CN107556281B - 紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法 - Google Patents
紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,属于甘薯加工技术领域。本发明解决了现有紫甘薯加工领域中目标产品单一、制备过程中原料营养成分损失大以及产品质量劣化的问题,本发明以超声波‑冻融‑酶解法为核心技术,采用切丁、冷冻、纤维素酶处理、超声波处理、固液分离、干燥工艺流程,建立了一套紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法。本发明可应用于各种紫甘薯副产品的加工领域。
Description
技术领域
本发明属于甘薯生产加工领域,具体地说,本发明涉及紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法。
背景技术
紫甘薯是甘薯中的一种,薯皮和薯肉均呈鲜亮的紫色,又名黑红薯、紫心甘薯、紫肉甘薯或紫番薯。紫甘薯含有大量的花青素,而且其营养成分含量比普通甘薯高,其中人体必需氨基酸中的赖氨酸和矿物质元素钾、铜、锰、锌的含量较普通甘薯高3-8倍,而硒元素的含量更高达20倍以上。紫甘薯具有极强的抗氧化作用、抑制致癌物质的产生、改善肝功能以及改善视力等保健作用,因此紫甘薯的开发应用引起广泛的关注,已成为目前甘薯领域的研究热点。
目前,在紫甘薯全价利用方面研究最多的是紫甘薯全粉生产技术,由于原料的预处理方法、蒸煮方式和干燥方法等差异,造成了紫甘薯在全价利用过程中存在营养成分损失大、产品质量劣化等问题,而且目标产品单一,不利于紫甘薯开发利用。陈大贵提出的紫薯全粉生产方法、何贤用等提出的一种紫薯熟化全粉的生产方法以及吴卫国等公开的一种变温压差膨化干燥制备紫薯熟全粉的方法,均采用了原料去皮、高温漂烫或蒸煮等处理,一方面富含膳食纤维的紫薯皮层被废弃造成资源浪费,而另一方面,高温漂烫或蒸煮处理造成紫薯营养成分损失和破坏,特别是其固有的花青素组分。周裕华提出的一种紫薯全粉的生产方法和张海燕等公开的一种紫甘薯的栽培方法及加工紫甘薯全粉的方法,均采用高温干燥技术,导致原料在生产过程中发生酶促褐变或非酶褐变而造成产品质量劣化,而且产品单一,不利于紫甘薯的多元化利用。
发明内容
本发明针对目前紫甘薯全价利用中出现的目标产品单一,制备过程中原料营养成分损失大,产品质量劣化的问题,根据紫甘薯原料富含花青素的特点,以超声波-冻融-酶解法为核心技术,采用切丁,冷冻、纤维素酶处理、超声波处理、固液分离、干燥工艺流程,建立了一套紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,方法如下:
紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法包括:
(1)紫甘薯切成丁状,形成紫甘薯丁。
(2)紫甘薯丁经液氮处理后,冷冻后进行下一步骤。
(3)在冷冻紫甘薯丁中加入酸化乙醇溶液,料液重量比为冷冻紫薯丁:酸化乙醇溶液=(1∶8)~(1∶10),加入纤维素酶,然后启动超声波处理45-60min进行水解,获得处理液。
(4)步骤(3)获得的处理液经筛分过滤,得到紫甘薯丁和乳浊液。
(5)将步骤(4)获得的紫甘薯丁按照步骤(2)-(4)再次进行处理,得到紫甘薯丁和乳浊液。
(6)步骤(5)处理后获得的紫甘薯丁经干燥、粉碎得到膳食纤维。
(7)将步骤(4)和步骤(5)获得的所有乳浊液采用离心分离,得到花青素提取液和湿淀粉。
(8)花青素提取液经浓缩、干燥后获得花青素;湿淀粉经干燥后获得淀粉。
优选地,步骤(1)所述紫甘薯原料品种为高花青素型,花青素含量>60mg/100g鲜重。
优选地,步骤(1)所述紫甘薯丁的颗粒体积为4-6mm3。
优选地,步骤(3)所述酸化乙醇溶液的乙醇体积浓度为30%,pH为4.5。
优选地,步骤(3)所述超声波处理功率为600-1000W。
优选地,步骤(4)所述筛分目数为120目。
优选地,步骤(6)所述干燥为微波干燥。
优选地,步骤(6)所述粉碎后过筛细目为60目。
优选地,步骤(8)中对花青素提取液的干燥采用喷雾干燥方法实现。
优选地,步骤(8)中对湿淀粉的干燥处理采用热风干燥方法实现。
有益效果
1.本发明采用的超声波-冻融-酶解法技术,该技术优点如下:
(1)所述冻融技术实际上是缓冻技术,通过在-18℃长达72h的冷冻,物料内部水分会逐步形成大的冰晶,使其组织细胞被刺破而受损,而在随后的提取过程中随着冰晶的融化,其细胞内含物会大量溢出,从而提高目标产品的得率,本发明将样品反复冻融提取2次,更增强了提取效果。
(2)酶解法技术利用纤维素酶处理,破坏结晶区纤维素分子间的氢键,造成纤维素等细胞壁组分发生部分降解,使得花青素等成分得以溶出。
(3)利用超声波的空化作用、机械振动和热效应等特性,进一步破坏被提取原料的组织细胞和细胞壁,加速花青素、淀粉的溶出和扩散。
综合上述优点能够确定,本发明不仅有效保障了产品质量,而且极大提高了生产效率,增加了膳食纤维、花青素和淀粉目标产品的得率,三种产品提取率均高达90%以上。
2.本发明采用的紫甘薯原料为高花青素型紫甘薯品种,其花青素含量>60mg/100g(鲜重),有利于降低生产成本、提高企业效益。
3.本发明采用液氮预冷的超低温预处理及≤60℃条件下低温-酸化乙醇提取技术有效减少了紫甘薯营养成分损失,提高了产品质量。
4.本发明整个生产过程中零排放,真正实现了紫甘薯全价利用,极大提高了紫甘薯的应用价值。
附图说明
图1为超声波-冻融-酶解法同步制备花青素、膳食纤维及淀粉工艺流程图。
具体实施方式
具体实施方式一、本实施方式所述的紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,具体工艺流程见图1所示,包括如下步骤:
(1)紫甘薯切成丁状,形成紫甘薯丁。
(2)紫甘薯丁经液氮处理后,冷冻后进行下一步骤。
(3)在冷冻紫甘薯丁中加入酸化乙醇溶液,料液重量比为冷冻紫薯丁:酸化乙醇溶液=(1∶8)~(1∶10),加入纤维素酶,然后启动超声波处理45-60min进行水解,获得处理液。
(4)步骤(3)获得的处理液经筛分过滤,得到紫甘薯丁和乳浊液。
(5)将步骤(4)获得的紫甘薯丁按照步骤(2)-(4)再次进行处理,得到紫甘薯丁和乳浊液。
(6)步骤(5)处理后获得的紫甘薯丁经干燥、粉碎得到膳食纤维。
(7)将步骤(4)和步骤(5)获得的所有乳浊液采用离心分离,得到花青素提取液和湿淀粉。
(8)花青素提取液经浓缩、干燥后获得花青素;湿淀粉经干燥后获得淀粉。
本实施方式中,步骤(1)所述紫甘薯原料品种为高花青素型,花青素含量>60mg/100g鲜重。
本实施方式中,步骤(1)所述紫甘薯丁的颗粒体积为4-6mm3。
本实施方式中,步骤(3)所述超声波处理功率为600-1000W。
本实施方式中,步骤(8)所述浓缩为真空浓缩。
本实施方式中,因提取液酸化乙醇溶液中含有乙醇,因此浓缩过程也是乙醇回收过程,乙醇回收后可循环利用。
本实施方式所述的方法是以超声波-冻融-酶解法技术为核心,其中反复两次冻融的处理使得细胞内含物会大量溢出,从而提高了目标产品的得率。
具体实施方式二、本实施方式以浙紫薯2号为原料,具体描述本实施方式所述的紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法。
(1)浙紫薯2号,花青素含量为61.56mg/100g鲜重,经挑选、清洗等预处理后,切成4mm3大小的丁状。
(2)紫薯丁经液氮处理后,迅速置于-18℃冷冻72h后进行下一步骤。
(3)在超声波装置中加入酸化乙醇溶液、冷冻处理后的紫薯丁,获得固液混合物,料液重量比为冷冻紫薯丁:酸化乙醇=1∶8,所述酸化乙醇溶液为30%体积浓度乙醇溶液,用0.5%柠檬酸溶液调节pH至4.5,启动搅拌系统和加热系统,将固液混合物加热至60℃,加入质量分数0.3%的纤维素酶(按照紫薯丁干基计算),然后启动超声波在功率600W条件下处理60min进行水解,获得处理液。
(4)步骤(3)获得的处理液经筛分过滤,得到紫薯丁和乳浊液。
(5)将步骤(4)获得的紫薯丁按照步骤(2)-(4)再次进行处理,得到紫薯丁和乳浊液。
(6)步骤(5)处理后获得的紫薯丁经干燥、粉碎得到膳食纤维。
(7)将步骤(4)和步骤(5)获得的所有乳浊液采用离心分离,得到花青素提取液和湿淀粉。
(8)花青素提取液经浓缩、回收乙醇、干燥后获得花青素;湿淀粉经干燥后获得淀粉。
本实施方式所述的紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法获得的膳食纤维、花青素、淀粉得率分别为93.2%、96.6%和91.8%。
具体实施方式三:本实施方式以徐紫薯8号为原料,具体描述本实施方式所述的紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法。
(1)徐紫薯8号,花青素含量为92.35mg/100g鲜重,经挑选、清洗等预处理后,切成6mm3大小的丁状。
(2)紫薯丁经液氮处理后,迅速置于-18℃冷冻72h后进行下一步骤。
(3)在超声波装置中加入酸化乙醇溶液、冷冻处理后的紫薯丁,获得固液混合物,料液重量比为冷冻紫薯丁:酸化乙醇=1∶10,所述酸化乙醇溶液为30%体积浓度乙醇溶液,用0.5%柠檬酸溶液调节pH至4.5,启动搅拌系统和加热系统,将固液混合物加热至60℃,加入质量分数0.3%的纤维素酶(按照紫薯丁干基计算),然后启动超声波在功率1000W条件下处理45min进行水解,获得处理液。
(4)步骤(3)获得的处理液经筛分过滤,得到紫薯丁和乳浊液。
(5)将步骤(4)获得的紫薯丁按照步骤(2)-(4)再次进行处理,得到紫薯丁和乳浊液。
(6)步骤(5)处理后获得的紫薯丁经干燥、粉碎得到膳食纤维。
(7)将步骤(4)和步骤(5)获得的所有乳浊液采用离心分离,得到花青素提取液和湿淀粉。
(8)花青素提取液经浓缩、回收乙醇、干燥后获得花青素;湿淀粉经干燥后获得淀粉。
本实施方式所述的紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法获得的膳食纤维、花青素、淀粉得率分别为94.7%、98.4%和90.5%。
具体实施方式四:本实施方式以济黑1号为原料,具体描述本实施方式所述的紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法。
(1)济黑1号,花青素含量为83.04mg/100g鲜重,经挑选、清洗等预处理后,切成5mm3大小的丁状。
(2)紫薯丁经液氮处理后,迅速置于-18℃冷冻72h后进行下一步骤。
(3)在超声波装置中加入酸化乙醇溶液、冷冻处理后的紫薯丁,获得固液混合物,料液重量比为冷冻紫薯丁:酸化乙醇=1∶9。所述酸化乙醇溶液为30%体积浓度乙醇溶液,用0.5%柠檬酸溶液调节pH至4.5,启动搅拌系统和加热系统,将固液混合物加热至60℃,加入质量分数0.3%的纤维素酶(按照紫薯丁干基计算),然后启动超声波在功率800W条件下处理50min进行水解,获得处理液。
(4)步骤(3)获得的处理液经筛分过滤,得到紫薯丁和乳浊液。
(5)将步骤(4)获得的紫薯丁按照步骤(2)-(4)再次进行处理,得到紫薯丁和乳浊液。
(6)步骤(5)处理后获得的紫薯丁经干燥、粉碎得到膳食纤维。
(7)将步骤(4)和步骤(5)获得的所有乳浊液采用离心分离,得到花青素提取液和湿淀粉。
(8)花青素提取液经浓缩、回收乙醇、干燥后获得花青素;湿淀粉经干燥后获得淀粉。
本实施方式所述的紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法获得的膳食纤维、花青素、淀粉得率分别为95.6%、97.7%和90.2%。
具体实施方式五、本实施方式是对具体实施方式一至四的进一步限定,本实施方式所述的紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,步骤(4)所述的处理液经筛分过滤,筛分目数为120目。
具体实施方式六、本实施方式是对具体实施方式一至五的进一步限定,本实施方式所述的紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,步骤(6)所述的干燥为微波干燥,这样处理的优点在于可以得到高品质膳食纤维产品。
具体实施方式七、本实施方式是对具体实施方式一至六的进一步限定,本实施方式所述的紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,步骤(6)所述的粉碎后过筛细目为60目。
具体实施方式八、本实施方式是对具体实施方式一至七的进一步限定,本实施方式所述的紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,步骤(8)中对花青素提取液的干燥采用喷雾干燥的方法实现,这样处理可获得速溶花青素产品。
具体实施方式九、本实施方式是对具体实施方式一至八的进一步限定,本实施方式所述的紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,步骤(8)中对湿淀粉的干燥采用热风干燥的方法实现,这样处理可实现湿淀粉快速干燥。
Claims (10)
1.紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,其特征在于,该制备方法包括如下步骤:
(1)紫甘薯切成丁状,形成紫甘薯丁;
(2)紫甘薯丁经液氮处理后,冷冻进行下一步骤;所述冷冻条件为-18℃冷冻72h;
(3)在冷冻紫甘薯丁中加入酸化乙醇溶液,料液重量比为冷冻紫薯丁:酸化乙醇溶液=(1∶8)~(1∶10),加入纤维素酶,然后启动超声波处理45-60min进行水解,获得处理液;
(4)步骤(3)获得的处理液经筛分过滤,得到紫甘薯丁和乳浊液;
(5)将步骤(4)获得的紫甘薯丁按照步骤(2)-(4)再次进行处理,得到紫甘薯丁和乳浊液;
(6)步骤(5)处理后获得的紫甘薯丁经干燥、粉碎得到膳食纤维;
(7)将步骤(4)和步骤(5)获得的所有乳浊液采用离心分离,得到花青素提取液和湿淀粉;
(8)花青素提取液经浓缩、干燥后获得花青素;湿淀粉经干燥后获得淀粉。
2.根据权利要求1所述的紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,其特征在于,步骤(1)所述紫甘薯原料品种为高花青素型,花青素含量>60mg/100g鲜重。
3.根据权利要求1所述的紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,其特征在于,步骤(1)所述紫甘薯丁的颗粒体积为4-6mm3。
4.根据权利要求1所述紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,其特征在于,步骤(3)所述酸化乙醇溶液的乙醇体积浓度为30%,pH为4.5。
5.根据权利要求1所述紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,其特征在于,步骤(3)所述超声波处理功率为600-1000W。
6.根据权利要求1所述紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,其特征在于,步骤(4)所述筛分目数为120目。
7.根据权利要求1所述紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,其特征在于,步骤(6)所述干燥为微波干燥。
8.根据权利要求1所述紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,其特征在于,步骤(6)所述粉碎后过筛细目为60目。
9.根据权利要求1所述紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,其特征在于,步骤(8)中对花青素提取液的干燥采用喷雾干燥的方法实现。
10.根据权利要求1所述紫甘薯中花青素、膳食纤维及淀粉的同步制备方法,其特征在于,步骤(8)中对湿淀粉的干燥采用热风干燥的方法实现。
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