从豆荚中提取膳食纤维的方法.docx

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专利名称:从豆荚中提取膳食纤维的方法
技术领域:
本发明属于植物膳食纤维的提取加工技术,主要涉及一种采用超声预处理、化学-酶法提取豆荚中膳食纤维的方法。
背景技术:
目前国内外提取膳食纤维的方法主要有热水提取法、化学提取法、酶法等。比较而言,热水提取法工艺简单,但是提取率不高;化学提取法是采用化学试剂分离膳食纤维,主要有酸法、碱法和絮凝剂等,化学法的特点是制备成本较低,但在环保上存在弊端;酶法是用各种酶如α-淀粉酶、蛋白酶和糖化酶等去降解原料中的其他成分。这种方法高效、无污染,专一性强。膳食纤维的提取方法亦可根据原料成份与性质的不同,大致可分为5类化学分离法、化学试剂-酶结合分离法、膜分离法、发酵法和超声辅助提取法等。国外对豆渣水溶性膳食纤维研究起步比较早,在1961年Kawamura和Narasaki就在碱性条件下提取了大豆水溶性多糖;Morita与1965年在100°C热水中提取了大豆水溶性多糖;Aspinall等人与1967年从大豆中提取了多糖类物质,并对其结构进行了初步研究,此后国外陆续报道过一些大豆水溶性多糖的提取方法。在1993年日本不二油脂公司成功的开发了提取自大豆分离蛋白副产物的大豆水溶性多糖,并将其商品命名为
“大豆纤维-S”。此后,Nakamura等人对豆渣水溶性多糖的单糖组成、结构和功能性做了深入的研究,阐明了糖链的结构组成和功能性原理,并将其应用于蛋白饮料等食品中。国内近几年关于豆渣水溶性膳食纤维的研究也在逐渐增多,主要研究化学法、酶法、微生物发酵法、挤压膨化法、超高压均质和多种方法的结合来提高豆渣中水溶性膳食纤维。大部分研究者测定了豆渣中总膳食纤维和水溶性膳食纤维含量,但对其生理活性、化学组成、性质和应用等方面的研究报道较少。研究从不同原料中提取膳食纤维,不仅能够获得功效不同的膳食纤维,也能够解决相关生产过程中产生的废弃物,大大提高农产品的附加值。目前国内用于提取膳食纤维的原料较为单一,以豆渣和麦麸为主,而且主要生产水不溶性膳食纤维,工艺较为成熟,但水溶性膳食纤维提取工艺相对要复杂些,成本也较高。所以,研究各种不通来源的膳食纤维的组分和特性以及提取技术,获得高附加值、高纯度的各种膳食纤维产品,不仅符合现代社会人们的健康需求,也有利于我国食品工业、农业的发展。2000年邵晓芬等研究了用碱法从小麦麸中提取水不溶性膳食纤维,他们在6%的NaOH液中,%的α-淀粉酶,于70提取90in,%;2001年李来好等研究用碱法从海带、马尾藻、麒麟菜和江蓠中提取膳食纤维,%、%、%%;2006年李芳等用酶
-碱结合法提取燕麦麸膳食纤维,在最佳工艺条件(料水比110、α-%、、酶解温度65V)下酶解40min,再使用lmol/LNaOH溶液调节pH值至11,于60°C条件下提取30min,%;李新明等用水提和乙醇沉淀的方法提取麦麸水溶性膳食纤维,%;2008年杨芙莲等人以荞麦壳为原料,采用氢氧化钠浸泡方法,对荞麦壳中膳食纤维进行提取,得出最佳工艺为料液比114,碱解时间为60min,碱解温度为45°C,Na0H质量分数为4%;吴丽萍陈学峰等人以花生壳为原料,采用双酶降解法提取花生壳膳食纤维,探讨了酶解的工艺条件,结果表明,%,%,温度50°C,,%,%。英国糖业公司,他们生产甜菜膳食纤维的加工方法为用大量的水反复漂洗甜菜粕,然后在低温条件下干燥,即成无不良气味的膳食纤维含量达73%的白色纤维产品。目前国内外提取膳食纤维方法缺点如下水溶性膳食纤维提取率低,提取时间长,不适合工业化生产,提取费用高,不利于工业化应用,提取工艺对环境造成污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从豆荚中提取膳食纤维的方法,通过该方法可以得到高品质,高纯度的膳食纤维,并且分离了水溶和非水溶性膳食纤维。本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的一种从豆荚中提取膳食纤维的方法,该方法包括以下步骤
(1)将豆荚进行粉碎,过40-80目筛,按豆荚质量加入水,搅拌,再用超声处理,超声时间为10-60min,超声温度为40-80°C,超声强度为400-1000W,豆荚与水的料液比为120_180;(超声处理后对溶液进行脱脂,35°C下分别用淀粉酶、蛋白酶各酶解30min,再加入纤维酶进行酶解,-%,酶解时间为50-130min,酶解温度为45_65°C,pH值为6-10,然后对混合溶液过滤,得到滤液用4倍体积98%的乙醇对滤液进行醇沉,然后离心,取下层沉淀,清洗干燥得水溶性膳食纤维;滤渣分别用***、乙醇清洗,再用水洗,干燥、粉碎得非水溶性膳食纤维。豆荚粉碎后优选为过40目筛、-、超声温度40-°〇、-8001、料液比160。-、-65V、-、-%。本发明方法利用超声波辅助提取膳食纤维的方法可以很好的对豆荚中的膳食纤维进行提取,从而得到高品质的膳食纤维,所需要的设备简单、操作安全、所得膳食纤维无溶剂残留,获得高质量的营养价值高的膳食纤维。经过验证与对比试验,本发明提取总膳食纤维得率可达85%,其中水溶性纤维
%,%,具有水溶性膳食纤维回收率高、膳食纤维纯度高、无环境污染、提取费用低廉的特点。
图1本发明方法的工艺路线图。图2酶解pH值对SDF、IDF提取率的影响。图3酶解时间值对SDF、IDF提取率的影响
图4酶解温度对SDF、IDF提取率的影响图5纤维酶添加量对SDF、IDF提取率的影响图6酶解pH与酶解时间交互对SDF、IDF提取率的响应面及等高线图7酶解pH与酶解温度交互对SDF、IDF提取率的响应面及等高线图8酶解pH与纤维酶添加量交互对SDF、IDF提取率的响应面及等高线图9酶解时间与酶解温度交互对SDF、IDF提取率的响应面及等高线图10酶解时间与纤维酶添加量交互对SDF、IDF提取率的响应面及等高线图11酶解温度与纤维酶添加量交互对SDF、IDF提取率的响应面及等高线图12超声时间对SDF、IDF提取率的影响。图13超声温度对SDF、IDF提取率的影响。图14超声强度对SDF、IDF提取率的影响。图15料液比对SDF、IDF提取率的影响。图16超声时间与超声温度交互对SDF、IDF提取率的响应面及等高线图17超声时间与超声强度交互对SDF、IDF提取率的响应面及等高线图18超声时间与料液比交互对SDF、IDF提取率的响应面及等高线图19超声温度与超声强度交互对SDF、IDF提取率的响应面及等高线。图20超声温度与料液比交互对SDF、IDF提取率的响应面及等高线图21超声强度与料液比交互对SDF、IDF提取率的响应面及等高线图
22SDF紫外光谱扫描
具体实施例方式下面结合具体实施例来进一步描述本发明。一种从豆荚中提取膳食纤维的方法,该方法包括以下步骤(1)将豆荚进行粉碎,过40-80目筛,按豆荚质量加入水,搅拌,再用超声处理,超声时间为10-60min,超声温度为40_80°C,超声强度为400-1000W,豆荚与水的料液比为120-180;(幻超声处理后对溶液进行脱脂,35°C下分别用淀粉酶、蛋白酶各酶解30min,再加入纤维酶进行酶解,-%,酶解时间为50-130min,酶解温度为45_65°C,pH值为6_10,然后对混合溶液过滤,得到滤液用4倍体积98%的乙醇对滤液进行醇沉,然后离心,取下层沉淀,清洗干燥得水溶性膳食纤维;滤渣分别用***、乙醇清洗,再用水洗,干燥、粉碎得非水溶性膳食纤维。豆荚粉碎后优选为过40目筛、-、超声温度40-°〇、-8001、料液比160。-、-65V、-、-%。、试剂豆荚黑龙江农业科学院培植的垦农42α-淀粉酶丹麦novo公司木瓜蛋白酶丹麦novo公司纤维素酶丹麦novo公司
***
无水乙醇
***
无水硫酸
无水盐酸

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水分的测定依据GB/—2008;粗蛋白的测定依据
GB/—2008;
脂肪测定根据GB/-2003;灰分测定依据GB/T5505-2008;粗纤维测定根据GB/T22224-。=(酶法处理后SDF的含量/豆荚中SDF的含量)*、%,酶解温度50°C,酶解时间70min条件下,考察酶解PH对膳食纤维提取率的影响,结果见图2。由图2结果可以看出当pH在8附近膳食纤维提取率有较大值,所以在下面的响应面试验设计中PH选取6-10。、%,酶解温度50°C,pH值为8的条件下,考察酶解时间对膳食纤维提取率的影响,结果见图3。由图3结果可以看出当时间在IOOmin附近膳食纤维提取率有较大值,所以在下面的响应面实验设计中时间选取50-130min。、%,酶解时间100min,pH值为8的条件下,考察酶解温度对膳食纤维提取率的影响,结果见图4。由图4结果可以看出当温度在60°C附近膳食纤维提取率有较大值,所以在下面的响应面实验设计中温度选取50-70°C。、IDF提取率的影响在豆荚水解液中酶解时间为lOOmin,酶解温度50°C,pH值为8的条件下,考察纤维酶添加量对膳食纤维提取率的影响,结果见图
5。%附近膳食纤维提取率有较大值,-%。、,选取酶解pH、酶解时间、酶解温度、纤维酶添加量4个因素为自变量,以膳食纤维提取率为响应值,根据中心组合设计原理,设计响应面分析实验,其因素水平编码表见表3。表3因素水平编码表
权利要求
,其特征在于该方法包括以下步骤(1)将豆荚进行粉碎,过40-80目筛,按豆荚质量加入水,搅拌,再用超声处理,超声时间为10-60min,超声温度为40-80°C,超声强度为400-1000W,豆荚与水的料液比为120_180;(2)超声处理后对溶液进行脱脂,35°C下分别用淀粉酶、蛋白酶各酶解30min,再加入纤维酶进行酶解,-%,酶解时间为50-130min,酶解温度为45-65°C,pH值为6-10,然后对混合溶液过滤,得到滤液用4倍体积98%的乙醇对滤液进行醇沉,然后离心,取下层沉淀,清洗干燥得水溶性膳食纤维;滤渣分别用***、乙醇清洗,再用水洗,干燥、粉碎得非水溶性膳食纤维。
,其特征在于豆荚粉碎后优选为过40目筛、-、超声温度40-°C、-800W、料液比160。
,-、-65°C、-、-%o
全文摘要
从豆荚中提取膳食纤维的方法属于植物膳食纤维提取技术;包括以下步骤(1)将豆荚进行粉碎后过筛,再用超声进行预处理;(2)超声处理后脱脂,再分别用淀粉酶、蛋白酶、纤维酶水解、过滤滤液用乙醇处理,沉淀得到水溶性纤维;滤渣清洗得非水溶性纤维;本方法原料为加工遗弃副产物,设备简单、操作安全,所得膳食纤维无溶剂残留,获得高质量的营养价值高的膳食纤维,提取豆荚中总膳食纤维得率可达85%,%,%。