CN101912108B - 利用马铃薯薯渣提取制备膳食纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
利用马铃薯薯渣提取制备膳食纤维的方法，它属于食品添加剂领域。本发明解决了鲜马铃薯薯渣难以利用及污染环境的问题。本发明采用复合生物工程技术，通过研磨粉碎，将马铃薯薯渣中的微小薯块磨碎，便于马铃薯纤维与其它成分的分离，通过酶水解去除蛋白质和淀粉，酸水解溶出果胶，经固液分离，可利用液体进行马铃薯果胶提取，而固形物进行马铃薯膳食纤维提取。本发明方法从马铃薯薯渣中提取马铃薯膳食纤维，使马铃薯薯渣得到利用，减小对环境的污染。利用本发明制备的膳食纤维具有持水力、膨胀力高，有良好的生理活性等功能性，可用于许多食品，特别是低糖食品的开发利用。马铃薯膳食纤维因独具有无特殊风味和非过敏性，较比大豆膳食纤维有更为广泛的应用。
Description
技术领域
本发明属于食品添加剂领域。
背景技术
马铃薯薯渣是在马铃薯精制淀粉生产过程中，产生的副产物。鲜马铃薯薯渣含水量约为80-90％，自带菌多，不易储存、运输，腐败变质后产生恶臭，造成环境污染；若烘干处理则成本过高，增加企业负担，通常当成废渣进行掩埋。但是大量掩埋会导致土壤和地下水的污染。因此开发利用薯渣，对马铃薯和其它薯类淀粉工业有极其重要的现实意义。
发明内容
本发明提供了利用马铃薯薯渣提取制备膳食纤维的方法，可以解决马铃薯薯渣难以利用及污染环境的问题。本发明的目的在于针对马铃薯薯渣难以利用的现状，开发了一种简单易行、低成本制备马铃薯膳食纤维的方法。首先通过前处理使马铃薯微小薯块被研磨破碎，使被包裹的淀粉颗粒尽可能得到释放，通过生物酶法和离心分离去除其中的蛋白质和淀粉，再通过酸法水解原果胶和多糖，再经分离后得到一种功能性优良、食用级膳食纤维。
本发明中利用马铃薯薯渣提取制备膳食纤维的方法，按下述步骤进行：
一、将粒径200～2000μm鲜马铃薯薯渣和纯水混合，其中鲜马铃薯薯渣与纯水的质量比为1∶3，然后加入均质机内，以10000r/min速度进行均质处理5min，而得到研磨的薯浆；
二、以100～150转/min的速度搅拌薯浆，用碳酸钠或氢氧化钠调节调节pH值为8～8.5，然后加入食用级蛋白酶，在50～55℃条件下水解3h，利用0.4～0.6MPa蒸汽压力作用，加热15-30min使得原料充分糊化，再加入耐高温α-淀粉酶，调剂pH值为5.8～6.2，在90～95℃条件下水解0.5h(使得淀粉充分液化)，冷却至60℃，调节pH值为4.0～4.5，然后加入α-1，4-葡萄糖水解酶，保温60℃条件下水解处理2h(糖化，便于淀粉充分去除)，步骤二的操作均在搅拌的条件下进行的，所述蛋白酶用量是薯浆中所含蛋白质质量的4％，所述耐高温α-淀粉酶用量是薯浆中所含淀粉质量的1％，所述α-1，4-葡萄糖水解酶用量是薯浆中所含淀粉质量的0.4％；
三、将经步骤二处理后的薯渣浆以4000r/min速度进行一次固液相离心处理，一次离心处理时间为15min，去除上清液体，然后向一次离心获得的固形物加入超纯水，固形物与超纯水质量比为1∶2，然后用盐酸(水解剂)调节pH值为1.8～2.0，在90～95℃条件下搅拌进行水解处理1小时，即得到水解产物；
四、将步骤三的水解产物以4000r/min速度进行二次离心处理，二次离心处理时间为15min，去除上清液体，然后在70℃条件下，用体积浓度为95％的乙醇浸泡二次离心获得的固形物15～30分钟，经固液分离，得到的固形物经烘干，粉碎，过80～100目筛，即得到成品马铃薯膳食纤维。
马铃薯本身是一种安全的食用作物，因此将马铃薯薯渣作为一种安全、廉价的膳食纤维资源，不仅可以降低马铃薯淀粉的生产成本，也可以解决鲜薯渣含水量高，不易储存、运输，容易腐败变质后产生恶臭，造成环境污染等问题。本发明制的膳食纤维持水力、膨胀力高，有良好的生理活性，得到的马铃薯膳食纤维物化功能性质优于大豆水不溶性膳食纤维。本发明方法制备马铃薯膳食持水力，达到12g/g以上，膨胀力达到12ml/g以上。
本发明制得的马铃薯膳食纤维，同现有的大豆膳食纤维以及变性淀粉相比，具有如下优点：经过性能测试，本发明制得的膳食纤维的持水力达到10～15g/g，膨胀力达到10～13ml/g均优于市售马铃薯的膳食纤维。本发明制得的膳食纤维与变性淀粉增稠剂相比，具有添加比例小，无不良气味，外观更接近果蔬类产品，且具有优良的生理保健功能。该膳食纤维的制备工艺，采用物理机械和酶法酸法结合，不引入其它化学离子基团，不会破坏果蔬制品中其他成分，安全营养。本发明制得的膳食纤维与淀粉类增稠剂相比，具有良好的抗剪切和耐高温的性能。本发明制得的膳食纤维除了具有增稠性能以外，同时还能补充膳食纤维，有利于人体健康。马铃薯膳食纤维不含有食品过敏因子，食品应用广泛。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式中利用马铃薯薯渣提取制备膳食纤维的方法是按下述步骤进行的：一、将粒径200～2000μm鲜马铃薯薯渣和纯水混合，其中鲜马铃薯薯渣与纯水的质量比为1∶3，然后加入均质机内，以10000r/min速度进行均质处理5min，而得到研磨的薯浆；
二、以100～150转/min的速度搅拌薯浆，用碳酸钠或氢氧化钠调节调节pH值为8～8.5，然后加入食用级蛋白酶，在50～55℃条件下水解3h，利用0.4～0.6MPa蒸汽压力作用，加热15-30min使得原料充分糊化，再加入耐高温α-淀粉酶，调剂pH值为5.8～6.2，在90～95℃条件下水解0.5h(使得淀粉充分液化)，冷却至60℃，调节pH值为4.0～4.5，然后加入α-1，4-葡萄糖水解酶，保温60℃条件下水解处理2h(糖化，便于淀粉充分去除)，步骤二的操作均在搅拌的条件下进行的，所述蛋白酶用量是薯浆中所含蛋白质质量的4％，所述耐高温α-淀粉酶用量是薯浆中所含淀粉质量的1％，所述α-1，4-葡萄糖水解酶用量是薯浆中所含淀粉质量的0.4％；
三、将经步骤二处理后的薯渣浆以4000r/min速度进行一次固液相离心处理，一次离心处理时间为15min，去除上清液体，然后向一次离心获得的固形物加入超纯水，固形物与超纯水质量比为1∶2，然后用盐酸(水解剂)调节pH值为1.8～2.0，在90～95℃条件下搅拌进行水解处理1小时，即得到水解产物；
四、将步骤三的水解产物以4000r/min速度进行二次离心处理，二次离心处理时间为15min，去除上清液体，然后在70℃条件下，用体积浓度为95％的乙醇浸泡二次离心获得的固形物15～30分钟，经固液分离，得到的固形物经烘干，粉碎，依使用要求过80～100目筛，即得到成品马铃薯膳食纤维。
采用成分分析方法和标准进行分析
水分的测定：GB5009.385
灰分的测定：GB5009.485
蛋白质的测定：GB5009.585
淀粉含量测定：GB5009.9-85
蛋白酶活力测定：QB/T 1803-1993
糖化酶酶活测定：QB/T 1803-1993
耐高温a-淀粉酶活力测定：QB/T 1803-1993
膳食纤维含量的测定：中性洗涤剂法
持水力测定：
持水力是指在没有外力作用下，纤维结合水的质量。测定时，准确称取1.0g膳食纤维，加入蒸馏水25ml，于室温下放置1h，用滤纸沥干后转到表面皿中称重，持水力即为样品湿重与样品干重之差与样品干重的比值。
膨胀性测定：
膨胀性是指当样品被浸没在水中以后所达到的体积数与其初始体积数的比率。准确称取1g膳食纤维，置于具刻度的试管中，加入50ml蒸馏水，于室温下放置24h，读取其吸水膨胀后的体积，膨胀性即为膨胀后的体积与干品体积之差与样品干重的比值。
表1马铃薯薯渣典型成份分析表
可以看出马铃薯薯渣中膳食纤维成分含量极高，约占干基的50％左右。
本实施方式制备马铃薯膳食纤维不溶于水，其持水力达到12g/g以上，膨胀力达到12ml/g以上。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤二中所述食用级蛋白酶为内切蛋白酶或外切蛋白酶。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤四中烘干的温度为45℃，烘干的时间为3小时。其它步骤和参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤二所述的蛋白酶的酶活为200000U/g。其它步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二所述的耐高温a-淀粉酶的酶活为100000U/g。其它步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二所述的α-1，4-葡萄糖水解酶的酶活为62000～66000U/g。其它步骤和参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二所述的于α-1，4-葡萄糖水解酶的酶活为65000U/g。其它步骤和参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式中利用马铃薯薯渣提取制备膳食纤维的方法是按下述步骤进行的：
一、将100g粒径200～2000μm鲜马铃薯薯渣(含水分约90％)和纯水混合，其中鲜马铃薯薯渣与纯水的质量比为1∶3，然后加入均质机内，以10000r/min速度进行均质处理5min，得到薯渣浆；
二、以150转/min的速度搅拌薯渣浆，然后加入诺维信公司的内切蛋白酶，调节pH值为8，在55℃条件下水解3h，再加入耐高温α-淀粉酶，调剂pH值为5.8，在80℃条件下水解0.5h，然后加入α-1，4-葡萄糖水解酶，调节pH值为4.2，在60℃条件下水解处理2h，步骤二的操作均在搅拌的条件下进行的，所述蛋白酶用量是薯渣浆蛋白质干质量的4％，所述高温淀粉酶用量是薯渣浆所含淀粉质量的1％，所述糖化酶用量是薯渣浆所含淀粉质量的0.4％；
三、将经步骤二处理后的薯渣浆以4000r/min速度进行一次离心处理，一次离心处理时间为15min，去除上清液体，然后向一次离心获得的固形物加入超纯水，固形物与纯水质量比为1∶2，然后用盐酸(水解剂)调节pH值为1.8，在90℃条件下搅拌进行水解处理1小时，即得到水解产物；
四、将步骤三的水解产物以4000r/min速度进行二次离心处理，二次离心处理时间为15min，去除上清液体，然后在70℃条件下，用体积浓度为95％的乙醇浸泡二次离心获得的固形物15分钟，固液分离，45℃热风干燥固形物，即得到成品马铃薯膳食纤维。
本实施方式所得膳食纤维得率为80.19％，纯度80％以上。持水力达到10～15g/g，膨胀力达到10～13ml/g。
具体实施方式例八：本实施方式中利用马铃薯薯渣提取制备膳食纤维的方法是按下述步骤进行的：
一、将100g粒径200～2000μm鲜马铃薯薯渣(含水分约90％)和纯水混合，其中鲜马铃薯薯渣与纯水的质量比为1∶3，然后加入均质机内，以10000r/min速度进行均质处理5min，得到薯渣浆；
二、以150转/min的速度搅拌薯渣浆，然后加入蛋白酶，调节pH值为8.5，在55℃条件下水解3h，再加入耐高温α-淀粉酶，调剂pH值为6.2，在95℃条件下水解0.5h，然后加入α-1，4-葡萄糖水解酶，调节pH值为4.2，在60℃条件下水解处理2h，步骤二的操作均在搅拌的条件下进行的，所述蛋白酶用量是薯渣浆蛋白质质量的4％，所述高温淀粉酶用量是薯浆所含淀粉质量的1％，所述糖化酶用量是薯渣浆所含淀粉质量的0.4％；
三、将经步骤二处理后的薯渣浆以4000r/min速度进行一次离心处理，一次离心处理时间为15min，去除上清液体，然后向一次离心获得的固形物加入超纯水，固形物与超纯水质量比为1∶2，然后用盐酸(水解剂)调节pH值为2.2，在95℃条件下搅拌进行水解处理1小时，即得到水解产物；四、将步骤三的水解产物以4000r/min速度进行二次离心处理，二次离心处理时间为15min，去除上清液体，然后在70℃条件下，用体积浓度为95％的乙醇浸泡二次离心获得的固形物30分钟，固液分离，45℃热风干燥固形物，即得到马铃薯膳食纤维。
所得膳食纤维得率为80.19％，纯度80％以上。持水力达到10～15g/g，膨胀力达到10～13ml/g。
具体实施方式九：本实施方式中利用马铃薯薯渣提取制备膳食纤维的方法是按下述步骤进行的：
一、将100g粒径200～2000μm鲜马铃薯薯渣(含水分约90％)和纯水混合，其中鲜马铃薯薯渣与超纯水的质量比为1∶3，然后加入均质机内，以10000r/min速度进行均质处理5min，得到薯渣浆；
二、以150转/min的速度搅拌薯渣浆，然后加入蛋白酶，调节pH值为8.3，在55℃条件下水解3h，再加入耐高温α-淀粉酶，调剂pH值为6.0，在93℃条件下水解0.5h，然后加入α-1，4-葡萄糖水解酶，调节pH值为4.2，在60℃条件下水解处理2h，步骤二的操作均在搅拌的条件下进行的，所述蛋白酶用量是薯渣浆蛋白质质量的4％，所述高温淀粉酶用量是薯渣浆所含淀粉质量的1％，所述糖化酶用量是薯渣浆所含淀粉质量的0.4％；
三、将经步骤二处理后的薯浆以4000r/min速度进行一次离心处理，一次离心处理时间为15min，去除上清液体，然后向一次离心获得的固形物加入超纯水，固形物与超纯水质量比为1∶2，然后用1mol/L盐酸(水解剂)调节pH值为2.0，在93℃条件下搅拌进行水解处理1小时，即得到水解产物；四、将步骤三的水解产物以4000r/min速度进行二次离心处理，二次离心处理时间为15min，去除上清液体，然后在70℃条件下，用体积浓度为95％的乙醇浸泡二次离心获得的固形物20分钟，固液分离，45℃热风干燥固形物，即得到成品马铃薯膳食纤维。
所得膳食纤维得率为80.19％，纯度80％以上。
持水力达到10～15g/g，膨胀力达到10～13ml/g。
Claims (3)
1.利用马铃薯薯渣提取制备膳食纤维的方法，其特征在于利用马铃薯薯渣提取制备膳食纤维的方法是按下述步骤进行：
一、将粒径200～2000μm鲜马铃薯薯渣和纯水混合，其中鲜马铃薯薯渣与纯水的质量比为1∶3，然后加入均质机内，以10000r/min速度进行均质处理5min，而得到研磨的薯浆；
二、以100～150转/min的速度搅拌薯浆，用碳酸钠或氢氧化钠调节调节pH值为8～8.5，然后加入食用级蛋白酶，在50～55℃条件下水解3h，利用0.4～0.6MPa蒸汽压力作用，加热15～30min使得原料充分糊化，再加入耐高温α-淀粉酶，调剂pH值为5.8～6.2，在90～95℃条件下水解0.5h，冷却至60℃，调节pH值为4.0～4.5，然后加入α-1，4-葡萄糖水解酶，保温60℃条件下水解处理2h，步骤二的操作均在搅拌的条件下进行，所述蛋白酶用量是薯浆中所含蛋白质质量的4％，所述耐高温α-淀粉酶用量是薯浆中所含淀粉质量的1％，所述α-1，4-葡萄糖水解酶用量是薯浆中所含淀粉质量的0.4％；
三、将经步骤二处理后的薯浆以4000r/min速度进行第一次固液相离心处理，第一次离心处理时间为15min，去除上清液体，然后向第一次离心获得的固形物加入超纯水，固形物与超纯水质量比为1∶2，然后用盐酸调节pH值为1.8～2.0，在90～95℃条件下搅拌进行水解处理1小时，即得到水解产物；
四、将步骤三的水解产物以4000r/min速度进行第二次离心处理，第二次离心处理时间为15min，去除上清液体，然后在70℃条件下，用体积浓度为95％的乙醇浸泡第二次离心获得的固形物15～30分钟，经固液分离，得到的固形物经烘干，粉碎，过80～100目筛，即得到成品马铃薯膳食纤维。
2.根据权利要求1所述的利用马铃薯薯渣提取制备膳食纤维的方法，其特征在于步骤二中所述食用级蛋白酶为内切蛋白酶或外切蛋白酶。
3.根据权利要求1或2所述的利用马铃薯薯渣提取制备膳食纤维的方法，其特征在于步骤四中烘干温度为45℃，烘干时间为3小时。
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Owner name: HEILONGJIANG SIDAQI (BDH) BIOTECHNOLOGY CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: HEILONGJIANG NONGKEN BEIDAHUANG POTATO GROUP CO., LTD. Effective date: 20120327 |
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| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 150090, No. 6, No. 386 Changjiang Road, Nangang District, Heilongjiang, Harbin Applicant after: Heilongjiang Nongken the Great Northern Wilderness potato Group Co.,Ltd. Address before: 150090, No. 6, No. 386 Changjiang Road, Nangang District, Heilongjiang, Harbin Applicant before: Heilongjiang Nongken Beidahuang Potato Industry Co.,Ltd. |
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Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 150090 HARBIN, HEILONGJIANG PROVINCE TO: 161000 QIQIHAR, HEILONGJIANG PROVINCE Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: HEILONGJIANG NONGKEN BEIDAHUANG POTATO INDUSTRY CO., LTD. TO: HEILONGJIANG NONGKEN BEIDAHUANG POTATO GROUP CO., LTD. |
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Effective date of registration: 20120327 Address after: 161000 Qigihar city of Heilongjiang province Lonza District No. 18 Tongjiang Road Applicant after: SI DA QI BDH BIOTECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 150090, No. 6, No. 386 Changjiang Road, Nangang District, Heilongjiang, Harbin Applicant before: Heilongjiang Nongken the Great Northern Wilderness potato Group Co.,Ltd. |
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Granted publication date: 20120606 Termination date: 20170809 |