CN115669861A - 一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法及应用 - Google Patents
一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法及应用。一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，包括以下步骤，挤压组织化处理、石油醚脱脂处理、水合处理、依次经过蛋白酶、淀粉酶和复合植物水解酶的酶解处理、后处理，得到改性豆渣不溶性膳食纤维；一种改性豆渣不溶性膳食纤维在乳液、包含所述乳液的食品或包含所述乳液的化妆品中的应用。本发明通过双螺杆挤压联合复合酶解的物理‑生物改性方式，解决了现有制备方法存在的改性方法单一、不可溶性膳食纤维纯度较低和口感粗糙的问题，达到了提高不可溶性膳食纤维纯度和应用范围的效果。
Description
技术领域
本发明涉及乳化剂的技术领域，尤其是涉及一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法及应用。
背景技术
膳食纤维是一种多糖，它既不能被胃肠道消化吸收，也不能产生能量，因此曾一度被认为是一种无营养物质而长期得不到足够重视。然而，随着营养学和相关学科的深入发展，人们逐渐发现了膳食纤维具有相当重要的生理作用，进而在膳食构成越来越精细的今天，膳食纤维成为了学术界和普通百姓共同关注的营养物质，并被营养学界补充认定为第七类营养素，和传统的六类营养素——蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质与水并列。
中国是豆制品生产的发源地，具有悠久的豆制品生产历史，豆制品的生产、销售量都较大，相应的豆渣产量也很大，每年由于豆制品加工生产而产生的湿豆渣达到2000万吨，这些豆渣都作为饲料用于喂猪或者直接废弃，到夏天豆渣又会发酸发臭，这使得豆渣不仅成为一种被浪费的资源，同时还造成了环境污染。随着科学的发展，人类文化素质的提高，人们已从营养学的角度开始重新认识豆渣。经研究证明，大豆中有一部分营养成分残留在豆渣中，一般豆渣含水份85%、蛋白质3.0%、脂肪0.5%、碳水化合物（膳食纤维等）8.0%，此外还含有钙、磷、铁等矿物质。食用豆渣能降低血液中胆固醇含量，减少糖尿病人对胰岛素的消耗，并且豆渣中丰富的食物纤维有预防肠癌及减肥的功效，因而豆渣被视为一种新的保健食品源。
豆渣中的不溶性膳食纤维占总膳食纤维的2/3-3/4，其主要由纤维素、不溶性半纤维素和木质素组成，由于不溶性膳食纤维口感粗糙，直接添加到食品中应用容易出现适口性差、贮存稳定性差、口感低劣等问题，从而降低产品质量。现有工艺多采用对豆渣改性以降低不可溶膳食纤维含量的方式来提高豆渣的利用价值，例如授权公告号为CN111436590B的中国专利公开了一种改性豆渣的制备方法，其依次使用糖酶和蛋白酶酶解处理、以及水热处理的方式改性豆渣，以所述改性豆渣中干物质计，所述改性豆渣中可溶膳食纤维的含量为40~55%；所述改性豆渣中不可溶膳食纤维的含量为5~20%；所述改性豆渣中蛋白的含量为15~25%。虽然上述改性豆渣具有良好的乳化性，但是其中蛋白质的含量较高，极易受储存条件和应用环境的影响，并在食品添加时可能存在一定的健康隐患。
有研究指出，豆渣在开发功能性食品和分离提取豆渣中的膳食纤维等领域具有广泛的应用前景，且豆渣中含有的不可溶膳食纤维含量远高于可溶性膳食纤维，因此，在豆渣中提取不可溶性膳食纤维的产业化应用依然具有一定的研究价值。由于豆渣中的脂肪和蛋白质含量较高，致使获得的不溶性膳食纤维纯度较低，还存在着不溶性膳食纤维口感粗糙、化学和酶改性方法单一的问题，因此多种改性方式联合操作难度大、成本高、应用范围狭窄，无法综合考虑不溶性膳食纤维提取过程中的pH值、底物浓度、粉碎程度、酶的使用条件及酶的使用量等对提取率影响的因素，无法较为彻底地使不可溶性膳食纤维与可溶性膳食纤维分离，导致所提取的不可溶性膳食纤维纯度较低，有待改进。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，其通过双螺杆挤压联合复合酶解的物理-生物改性方式，解决了现有制备方法存在的改性方法单一、不可溶性膳食纤维纯度较低和口感粗糙的问题，达到了提高不可溶性膳食纤维纯度和应用范围的效果。
本发明的第二个目的在于提供一种改性豆渣不溶性膳食纤维的应用，其具有应用范围广的优点。
为实现上述第一个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，包括以下步骤，
S1将豆渣投入双螺杆挤压机中进行挤压组织化处理，得到挤压豆渣粉；
S2将所述挤压豆渣粉经过石油醚脱脂处理，得到脱脂豆渣粉；
S3将所述脱脂豆渣粉经过水合处理，得到水合豆渣粉；
S4将所述水合豆渣粉依次经过蛋白酶、淀粉酶和复合植物水解酶的酶解处理，得到酶解液；
S5将所述分解液经过后处理，得到改性豆渣不溶性膳食纤维。
进一步地，在所述S1中，预先对豆渣进行粉碎过筛和加湿调质处理；其中，粉碎过筛的筛网目数为80目，加湿调质时控制豆渣水分含量达20~30%、并2~6℃冷藏20~28h。
进一步地，在所述S1中，控制双螺杆挤出机的一区温度为80~100℃，二区温度为110~130℃，三区温度为150~170℃，转速为20~40rpm。
进一步地，在所述S1中，对双螺杆挤出机得到的豆渣依次进行粉碎过筛和烘干处理；其中，粉碎过筛的筛网目数为80目，烘干时控制烘干温度为55~65℃、烘干时间为10~12h，并控制豆渣水分含量达10%以下。
进一步地，在所述S2中，将挤压豆渣粉置于索氏提取器中，用沸程为30~60℃的石油醚抽提回流6~8h，脱脂完成后，于通风橱中挥发残余石油醚。
进一步地，在所述S3中，将脱脂豆渣粉按照1：（10~30）（w/v）的比例水合。
进一步地，在所述S4中，蛋白酶为活性为10000U/g的木瓜蛋白酶，淀粉酶为耐高温α-淀粉酶，复合植物水解酶为复合植物水解酶Viscozyme L。
进一步地，在所述S4中，先在水合豆渣粉中加入蛋白酶进行一级酶解反应，并控制蛋白酶的添加量为6~8%（w/w），反应液pH为6.5~7.5，反应温度为50~60℃，反应时间为90~180min；再加入淀粉酶进行过二级酶解反应，并控制淀粉酶的添加量为6~8%（w/w），反应液pH为4.5~5.0，反应温度为90~95℃，反应时间为30~60min；然后加入复合植物水解酶进行三级酶解反应，并控制复合植物水解酶的添加量为2~4%（v/w），反应液pH为4.0~6.0，反应温度为50~60℃，反应时间为120~240min。
更进一步地，在所述S4中，一级酶解反应、二级酶解反应和三级酶解反应完成后，分别沸水浴8~12min灭酶。
进一步地，在所述S5中，将酶解液pH调至6.5~7.5后，7500~8500r/min离心10~20min，取出下层沉淀，依次用去离子水、78%乙醇、95%乙醇洗涤，冷冻干燥。
为实现上述第二个目的，本发明提供了如下技术方案：
一种改性豆渣不溶性膳食纤维的应用，上述制备方法制得的改性豆渣不溶性膳食纤维在乳液、包含所述乳液的食品或包含所述乳液的化妆品中的应用。
进一步地，所述乳液选自：水包油型Pickering乳液等水包油型乳液。
进一步地，所述化妆品选自：洗发精、护发素等洗发液；生发水、焗油膏等化妆料；口红、洁面膏、剃须泡沫、洗面奶、乳液、洗手液等各种皮肤用化妆料等。
进一步地，所述食品选自：酸奶、奶粉、炼乳等乳制品；冰淇淋、棒冰等冷冻点心；奶茶、乳饮料、大豆饮料、功能性饮料、清凉饮料等饮品；色拉酱、蛋黄酱等调料酱；蛋糕、甜甜圈、蛋挞等烘焙制品等；挂面、米粉、馒头等主食；面包、饼干等烘焙制品；火腿肠、午餐肉、肉松等肉糜制品；糖尿病、高血压患者的保健食品等。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.本发明的制备方法以豆类副产品豆渣为原料，降低了因丢弃等原因造成的资源浪费及环境污染问题，扩大了其在食品领域的二次使用范围，增加了相关豆类加工企业的经济效益，实现了农副产品的高值化应用；
2.本发明的制备方法采用脱脂、脱蛋白、脱淀粉的梯度净化方式提取不溶性膳食纤维，控制制备过程中的脱脂条件、料液比、酶解条件，有利于与不溶性膳食纤维紧密结合的杂质分子（可溶性膳食纤维、色素、脂肪、蛋白质、淀粉等）的松弛分离，从豆渣中提取出纯度为74.19%的不溶性膳食纤维，提高了不溶性膳食纤维的提取纯度及效率；
3.本发明的制备方法采用双螺杆挤压联合复合酶解的物理-生物改性方式，物理改性技术能有效降低豆渣粒径，破坏膳食纤维组分结构，机腔内的高速剪切挤压赋予其更大的比表面积，并暴露更多的酶作用位点，进一步通过复合酶法改性，提高了改性效率；同时，联合改性丰富了不溶性膳食纤维改性手段，工艺路线简单环保高效，可持续利用，在膳食纤维改性技术领域具有广阔应用前景；
4.本发明的制备方法获得的改性不溶性膳食纤维与未改性相比，内部结构更加松散多孔，伴随更多极性基团的暴露及多糖链内氢键作用力的增强，使阳离子交换力、葡萄糖、胆固醇及胆酸盐吸附能力得到很大提高，具备应用于多种功能性保健食品的能力，确保了能在相同条件下在食品中更少的添加量获得更大的营养功能效果；
5.本发明的制备方法获得的改性不溶性膳食纤维比表面积增大为原来的4倍，粒度降低至纳米级，提高了其在食品体系中的分散性和溶解度，对于应用于饮品如Pickering乳液等领域具有巨大潜力；
6.本发明的制备方法获得的改性不溶性膳食纤维的单糖尤其是半乳糖醛酸含量大幅提升，有利于不溶性膳食纤维更好地发挥疏通肠道、增加粪便体积、确保肠道健康循环的保健价值；
7.本发明的改性豆渣不溶性膳食纤维在乳液、包含所述乳液的食品或包含所述乳液的化妆品中的应用，其稳定性更高、受外界因素影响更小，具有应用范围广的优点。
附图说明
图1是本发明实施例1、对比例1~3制得的改性豆渣不溶性膳食纤维的电镜图；其中，A：IDF放大1000倍电镜图；B：IDF放大500倍电镜图；C：V-IDF放大1000倍电镜图；D：V-IDF放大500倍电镜图；E：E-IDF放大1000倍电镜图；F：E-IDF放大500倍电镜图；G：EV-IDF放大1000倍电镜图；H：EV-IDF放大500倍电镜图；
图2是本发明实施例1、对比例1~3制得的改性豆渣不溶性膳食纤维的色度图；
图3是本发明实施例1、对比例1~3制得的改性豆渣不溶性膳食纤维的XRD图；
图4是本发明实施例1、对比例1~3制得的改性豆渣不溶性膳食纤维的粒度图；
图5是本发明实施例1、对比例1~3制得的改性豆渣不溶性膳食纤维的功能性质图；其中，A：葡萄糖吸附力；B：胆固醇吸附力；C：胆酸盐吸附力；
图6~9分别是本发明实施例1、对比例1~3制得的改性豆渣不溶性膳食纤维的单糖组成图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述。
实施例
实施例1：为本发明公开的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，包括以下步骤，
S1先将豆渣粉碎过筛，筛网目数为80目，再进行加湿调质，控制豆渣水分含量达25%，并4℃冷藏24h，得到豆渣粉；
S2将豆渣粉投入双螺杆挤压机中，并控制双螺杆挤出机的一区温度为90℃，二区温度为120℃，三区温度为160℃，转速为30rpm，得到挤压豆渣；
S3先将挤压豆渣粉碎过筛，筛网目数为80目，再置于烘箱中60℃烘干10h，并控制挤压豆渣水分含量达10%以下，得到挤压豆渣粉；
S4将挤压豆渣粉置于索氏提取器中，用沸程为30~60℃的石油醚抽提回流6h，脱脂完成后，于通风橱中挥发残余石油醚，得到脱脂豆渣粉；
S5将脱脂豆渣粉按照1：20（w/v）的比例水合，得到水合豆渣粉；
S6先在水合豆渣粉中加入活性为10000U/g的木瓜蛋白酶进行一级酶解反应，并控制木瓜蛋白酶的添加量为8%（w/w），反应液pH为7.0，反应温度为55℃，反应时间为120min，反应完成后沸水浴10min灭酶；
再加入耐高温α-淀粉酶进行过二级酶解反应，并控制α-淀粉酶的添加量为8%（w/w），反应液pH为4.8，反应温度为90℃，反应时间为45min，反应完成后沸水浴10min灭酶；
然后加入复合植物水解酶Viscozyme L进行三级酶解反应，并控制复合植物水解酶Viscozyme L的添加量为3%（v/w），反应液pH为5.0，反应温度为50℃，反应时间为120min，反应完成后沸水浴10min灭酶，得到酶解液；
S7将酶解液pH调至7.0后，8000r/min离心15min，取出下层沉淀，依次用去离子水、78%乙醇、95%乙醇洗涤，冷冻干燥，得到改性豆渣不溶性膳食纤维（EV-IDF）。
本发明还公开了上述制备方法制得的改性豆渣不溶性膳食纤维在乳液、包含所述乳液的食品或包含所述乳液的化妆品中的应用。
实施例2：为本发明公开的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，包括以下步骤，
S1先将豆渣粉碎过筛，筛网目数为80目，再进行加湿调质，控制豆渣水分含量达25%，并4℃冷藏24h，得到豆渣粉；
S2将豆渣粉投入双螺杆挤压机中，并控制双螺杆挤出机的一区温度为80℃，二区温度为110℃，三区温度为150℃，转速为40rpm，得到挤压豆渣；
S3先将挤压豆渣粉碎过筛，筛网目数为80目，再置于烘箱中60℃烘干10h，并控制挤压豆渣水分含量达10%以下，得到挤压豆渣粉；
S4将挤压豆渣粉置于索氏提取器中，用沸程为30~60℃的石油醚抽提回流6h，脱脂完成后，于通风橱中挥发残余石油醚，得到脱脂豆渣粉；
S5将脱脂豆渣粉按照1：25（w/v）的比例水合，得到水合豆渣粉；
S6先在水合豆渣粉中加入活性为10000U/g的木瓜蛋白酶进行一级酶解反应，并控制木瓜蛋白酶的添加量为7%（w/w），反应液pH为7.0，反应温度为55℃，反应时间为120min，反应完成后沸水浴10min灭酶；
再加入耐高温α-淀粉酶进行过二级酶解反应，并控制α-淀粉酶的添加量为6%（w/w），反应液pH为4.8，反应温度为90℃，反应时间为45min，反应完成后沸水浴10min灭酶；
然后加入复合植物水解酶Viscozyme L进行三级酶解反应，并控制复合植物水解酶Viscozyme L的添加量为4%（v/w），反应液pH为5.0，反应温度为50℃，反应时间为180min，反应完成后沸水浴10min灭酶，得到酶解液；
S7将酶解液pH调至7.0后，8000r/min离心15min，取出下层沉淀，依次用去离子水、78%乙醇、95%乙醇洗涤，冷冻干燥，得到改性豆渣不溶性膳食纤维。
实施例3：为本发明公开的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，包括以下步骤，
S1先将豆渣粉碎过筛，筛网目数为80目，再进行加湿调质，控制豆渣水分含量达20%，并2℃冷藏20h，得到豆渣粉；
S2将豆渣粉投入双螺杆挤压机中，并控制双螺杆挤出机的一区温度为100℃，二区温度为115℃，三区温度为170℃，转速为25rpm，得到挤压豆渣；
S3先将挤压豆渣粉碎过筛，筛网目数为80目，再置于烘箱中55℃烘干11h，并控制挤压豆渣水分含量达10%以下，得到挤压豆渣粉；
S4将挤压豆渣粉置于索氏提取器中，用沸程为30~60℃的石油醚抽提回流8h，脱脂完成后，于通风橱中挥发残余石油醚，得到脱脂豆渣粉；
S5将脱脂豆渣粉按照1：10（w/v）的比例水合，得到水合豆渣粉；
S6先在水合豆渣粉中加入活性为10000U/g的木瓜蛋白酶进行一级酶解反应，并控制木瓜蛋白酶的添加量为6%（w/w），反应液pH为6.5，反应温度为50℃，反应时间为90min，反应完成后沸水浴8min灭酶；
再加入耐高温α-淀粉酶进行过二级酶解反应，并控制α-淀粉酶的添加量为7%（w/w），反应液pH为4.5，反应温度为92℃，反应时间为30min，反应完成后沸水浴11min灭酶；
然后加入复合植物水解酶Viscozyme L进行三级酶解反应，并控制复合植物水解酶Viscozyme L的添加量为3%（v/w），反应液pH为4.0，反应温度为55℃，反应时间为240min，反应完成后沸水浴8min灭酶，得到酶解液；
S7将酶解液pH调至6.8后，7500r/min离心10min，取出下层沉淀，依次用去离子水、78%乙醇、95%乙醇洗涤，冷冻干燥，得到改性豆渣不溶性膳食纤维。
实施例4：为本发明公开的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，包括以下步骤，
S1先将豆渣粉碎过筛，筛网目数为80目，再进行加湿调质，控制豆渣水分含量达30%，并3℃冷藏25h，得到豆渣粉；
S2将豆渣粉投入双螺杆挤压机中，并控制双螺杆挤出机的一区温度为85℃，二区温度为125℃，三区温度为155℃，转速为40rpm，得到挤压豆渣；
S3先将挤压豆渣粉碎过筛，筛网目数为80目，再置于烘箱中60℃烘干12h，并控制挤压豆渣水分含量达10%以下，得到挤压豆渣粉；
S4将挤压豆渣粉置于索氏提取器中，用沸程为30~60℃的石油醚抽提回流7h，脱脂完成后，于通风橱中挥发残余石油醚，得到脱脂豆渣粉；
S5将脱脂豆渣粉按照1：15（w/v）的比例水合，得到水合豆渣粉；
S6先在水合豆渣粉中加入活性为10000U/g的木瓜蛋白酶进行一级酶解反应，并控制木瓜蛋白酶的添加量为7%（w/w），反应液pH为7.5，反应温度为60℃，反应时间为150min，反应完成后沸水浴12min灭酶；
再加入耐高温α-淀粉酶进行过二级酶解反应，并控制α-淀粉酶的添加量为8%（w/w），反应液pH为5.0，反应温度为93℃，反应时间为60min，反应完成后沸水浴8min灭酶；
然后加入复合植物水解酶Viscozyme L进行三级酶解反应，并控制复合植物水解酶Viscozyme L的添加量为2%（v/w），反应液pH为6.0，反应温度为60℃，反应时间为150min，反应完成后沸水浴9min灭酶，得到酶解液；
S7将酶解液pH调至7.2后，8500r/min离心20min，取出下层沉淀，依次用去离子水、78%乙醇、95%乙醇洗涤，冷冻干燥，得到改性豆渣不溶性膳食纤维。
实施例5：为本发明公开的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，包括以下步骤，
S1先将豆渣粉碎过筛，筛网目数为80目，再进行加湿调质，控制豆渣水分含量达28%，并6℃冷藏28h，得到豆渣粉；
S2将豆渣粉投入双螺杆挤压机中，并控制双螺杆挤出机的一区温度为95℃，二区温度为130℃，三区温度为165℃，转速为35rpm，得到挤压豆渣；
S3先将挤压豆渣粉碎过筛，筛网目数为80目，再置于烘箱中65℃烘干12h，并控制挤压豆渣水分含量达10%以下，得到挤压豆渣粉；
S4将挤压豆渣粉置于索氏提取器中，用沸程为30~60℃的石油醚抽提回流7h，脱脂完成后，于通风橱中挥发残余石油醚，得到脱脂豆渣粉；
S5将脱脂豆渣粉按照1：30（w/v）的比例水合，得到水合豆渣粉；
S6先在水合豆渣粉中加入活性为10000U/g的木瓜蛋白酶进行一级酶解反应，并控制木瓜蛋白酶的添加量为8%（w/w），反应液pH为7.0，反应温度为53℃，反应时间为180min，反应完成后沸水浴11min灭酶；
再加入耐高温α-淀粉酶进行过二级酶解反应，并控制α-淀粉酶的添加量为6%（w/w），反应液pH为4.7，反应温度为95℃，反应时间为50min，反应完成后沸水浴12min灭酶；
然后加入复合植物水解酶Viscozyme L进行三级酶解反应，并控制复合植物水解酶Viscozyme L的添加量为4%（v/w），反应液pH为5.5，反应温度为58℃，反应时间为210min，反应完成后沸水浴12min灭酶，得到酶解液；
S7将酶解液pH调至7.0后，8000r/min离心15min，取出下层沉淀，依次用去离子水、78%乙醇、95%乙醇洗涤，冷冻干燥，得到改性豆渣不溶性膳食纤维。
对比例
对比例1：为本发明公开的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，与实施例1的不同之处在于，不包括S2和S6的三级酶解反应步骤，得到改性豆渣不溶性膳食纤维（IDF）。
对比例2：为本发明公开的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，与实施例1的不同之处在于，不包括S2，得到改性豆渣不溶性膳食纤维（V-IDF）。
对比例3：为本发明公开的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，与实施例1的不同之处在于，不包括S6的三级酶解反应步骤，得到改性豆渣不溶性膳食纤维（E-IDF）。
性能检测试验
按本发明实施例1制备的改性豆渣不溶性膳食纤维结构如图1所示，以对比例1~3的改性不溶性膳食纤维为对照。
由图1可知，经挤压及酶解复合改性之后，酶解破坏了膳食纤维分子间氢键和糖苷键的作用，同时在双螺杆挤压的外力作用下，膳食纤维分子裂解为更小的碎片。不溶性膳食纤维结构更加松散舒展，孔隙率提高，更多内部极性基团暴露出来，改善了其水合性能。
按本发明实施例1制备的改性豆渣不溶性膳食纤维外观色度如图2和表1所示，以对比例1~3的改性不溶性膳食纤维为对照。由图2和表1可知，未经任何处理的IDF粉质均匀，颜色鲜明；经酶解处理后的V-IDF，L*值略有下降，但a*、b*值与IDF无显著性差异；经挤压及挤压和酶复合改性后，L*值显著下降，a*、b*值略有上升，表现出更低的亮度且更红、更黄；这可能是由于挤压的高温处理使得豆渣纤维降解形成的还原糖与蛋白质降解的氨基酸在水热作用下裂解脱水形成的挥发性醛、酮物质，在机腔内发生美拉德褐变反应及焦糖化反应产生了暗色物质，使L*值降低。
表1：双螺杆挤压联合多酶酶解的改性不溶性膳食纤维色度表
| 样品 | L* | a* | b* |
| IDF | 80.91±0.21a | 0.00±0.07b | 9.01±0.18b |
| V-IDF | 79.75±0.53b | 0.11±0.04b | 9.23±0.32b |
| E-IDF | 75.93±0.36c | 0.64±0.12a | 10.91±0.24a |
| EV-IDF | 75.76±0.20c | 0.71±0.12a | 10.79±0.11a |
按本发明实施例1制备的改性豆渣不溶性膳食纤维结晶特性如图3所示，以对比例1~3的改性不溶性膳食纤维为对照。由图3可知，经挤压及酶解联合改性后，不溶性膳食纤维结晶度显著增大，反映出纤维葡聚糖链内部及链间的氢键作用更强烈，排列规则的结晶区比例越高，越有利于应用于食品领域。
按本发明实施例1制备的改性豆渣不溶性膳食纤维粒度分布如图4所示，以对比例1~3的改性不溶性膳食纤维为对照。由图4可知，四种不溶性膳食纤维的平均粒径为：IDF（1.118±0.085）μm＞E-IDF（1.097±0.158）μm＞V-IDF（1.091±0.172）μm＞EV-IDF（0.782±0.074）μm，酶解和挤压改性后不溶性膳食纤维的粒径略有减小，而酶解联合挤压改性后不溶性膳食纤维的粒径显著减小，达到纳米级，有利于代替面粉等应用于面点领域及Pickering乳液等乳品领域的应用。
按本发明实施例1制备的改性豆渣不溶性膳食纤维比表面积大小如表2所示，以对比例1~3的改性不溶性膳食纤维为对照。由表2可知，经挤压联合酶解双重改性后的不溶性膳食纤维具有最大的比表面积，内部极性基团暴露，有利于提高其吸附葡萄糖、胆固醇及胆酸盐等的能力，添加到食品中后对应对餐后血糖上升、降低血液胆固醇、预防高血脂等疾病具有重大潜力。
表2 双螺杆挤压联合多酶酶解的改性不溶性膳食纤维比表面积表
| 样品 | IDF | V-IDF | E-IDF | EV-IDF |
| 比表面积 (m2/g) | 3.56±0.06 | 4.69±0.05 | 3.99±0.04 | 11.97±0.02 |
按本发明实施例1制备的改性豆渣不溶性膳食纤维功能性质如图5所示，以对比例1~3的改性不溶性膳食纤维为对照。由图5可知，经挤压及酶解双重改性的不溶性膳食纤维由于多孔性高、粒度小、比表面积大，内部极性基团暴露，使空间障碍变小，能够更好地吸附葡萄糖、胆固醇及胆酸盐；而单纯的酶解或挤压改性尽管在一定程度上提高了吸附能力，但联合改性获得的不溶性膳食纤维仍具有更高的优势性。
按本发明实施例1制备的改性豆渣不溶性膳食纤维单糖组成如图6~9所示，以对比例1~3的改性不溶性膳食纤维为对照。由图6~9可知，复合改性后，不溶性膳食纤维主要单糖仍为葡萄糖，其次含有较多的阿拉伯糖、半乳糖、木糖及半乳糖醛酸，和少量的甘露糖及岩藻糖，但总单糖含量显著提高，这可能是由于细胞壁组分的溶解和在高温过程中水溶性糖的释放，不溶性膳食纤维重新排布成分子量更小的水溶性膳食纤维。此外，多糖链中较高的糖醛酸具有较低的支化度，进一步提升了其功能性质，扩大了在食品领域的应用。
最后说明的是，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宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1将豆渣投入双螺杆挤压机中进行挤压组织化处理，得到挤压豆渣粉；
S2将所述挤压豆渣粉经过石油醚脱脂处理，得到脱脂豆渣粉；
S3将所述脱脂豆渣粉经过水合处理，得到水合豆渣粉；
S4将所述水合豆渣粉依次经过蛋白酶、淀粉酶和复合植物水解酶的酶解处理，得到酶解液；
S5将所述分解液经过后处理，得到改性豆渣不溶性膳食纤维。
2.根据权利要求1所述的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：在所述S1中，预先对豆渣进行粉碎过筛和加湿调质处理；其中，粉碎过筛的筛网目数为80目，加湿调质时控制豆渣水分含量达20~30%、并2~6℃冷藏20~28h。
3.根据权利要求1所述的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：在所述S1中，控制双螺杆挤出机的一区温度为80~100℃，二区温度为110~130℃，三区温度为150~170℃，转速为20~40rpm。
4.根据权利要求1所述的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：在所述S1中，对双螺杆挤出机得到的豆渣依次进行粉碎过筛和烘干处理；其中，粉碎过筛的筛网目数为80目，烘干时控制烘干温度为55~65℃、烘干时间为10~12h，并控制豆渣水分含量达10%以下。
5.根据权利要求1所述的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：在所述S2中，将挤压豆渣粉置于索氏提取器中，用沸程为30~60℃的石油醚抽提回流6~8h，脱脂完成后，于通风橱中挥发残余石油醚。
6.根据权利要求1所述的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：在所述S3中，将脱脂豆渣粉按照1：（10~30）（w/v）的比例水合。
7.根据权利要求1所述的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：在所述S4中，蛋白酶为活性为10000U/g的木瓜蛋白酶，淀粉酶为耐高温α-淀粉酶，复合植物水解酶为复合植物水解酶Viscozyme L。
8.根据权利要求1所述的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：在所述S4中，先在水合豆渣粉中加入活性为10000U/g的木瓜蛋白酶进行一级酶解反应，并控制木瓜蛋白酶的添加量为6~8%（w/w），反应液pH为6.5~7.5，反应温度为50~60℃，反应时间为90~180min；再加入耐高温α-淀粉酶进行过二级酶解反应，并控制α-淀粉酶的添加量为6~8%（w/w），反应液pH为4.5~5.0，反应温度为90~95℃，反应时间为30~60min；然后加入复合植物水解酶Viscozyme L进行三级酶解反应，并控制复合植物水解酶Viscozyme L的添加量为2~4%（v/w），反应液pH为4.0~6.0，反应温度为50~60℃，反应时间为120~240min。
9.根据权利要求1所述的一种改性豆渣不溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于：在所述S5中，将酶解液pH调至6.5~7.5后，7500~8500r/min离心10~20min，取出下层沉淀，依次用去离子水、78%乙醇、95%乙醇洗涤，冷冻干燥。
10.一种改性豆渣不溶性膳食纤维的应用，其特征在于：根据权利要求1~9任一所述的制备方法制得的改性豆渣不溶性膳食纤维在乳液、包含所述乳液的食品或包含所述乳液的化妆品中的应用。
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