施例1。

对比例1-5、将实施例1中的C₁酶改成内切木聚糖酶，对应的酶活力不变；其余等同于实施例1。

对比例1-6，将实施例1中的C₁酶改成内切糖苷酶，对应的酶活力不变；其余等同于实施例1。

对比例1-7、将实施例1中的C_X酶改成外切木聚糖酶，对应的酶活力不变；其余等同于实施例1。

对比例1-8、将实施例1中的C_X酶改成外切糖苷酶，对应的酶活力不变；其余等同于实施例1。

对比例1-9、将实施例1中的C_B酶改成α-葡萄糖苷酶，对应的酶活力不变；其余等同于实施例1。

对比例1-10、将实施例1中的C_B酶改成β-半乳糖苷酶，对应的酶活力不变；其余等同于实施例1。

对比试验、将上述所有的对比例按照上述实验进行检测，所得数据见表4。

表4对比例获得产物性能

	得率/％	溶胀性/mL·g^-1	持水力/％	灰分/％
					对比例1-1	9.2	2.6	268	0.3
对比例1-2	6.7	2.2	273	0.4
					对比例1-3	8.3	2.2	236	0.3
对比例1-4	6.6	2.3	247	0.2
					对比例1-5	0.2	-	-	-
对比例1-6	0.1	-	-	-
					对比例1-7	0.1	-	-	-
对比例1-8	0.2	1.3	117	-
					对比例1-9	0.1	-	-	-
对比例1-10	0	-	-	-

-：表示基本检测不到相应数据。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims

1.利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法，其特征是包括以下步骤：

1)、萃取处理：

在油茶粕中加入脱除剂进行萃取，得萃取处理后油茶粕；

2)、利用复合酶进行水解处理：

在步骤1)所得的萃取处理后油茶粕中加入水，得油茶粕-水糊状物，所述水与步骤1)中的油茶粕的重量比为2～3:1；

先调节油茶粕-水糊状物pH4.8～5.6，然后加入C₁酶、C_X酶、C_B酶，于46～52℃恒温搅拌水解28～32小时；

所述C₁酶、C_X酶、C_B酶的酶活力比为2～4:1:1，每千克步骤1)的油茶粕配用1～2×10⁵IU酶活力的C_B酶；

C₁酶为内切葡聚糖酶，C_X酶为外切葡聚糖酶，C_B酶为β-葡萄糖苷酶；

3)、将步骤2)所得的水解产物先灭酶，然后于55～65℃烘干90～120min；

4)、按照步骤1)中的油茶粕:水＝1:2～3的重量料液比，在步骤3)所得的烘干后油茶粕水解物中加入水混合搅拌后进行静置提取，提取时间为1～1.5小时，将所得的上清液离心；

5)、将离心后上清液蒸发浓缩，然后冷冻干燥后粉碎，得可溶性膳食纤维。

2.根据权利要求1所述利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法，其特征是：

所述步骤2)中，先将步骤1)所得的萃取处理后油茶粕于55～65℃进行恒温干燥50～70min，然后粉碎；接着才加水，从而得油茶粕-水糊状物。

3.根据权利要求1或2所述利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法，其特征是：所述步骤1)中，油茶粕与脱除剂的料液比为1kg油茶粕/2～5升脱除剂；于300～500rpm震荡30min～45min从而实现萃取。

4.根据权利要求3所述利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法，其特征是：所述步骤3)中灭酶为：将步骤2)所得的水解产物于120～150℃灭酶20～30min。

5.根据权利要求4所述利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法，其特征是：所述步骤5)的冷冻干燥是指于-40～-50℃干燥8～10小时；粉碎至能过200目的筛。

6.根据权利要求5所述利用复合酶从油茶粕中制备、分离可溶性膳食纤维的方法，其特征是：所述步骤1)中的油茶粕是指于55～65℃恒温干燥至含水率≤8％、且能过100目筛的油茶粕。