CN107173818B - 一种雷竹笋膳食纤维超微粉碎的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雷竹笋膳食纤维超微粉碎的方法。该方法包括高品质膳食纤维的制备(复合酶酶解法),超微粉碎处理。复合酶酶解法制备膳食纤维的条件温和,提取的膳食纤维的生物活性高,同时可溶性膳食纤维的含量增加为高品质膳食纤维。采用的气流粉碎方法得到的膳食纤维的粒径为8.87μm,比表面积1.29m 2/g。超微粉碎后的雷竹笋膳食纤维的体外结合胆固醇、胆酸钠、亚硝酸盐等能力极显著(p<0.01)增强,分别是11.95mg/g,141.87mg/g和1716.78μg/g。气流粉碎不仅能极显著的减小雷竹笋膳食纤维的粒径,解决膳食纤维粗糙的口感这一难题,同时能增加可溶性膳食纤维的含量,增强膳食纤维的功能性质。由此可知气流粉碎是目前超微粉碎雷竹笋的最佳方式。
Description
技术领域
本发明涉及一种膳食纤维超微粉碎的方法。
背景技术
雷竹笋是一种高纤维,高蛋白,低脂肪的天然绿色健康食品,经常食用可以促进肠道健康。新鲜竹笋类产品的储藏期较短,多被加工成罐头,发酵食品,软饮料等产品。此类产品加工过程中的副产物—雷竹笋残渣,随意丢弃不仅造成环境污染也造成资源的浪费。相关研究表明雷竹笋中提取的膳食纤维中可溶性膳食纤维含量高,为高品质膳食纤维。近年来膳食纤维作为第七大营养素倍受医学界,食品界,营养学界等的重视,将其开发利用到不同的领域将有很好的应用前景。目前,在开发利用膳食纤维的过程中面临的问题主要是可溶性膳食纤维含量低,膳食纤维口感粗糙等。为解决此类问题膳食纤维在提取时可采用酶解,发酵,化学等多种方法结合,另外也可以把提取的膳食纤维挤压膨化,超微处理(湿法和干法)等方法。复合酶酶解法的条件温和(和化学法相比),所需时间短(与发酵法比),可溶性膳食纤维含量高(与筛分法比),因此本发明采用酶解法制备膳食纤维原料。雷竹笋膳食纤维的水合性质(溶胀性,持水性,结合水力)强,湿法均质处理时易吸水膨胀,胶体磨,均质机等无法对其进行高速剪切;动态高压微射流处理时得到的样品的量不仅少而且易堵塞仪器;干法的球磨机对其进行碾磨,但雷竹笋膳食纤维的韧性强,行星球磨机球磨处理对其无作用。综上最佳的超微化处理方法是干法的物理机械剪切,气流粉碎是新型的超微粉碎的方法,物料在多股高压气流的交汇点处被反复碰撞、磨擦、剪切而粉碎。高速剪切使膳食纤维的粒径不断减小,从而使包裹在内部的基团暴露,可溶性膳食纤维的含量增加。相关研究表明膳食纤维的功能及口感与膳食纤维的粒径密切相关。因此该超微粉碎膳食纤维的方法不仅能解决目前膳食纤维应用过程中的膳食纤维粗糙的口感不被大众接受,而且能提高可溶性膳食纤维的含量,增强其功能性质。
发明内容
本发明公开了一种雷竹笋膳食纤维超微粉碎的方法,该方法可以提高可溶性膳食纤维含量,解决膳食纤维粗糙口感的问题,同时增强膳食纤维体外结合(胆固醇,胆酸钠,亚硝酸盐等)的能力。
一种雷竹笋膳食纤维超微粉碎的方法:包括复合酶酶解法制备膳食纤维和膳食纤维的超微粉碎处理的过程;雷竹笋残渣粉末以水浸泡,依次添加α-淀粉酶、糖化酶和中性蛋白酶进行酶解,酶解过程完成后灭酶,过滤滤渣即为雷竹笋膳食纤维,烘干备用;然后采用气流粉碎机进行超微粉碎。
所述的雷竹笋膳食纤维粉碎的方法:雷竹笋残渣粉末的粒径范围过100目筛。
所述的雷竹笋膳食纤维粉碎的方法:雷竹笋残渣粉末以料液质量比1:10-20浸泡于水中,优选1:12-18,进一步优选1:15。
所述的雷竹笋膳食纤维粉碎的方法:添加α-淀粉酶的质量浓度为0.3%、添加糖化酶的质量浓度为0.45%,添加中性蛋白酶的质量浓度为0.6%;所有酶的质量百分比以雷竹笋残渣粉末物料的质量为基准,酶解1-2h。
所述的雷竹笋膳食纤维粉碎的方法:α-淀粉酶酶解的pH为6.0,温度60-70℃;糖化酶酶解pH4.0-4.5,温度60℃;中性蛋白酶酶解pH6.0-6.5,温度50-55℃。
所述的雷竹笋膳食纤维粉碎的方法:三个酶解过程完成后100℃10min灭酶,过滤滤渣即为雷竹笋膳食纤维,烘干备用。
所述的雷竹笋膳食纤维粉碎的方法:Micron Jet Mill Pilot气流粉碎的参数为粉碎压力 7-10bar,粉碎速度8-10r/min。时间1小时左右。
本发明超微化雷竹笋膳食纤维的结构表征:分别用激光粒度仪,傅里叶红外扫描,X- 射线衍射,同步热分析仪,扫描电镜等对处理的膳食纤维的结构进行表征。
本发明超微化雷竹笋膳食纤维体外结合能力:将粉碎处理的膳食纤维粉末分别置于胆固醇,胆酸钠,亚硝酸盐溶液中,调节pH2.0(模拟胃环境)和相对现有技术,本发明的技术方案带来的有益技术效果:
1)复合酶酶解法制备膳食纤维的条件温和(和化学法相比),所需时间短(与发酵法比),可溶性膳食纤维含量高(与筛分法比),同时制备的膳食纤维中可溶性膳食纤维含量高,为高品质膳食纤维,功能特性强。
2)雷竹笋膳食纤维的水合性质强易吸水膨胀,湿法粉碎(胶体磨,均质机,动态高压微射流等方法)不能达到粉碎效果。因此相比之下干法粉碎效果较好,但由于雷竹笋膳食纤维的韧性较强,一般的粉碎方法如行星球磨机,超微粉碎机等不能克服其内部的凝聚力,不能达到所需的膳食纤维的粒径。
3)物理方法的超微粉碎是机械外力减小膳食纤维的粒径,不会完全破坏膳食纤维固有的结构(晶体及晶型不发生改变)但部分多糖特征吸收峰强度增加,表明羟基等官能团增加,同时热稳定性提高。
4)超微化膳食纤维的体外结合胆固醇,胆酸钠,亚硝酸盐等能力显著增强,可溶性膳食纤维含量增加,功能性质有所提升,因此可拓宽膳食纤维的应用领域。
5)超微化膳食纤维的粗糙的口感得到很大程度的改善,较好地解决了膳食纤维应用过程中的一大难题。
附图说明
图1为超微化膳食纤维粒径分布图(从左到右依次为案例1、2、3);
图2为超微化膳食纤维傅里叶红外光谱图(从上到下依次为案例1、2、3);
图3为超微化膳食纤维X-射线衍射图谱(从上到下依次为案例1、2、3);
图4为超微化膳食纤维扫描电镜图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围不限于此。
实施例1:
1)复合酶解法制备膳食纤维。雷竹笋粉末和纯水以料液比1:15混合均匀,95℃糊化后冷却,依次加入0.3%α-淀粉酶(调pH6.0,70℃,1h),0.45%糖化酶(调pH4.2,60℃,1h)及 0.6%蛋白酶(调pH7.0,55℃,2h),之后100℃,10min灭酶处理,水洗至中性,烘箱中50℃烘干备用。
2)雷竹笋膳食纤维的粉碎处理。将制备的雷竹笋膳食纤维置于万能粉碎机中普通粉碎,粉碎后的膳食纤维过100目筛。
3)将粉碎后的雷竹笋膳食纤维的结构进行表征。分别使用激光粒度仪,傅里叶红外光谱仪,X-射线衍射,同步热分析仪,扫描电镜等对膳食纤维的结构进行表征。结果见图1、2、3、 4及表1、2。
4)超微化膳食纤维体外结合能力的测定。将粉碎处理的膳食纤维粉末分别置于胆固醇,胆酸钠,亚硝酸盐溶液中,调节pH2.0(模拟胃环境)和pH7.0(模拟小肠环境),至于摇床中 2h,进行体外吸附,之后测定溶液中胆固醇,胆酸钠,亚硝酸盐的含量,计算体外结合能力。结果见表3。
实施例2:
1)复合酶解法制备膳食纤维。雷竹笋粉末和纯水以料液比1:15混合均匀,95℃糊化后冷却,依次加入0.3%α-淀粉酶(调pH6.0,70℃,1h),0.45%糖化酶(调pH4.2,60℃,1h)及 0.6%蛋白酶(调pH7.0,55℃,2h),之后100℃,10min灭酶处理,水洗至中性,烘箱中50℃烘干备用。
2)雷竹笋膳食纤维的粉碎处理。将制备的雷竹笋膳食纤维用ZKY-303BS超微粉碎机粉碎,时间1小时左右,调节气流大小分级收集备用。
3)将超微化的雷竹笋膳食纤维的结构进行表征。分别使用激光粒度仪,傅里叶红外光谱仪, X-射线衍射,同步热分析仪,扫描电镜等对膳食纤维的结构进行表征。结果见图1、2、3、 4及表1、2。
4)超微化膳食纤维体外结合能力的测定。将粉碎处理的膳食纤维粉末分别置于胆固醇,胆酸钠,亚硝酸盐溶液中,调节pH2.0(模拟胃环境)和pH7.0(模拟小肠环境),至于摇床中 2h,进行体外吸附,之后测定溶液中胆固醇,胆酸钠,亚硝酸盐的含量,计算体外结合能力。结果见表3。
实施例3:
1)复合酶解法制备膳食纤维。雷竹笋粉末和纯水以料液比1:15混合均匀,95℃糊化后冷却,依次加入0.3%α-淀粉酶(调pH6.0,70℃,1h),0.45%糖化酶(调pH4.2,60℃,1h)及 0.6%蛋白酶(调pH7.0,55℃,2h),之后100℃,10min灭酶处理后,水洗至中性,烘箱中50℃烘干备用。
2)雷竹笋膳食纤维的粉碎处理。将制备的雷竹笋膳食纤维用Micron Jet MillPilot气流粉碎超微粉碎处理(参数粉碎压力10bar,粉碎速度8r/min),时间1小时左右,气流分级处理,不同的收集器收集不同粒径的膳食纤维。
3)将超微化的雷竹笋膳食纤维的结构进行表征。分别使用激光粒度仪,傅里叶红外光谱仪, X-射线衍射,同步热分析仪,扫描电镜等对膳食纤维的结构进行表征。结果见图1、2、3、 4及表1、2。
4)超微化膳食纤维体外结合能力的测定。将粉碎处理的膳食纤维粉末分别置于胆固醇,胆酸钠,亚硝酸盐溶液中,调节pH2.0(模拟胃环境)和pH7.0(模拟小肠环境),至于摇床中 2h,进行体外吸附,之后测定溶液中胆固醇,胆酸钠,亚硝酸盐的含量,计算体外结合能力。结果见表3。
实施例4:
1)复合酶解法制备膳食纤维。雷竹笋粉末和纯水以料液比1:15混合均匀,95℃糊化后冷却,依次加入0.3%α-淀粉酶(调pH6.0,70℃,1h),0.45%糖化酶(调pH4.2,60℃,1h)及 0.6%蛋白酶(调pH7.0,55℃,2h),之后100℃,10min灭酶处理后,水洗至中性,烘箱中50℃烘干备用。
2)雷竹笋膳食纤维的粉碎处理。将制备的雷竹笋膳食纤维采用动态高压微射流湿法粉碎膳食纤维,由于雷竹笋膳食纤维的韧性较强,颗粒的粒度较大,采用该法粉碎得到的膳食纤维不仅量非常小,而且动态高压微射流设备的喷嘴容易被膳食纤维堵塞,造成仪器的损坏,因此该方法不合适,因此对于膳食纤维无法采用此方法。
实施例5:
1)复合酶解法制备膳食纤维。雷竹笋粉末和纯水以料液比1:15混合均匀,95℃糊化后冷却,依次加入0.3%α-淀粉酶(调pH6.0,70℃,1h),0.45%糖化酶(调pH4.2,60℃,1h)及 0.6%蛋白酶(调pH7.0,55℃,2h),之后100℃,10min灭酶处理后,水洗至中性,烘箱中50℃烘干备用。
2)雷竹笋膳食纤维的粉碎处理。将制备的雷竹笋膳食纤维采用胶体磨湿法粉碎雷竹笋膳食纤维,该方法主要是通过加入适量的水,然后在高速剪切力的条件下将物料粉碎。但在探索该方法的过程中在14000r/min的条件下高速剪切,由于雷竹笋膳食纤维的吸水溶胀性特别强,所以在试验过程中雷竹笋膳食纤维溶液越来越粘稠,最终样品再测定粒径时高速剪切效果不佳。同时湿法粉碎面临的一大难题是样品的干燥处理,冷冻干燥得到的样品品质不佳;喷雾干燥样品在过高的温度下性质会发生变化。
实施例6:
1)复合酶解法制备膳食纤维。雷竹笋粉末和纯水以料液比1:15混合均匀,95℃糊化后冷却,依次加入0.3%α-淀粉酶(调pH6.0,70℃,1h),0.45%糖化酶(调pH4.2,60℃,1h)及 0.6%蛋白酶(调pH7.0,55℃,2h),之后100℃,10min灭酶处理后,水洗至中性,烘箱中50℃烘干备用。
2)雷竹笋膳食纤维的粉碎处理。将制备的雷竹笋膳食纤维采用干法行星式球磨设备进行碾压式粉碎,该方法是利用磨料与试料在研磨罐内高速翻滚,对物料产生强力剪切、冲击、碾压达到粉碎、研磨、分散、乳化物料的目的,但在该方法的探索中不断调整磨料(不同材料不同大小的小球)的配比和转速,但在研磨过程中膳食纤维虽然在一定的温度下(研磨产热) 未发生结团等性状,但粉碎6h后测定的粒径D50=124.2μm,粉碎效果不佳。行星式球磨比较适合冶金,陶瓷灯物料,或者脆性较强的膳食纤维,但雷竹笋膳食纤维的韧性较强,该方法不能较好的减小膳食纤维的粒度,同时时间较长。
表1超微化膳食纤维粒径分布
表2超微化膳食纤维热分解过程
表3超微化膳食纤维体外结合能力
Claims (4)
1.一种雷竹笋膳食纤维超微粉碎的方法,其特征在于:包括复合酶酶解法制备膳食纤维和膳食纤维的超微粉碎处理的过程;雷竹笋残渣粉末以水浸泡,依次添加α-淀粉酶、糖化酶和中性蛋白酶进行酶解,酶解过程完成后灭酶,过滤滤渣即为雷竹笋膳食纤维,烘干备用;然后采用Micron Jet Mill Pilot气流粉碎机进行超微粉碎;气流粉碎的参数为粉碎压力7-10bar,粉碎速度8-10r/min;
雷竹笋残渣粉末过100目筛;
雷竹笋残渣粉末以料液质量比1:10-20浸泡于水中;
添加α-淀粉酶的质量浓度为0.3%、添加糖化酶的质量浓度为0.45%,添加中性蛋白酶的质量浓度为0.6%,所有酶的质量百分比以雷竹笋残渣粉末物料的质量为基准,酶解1-2h;
α-淀粉酶酶解的pH为6.0,温度60-70℃;糖化酶酶解pH4.0-4.5,温度60℃;中性蛋白酶酶解pH6.0-6.5,温度50-55℃。
2.根据权利要求1所述的雷竹笋膳食纤维粉碎的方法,其特征在于:雷竹笋残渣粉末以料液质量比1:12-18浸泡于水中。
3.根据权利要求2所述的雷竹笋膳食纤维粉碎的方法,其特征在于:雷竹笋残渣粉末以料液质量比1:15浸泡于水中。
4.根据权利要求1所述的雷竹笋膳食纤维粉碎的方法,其特征在于:三个酶解过程完成后100℃10min灭酶,过滤滤渣即为雷竹笋膳食纤维,烘干备用。
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