CN109170922B - 一种麦麸可溶性膳食纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种麦麸可溶性膳食纤维的制备方法，属于农产品深加工技术领域。包括以下步骤：超微粉碎的小麦麸皮分别用α‑淀粉酶和木瓜蛋白酶处理，纱布过滤，滤渣105℃烘干；预处理的小麦麸皮加入pH值为4.6的柠檬酸水溶液，超声波处理30min；超声波预处理的混合液加入亚临界萃取釜中进行萃取，萃取结束后冷却；冷却后的样品离心，上清液浓缩，95％乙醇沉淀，离心，溶解，透析，喷雾干燥，得到白色粉末状的麦麸可溶性膳食纤维。本发明所采用的工艺方法简单、成本低廉、容易实现工业化，且得到的可溶性膳食纤维具有较高的提取率和多糖纯度。
Description
技术领域
本发明涉及一种麦麸可溶性膳食纤维的制备方法，特指利用小麦麸皮为原料以柠檬酸水溶液为溶剂采用超声波预处理-亚临界水萃取技术提取可溶性膳食纤维的制备方法，属于农产品深加工技术领域。
背景技术
膳食纤维是指不能被人体利用的多糖，既不能被人类胃肠道中的消化酶消化，也不被人体吸收利用的纤维素、黏质、半纤维素、胶质、木质素、果胶以及其他少量成分组成的物质，是人体健康必不可缺少的“第七大营养素”，因其丰富而独特的理化特性及生理功能而备受关注。根据其溶解特性不同可分为不溶性膳食纤维和可溶性膳食纤维，其中，可溶性膳食纤维较不溶性膳食纤维作用突出，具有促进肠道益生菌群增殖、控制血糖指数、降低血脂、血清总胆固醇与低密度脂蛋白等生理功能，可作为食品添加剂应用于烘烤食品、饮料、乳制品、肉制品及冰淇淋等食品中。
小麦是我国主要的粮食作物之一，每年小麦加工的副产品小麦麸皮产量可达2000万吨以上，产量约为小麦加工总量的20％，是一类数量巨大的自然资源。小麦麸皮比胚乳营养更为丰富，除蛋白质、纤维素、矿物质含量较高外，含有大量的碳水化合物。麦麸中的膳食纤维作为最好的膳食纤维来源之一，具有来源广、数量大、价格低廉等特点。目前，小麦麸皮可溶性膳食纤维提取分离的方法主要有化学提取法、酶提取法、化学-酶结合提取法、膜分离法和发酵法。亚临界水萃取法是一种新型的绿色提取技术，采用价廉、无毒、无污染的水作为萃取剂，通过调节温度和压力使水的极性在较大范围内变化，可以选择性地提取不同极性的化合物，具有萃取效率高、时间短、无有机溶剂残留、环境友好等特点。张海晖等人于2013年11月14日申请的发明专利名称为“一种膳食纤维的亚临界水萃取及其制备方法”(专利号：ZL 201310562708.1)；郑光耀等人于2014年10月15日申请的发明专利名称为“一种采用亚临界水萃取-热水浸提两步法提取银耳多糖的生产方法”(专利号：ZL201410546381.3)。在这些申请的发明专利中均是将粉碎的原料直接投入到亚临界萃取釜中，以去离子水为溶剂进行可溶性糖类物质的萃取。然而，由于亚临界水萃取实验装置及自身技术特点的限制，导致提取不充分，降低了可溶性糖类的溶出率，限制了亚临界技术的实际应用。
超声波辅助提取法具有设备操作简单、无须加热、速度快、提取率高、效果好等优点，而且超声波预处理可将小麦麸皮中不溶性膳食纤维部分转化为可溶性膳食纤维，增加可溶性膳食纤维的溶出率。柠檬酸作为食品添加剂广泛应用于食品工业中，安全、无毒、价格低廉，而且柠檬酸水溶液具有破碎细胞壁的功能，可加速可溶性膳食纤维的溶出。
因此，在上述专利(ZL 201310562708.1；ZL 201410546381.3)的基础上，本专利主要通过超声波预处理小麦麸皮，以柠檬酸水溶液为溶剂，利用亚临界水萃取技术提取麦麸可溶性膳食纤维，显著提高可溶性膳食纤维的溶出率。
发明内容
本发明的目的是为了提高亚临界水萃取可溶性膳食纤维的溶出率，提供一种以柠檬酸水溶液为溶剂，采用超声波预处理-亚临界水萃取技术提取麦麸可溶性膳食纤维的制备方法。
为了解决以上技术问题，本发明以柠檬酸水溶液为溶剂，通过超声波预处理小麦麸皮，进行亚临界水萃取可溶性膳食纤维，以可溶性膳食纤维提取率为指标，优化萃取条件。具体技术方案如下：
一种麦麸可溶性膳食纤维的制备方法，按照下述步骤进行：
(1)小麦麸皮预处理：将小麦麸皮超微粉碎，浸于蒸馏水中，分别用α-淀粉酶和木瓜蛋白酶处理，纱布过滤，滤渣105℃烘干，备用；
(2)超声波预处理：将步骤(1)中预处理的小麦麸皮粉加入柠檬酸水溶液中，置于超声波细胞破碎仪中，以350W超声波处理30min；
(3)亚临界水萃取：将步骤(2)中超声波预处理的混合液加入亚临界萃取釜中，设定亚临界萃取釜压力、温度和时间，进行萃取，萃取结束后冷却。
(4)可溶性膳食纤维的制备：将步骤(3)冷却后的样品离心，上清液浓缩，95％乙醇沉淀，离心，溶解，透析，喷雾干燥，得到白色粉末状的麦麸可溶性膳食纤维。
步骤(1)所述小麦麸皮与蒸馏水的质量比为1:10，所述α-淀粉酶与小麦麸皮的质量比为1:100g/g，所述木瓜蛋白酶与小麦麸皮的质量比为1:100g/g，处理温度均为55℃，处理时间均为2h；
步骤(2)所述柠檬酸水溶液的pH值为4.6，所述小麦麸皮与柠檬酸水溶液的固液比为1:30-1:50,w/v；
步骤(3)所述亚临界萃取釜压力为20MPa，温度控制在150-210℃，萃取时间在20-40min；
步骤(4)所述95％乙醇的体积为浓缩上清液的4倍；所述透析是使用透析袋的方法，透析袋的分子截留量为8000-12000Da。
本发明具有有益效果。本发明以柠檬酸水溶液为溶剂采用超声波预处理-亚临界水萃取技术提取麦麸可溶性膳食纤维，显著提高了可溶性膳食纤维的溶出率，增加了可溶性膳食纤维得率和纯度，且所萃取的麦麸可溶性膳食纤维具有较高的生物活性。本发明所使用的柠檬酸作为食品添加剂广泛应用于食品工业，安全、无毒、价格低廉，而且柠檬酸水溶液具有破碎细胞壁的功能，可加速可溶性膳食纤维的溶出。本发明生产工艺简单，成本低廉，容易实现工业化，为功能性食品的研究与开发提供有力支持。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。本发明以亚临界萃取后上清液中多糖的含量来评价麦麸可溶性膳食纤维的提取率。提取率定义为上清液中可溶性膳食纤维质量与初始物料质量的比值，多糖含量测定采用苯酚-硫酸比色法。
对比例1：
将小麦麸皮超微粉碎，按照小麦麸皮与蒸馏水质量比1:10g/g浸于蒸馏水中，分别用α-淀粉酶和木瓜蛋白酶在55℃处理2h，两种酶与小麦麸皮的质量比均为1:100g/g，纱布过滤，滤渣105℃烘干；将预处理的小麦麸皮粉装入亚临界萃取釜中，按照固液比1：40w/v加入去离子水，在20MPa和180℃条件下，萃取30min，萃取结束后冷却；冷却后的样品离心，上清液浓缩，95％乙醇沉淀，离心，溶解，透析，喷雾干燥，得到白色粉末状的麦麸可溶性膳食纤维。测得可溶性膳食纤维提取率为29.9％，多糖纯度为：76.3％。
对比例2：
本对比例与对比例1基本相同，其不同之处在于萃取溶剂为pH 4.6的柠檬酸水溶液，所得麦麸可溶性膳食纤维提取率为：35.8％，多糖纯度为：82.9％。
实施例1：
(1)小麦麸皮预处理：将小麦麸皮超微粉碎，按照小麦麸皮与蒸馏水质量比1:10g/g浸于蒸馏水中，分别用α-淀粉酶和木瓜蛋白酶在55℃处理2h，两种酶与小麦麸皮的质量比均为1:100g/g，纱布过滤，滤渣105℃烘干，备用；
(2)超声波预处理：将步骤(1)中预处理的小麦麸皮粉按照固液比1:30w/v加入到pH为4.6的柠檬酸水溶液中，置于超声波细胞破碎仪中，以350W超声波处理30min；
(3)亚临界水萃取：将步骤(2)中超声波预处理的混合液加入到亚临界萃取釜中，在20MPa和150℃条件下，进行亚临界水萃取20min，萃取结束后冷却。
(4)可溶性膳食纤维的制备：将步骤(3)冷却后的样品离心，上清液浓缩，95％乙醇沉淀，离心，溶解，透析，喷雾干燥，得到白色粉末状的麦麸可溶性膳食纤维，测得可溶性膳食纤维提取率为：46.3％，多糖纯度为：87.9％。
实施例2：
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于小麦麸皮粉与柠檬酸水溶液的固液比为：1：40w/v，亚临界萃取温度为：180℃，萃取时间为30min，测得上清液麦麸可溶性膳食纤维提取率为：51.2％，多糖纯度为：92.1％。
实施例3：
本实施例与实施例1基本相同，其不同之处在于小麦麸皮粉与柠檬酸水溶液的固液比为：1：50w/v，亚临界萃取温度为：210℃，萃取时间为40min，测得上清液麦麸可溶性膳食纤维提取率为：49.7％，多糖纯度为：89.2％。
通过以上对比例和实施例可以看出，以柠檬酸水溶液为溶剂，采用超声波预处理-亚临界水萃取技术提取的麦麸可溶性膳食纤维具有较高的提取率和多糖纯度，是一种高品质的水溶性膳食纤维。
Claims (1)
1.一种麦麸可溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于按照下述步骤进行：
(1)小麦麸皮预处理：将小麦麸皮超微粉碎，浸于蒸馏水中，分别用α-淀粉酶和木瓜蛋白酶处理，纱布过滤，滤渣105℃烘干，备用；
(2)超声波预处理：将步骤(1)中预处理的小麦麸皮粉加入柠檬酸水溶液中，置于超声波细胞破碎仪中，以350W超声波处理30min；
(3)亚临界水萃取：将步骤(2)中超声波预处理的混合液加入亚临界萃取釜中，设定亚临界萃取釜压力、温度和时间，进行萃取，萃取结束后冷却；
(4)可溶性膳食纤维的制备：将步骤(3)冷却后的样品离心，上清液浓缩，95％乙醇沉淀，离心，溶解，透析，喷雾干燥，得到白色粉末状的麦麸可溶性膳食纤维；
步骤(1)所述小麦麸皮与蒸馏水的质量比为1:10，所述α-淀粉酶与小麦麸皮的质量比为1:100，所述木瓜蛋白酶与小麦麸皮的质量比为1:100，处理温度均为55℃，处理时间均为2h；
步骤(2)所述柠檬酸水溶液的pH值为4.6，所述小麦麸皮与柠檬酸水溶液的固液比为1:30-1:50,w/v；
步骤(3)所述亚临界萃取釜压力为20MPa，温度控制在150-210℃，萃取时间在20-40min；步骤(4)所述95％乙醇的体积为浓缩上清液的4倍；所述透析是使用透析袋的方法，透析袋的分子截留量为8000-12000Da。
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