CN106819778A - 一种玉米种皮水溶性膳食纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玉米种皮膳食纤维的制备方法，包括以下步骤：将玉米种皮通过湿磨、干磨、碱浸除蛋白后离心分离得到上清液a和滤渣，将滤渣采用闪式提取法提取后，离心分离得到上清液b，将上清液a和上清液b合并后减压浓缩得浓缩液即玉米种皮水溶性膳食纤维粗品；再将浓缩液经蛋白酶和α‑淀粉酶预处理后，再经纤维素酶三次水解，水解液经浓缩、无水乙醇沉淀、离心、干燥得到水溶性膳食纤维。以本发明方法制备的产品中，水溶性膳食纤维占95％以上，可直接应用于饮料和乳制品等食品中。
Description
技术领域
本发明于食品深加工领域，具体涉及的是一种玉米种皮水溶性膳食纤维的制备方法。
背景技术
膳食纤维是指不能被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和，作为第七大营养素的膳食纤维，不仅具有较高的营养价值，还能预防许多疾病，对人体代谢必不可少。膳食纤维分为两类是水溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维。水溶性膳食纤维可结合清除体内的胆酸、明显减低血清胆固醇、降低饭后血糖水平的功能，并扩大了食品行业中的应用范围，市场需要量逐年增大。因此，膳食纤维受到了来自不同领域的专家，包括医学家、营养学家、膳食家、食品科学家、生物化学家，以及食品法规及营养教育有关的科学决策者的广泛重视，并将其列为继碳水化合物、蛋白质、脂肪、水、矿物质和维生素之后的“第七大营养素”。西方发达国家早在二十世纪70 年代就着手对膳食纤维进行研究与开发。而我国传统膳食以植物性食物为主，不会缺乏膳食纤维，因而对膳食纤维研究和开发利用不够。可以说，目前我国对膳食纤维的研发尚处于起步阶段，未形成规模性的加工企业。但是，随着人们生活水平的不断提高，饮食习惯发生了很大变化，膳食中缺乏纤维素的情况日趋严重，导致肥胖症、高血压、冠心病、糖尿病、结肠癌等富贵病愈来愈普遍。因此，积极开展膳食纤维研究和利用对提高我国人民健康水平具有极其深远的现实意义。
玉米是当今世界最重要的三大粮食作物之一，种植面积和总产量仅次于水稻和小麦，但其单位面积产量却居第一，玉米已成为粮食、饲料和工业原料兼用作物。我国是世界第二大玉米生产国，目前80％的玉米以原粮状态直接上市或经初加工直接消费，而玉米深加工业十分不发达。
我国对玉米的加工主要集中于饲料和淀粉的生产。但对于玉米加工后副产品——玉米种皮再利用的研究还很少，而且处于相当低的水平，很多企业只将其用作饲料或废弃，造成很大的资源浪费。玉米种皮与其它谷类外皮相比，不仅膳食纤维含量高，而且其干磨所得外皮与小麦麸皮、米糠相比，植酸含量低，对钙锌等矿物元素的吸附性小，对人体的营养吸收影响较小。
目前制备水溶性膳食纤维的方法主要有：提取法、酶法、化学法、酶法结合化学法、超高压法等。由于一般的化学试剂能使玉米种皮膳食纤维的生理活性降低，不提倡对玉米种皮使用化学方法，传统膳食纤维制备工艺多采用酸和碱溶液交替水解的方法除去淀粉和蛋白质，但水解产品的风味和色泽较差，产品得率和质量不容易控制，对加工性质也有一定的影响。超高压均质法是在均质处理的过程中，利用超高压均质过程中的高速撞击、高速剪切、激波振荡、空穴爆炸、膨化等一系列作用，使较大分子量的不可溶性膳食纤维如纤维素、
半纤维素、木质素等大分子的糖苷键断裂，部分不可溶性膳食纤维(IDF) 转化为非消化性的可溶性膳食纤维。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种玉米种皮水溶性膳食纤维的制备方法，以这种方法制备的样品中，水溶性膳食纤维占95％以上，可直接应用于饮料和乳制品中。
为达到上述目的，本发明采用以下步骤：
(1) 玉米种皮的预处理：将玉米种皮采用球磨机进行湿磨，湿磨后烘干，烘干后采用超微粉碎机进行干磨粉碎，得到玉米种皮超微粉；
(2) 采用闪式提取法提取玉米种皮水溶性膳食纤维粗品：将步骤(1) 得到的玉米种皮超微粉加入到碱溶液中进行碱浸除蛋白，然后离心分离得到上清液a 和滤渣；取滤渣，加入去离子水，采用闪式提取法进行提取，提取结束后离心分离得上清液b，将上清液a 和上清液b 合并后减压浓缩，得到浓缩液；
(3) 浓缩液中加入蛋白酶和α-淀粉酶的混合酶液，恒温水浴振荡处理一定时间，抽滤，保留滤液1，得到滤渣3，滤渣3 用蒸馏水洗涤，抽滤，保留滤液2，得到滤渣4 ；
(4) 滤渣4 平均分成2.5 份，取一份滤渣4 加入纤维素酶液，恒温水浴振荡酶解一定时间，抽滤，保留滤液3，得到滤渣5，滤渣5 中加入一份滤渣4，再加入与纤维素酶液相同pH 值的缓冲溶液，恒温水浴振荡处理一定时间，抽滤，保留滤液4，得到滤渣6 ；
(5) 滤渣6 中加入半份滤渣4，再加入一半浓度的上述纤维素酶液，恒温水浴振荡酶解一定时间，抽滤，保留滤液5 ；
(6) 滤液1- 滤液5 合并到一起，在沸水浴中灭酶10min 后，真空旋转蒸发浓缩，得到浓缩液1，浓缩液1 中加入4 倍无水乙醇，静置过夜，离心，保留沉淀1，得到上清液1，上清液1经真空旋转蒸发浓缩，得到浓缩液2，浓缩液2 中加入4 倍无水乙醇，静置过夜，离心，保留沉淀2 ；
(7) 沉淀1 和沉淀2 合并后溶于沸水中，离心，得到上清液2，上清液2 经真空旋转蒸发浓缩，得到浓缩液3，浓缩液3 中加入4 倍无水乙醇，静置过夜，离心，得到沉淀3，沉淀3 经干燥、粉碎得到玉米种皮水溶性膳食纤维产品；
所述步骤(1) 的球磨机为行星式齿轮球磨机，所述湿磨的过程为：将玉米种皮置于行星式齿轮球磨机中，转速300 ～ 500r/min，球磨时间5 ～ 15h。
所述步骤(1) 的超微粉碎机为气流式超微粉碎机，所述干磨粉碎的过程为：将烘干后的玉米种皮置于气流式超微粉碎机进行粉碎，所述气流式超微粉碎机的工作压力为0.5 ～ 0.8MPa、系统风量为3m3/min，转速为2000 ～ 3000r/min，加料速度为10kg/h。
所述步骤(2) 的碱溶液中OH- 离子浓度为0.15mol/L-0.4mol/L，所述玉米种皮超微粉与碱溶液的质量比为1:10-1:30，所述碱浸除蛋白温度为35-55℃，时间为0.5-2.0h。
所述步骤(2) 的闪式提取法中，加入的去离子水与滤渣的质量比为10 ～ 30 ：1，提取电压为20 ～80V，提取的时间为2 ～ 10min。
所述步骤(3)的蛋白酶为木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶中的任何一种或几种。
所述步骤(3)的混合酶液中蛋白酶的质量百分含量为0.2％～ 1.0％，α-淀粉酶的质量百分含量为0.2％～1.0％，混合酶液的pH 值6.0 ～ 8.0，混合酶液处理时间为1.0
～ 3.0h，处理温度为40 ～60℃。
所述步骤(4)的纤维素酶液的浓度为0.05 ～ 2.0mg/ml，pH 值为4.0 ～ 6.0，处理温度为35 ～ 60℃，处理时间为0.5 ～ 8.0h。
所述步骤(2)、(3) 和(4) 中的恒温水浴振荡处理一定时间是指处理玉米种皮粉的温度为40 ～ 60℃，处理时间为20 ～ 60min。
所述步骤（7）的沉淀3 的干燥方法为喷雾干燥、冷冻干燥或真空干燥。
上述方法中所述的抽滤是采用本领域公知的抽滤方法进行操作。
具体实施方式
实施例1
(1)玉米种皮的预处理：将玉米种皮采用球磨机进行湿磨，湿磨后烘干，烘干后采用超微粉碎机进行干磨粉碎，得到玉米种皮超微粉；
(2)采用闪式提取法提取玉米种皮水溶性膳食纤维粗品：将步骤(1) 得到的玉米种皮超微粉加入到碱溶液中进行碱浸除蛋白，然后离心分离得到上清液a 和滤渣；取滤渣，加入去离子水，采用闪式提取法进行提取，提取结束后离心分离得上清液b，将上清液a 和上清液b 合并后减压浓缩，得到浓缩液；
(3)浓缩液中加入蛋白酶中性蛋白酶、碱性蛋白酶和α-淀粉酶的混合酶液，混合酶液中蛋白酶的质量百分含量为0.8％，α-淀粉酶的质量百分含量为0.8％，混合酶液的pH 值7.5，混合酶液55℃恒温水浴振荡处理2.5h，抽滤，保留滤液1，得到滤渣3，滤渣3 用蒸馏水洗涤，抽滤，保留滤液2，得到滤渣4 ；
(4)滤渣4 平均分成2.5 份，取一份滤渣4 加入浓度为1.5mg/ml，pH 值为5.5 的纤维素酶液，55℃恒温水浴振荡处理6.0h，抽滤，保留滤液3，得到滤渣5，滤渣5 中加入一份滤渣4，再加入与纤维素酶液相同pH 值的缓冲溶液，55℃恒温水浴振荡处理6.0h，抽滤，保留滤液4，得到滤渣6；
(5)滤渣6 中加入半份滤渣4，再加入一半浓度的纤维素酶液，温度为55℃恒温水浴振荡处理6.0h，抽滤，保留滤液5 ；
(6)滤液1- 滤液5 合并到一起，在沸水浴中灭酶10min 后，真空旋转蒸发浓缩，得到浓缩液1，浓缩液1 中加入浓缩液1 的4 倍体积无水乙醇，静置过夜，离心，保留沉淀1，得到上清液1，上清液1 经真空旋转蒸发浓缩，得到浓缩液2，浓缩液2 中加入浓缩液2 的4 倍体积无水乙醇，静置过夜，离心，保留沉淀2 ；
(7)沉淀1 和沉淀2 合并后溶于沸水中，离心，得到上清液2，上清液2 经真空旋转蒸发浓缩，得到浓缩液3，浓缩液3 中加入浓缩液3 的4 倍体积无水乙醇，静置过夜，离心，得到沉淀3，沉淀3 经真空干燥获得95％以上的玉米种皮水溶性膳食纤维。
实施例2
(1)玉米种皮的预处理：将玉米种皮采用球磨机进行湿磨，湿磨后烘干，烘干后采用超微粉碎机进行干磨粉碎，得到玉米种皮超微粉；
(2)采用闪式提取法提取玉米种皮水溶性膳食纤维粗品：将步骤(1) 得到的玉米种皮超微粉加入到碱溶液中进行碱浸除蛋白，然后离心分离得到上清液a 和滤渣；取滤渣，加入去离子水，采用闪式提取法进行提取，提取结束后离心分离得上清液b，将上清液a 和上清液b 合并后减压浓缩，得到浓缩液；
(3)浓缩液 中加入蛋白酶木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶，及α-淀粉酶的混合酶液，混合酶液中蛋白酶的质量百分含量为0.9％，α-淀粉酶的质量百分含量为0.3％，混合酶液的pH 值6.2，混合酶液42℃恒温水浴振荡处理1.8h，抽滤，保留滤液1，得到滤渣3，滤渣3 用蒸馏水洗涤，抽滤，保留滤液2，得到滤渣4 ；
(4)滤渣4 平均分成2.5 份，取一份滤渣4 加入浓度为1.8mg/ml，pH 值为4.5 的纤维素酶液，58℃恒温水浴振荡处理1.0h，抽滤，保留滤液3，得到滤渣5，滤渣5 中加入一份滤渣4，再加入与纤维素酶液相同pH 值的缓冲溶液，37℃恒温水浴振荡处理7.0h，抽滤，保留滤液4，得到滤渣6；
(5)滤渣6 中加入半份滤渣4，再加入一半浓度的纤维素酶液，温度为50℃恒温水浴振荡处理3.0h，抽滤，保留滤液5 ；
(6)滤液1- 滤液5 合并到一起，在沸水浴中灭酶10min 后，真空旋转蒸发浓缩，得到浓缩液1，浓缩液1 中加入浓缩液1 的4 倍体积无水乙醇，静置过夜，离心，保留沉淀1，得到上清液1，上清液1 经真空旋转蒸发浓缩，得到浓缩液2，浓缩液2 中加入浓缩液2 的4 倍体积无水乙醇，静置过夜，离心，保留沉淀2 ；
(7)沉淀1 和沉淀2 合并后溶于沸水中，离心，得到上清液2，上清液2 经真空旋转蒸发浓缩，得到浓缩液3，浓缩液3 中加入浓缩液3 的4 倍体积无水乙醇，静置过夜，离心，得到沉淀3，沉淀3 经冷冻干燥得到95％以上的玉米种皮水溶性膳食纤维。
实施例3
(1)玉米种皮的预处理：将玉米种皮采用球磨机进行湿磨，湿磨后烘干，烘干后采用超微粉碎机进行干磨粉碎，得到玉米种皮超微粉；
(2)采用闪式提取法提取玉米种皮水溶性膳食纤维粗品：将步骤(1) 得到的玉米种皮超微粉加入到碱溶液中进行碱浸除蛋白，然后离心分离得到上清液a 和滤渣；取滤渣，加入去离子水，采用闪式提取法进行提取，提取结束后离心分离得上清液b，将上清液a 和上清液b 合并后减压浓缩，得到浓缩液；
(3)浓缩液中加入木瓜蛋白酶和α-淀粉酶的混合酶液，混合酶液中蛋白酶的质量百分含量为0.2％，α-淀粉酶的质量百分含量为0.2％，混合酶液的pH 值6.0，混合酶液40℃恒温水浴振荡处理1.0h，抽滤，保留滤液1，得到滤渣3，滤渣3 用蒸馏水洗涤，抽滤，保留滤液2，得到滤渣4 ；
(4)滤渣4 平均分成2.5 份，取一份滤渣4 加入浓度为0.05mg/ml，pH 值为4.0 的纤维素酶液，35℃恒温水浴振荡处理0.5h，抽滤，保留滤液3，得到滤渣5，滤渣5 中加入一份滤渣4，再加入与纤维素酶液相同pH 值的缓冲溶液，35℃恒温水浴振荡处理0.5h，抽滤，保留滤液4，得到滤渣6；
(5)滤渣6中加入半份滤渣4，再加入一半浓度的纤维素酶液，温度为35℃恒温水浴振荡处理0.5h，抽滤，保留滤液5 ；
(6)滤液1- 滤液5 合并到一起，在沸水浴中灭酶10min 后，真空旋转蒸发浓缩，得到浓缩液1，浓缩液1 中加入浓缩液1 的4 倍体积无水乙醇，静置过夜，离心，保留沉淀1，得到上清液1，上清液1 经真空旋转蒸发浓缩，得到浓缩液2，浓缩液2 中加入浓缩液2 的4倍体积无水乙醇，静置过夜，离心，保留沉淀2 ；
(7)沉淀1 和沉淀2 合并后溶于沸水中，离心，得到上清液2，上清液2
经真空旋转蒸发浓缩，得到浓缩液3，浓缩液3
中加入浓缩液3 的4 倍体积无水乙醇，静置过夜，离心，得到沉淀3，沉淀3
经喷雾干燥获得95％以上的玉米种皮水溶性膳食纤维。
Claims (10)
1.一种玉米种皮水溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1) 玉米种皮的预处理：将玉米种皮采用球磨机进行湿磨，湿磨后烘干，烘干后采用超微粉碎机进行干磨粉碎，得到玉米种皮超微粉；
(2) 采用闪式提取法提取玉米种皮水溶性膳食纤维粗品：将步骤(1) 得到的玉米种皮超微粉加入到碱溶液中进行碱浸除蛋白，然后离心分离得到上清液a 和滤渣；取滤渣，加入去离子水，采用闪式提取法进行提取，提取结束后离心分离得上清液b，将上清液a 和上清液b 合并后减压浓缩，得到浓缩液；
(3) 浓缩液中加入蛋白酶和α-淀粉酶的混合酶液，恒温水浴振荡处理一定时间，抽滤，保留滤液1，得到滤渣3，滤渣3 用蒸馏水洗涤，抽滤，保留滤液2，得到滤渣4 ；
(4) 滤渣4 平均分成2.5 份，取一份滤渣4 加入纤维素酶液，恒温水浴振荡酶解一定时间，抽滤，保留滤液3，得到滤渣5，滤渣5 中加入一份滤渣4，再加入与纤维素酶液相同pH 值的缓冲溶液，恒温水浴振荡处理一定时间，抽滤，保留滤液4，得到滤渣6 ；
(5) 滤渣6 中加入半份滤渣4，再加入一半浓度的上述纤维素酶液，恒温水浴振荡酶解一定时间，抽滤，保留滤液5 ；
(6) 滤液1- 滤液5 合并到一起，在沸水浴中灭酶10min 后，真空旋转蒸发浓缩，得到浓缩液1，浓缩液1 中加入4 倍无水乙醇，静置过夜，离心，保留沉淀1，得到上清液1，上清液1经真空旋转蒸发浓缩，得到浓缩液2，浓缩液2 中加入4 倍无水乙醇，静置过夜，离心，保留沉淀2 ；
(7) 沉淀1 和沉淀2 合并后溶于沸水中，离心，得到上清液2，上清液2 经真空旋转蒸发浓缩，得到浓缩液3，浓缩液3 中加入4 倍无水乙醇，静置过夜，离心，得到沉淀3，沉淀3 经干燥、粉碎得到玉米种皮水溶性膳食纤维产品。
2.根据权利要求1 所述的一种玉米种皮水溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(1) 的球磨机为行星式齿轮球磨机，所述湿磨的过程为：将玉米种皮置于行星式齿轮球磨机中，转速300 ～ 500r/min，球磨时间5 ～ 15h。
3.根据权利要求1 所述的一种玉米种皮水溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(1) 的超微粉碎机为气流式超微粉碎机，所述干磨粉碎的过程为：将烘干后的玉米种皮置于气流式超微粉碎机进行粉碎，所述气流式超微粉碎机的工作压力为0.5 ～ 0.8MPa、系统风量为3m3/min，转速为2000 ～ 3000r/min，加料速度为10kg/h。
4.根据权利要求1 所述的一种玉米种皮水溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(2) 的碱溶液中OH- 离子浓度为0.15mol/L-0.4mol/L，所述玉米种皮超微粉与碱溶液的质量比为1:10-1:30，所述碱浸除蛋白温度为35-55℃，时间为0.5-2.0h。
5.根据权利要求1 所述的一种玉米种皮水溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：所述步骤(2) 的闪式提取法中，加入的去离子水与滤渣的质量比为10 ～ 30 ：1，提取电压为20 ～80V，提取的时间为2 ～ 10min。
6.根据权利要求1 所述的一种玉米种皮水溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)的蛋白酶为木瓜蛋白酶、中性蛋白酶和碱性蛋白酶中的任何一种或几种。
7.根据权利要求1 所述的一种玉米种皮水溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）的混合酶液中蛋白酶的质量百分含量为0.2％～ 1.0％，α-淀粉酶的质量百分含量为0.2％～1.0％，混合酶液的pH 值6.0 ～ 8.0，混合酶液处理时间为1.0 ～ 3.0h，处理温度为40 ～60℃。
8.根据权利要求1 所述的一种玉米种皮水溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)的纤维素酶液的浓度为0.05 ～ 2.0mg/ml，pH 值为4.0 ～ 6.0，处理温度为35 ～ 60℃，处理时间为0.5 ～ 8.0h。
9.根据权利要求1 所述的一种玉米种皮水溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)、(3) 和(4) 中的恒温水浴振荡处理一定时间是指处理玉米种皮粉的温度为40 ～ 60℃，处理时间为20 ～ 60min。
10.根据权利要求1 所述的一种玉米种皮水溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（7）的沉淀3 的干燥方法为喷雾干燥、冷冻干燥或真空干燥。
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| CN201510878893.4A CN106819778A (zh) | 2015-12-04 | 2015-12-04 | 一种玉米种皮水溶性膳食纤维的制备方法 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111728224A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-02 | 中国农业科学院农产品加工研究所 | 提取石榴皮渣籽中可溶性膳食纤维的方法 |
| CN111955750A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-20 | 江苏省农业科学院 | 从玉米苞叶中同时制备水溶性膳食纤维、不溶性膳食纤维和纳米膳食纤维的方法 |
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2015
- 2015-12-04 CN CN201510878893.4A patent/CN106819778A/zh active Pending
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| CN111728224A (zh) * | 2020-07-22 | 2020-10-02 | 中国农业科学院农产品加工研究所 | 提取石榴皮渣籽中可溶性膳食纤维的方法 |
| CN111955750A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-20 | 江苏省农业科学院 | 从玉米苞叶中同时制备水溶性膳食纤维、不溶性膳食纤维和纳米膳食纤维的方法 |
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