CN115918917A - 一种玉米胚芽粕膳食纤维生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玉米胚芽粕膳食纤维生产方法，属于轻工业及食品加工技术领域。本发明所述制备方法以价格低廉的玉米胚芽粕为原料，具体包括以下步骤：玉米胚芽粕原料的预处理、去除油脂、去除蛋白质、超声微波处理、酶处理、膜分离技术得到水溶性膳食纤维及不溶性膳食纤维。本发明主要特点在于充分利用玉米油加工副产物玉米胚芽粕，可同步生产玉米胚芽油、玉米胚芽蛋白以及玉米胚芽膳食纤维，显著提高了玉米胚芽粕的附加值；采用超声微波协同处理、酶处理方法提取膳食纤维，显著提高了提取率；采用膜分离技术及酶处理方法纯化膳食纤维，显著提高了产品的纯度。
Description
技术领域
本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种玉米胚芽粕膳食纤维生产方法。
背景技术
膳食纤维为人体不可缺少的“第七大营养元素”，按照溶解性可分为水溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维，具有治疗糖尿病、预防和治疗冠心病、降压作用、抗癌作用、减肥治疗肥胖症、治疗便秘、清除外源有害物质等生理功能。玉米胚芽粕是玉米胚芽压榨制油后的副产物，其中含有大量膳食纤维、蛋白质，以及少量的油脂和活性物质。目前，工业上玉米胚芽粕主要应用于生产动物饲料，造成了严重的资源浪费。因此，已有部分研究人员对玉米胚芽粕进行了研究，多集中在玉米胚芽粕蛋白质及蛋白肽的研究，对玉米胚芽粕膳食纤维的研究极少。杨铭铎、王耀晖等人的研究团队进行了玉米胚芽粕中膳食纤维酶解提取工艺，并申请了中国发明专利CN201210065139.5《一种从玉米胚芽粕中提取膳食纤维新工艺》。该团队仅进行了水溶性膳食纤维的研究，未进行不溶性膳食纤维提取工艺的探讨。此外，其采用的方法只对玉米胚芽粕中膳食纤维进行了有效利用，未充分玉米胚芽粕中蛋白质和油脂，造成资源浪费，且生产效率低不适于工业化生产。
在此背景下，本技术采用玉米油加工副产物玉米胚芽粕为原料，充分利用玉米胚芽粕资源生产玉米胚芽油、玉米胚芽蛋白以及玉米胚芽膳食纤维等产品，显著提高了玉米胚芽粕的附加值；通过采用超声微波协同处理、酶处理、膜分离技术，显著降低了生产成本，提高了生产效率，提高了产品的品质，提高了玉米胚芽粕的附加值。
发明内容
为解决现有技术中的上述问题，本发明提供了一种玉米胚芽粕膳食纤维生产方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
本发明提供了一种玉米胚芽粕膳食纤维生产方法，包括以下步骤：玉米胚芽粕原料的预处理、去除油脂、去除蛋白质、超声微波处理、酶处理、膜分离技术得到水溶性膳食纤维及不溶性膳食纤维；
所述提取的步骤依次为玉米胚芽粕原料预处理、除杂、超声微波处理、酶处理、离心、干燥、离心、膜分离并真空浓缩；
进一步地，所述的玉米胚芽粕原料为玉米胚芽压榨制油的副产物；
进一步地，所述的预处理为：将烘干后的玉米胚芽粕进行粉碎，过80目筛备用；
进一步地，所述的除杂为：采用溶剂浸提法去除玉米胚芽粕中残留的油脂，采用碱提酸沉法去除玉米胚芽粕中残留的蛋白质；
进一步地，所述的超声微波处理为：采用超声微波协同萃取的方法提取膳食纤维，超声功率200W～500W，微波功率200W～500W，液料比15:1～30:1(质量比)，协同处理时间20-30min，处理温度60℃～80℃；
进一步地，所述的酶处理为：分别采用蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶进行处理。蛋白酶采用中性蛋白酶，酶活1.0×105u/g，pH6.0-7.0，温度40℃～50℃，添加量0.1％～0.5％；纤维素酶的活性为2.0×104u/g，pH4.5-5.5，温度55℃～65℃，添加量0.1％～0.5％；淀粉酶为耐高温α-淀粉酶，酶活1.5×105u/mL，pH6.0-7.0，温度85℃～95℃，添加量0.2％～0.5％。酶处理后，100℃灭酶20～30min；
进一步地，所述的离心、干燥为：将灭酶处理后溶液，3000r/min离心30min，离心后的沉淀物60℃烘干，粉碎后得到不溶性膳食纤维；
进一步地，所述的膜分离为：离心后的上清液采用膜分离设备进行浓缩，并去除小分子糖及杂质，纯化水溶性膳食纤维。膜分离采用纳滤膜分离设备进行浓缩和纯化，膜包采用截留分子量为500Da～1500Da的卷式纳滤膜；
进一步地，所述的真空浓缩、冷冻干燥为：纯化后的水溶性膳食纤维，采用真空浓缩的方式进一步的浓缩，温度40℃-60℃，真空浓缩的压强为-0.05～-0.07MPa。浓缩后采用冷冻干燥的方式制得高纯度水溶性膳食纤维粉末。
进一步地，所述的不溶性膳食纤维干物质纯度为85％～95％，水溶性膳食纤维的葡甘聚糖干物质含量为85％～95％。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明可同步生产油脂、蛋白质、水溶性膳食纤维及不溶性膳食纤维，能够有效的充分的利用玉米胚芽粕资源，减少资源浪费，适宜工业化生产。
(2)本发明在生产膳食纤维之前，有效的去除了油脂和蛋白质，可显著提高提取的效率，提高产品的纯度和质量。
(3)本发明采用超声微波协同萃取制备膳食纤维，兼顾了超声波及微波技术的优势，可以高效的破坏玉米细胞壁，促进膳食纤维的溶出，缩短提取时间，提高提取率，提高提取的效率。
(4)本发明采用膜分离技术在进行低温高效浓缩的基础上，去除了水容性膳食纤维中糖原、葡萄糖、麦芽糖、核糖以及少量的有机酸等杂质，降低了生产成本，提高了产品纯度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1玉米胚芽粕膳食纤维制备流程图。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。
另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
实施例1
一种玉米胚芽粕膳食纤维生产方法
本发明提供了一种玉米胚芽粕膳食纤维生产方法，包括以下步骤：玉米胚芽粕原料的预处理、去除油脂、去除蛋白质、超声微波处理、酶处理、膜分离技术得到水溶性膳食纤维及不溶性膳食纤维.具体实施过程如下：
(1)将烘干后的玉米胚芽粕进行粉碎，过80目筛备用；
(2)采用溶剂浸提法去除玉米胚芽粕中残留的油脂，采用碱提酸沉法去除玉米胚芽粕中残留的蛋白质；
(3)采用超声微波协同萃取的方法提取膳食纤维，超声功率300W，微波功率300W，液料比20:1(质量比)，协同处理时间25min，处理温度70℃；
(4)分别采用蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶进行处理。中性蛋白酶酶解：pH6.5，温度45℃，添加量0.3％；纤维素酶酶解：pH5.0，温度60℃，添加量0.3％；耐高温α-淀粉酶酶解条件：pH6.5，温度90℃，添加量0.3％。酶处理后，100℃灭酶25min；
(5)将灭酶处理后溶液，3000r/min离心30min，离心后的沉淀物60℃烘干，粉碎后得到不溶性膳食纤维；
(6)离心后的上清液采用膜分离设备进行浓缩，并去除小分子糖及杂质，纯化水溶性膳食纤维。膜分离采用纳滤膜分离设备进行浓缩和纯化，膜包采用截留分子量为1000Da的卷式纳滤膜；
(7)纯化后的水溶性膳食纤维，采用真空浓缩的方式进一步的浓缩，温度50℃，真空浓缩的压强为-0.06MPa。浓缩后采用冷冻干燥的方式制得高纯度水溶性膳食纤维粉末。
所得到的不溶性膳食纤维干物质纯度为91.5％，水溶性膳食纤维的葡甘聚糖干物质含量为89.4％。
实施例2
一种玉米胚芽粕膳食纤维生产方法
本发明提供了一种玉米胚芽粕膳食纤维生产方法，包括以下步骤：玉米胚芽粕原料的预处理、去除油脂、去除蛋白质、超声微波处理、酶处理、膜分离技术得到水溶性膳食纤维及不溶性膳食纤维.具体实施过程如下：
(1)将烘干后的玉米胚芽粕进行粉碎，过80目筛备用；
(2)采用溶剂浸提法去除玉米胚芽粕中残留的油脂，采用碱提酸沉法去除玉米胚芽粕中残留的蛋白质；
(3)采用超声微波协同萃取的方法提取膳食纤维，超声功率200W，微波功率200W，液料比15:1(质量比)，协同处理时间20min，处理温度60℃；
(4)分别采用蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶进行处理。中性蛋白酶酶解：pH6.0，温度40℃，添加量0.2％；纤维素酶酶解：pH4.5，温度55℃，添加量0.2％；耐高温α-淀粉酶酶解：pH6.0，温度85℃，添加量0.2％。酶处理后，100℃灭酶20min；
(5)将灭酶处理后溶液，3000r/min离心30min，离心后的沉淀物60℃烘干，粉碎后得到不溶性膳食纤维；
(6)离心后的上清液采用膜分离设备进行浓缩，并去除小分子糖及杂质，纯化水溶性膳食纤维。膜分离采用纳滤膜分离设备进行浓缩和纯化，膜包采用截留分子量为1500Da的卷式纳滤膜；
(7)纯化后的水溶性膳食纤维，采用真空浓缩的方式进一步的浓缩，温度40℃，真空浓缩的压强为-0.05MPa。浓缩后采用冷冻干燥的方式制得高纯度水溶性膳食纤维粉末。
所得到的不溶性膳食纤维干物质纯度为87.2％，水溶性膳食纤维的葡甘聚糖干物质含量为86.3％。
实施例3
一种玉米胚芽粕膳食纤维生产方法
本发明提供了一种玉米胚芽粕膳食纤维生产方法，包括以下步骤：玉米胚芽粕原料的预处理、去除油脂、去除蛋白质、超声微波处理、酶处理、膜分离技术得到水溶性膳食纤维及不溶性膳食纤维.具体实施过程如下：
(1)将烘干后的玉米胚芽粕进行粉碎，过80目筛备用；
(2)采用溶剂浸提法去除玉米胚芽粕中残留的油脂，采用碱提酸沉法去除玉米胚芽粕中残留的蛋白质；
(3)采用超声微波协同萃取的方法提取膳食纤维，超声功率500W，微波功率500W，液料比30:1(质量比)，协同处理时间30min，处理温度80℃；
(4)分别采用蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶进行处理。中性蛋白酶酶解：pH7.0，温度50℃，添加量0.5％；纤维素酶酶解：pH5.5，温度65℃，添加量0.5％；耐高温α-淀粉酶酶解：pH 7.0，温度95℃，添加量0.5％。酶处理后，100℃灭酶30min；
(5)将灭酶处理后溶液，3000r/min离心30min，离心后的沉淀物60℃烘干，粉碎后得到不溶性膳食纤维；
(6)离心后的上清液采用膜分离设备进行浓缩，并去除小分子糖及杂质，纯化水溶性膳食纤维。膜分离采用纳滤膜分离设备进行浓缩和纯化，膜包采用截留分子量为500Da的卷式纳滤膜；
(7)纯化后的水溶性膳食纤维，采用真空浓缩的方式进一步的浓缩，温度60℃，真空浓缩的压强为-0.07MPa。浓缩后采用冷冻干燥的方式制得高纯度水溶性膳食纤维粉末。
所得到的不溶性膳食纤维干物质纯度为92.7％，水溶性膳食纤维的葡甘聚糖干物质含量为91.8％。
实施例4
一种玉米胚芽粕膳食纤维生产方法
本发明提供了一种玉米胚芽粕膳食纤维生产方法，包括以下步骤：玉米胚芽粕原料的预处理、去除油脂、去除蛋白质、超声微波处理、酶处理、膜分离技术得到水溶性膳食纤维及不溶性膳食纤维.具体实施过程如下：
(1)将烘干后的玉米胚芽粕进行粉碎，过80目筛备用；
(2)采用溶剂浸提法去除玉米胚芽粕中残留的油脂，采用碱提酸沉法去除玉米胚芽粕中残留的蛋白质；
(3)采用超声微波协同萃取的方法提取膳食纤维，超声功率500W，微波功率500W，液料比30:1(质量比)，协同处理时间30min，处理温度80℃；
(4)分别采用蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶进行处理。中性蛋白酶酶解：pH6.5，温度45℃，添加量0.5％；纤维素酶酶解：pH5.0，温度60℃，添加量0.5％；耐高温α-淀粉酶酶解：pH6.5，温度95℃，添加量0.5％。酶处理后，100℃灭酶30min；
(5)将灭酶处理后溶液，3000r/min离心30min，离心后的沉淀物60℃烘干，粉碎后得到不溶性膳食纤维；
(6)离心后的上清液采用膜分离设备进行浓缩，并去除小分子糖及杂质，纯化水溶性膳食纤维。膜分离采用纳滤膜分离设备进行浓缩和纯化，膜包采用截留分子量为500Da的卷式纳滤膜；
(7)纯化后的水溶性膳食纤维，采用真空浓缩的方式进一步的浓缩，温度50℃，真空浓缩的压强为-0.06MPa。浓缩后采用冷冻干燥的方式制得高纯度水溶性膳食纤维粉末。
所得到的不溶性膳食纤维干物质纯度为93.8％，水溶性膳食纤维的葡甘聚糖干物质含量为94.8％。
本实施例玉米胚芽粕膳食纤维生产流程图如图1所示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种玉米胚芽粕膳食纤维生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预处理：将烘干后的玉米胚芽粕进行粉碎，过80目筛备用；
(2)除杂：采用溶剂浸提法去除玉米胚芽粕中残留的油脂，采用碱提酸沉法去除玉米胚芽粕中残留的蛋白质；
(3)超声微波处理：采用超声微波协同萃取的方法提取膳食纤维；
(4)酶处理：分别采用蛋白酶、纤维素酶和淀粉酶进行处理，100℃灭酶20～30min；
(5)离心、干燥：将灭酶处理后溶液，3000r/min离心30min，离心后的沉淀物60℃烘干，粉碎后得到不溶性膳食纤维；
(6)膜分离：离心后的上清液采用膜分离设备进行浓缩，并去除小分子糖及杂质，纯化水溶性膳食纤维；
(7)真空浓缩、冷冻干燥：纯化后的水溶性膳食纤维，采用真空浓缩的方式进一步的浓缩，温度40℃-60℃，真空浓缩的压强为-0.05～-0.07MPa。浓缩后采用冷冻干燥的方式制得高纯度水溶性膳食纤维粉末。
2.根据权利要求1所述的玉米胚芽粕膳食纤维制备方法，其特征在于，所述的膳食纤维制备原料为玉米胚芽粕；所述预处理的具体步骤为：将玉米胚芽粕清洗、烘干、粉碎。
3.根据权利要求1所述的玉米胚芽粕膳食纤维制备方法，其特征在于，所述超声微波处理采用超声微波协同萃取技术，超声功率200W～500W，微波功率200W～500W，液料质量比为15:1～30:1，协同处理时间20-30min，处理温度60℃～80℃。
4.根据权利要求1所述的玉米胚芽粕膳食纤维制备方法，其特征在于，所述蛋白酶采用中性蛋白酶，酶活1.0×105u/g，pH6.0-7.0，温度40℃～50℃，添加量0.1％～0.5％。
5.根据权利要求1所述的玉米胚芽粕膳食纤维制备方法，其特征在于，所述纤维素酶的活性为2.0×104u/g，pH4.5-5.5，温度55℃～65℃，添加量0.1％～0.5％。
6.根据权利要求1所述的玉米胚芽粕膳食纤维制备方法，其特征在于，所述淀粉酶为耐高温α-淀粉酶，酶活1.5×105u/mL，pH6.0-7.0，温度85℃～95℃，添加量0.2％～0.5％。
7.根据权利要求1所述的玉米胚芽粕膳食纤维制备方法，其特征在于，所述膜分离采用纳滤膜分离设备进行浓缩和纯化，膜包采用截留分子量为500Da～1500Da的卷式纳滤膜。
根据权利要求1所述的玉米胚芽粕膳食纤维制备方法，其特征在于，所述制备得到的不溶性膳食纤维干物质纯度为85％～95％，水溶性膳食纤维的葡甘聚糖干物质含量为85％～95％。
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