CN105919140B - 一种松仁膳食纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种松仁膳食纤维的制备方法，本发明涉及膳食纤维的制备方法。本发明是要解决现有的膳食纤维的生物制备方法的处理时间长、程序繁琐，化学法要使用大量的化学试剂、物理法的生产成本高的技术问题。方法：将松仁粕粉碎后加水，将得到的混合物，再将混合物通过进料泵输入到脉冲放电等离子体处理系统的处理室内，在脉冲放电电压为20～40kV、脉冲频率2～200Hz的条件下脉冲放电等离子体处理4～10min，处理后处理室的出料口溢出，得到浆液；浆液再依次经高温α‑淀粉酶、碱性蛋白酶处理，灭酶后醇沉处理，抽滤，滤渣烘干，得到松仁膳食纤维。本方法的膳食纤维含量为74％～84％，可用于制备功能性食品的原料。
Description
技术领域
本发明涉及膳食纤维的制备方法。
背景技术
近年来，随着疾病的流行和人们对健康需求的提高，人们逐渐认识到，过于精细的膳食会导致多种相关疾病的发生。其中膳食纤维被称为“第七大营养素”，它主要是指食物中不能被消化分解的部分，虽然其本身不具备营养价值，但其对人体健康有着重要作用，是维持人体生命和健康所必需的。根据溶解性不同，可将膳食纤维分为不溶性膳食纤维和可溶性膳食纤维。膳食纤维可以有效的吸附肠道内的垃圾，因而被人们称为“肠道清道夫”，另外，还具有控制血糖、降低血清胆固醇水平、促进肠胃蠕动、清除人体内的有害物质等多种生理功能。
常用的膳食纤维提取改性处理方法有生物技术方法(酶法、发酵法)、化学法(主要有酸法、碱法)和物理法(机械降解处理法)等。但生物技术方法具有处理时间长、程序繁琐等缺点；化学法提取过程中采用大量的化学试剂，不利于环境保护；物理法生产成本相对较高。
发明内容
本发明是要解决现有的膳食纤维的生物制备方法的处理时间长、程序繁琐，化学法要使用大量的化学试剂、物理法的生产成本高的技术问题，而提供一种松仁膳食纤维的制备方法。
本发明的松仁膳食纤维的制备方法，按以下步骤进行：
一、将松仁粕用万能粉碎机粉碎，加入水搅拌均匀，得到混合物；
二、搭建脉冲放电等离子体处理系统，该脉冲放电等离子体处理系统由进料泵、高压脉冲发生装置和处理室组成，其中处理室内设置两个平行的不锈钢电极，其中一个不锈钢电极与高压脉冲发生装置的高压脉冲发生端连接作为放电电极，另一个不锈钢电极接地作为接地电极，进料泵与处理室底部的进料口相连，处理室上部设置出料口；将步骤一得到的混合物通过进料泵输入到处理室内，在脉冲放电电压为20～40kV、脉冲频率2～200Hz的条件下脉冲放电等离子体处理4～10min后从处理室的出料口溢出，得到浆液；
三、向步骤二得到的浆液中加入高温α-淀粉酶，进行酶解处理，得到α-淀粉酶解液；
四、将步骤三得到的α-淀粉酶解液加入碱性蛋白酶，进行酶解处理，得到碱性蛋白酶解液；
五、将步骤四得到的碱性蛋白酶解液用沸水浴灭酶，再用乙醇醇沉处理，抽滤，滤渣烘干，得到松仁膳食纤维。
本发明采用脉冲放电等离子体一酶结合法，制备得到松仁膳食纤维，利用水溶液中脉冲放电产生的化学和物理效应，包括自由基的作用、高能电子的作用、H2O2的作用、O3的作用和紫外光的光解作用等处理松仁粕，使松仁中的大分子降解，再通过后续的酶解作用，制备出松仁膳食纤维，本方法具有处理温度低、速度快、能耗低等优点，而且生产工艺简单，用时短，膳食纤维含量为74％～84％，相对于松仁粕，其持水力、膨胀力、持油力分别提高了24.17％、25.95％、40.44％，有很好的理化性质及功能特性，为其在功能性食品的开发及应用提供优质原料。
本发明利用脉冲放电等离子体处理后，再酶解处理，大大缩短了处理时间、简化了处理程序，降低了成本，是一种绿色处理方法。
附图说明
图1是本发明的脉冲放电等离子体处理系统示意图；其中1为高压脉冲发生装置1，2为处理室，3为进料泵，2-1为放电电极，2-2为接地电极，2-3为进料口，2-4为出料口；
图2是试验1中葡萄糖吸附量的测试结果图；
图3是试验1中葡萄糖延迟吸收指数的测试结果图；
图4是试验1中α-淀粉酶活力抑制的测试结果图；
图5是试验1中胆固醇吸附量的测试结果图；
图6是试验1中胆酸钠吸附量的测试结果图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的松仁膳食纤维的制备方法，按以下步骤进行：
一、将松仁粕用万能粉碎机粉碎，加入水搅拌均匀，得到混合物；
二、搭建脉冲放电等离子体处理系统，该脉冲放电等离子体处理系统由进料泵、高压脉冲发生装置和处理室组成，其中处理室内设置两个平行的不锈钢电极，其中一个不锈钢电极与高压脉冲发生装置的高压脉冲发生端连接作为放电电极，另一个不锈钢电极接地作为接地电极，进料泵与处理室底部的进料口相连，处理室上部设置出料口；将步骤一得到的混合物通过进料泵输入到处理室内，在脉冲放电电压为20～40kV、脉冲频率2～200Hz的条件下脉冲放电等离子体处理4～10min后从处理室的出料口溢出，得到浆液；
三、向步骤二得到的浆液中加入高温α-淀粉酶，进行酶解处理，得到α-淀粉酶解液；
四、将步骤三得到的α-淀粉酶解液加入碱性蛋白酶，进行酶解处理，得到碱性蛋白酶解液；
五、将步骤四得到的碱性蛋白酶解液用沸水浴灭酶，再用乙醇醇沉处理，抽滤，滤渣烘干，得到松仁膳食纤维。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中松仁粕与水的质量比为1:(10～30)；其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中松仁粕与水的质量比为1:20；其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中在脉冲放电电压为30kV、脉冲频率为50～100Hz，处理时间为5min；其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤三在pH＝5.0～7.0、温度为85～98℃的条件下酶解20～50min，高温α-淀粉酶的加酶量为1000～3000U/g干基松仁粕；其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤三在pH＝6.0、温度为90℃的条件下酶解30min，高温α-淀粉酶的加酶量为2000U/g干基松仁粕；其它与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是步骤四中在pH＝8.5～9.5、温度为45～55℃的条件下酶解2～4h，碱性蛋白酶的加酶量8000～12000U/g干基松仁粕。其它与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是步骤四在pH＝9.0、温度为50℃的条件下酶解3h，碱性蛋白酶的加酶量10100U/g干基松仁粕；其它与具体实施方式一至七之一相同。
用以下试验验证本发明的有益效果：
试验1：本试验的松仁膳食纤维的制备方法，按以下步骤进行：
一、将松仁粕用万能粉碎机粉碎至60目，再称取20克松仁粕加入400克的水搅拌均匀，得到混合物；
二、搭建脉冲放电等离子体处理系统如图1所示，该脉冲放电等离子体处理系统由进料泵3、高压脉冲发生装置1和处理室2组成，其中处理室2内设置两个平行的不锈钢电极，其中一个与发生装置的高压脉冲发生端连接作为放电电极2-1，另一个接地作为接地电极2-2，进料泵与处理室底部的进料口2-3相连，处理室上部设置出料口2-4；将步骤一得到的混合物通过进料泵输入到处理室内，在脉冲放电电压为33.4kV、脉冲频率50Hz的条件下脉冲放电等离子体处理5.7min，处理后处理室的出料口2-4溢出，得到浆液；
三、向步骤二得到的浆液调节至pH为6.0，按2000U/g松仁粕(干基)的比例，加入高温α-淀粉酶，在温度为95℃水浴锅恒温水浴40min，进行酶解处理，降温至50℃，得到α-淀粉酶解液；
四、将步骤三得到的α-淀粉酶解液调节至pH为9.2，按10148U/g松仁粕(干基)的比例，加入碱性蛋白酶，在温度为50℃恒温水浴中保持3.1h，进行酶解处理，得到碱性蛋白酶解液；
五、将步骤四得到的碱性蛋白酶解液用沸水浴灭酶10min，再加入4倍体积的95％乙醇静置过夜，进行醇沉处理，然后抽滤，将滤渣在50℃条件下烘干，得到松仁膳食纤维。
本试验得到的松仁膳食纤维含量为83.35％。
将本试验得到的松仁膳食纤维进行如下性能测试：
1、持水力、膨胀力、持油力的测定
本试验制备的松仁膳食纤维与松仁粕及市场购买的米糠膳食纤维同时进行持水力、膨胀力和持油力的测试，结果如表1所示。
表1松仁粕及膳食纤维的理化特性与米糠膳食纤维的比较
| 样品 | 持水力(g/g) | 膨胀力(mL/g) | 持油力(g/g) |
| 松仁粕 | 4.84±0.14b | 5.28±0.04b | 3.61±0.14b |
| 松仁膳食纤维 | 6.01±0.07a | 6.65±0.08a | 5.07±0.06a |
| 米糠膳食纤维 | 4.04±0.08c | 3.74±0.12c | 2.56±0.15c |
由表1可见，松仁粕经过制备后得到的膳食纤维其持水力、膨胀力及持油力均有明显提高，且松仁膳食纤维的上述三个理化指标显著高于米糠膳食纤维。
2、葡萄糖吸附量的测定
本试验制备的松仁膳食纤维与松仁粕及市场购买的米糠膳食纤维同时进行葡萄糖吸附量的测试，结果见图2。由图2可知，松仁粕经加工制备后所得松仁膳食纤维的葡萄糖吸附量显著提高，且远远高于米糠膳食纤维。
3、葡萄糖延迟吸收能力的测定
本试验得到的松仁膳食纤维与松仁粕的葡萄糖延迟吸收指数的测试结果如图3所示，由图3可知，松仁粕加工制备后所得松仁膳食纤维葡萄糖的延迟吸收指数显著提高。
4、对α-淀粉酶活力抑制的测定
将本试验制备的松仁膳食纤维与松仁粕及马钤薯渣同时进行松仁膳食纤维α-淀粉酶活力抑制的测试结果如图4所示。由图4可知，松仁粕经加工制备后所得松仁膳食纤维α-淀粉酶抑制率显著提高，且其α-淀粉酶抑制率高于马铃薯渣。
5、体外吸附胆固醇的测定
本试验的松仁粕及松仁膳食纤维与及马钤薯渣同时进行胆固醇吸附的测试，结果如图5所示，由图5可知，松仁粕经加工制备后所得松仁膳食纤维胆固醇吸附量显著提高，且其胆固醇吸附量显著高于马钤薯渣膳食纤维的，松仁膳食纤维胆固醇吸附量pH2.0时为19.45mg/g，在pH7.0时高达27.34mg/g。
6、胆酸钠吸附量的测定
本试验的松仁粕及松仁膳食纤维与及马钤薯渣同时进行胆酸钠吸附的测试，结果见图6。由图6可知，松仁粕经加工制备后所得松仁膳食纤维胆酸钠吸附量显著提高，且其胆酸钠吸附量显著高于马铃薯渣的，松仁膳食纤维胆酸钠吸附量高达49.67mg/g。
试验2：本试验的松仁膳食纤维的制备方法，按以下步骤进行：
一、将松仁粕用万能粉碎机粉碎至60目，再称取20克松仁粕加入500克的水搅拌均匀，得到混合物；
二、将步骤一得到的混合物搅拌均匀，通过输料泵输入处理室内，在脉冲放电电压为33kV的条件下进行脉冲放电等离子体处理，处理时间为8min，得到浆液；
三、向步骤二得到的浆液调节至pH为6.5，按2500U/g松仁粕(干基)的比例，加入高温α-淀粉酶，在温度为90℃水浴锅恒温水浴30min，进行酶解处理，降温至45℃，得到α-淀粉酶解液；
四、将步骤三得到的α-淀粉酶解液调节至pH为9.2，按9000U/g松仁粕(干基)的比例，加入碱性蛋白酶，在温度为50℃恒温水浴中保持4h，进行酶解处理，得到碱性蛋白酶解液；
五、将步骤四得到的碱性蛋白酶解液用沸水浴灭酶10min，再加入4倍体积的95％乙醇静置过夜，进行醇沉处理，然后抽滤，将滤渣在50℃条件下烘干，得到松仁膳食纤维。
本试验得到的松仁膳食纤维含量为78.28％。
本试验得到的松仁膳食纤维的性能结果如表2所示。
试验3：本试验的松仁膳食纤维的制备方法，按以下步骤进行：
一、将松仁粕用万能粉碎机粉碎至60目，再称取20克松仁粕加入600克的水搅拌均匀，得到混合物；
二、将步骤一得到的混合物搅拌均匀，通过输料泵输入处理室内，在脉冲放电电压为30kV的条件下进行脉冲放电等离子体处理，处理时间为6min，得到浆液；
三、向步骤二得到的浆液调节至pH为7，按3000U/g松仁粕(干基)的比例，加入高温α-淀粉酶，在温度为85℃水浴锅恒温水浴50min，进行酶解处理，降温至45℃，得到α-淀粉酶解液；
四、将步骤三得到的α-淀粉酶解液调节至pH为9.5，按12000U/g松仁粕(干基)的比例，加入碱性蛋白酶，在温度为50℃恒温水浴中保持3h，进行酶解处理，得到碱性蛋白酶解液；
五、将步骤四得到的碱性蛋白酶解液用沸水浴灭酶10min，再加入4倍体积的95％乙醇静置过夜，进行醇沉处理，然后抽滤，将滤渣在50℃条件下烘干，得到松仁膳食纤维。
本试验得到的松仁膳食纤维含量为80.28％。
本试验得到的松仁膳食纤维的性能指标如表2所示。
表2试验2和3得到的松仁膳食纤维的性能测试结果
Claims (6)
1.一种松仁膳食纤维的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、将松仁粕用万能粉碎机粉碎，加入水搅拌均匀，得到混合物；
二、搭建脉冲放电等离子体处理系统，该脉冲放电等离子体处理系统由进料泵、高压脉冲发生装置和处理室组成，其中处理室内设置两个平行的不锈钢电极，其中一个不锈钢电极与高压脉冲发生装置的高压脉冲发生端连接作为放电电极，另一个不锈钢电极接地作为接地电极，进料泵与处理室底部的进料口相连，处理室上部设置出料口；将步骤一得到的混合物通过进料泵输入到处理室内，在脉冲放电电压为20～40kV、脉冲频率2～200Hz的条件下脉冲放电等离子体处理4～10min后从处理室的出料口溢出，得到浆液；
三、向步骤二得到的浆液中加入高温α-淀粉酶，进行酶解处理，得到α-淀粉酶解液；其中酶解处理是在pH＝5.0～7.0、温度为85～98℃的条件下酶解20～50min；高温α-淀粉酶的加酶量为1000～3000U/g干基松仁粕；四、将步骤三得到的α-淀粉酶解液加入碱性蛋白酶，进行酶解处理，得到碱性蛋白酶解液；其中酶解处理是在pH＝8.5～9.5、温度为45～55℃的条件下酶解2～4h，碱性蛋白酶的加酶量8000～12000U/g干基松仁粕；
五、将步骤四得到的碱性蛋白酶解液用沸水浴灭酶，再用乙醇醇沉处理，抽滤，滤渣烘干，得到松仁膳食纤维。
2.根据权利要求1所述的一种松仁膳食纤维的制备方法，其特征在于步骤一中松仁粕与水的质量比为1:(10～30)。
3.根据权利要求1或2所述的一种松仁膳食纤维的制备方法，其特征在于步骤一中松仁粕与水的质量比为1:20。
4.根据权利要求1或2所述的一种松仁膳食纤维的制备方法，其特征在于步骤二中在脉冲放电电压为30kV、脉冲频率为50～100Hz，处理时间为5min。
5.根据权利要求1或2所述的一种松仁膳食纤维的制备方法，其特征在于步骤三在pH＝6.0、温度为90℃的条件下酶解30min，高温α-淀粉酶的加酶量为2000U/g干基松仁粕。
6.根据权利要求1或2所述的一种松仁膳食纤维的制备方法，其特征在于步骤四在pH＝9.0、温度为50℃的条件下酶解3h，碱性蛋白酶的加酶量10100U/g干基松仁粕。
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