CN111990654A - 一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法、产品及应用，其中，制备方法包括，膨化混合、降解部分纤维，在调节混合物的温度和pH后，加入一定比例的复合纤维素酶降解部分纤维素；降解部分蛋白，将混合物的温度和pH调整进行中低温高酸处理，提取可溶性大豆膳食纤维；醇沉提取，将上清液浓缩至一定比例的原体积，加入一定比例的乙醇进行醇沉，得到一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维。本发明在实际应用中，加入啤酒体系后，啤酒的澄清度依然保持透明澄清，而且该高起泡性的可溶性大豆膳食纤维能够使啤酒具有较高的起泡性和较好的泡沫稳定性，以及减少啤酒特殊的风味物质的挥发。

Description

一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法
技术领域
本发明涉及奶油加工技术领域，具体涉及一种具有高起泡性的可溶性大豆 膳食纤维制备方法及其产品和应用。
背景技术
随着消费水平的提高，人们每天接触的食品种类越来越丰富，人们摄入的 高油高糖高盐产品越来越多，产生高血压、心脏病、动脉硬化和糖尿病的慢性 疾病越来越多，严重影响人们的生活质量。因此，大豆膳食纤维由于其可以减 少胆固醇，降低结肠癌风险，预防便秘，保护体内有益菌群，清除体内有毒物 质，排除体内废物，已经被广泛应用于日常食品中。
大豆膳食纤维，其主成分的构造是聚鼠李半乳糖醛酸和聚半乳糖醛酸，主 链上结合有半乳聚糖和阿拉伯聚糖。因为大豆膳食纤维化学结构中含有很多亲 水基团，具有很强的持水力。此外，由于大豆膳食纤维分子表面有很多活性基 团，可以吸附螯合胆固醇、胆汁酸以及肠道内的有毒物质、化学药品及有毒的 医药产品等。大豆膳食纤维分子较大，吸水后体积膨胀，可以填充肠道，引起 饱腹感。膳食纤维虽然不能被人体消化道内的酶所降解，但却能被大肠内的微 生物所利用并产生一些对人体有益的成分。
由于大豆膳食纤维具有重要的生理功能，所以越来越受到人们的关注。大 豆膳食纤维作为一种食品配料，不仅本身营养丰富，还可以强化食品的营养， 增加膳食纤维含量。目前大豆膳食纤维在食品中主要用于以下几个方面：
(1)肉制品：大豆膳食纤维因具有较好的吸水性、保油性，在吸水之后形 成较大的中空的网状支架结构，水分子进入支架结构内部，纤维迅速膨胀，增 加了肉制品的出品率，并且纤维吸水之后口感类似肉类，减少肉制品的油腻感， 促进胃肠对肉制品的消化，均衡营养。(2)烘倍食品：大豆膳食纤维在能够明 显的改善烘焙食品的口感、酥脆度、松软度和出品率。膳食纤维吸水后形成的 中空网状支架结构能够提高烘焙食品的成型率，而且焙烤时大豆膳食纤维散发 的独特香气能够增加不同的风味。(3)乳制品：大豆膳食纤维能使乳制品将的 营养更加均衡，还可以改进乳制品的口感，防止酸奶等类似产品的乳清析出。 添加至冰淇淋中，大豆膳食纤维还能提供出均一光滑的膨胀体系，同时抑制在 冰淇淋储存时由于温度波动而产生的冰晶现象。(4)饮料：将大豆膳食纤维(可 溶性大豆多糖、葡聚糖、果胶、菊粉等)应用于饮料产品，不仅能使产品更加 健康、更加美味，还可在酸乳饮料中起到稳定酪蛋白的作用，对酸乳饮料的储 藏稳定性具有良好前景。(5)保健品：大豆膳食纤维因其较强的保健功效，被 认为是“第七大营养素”，目前己经广泛的应用到保健品中，如市面上出现的膳 食纤维胶囊、膳食纤维粉、果蔬纤维代餐粉、消脂排便的膳食纤维哩嚼片等。
如今，人们对泡沫型饮料和啤酒情有独钟，因为泡沫不仅能够带给消费者 最直观的视觉体验，也能够带给消费者舒适的口感。对于啤酒来说，良好的啤 酒泡沫不但能够给消费者感官的享受，还能够保护啤酒的风味物质不易散发溢 出，防止空气中的氧和啤酒直接接触产生的氧化，而且泡沫的塌陷已经被证实 可以加速挥发性香气物质的转移，增加啤酒中风味物质的损失。因此，稳定并 提升泡沫型饮料和啤酒中的泡沫数量以及改善泡沫质量，是生产者所期待的。
发明内容
鉴于上述和/或现有技术中对泡沫型饮料和啤酒泡沫快速消亡的问题，并且 为了拓宽可溶性大豆膳食纤维的应用范围，提出了本发明。
因此，本发明其中一个目的是，克服现有可溶性大豆膳食纤维低起泡性的 不足，提供一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种具有高起泡性的可 溶性大豆膳食纤维制备方法，包括，膨化混合，取大豆豆渣作为原料，用挤压 膨化机进行挤压膨化处理，挤压膨化后的大豆片以一定料液比与水进行混合； 降解部分纤维，在调节混合物的温度和pH后，加入一定比例的复合纤维素酶降 解部分纤维素；降解部分蛋白，将混合物的温度和pH调整进行中低温高酸处理， 提取可溶性大豆膳食纤维；醇沉提取，将上清液浓缩至一定比例的原体积，加 入一定比例的乙醇进行醇沉，得到一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维。
作为本发明所述具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法的一种优选 方案，其中：所述用挤压膨化机进行挤压膨化处理，膨化机套筒温度为60～120℃， 螺杆转速为100～180r/min。
作为本发明所述具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法的一种优选 方案，其中：所述挤压膨化后的大豆片以一定料液比与水进行混合，其中，挤 压膨化后的大豆片与水进行混合的料液比为1：5～1：10。
作为本发明所述具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法的一种优选 方案，其中：所述调节混合物的温度和pH，其中，调整的温度为40～60℃，调 整的pH为4.0～6.0。
作为本发明所述具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法的一种优选 方案，其中：所述加入一定比例的复合纤维素酶，其中，加入酶解的复合纤维 素酶的质量百分比为1.0～3.0％，酶解时间为30～60min，所述复合纤维素酶为外 切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶，其配比为35：35： 5：25。
作为本发明所述具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法的一种优选 方案，其中：所述将混合物的温度和pH调整，其中，调整的温度为60～75℃， 调整的pH为2.0～3.0。
作为本发明所述具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法的一种优选 方案，其中：所述将上清液浓缩至一定比例的原体积，其是采用旋转蒸发仪进 行浓缩，其中，旋转蒸发仪的温度为30～50℃，浓缩到的体积为原体积1/4～1/8， 醇沉的乙醇加入量为浓缩体积的2～6倍。
本发明的另一个目的是提供一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维。
一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法制得的大豆膳食纤维， 以质量百分数计，包括，大豆多糖45～65％，大豆蛋白5～16％，半纤维素10～30％。
本发明的还一个目的是提供一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维的应 用，所述大豆膳食纤维以质量百分比1.5～2.5％的比例添加到啤酒饮料中，制备 成高起泡性和高稳定性的啤酒饮料。
本发明有益效果：
本发明制得的一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维，在实际应用中， 加入啤酒体系后，啤酒的澄清度依然保持透明澄清，而且该高起泡性的可溶性 大豆膳食纤维能够使啤酒具有较高的起泡性和较好的泡沫稳定性，以及减少啤 酒特殊的风味物质的挥发。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需 要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的 一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明实施例1具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法制得 的大豆膳食纤维的起泡性效果图。
图2为本发明实施例10的起泡性效果图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书 实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明取大豆豆渣作为原料，用挤压膨化机进行挤压膨化处理，膨化机套 筒温度为60～120℃，螺杆转速为100～180r/min。挤压膨化后的大豆片以1：5～1： 10的料液比与去离子水进行混合；在调节混合物的温度到40～60℃和调整的pH 为4.0～6.0后，加入1.0～3.0％的复合纤维素酶降解部分纤维素30～60min；将混 合物的温度调到60～75℃，pH调为2.0～3.0提取可溶性大豆膳食纤维；取上清 液用旋转蒸发仪在30～50℃温度下浓缩至一定比例的原体积的1/4～1/8，加入 2～6倍的乙醇进行醇沉，得到一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维，冷冻 干燥，再经粉碎机粉碎至80目的粉状保存。
测试点：
1、水溶性大豆膳食纤维提取率测定
采用美国谷物化学家协会(American Association of Cereal Chemists，简称AACC)标准，快速测定水溶性膳食纤维含量(美国AACC-32)。原理是用a-淀 粉酶、蛋白酶进行酶解消化以除去蛋白质和可消化淀粉，然后用无水乙醇沉淀， 沉淀物为水溶性大豆多糖，将沉淀物过滤洗涤后干燥称重。
Figure BDA0002558543770000041
2、水溶性大豆膳食纤维蛋白含量测定
蛋白含量由凯式定氮法测定，具体步骤是：将大豆膳食纤维称量0.5g放入 消化管，加入硫酸铜-硫酸钾混合物作为催化剂，将消化管放入消化炉中消化4-6 小时。将冷却的消化管放入半自动定氮仪定氮，用已知浓度的盐酸滴定。
3、持水性测定
称取1.0g膳食纤维放入量筒中，然后加入过量20℃水浸泡纤维1h，将纤维 放在滤纸上沥干后，把保留在滤纸上结合了水的纤维转移到一表面皿中称重， 计算持水力:
Figure BDA0002558543770000051
4、持油性测定
称取1.0g膳食纤维粉于100mL烧杯中，加入70mL植物油，搅拌2h后 3500r/min离心30min，去除上清液称质量，计算持油性。
Figure BDA0002558543770000052
5、溶解性测定
称取1.0g膳食纤维粉于离心管中，料液比1∶10(m/V)加入蒸馏水，均 匀混合后，室温下静置1h，在3000r/min离心10min，收集上清液和残渣，分 别干燥称质量，计算溶解性。
Figure BDA0002558543770000053
6、起泡性和泡沫稳定性测定
配制5％的高起泡性可溶性大豆膳食纤维溶液，取10g加入标准泡持杯(内 高120mm，内径60mm，壁厚2mm，无色透明玻璃杯)中，利用去离子水定 容至100g，高速分散机18000rpm，剪切2min，静置观察，通过直观的泡沫高度 值表征泡沫持久性。测定泡沫高度H0(cm)以及放置30min后的泡沫高度H30 (cm)。
Figure BDA0002558543770000054
Figure BDA0002558543770000055
7、啤酒起泡性和泡沫稳定性测定
将2％的高起泡性可溶性大豆膳食纤维加入到市售啤酒中，在距离啤酒下 50cm处放置杯子，将啤酒倒下，观察并记录啤酒液面高度H0和泡沫高度H1， 计算起泡性；等待30min后再次观察并记录啤酒液面高度H2和泡沫高度H3，计 算啤酒的泡沫稳定性。
Figure BDA0002558543770000056
Figure BDA0002558543770000061
本发明外切β-1,4-葡聚糖酶，100000u/g；内切β-葡聚糖酶，100000u/g；郑州 升达食品添加剂有限公司。
本发明葡萄糖苷酶，3000u/g；木聚糖酶，50000u/g；北京凯瑞基生物科技 有限公司。
实施例1
取大豆豆渣作为原料，用挤压膨化机进行挤压膨化处理，膨化机套筒温度 为100℃，螺杆转速为150r/min。挤压膨化后的大豆片以1：8的料液比与去离子 水进行混合；在调节混合物的温度到55℃和调整的pH为5.0后，加入2.0％的复合 纤维素酶(外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶＝35： 35:5:25)降解部分纤维素45min；将混合物的温度调到70℃，pH调为2.5提取可溶 性大豆膳食纤维；取上清液用旋转蒸发仪在40℃温度下浓缩至一定比例的原体 积的1/6，加入5倍的乙醇进行醇沉，得到一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤 维，冷冻干燥，再经粉碎机粉碎至80目的粉状保存。
实施例2～7相对于实施例1，改变挤压膨化处理中的套筒温度和螺杆转速， 其余参数不变，具体为：
实施例 套筒温度(℃) 螺杆转速(r/min)
1 100 150
2 0 0
3 60 150
4 80 150
5 120 150
6 100 100
7 100 120
8 100 180
测定对比结果为：
Figure BDA0002558543770000062
Figure BDA0002558543770000071
膨化机套筒温度为100℃，螺杆转速为150r/min，效果最佳。当套筒温度为 100℃，螺杆转速为150r/min时，水溶性大豆膳食纤维提取率、持水性和溶解性 都达到最高；对于起泡性和泡沫稳定性，啤酒起泡性和啤酒泡沫稳定性也较其 他组高；对于水溶性大豆膳食纤维蛋白含量和持油性并没有受挤压膨化产生明 显差别。
发明人研究原因在于：原料由于高温、高压的作用使大分子的不溶性纤维 组分的部分连接键断裂转变成为较小分子的水溶性大豆膳食纤维。处理后，持 水力、膨胀率和结合水力、粘度均有不同程度的增大。
实施例8～13相对于实施例1，改变复合纤维素酶的比例(或单种酶)的差别， 其余参数不变，具体为：
Figure BDA0002558543770000072
测定对比结果为：
Figure BDA0002558543770000073
Figure BDA0002558543770000081
当外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶的比值是35： 35：5：25时，效果最佳。当单种酶进行酶解时，外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚 糖酶的效果类似，而β-葡萄糖苷酶最差；当两种酶进行酶解时，效果比单种酶好； 当四种酶按35：35：5：25比例进行酶解要比25：25：25：25比例效果好。
发明人研究原因在于：利用纤维素酶对原料中的不溶性成分纤维素、部分 半纤维素进行酶解，通过将长链的高分子切断转化成为较小分子，提高水溶性 大豆膳食纤维的产量。其中，外切β-葡聚糖酶：能够水解β-1,4-葡聚糖，主要产 物为纤维糊精、纤维二糖、纤维三糖；内切β-葡聚糖酶：能够水解外切酶酶解产 生的纤维寡糖；β-葡萄糖苷酶：将纤维二糖分解为葡萄糖，这在酶法提取水溶性 大豆膳食纤维的反应中本是不希望发生的；木聚糖酶是半纤维素的主要成分， 将木聚糖水解为小寡糖和木二糖等低聚木糖，以及少量的木糖和阿拉伯糖。
实施例14～20相对于实施例1，降解部分蛋白时，将混合物的温度和pH进行 调整，其余参数不变，具体为：
Figure BDA0002558543770000082
Figure BDA0002558543770000091
测定对比结果为：
Figure BDA0002558543770000092
降解蛋白温度为70℃，降解蛋白pH为2.5，效果最佳。当最佳效果时，水溶 性大豆膳食纤维提取率、持水性和溶解性都达到最高；对于起泡性和泡沫稳定 性，啤酒起泡性和啤酒泡沫稳定性也较其他组高；对于水溶性大豆膳食纤维蛋 白含量因为蛋白等电点的原因随pH提高变少，但这并不有利于水溶性大豆膳食 纤维本身起泡性和泡沫稳定性，以及啤酒起泡性和啤酒泡沫稳定性。
综上，本发明制得的一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维，采用大豆 豆渣为原料，先进行挤压膨化处理；挤压膨化处理可以改善膳食纤维的生理功 能，并且使豆渣中大多数抗营养因子失活，杀灭脂氧化酶，去除豆腥味等；其 他大豆膳食纤维的发明中也涉及挤压操作，但是本发明的挤压膨化操作中，挤 压膨化机套筒温度和螺杆的转速范围更大。本发明制得的一种具有高起泡性的 可溶性大豆膳食纤维，在挤压后加入复合纤维素酶(外切β-葡聚糖酶、内切β- 葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶)进行降解部分纤维素，目的在于提高得 到的可溶性大豆膳食纤维的起泡性。本发明采用四种酶进行复合，效果与其他 发明的单种纤维素酶不同。本发明制得的一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食 纤维，在酶解后将温度调节到中低温，pH调节到高酸条件，此步骤为了消除部 分大豆蛋白；对于其他发明中使用中性蛋白酶或者碱性蛋白酶，本发明并未使 用任何蛋白酶，起到与蛋白酶相同的功能。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参 照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可 以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精 神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法，其特征在于：包括，
膨化混合，取大豆豆渣作为原料，用挤压膨化机进行挤压膨化处理，挤压膨化后的大豆片以一定料液比与水进行混合；
降解部分纤维，在调节混合物的温度和pH后，加入一定比例的复合纤维素酶降解部分纤维素；
降解部分蛋白，将混合物的温度和pH调整进行中低温高酸处理，提取可溶性大豆膳食纤维；
醇沉提取，将上清液浓缩至一定比例的原体积，加入一定比例的乙醇进行醇沉，得到一种具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维。
2.如权利要求1所述的具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法，其特征在于：所述用挤压膨化机进行挤压膨化处理，膨化机套筒温度为60～120℃，螺杆转速为100～180r/min。
3.如权利要求1或2所述的具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法，其特征在于：所述挤压膨化后的大豆片以一定料液比与水进行混合，其中，挤压膨化后的大豆片与水进行混合的料液比为1：5～1：10。
4.如权利要求3所述的具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法，其特征在于：所述调节混合物的温度和pH，其中，调整的温度为40～60℃，调整的pH为4.0～6.0。
5.如权利要求1、2或4任一所述的具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法，其特征在于：所述加入一定比例的复合纤维素酶，其中，加入酶解的复合纤维素酶的质量百分比为1.0～3.0％，酶解时间为30～60min，所述复合纤维素酶为外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶，其配比为35：35：5：25。
6.如权利要求5所述的具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法，其特征在于：所述将混合物的温度和pH调整，其中，调整的温度为60～75℃，调整的pH为2.0～3.0。
7.如权利要求1所述的具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法，其特征在于：所述将上清液浓缩至一定比例的原体积，其是采用旋转蒸发仪进行浓缩，其中，旋转蒸发仪的温度为30～50℃，浓缩到的体积为原体积1/4～1/8，醇沉的乙醇加入量为浓缩体积的2～6倍。
8.一种如权利要求1所述的具有高起泡性的可溶性大豆膳食纤维制备方法制得的大豆膳食纤维，其特征在于：以质量百分数计，包括，大豆多糖45～65％，大豆蛋白5～16％，半纤维素10～30％。
9.一种如权利要求8所述的大豆膳食纤维的应用，其特征在于：所述大豆膳食纤维以质量百分比1.5～2.5％的比例添加到啤酒饮料中，制备成高起泡性和高稳定性的啤酒饮料。
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