CN106490627A - 提取鬼针草膳食纤维的酶化学法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提取鬼针草膳食纤维的酶化学法，采用α‑淀粉酶对鬼针草进行酶解，酶解后采用碱液浸泡，然后使用脱色剂进行脱色；α‑淀粉酶的用量为0.1～0.8％，酶解温度45～65℃，酶解时间20～70min。本发明工艺简单，还降低了生产成本，产品得率高、性能好、可利用率高，为进一步开发利用鬼针草膳食纤维资源，发展工业化生产，提高鬼针草经济效益，开辟了一条新的途径。
Description
技术领域
本发明属于膳食纤维提取技术领域，尤其涉及一种提取鬼针草膳食纤维的酶化学法。
背景技术
鬼针草系菊科鬼针草属植物的干燥全草，分布于我国南北各地，资源极为丰富。其为中国民间常用草药，药性温，味苦，无毒，全草均可入药，具有清热、解毒、散瘀、消肿、抗炎、镇静镇痛、抗癌、降血脂及抗血栓能等功能。近年来，临床和药理试验表明鬼针草对治疗感冒、高血压、心脑血管疾病及抗血栓均有一定作用。因其具有一种特殊的气味，所以猪、牛、羊等动物皆不生吃鬼针草，但煮熟以后，仍可以作为猪饲料喂猪。
虽然膳食纤维不能被人体消化吸收，但是膳食纤维在体内具有重要的生理作用，是维持人体健康必不可少的一类营养素。膳食纤维的吸水溶胀性能起到一种导泄的作用，减少和预防胃肠道疾病；膳食纤维能够抑制胆固醇的吸收，预防高血脂症和高血压；膳食纤维能够延缓和减少重金属等有害物质的吸收；膳食纤维还可以改善肠道菌群。为此，膳食纤维越来越受到人们重视，用作饲料添加剂也越来越多，对它的开发利用也越来越广泛。
膳食纤维的提取通常采用化学法、发酵法、膜分离法、酶法和酶-化学法，但是许多提取方法都存在制备纤维产品步骤繁琐、提取率不高、色泽较差、性能较差等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本较低、产率较高的提取鬼针草膳食纤维的酶化学法，所得膳食纤维产品色泽好、持水力和膨胀力都较好。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
提取鬼针草膳食纤维的酶化学法，采用α-淀粉酶对鬼针草进行酶解，酶解后采用碱液浸泡，然后使用脱色剂进行脱色；α-淀粉酶的用量为0.1～0.8％，酶解温度45～65℃，酶解时间20～70min。
碱液为质量浓度1～8％的氢氧化钠溶液，碱液浸泡温度10～90℃，碱液浸泡时间20～120min。
脱色剂为质量浓度4～8％的H2O2溶液，脱色温度20～60℃，脱色时间40～80min。
上述提取鬼针草膳食纤维的酶化学法，按以下步骤操作：
(1)鬼针草预处理用清水清洗，去杂质，干燥粉碎；
(2)加入α-淀粉酶搅拌均匀，置于恒温水浴中酶解；
(3)将酶解后的鬼针草进行过滤，并用蒸馏水水洗至中性；
(4)加入碱液，恒温条件下碱浸泡；
(5)将碱浸泡后的样品进行过滤，并用蒸馏水水洗至中性；
(6)用脱色剂将步骤(5)所得样品进行脱色；
(7)脱色后的样品用蒸馏水水洗至中性，经干燥、粉碎后得成品。
步骤(7)中，将所得样品放在烘箱中干燥，然后超微粉碎，粉碎时间为0～30min。
α-淀粉酶的用量为0.4％，酶解温度55℃，酶解时间50min；碱液为质量浓度4％的氢氧化钠溶液，碱液浸泡温度70℃，碱液浸泡时间80min；脱色剂为质量浓度5％的H2O2溶液，脱色温度40℃，脱色时间60min；超微粉碎时间为20min。
针对鬼针草资源丰富而利用率低的问题，结合酶与化学法提取膳食纤维的优点，发明人建立了一种提取鬼针草膳食纤维的酶化学法，采用α-淀粉酶对鬼针草进行酶解，酶解后采用碱液浸泡，然后使用脱色剂进行脱色；α-淀粉酶的用量为0.1～0.8％，酶解温度45～65℃，酶解时间20～70min。本发明工艺简单，还降低了生产成本，产品得率高、性能好、可利用率高，为进一步开发利用鬼针草膳食纤维资源，发展工业化生产，提高鬼针草经济效益，开辟了一条新的途径。
相对于现有技术，本发明的突出优点在于：
(1)鬼针草分布较广且易生长，但对其开发利用甚少，本发明提取鬼针草膳食纤维，充分利用资源，增加经济效益。
(2)鬼针草中糖分含量很高，适合采用用酶化学法提取，磨碎后的鬼针草，酶更容易进入发挥作用，酶解更完全，提高酶解效率。
(3)经酶解之后再进行碱处理，所用化学试剂较少，带入的阴阳离子少，减少提取过程中的影响因素。
(4)本发明脱色剂选用H2O2，不会污染提取的膳食纤维，并且经脱色处理后膳食纤维中蛋白质和淀粉等杂质成分减少，使得膳食纤维得到了进一步纯化，同时颜色得到了明显提高，更易于消费者接受。
(5)脱色处理使膳食纤维的阳离子交换能力降低，而超微粉碎使得膳食纤维的阳离子交换能力得到一定的提高，本发明将两者结合提高膳食纤维的性能。
(6)本发明采用酶化学法提取膳食纤维，操作简单、减少了酶的用量，降低成本。
(7)本发明方法与其他膳食纤维提取方法相比，提取率高、色泽好、持水力好和膨胀力大。
附图说明
图1是本发明提取鬼针草膳食纤维的酶化学法中酶量和提取率关系图。
图2是本发明提取鬼针草膳食纤维的酶化学法中酶反应温度和提取率关系图。
图3是本发明提取鬼针草膳食纤维的酶化学法中酶反应时间和提取率关系图。
图4是本发明提取鬼针草膳食纤维的酶化学法中碱浓度和提取率关系图。
图5是本发明提取鬼针草膳食纤维的酶化学法中碱解温度和提取率关系图。
图6是本发明提取鬼针草膳食纤维的酶化学法中碱解时间和提取率关系图。
具体实施方式
本发明提取鬼针草膳食纤维的酶化学法主要采用酶与化学相结合的方法提取鬼针草中的膳食纤维，为就影响膳食纤维提取率的几个因素先进行单因素试验，再选用正交实验选择最佳条件进行实验，确定最佳提取工艺条件，并对其所得产品进行脱色、超微粉碎改性处理，最终对其性能进行测定。
提取鬼针草膳食纤维的酶化学法的基本操作步骤：
(1)鬼针草预处理用清水清洗，去杂质，干燥粉碎；
(2)加入α-淀粉酶搅拌均匀，置于恒温水浴中酶解；
(3)将酶解后的鬼针草进行过滤，并用蒸馏水水洗至中性；
(4)加入碱液，恒温条件下碱浸泡；
(5)将碱浸泡后的样品进行过滤，并用蒸馏水水洗至中性；
(6)用脱色剂将步骤(5)所得样品进行脱色；
(7)脱色后的样品用蒸馏水水洗至中性，经干燥、粉碎后得成品。
(8)对成品性能进行测定，检测膳食纤维提取率，观察产品色泽，测定持水力、膨胀力。
结合图表对本发明方法进一步描述。
如图1所示，鬼针草用清水清洗，去杂质，干燥粉碎，加入0.1％～0.8％的α-淀粉酶，于70℃水浴下酶解60min，弃上清液，加入质量分数3％的氢氧化钠溶液，在50℃的条件下碱解60min，中和过滤、烘干后，测定膳食纤维的提取率，当酶浓度达到0.4％时，提取率最高。
如图2所示，在酶量0.4％，温度45～65℃酶解60min，弃去上清液，加入质量分数3％的氢氧化钠溶液，在50℃的条件下碱解60min，中和过滤、烘干后，测定膳食纤维的提取率，当酶解温度55℃时，提取率最高。
如图3所示，在酶量0.4％，温度55℃酶解20～70min，弃去上清液，加入质量分数3％的氢氧化钠溶液，在50℃的条件下碱解60min，中和过滤、烘干后，测定膳食纤维的提取率，当酶解时间50min时，提取率最高。
如图4所示，在酶量0.4％，温度55℃酶解50min，弃去上清液，加入质量分数1～8％氢氧化钠溶液，在50℃的条件下碱解60min，中和过滤、烘干后，测定膳食纤维的提取率，当碱浓度4％时，提取率最高。
如图5所示，在酶量0.4％，温度55℃酶解50min，弃去上清液，加入质量分数4％氢氧化钠溶液，在10～90℃的条件下碱解60min，中和过滤、烘干后，测定膳食纤维的提取率，当温度70℃时，提取率最高。
如图6所示，在酶量0.4％，温度55℃酶解50min，弃去上清液，加入质量分数4％氢氧化钠溶液，在70℃的条件下碱解20～120min，中和过滤、烘干后，测定膳食纤维的提取率，当时间80min时，提取率最高。
表1
表1对提取的膳食纤维加入浓度为4～8％的H2O2脱色剂，30℃下脱色50min，5％时持水力和膨胀力较好，所以确定最佳脱色浓度为5％。
表2
表2对提取的膳食纤维加入浓度为5％的H2O2脱色剂，20～60℃下脱色50min，40℃时持水力和膨胀力较好，所以确定最佳脱色温度为40℃。
表3
表3对提取的膳食纤维加入浓度为5％的H2O2脱色剂，40℃下脱色40～80min，60min时持水力和膨胀力较好，所以确定最佳脱色时间为60min。
表4
表5
表4表5对脱色后的膳食纤维超微粉碎时间为0～30min，测定其粒径大小，20min时持水力和膨胀力较好，所以确定最佳粉碎时间为20min。
表6
表7
表6表7以提取率为考察指标，酶解提取各因素对膳食纤维提取率影响的正交实验，最佳酶解条件为酶量0.4％，酶解温度为55℃，酶解时间为50min。
表8
表9
表8表9以提取率为考察指标，碱提取各因素对膳食纤维提取率影响的正交实验，最佳提取条件为碱浓度为4％，在70℃下碱解80min。最后对酶碱因素进行正交实验的最佳工艺组合进行验证实验。
正交试验结果表明最佳条件为：α-淀粉酶量为0.4％，酶解温度为55℃，酶解时间为50min，碱浓度为4％，在70℃下碱解80min，对提取的膳食纤维用5％的H2O2溶液，40℃下脱色60min，再经20min的超微粉碎对膳食纤维进行改性处理，重复实验。重复实验得到膳食纤维提取率、产品性能、重复性都较好，制得的鬼针草膳食纤维品质结果如下表10。
表10
Claims (6)
1.一种提取鬼针草膳食纤维的酶化学法，其特征在于：采用α-淀粉酶对鬼针草进行酶解，酶解后采用碱液浸泡，然后使用脱色剂进行脱色；所述α-淀粉酶的用量为0.1～0.8％，酶解温度45～65℃，酶解时间20～70min。
2.根据权利要求1所述的提取鬼针草膳食纤维的酶化学法，其特征在于：所述碱液为质量浓度1～8％的氢氧化钠溶液，碱液浸泡温度10～90℃，碱液浸泡时间20～120min。
3.根据权利要求1所述的提取鬼针草膳食纤维的酶化学法，其特征在于：所述脱色剂为质量浓度4～8％的H2O2溶液，脱色温度20～60℃，脱色时间40～80min。
4.根据权利要求1所述的提取鬼针草膳食纤维的酶化学法，其特征在于按以下步骤操作：
(1)鬼针草预处理用清水清洗，去杂质，干燥粉碎；
(2)加入α-淀粉酶搅拌均匀，置于恒温水浴中酶解；
(3)将酶解后的鬼针草进行过滤，并用蒸馏水水洗至中性；
(4)加入碱液，恒温条件下碱浸泡；
(5)将碱浸泡后的样品进行过滤，并用蒸馏水水洗至中性；
(6)用脱色剂将步骤(5)所得样品进行脱色；
(7)脱色后的样品用蒸馏水水洗至中性，经干燥、粉碎后得成品。
5.根据权利要求4所述的提取鬼针草膳食纤维的酶化学法，其特征在于步骤(7)中，将所得样品放在烘箱中干燥，然后超微粉碎，粉碎时间为0～30min。
6.根据权利要求5所述的提取鬼针草膳食纤维的酶化学法，其特征在于：所述α-淀粉酶的用量为0.4％，酶解温度55℃，酶解时间50min；所述碱液为质量浓度4％的氢氧化钠溶液，碱液浸泡温度70℃，碱液浸泡时间80min；所述脱色剂为质量浓度5％的H2O2溶液，脱色温度40℃，脱色时间60min；所述超微粉碎时间为20min。
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