一种采用酶-物理法提取木薯渣中膳食纤维的方法
【专利摘要】本发明公开了一种采用酶-物理法提取木薯渣中膳食纤维的方法，该方法包括以下步骤：取一定干木薯渣样品进行球磨预处理；将预处理后的样品加入复合酶并用超临界CO2辅助酶促反应除去样品中的蛋白质、淀粉和脂肪；最后利用一定浓度的ClO2并用超声波辅助脱色，干燥磨碎得到成品。本发明方法工艺简单、化学试剂用量少，不仅降低了生产成本，而且保证膳食纤维成品的质量安全，产品得率高、风味好。
【专利说明】 一种采用酶-物理法提取木薯渣中膳食纤维的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种膳食纤维的提取方法，特别是一种采用酶-物理法提取木薯渣中膳食纤维的方法。
技术背景
[0002]木薯是热带作物，与马铃薯和红薯并称为世界三大薯类作物，现广泛分布于中国华南地区，其中以广西、海南、广东栽培最多。木薯含有大量的淀粉，被广泛用于制取淀粉及作为发酵生产酒精的原料。随着中国对淀粉需求的增加、木薯制取燃料乙醇以及木薯深加工产业的发展，木薯的需求量也随之增加，目前国内木薯产量已无法满足需求，每年需从国外进口大量的木薯。在木薯使用量增加的同时，产生的废洛一木薯渣也不断增加。
[0003]长期存放的木薯渣会发酵腐败，臭气弥漫，不仅使木薯原料利用率变低，还占用宝贵的土地资源，并给周边环境造成恶劣影响。目前，木薯渣的处理方式有以下几种:(1)加工处理后用作动物饲料；(2)厌氧发酵生产沼气；(3)用作培养菇类培养基；(4)与煤混合后燃烧提供热能，或是干燥后制作压缩燃料棒。但是，在这些加工方法中，加工过程会留下大量的有机废弃物，将木薯渣干燥后可直接用作配合饲料的主要原料，但木薯渣中还是含有大量淀粉，干燥过程较难控制，耗能大。木薯渣用作培养基时，发酵时间长且营养不能完全释放和提高。燃烧木薯渣虽能提供热能但会产生大量的废气污染。因此大量木薯渣还是难以有效利用，不仅处理成本高还会造成一定的环境压力。
[0004]膳食纤维是一种不易被消化的碳水化合物，是健康饮食中不可缺少的。膳食纤维在保持消化系统健康上扮演着重要的角色，同时摄取足够的膳食纤维也可以预防心血管疾病、癌症、糖尿病以及其它疾病。膳食纤维可以清洁消化壁和增强消化功能，稀释和加速食物中的致癌物质和有毒物质的移除从而保护脆弱的消化道和预防结肠癌。它也可以减缓消化速度和快速排泄胆固醇，所以可让血液中的血糖和胆固醇控制在最理想的水平。木薯渣中含有丰富的膳食纤维，具有较高的再利用价值。若能有效地提取木薯渣中的膳食纤维，这不仅能提高木薯渣的附加值，而且还能缓解环境压力不产生二次污染。
[0005]目前，膳食纤维的提取方法主要有化学法、酶法、酶碱法、膜分离法和发酵法。但是很多方法依然存在提取率不高，步骤繁琐，化学试剂消耗量大等问题。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、成本低、化学试剂用量少、得率高的提取膳食纤维的方法。
[0007]本发明以如下技术方案解决上述技术问题:
[0008]本发明一种采用酶-物理法提取木薯渣中膳食纤维的方法，该方法包括以下步骤:
[0009]( I)预处理:将干木薯渣放入球磨机进行研磨，得到磨碎品；
[0010](2)将步骤(I)得到的磨碎品继续加入蒸馏水，使固液比达到1: 8?10 ;[0011](3)超临界CO2辅助酶解、脱脂:将步骤(2)得到的混合液调pH值至4.5?6.5后，加入质量百分比为干木薯渣质量的0.5?0.9%的复合酶，置于超临界CO2流体萃取装置的萃取筒内，设定压力为25?30MPa，温度为40?50°C，时间为60?lOOmin，CO2流量为 20 ?25L/h ；
[0012](4)取出萃取筒中经过步骤(3)得到的脱脂酶解液，过滤并用蒸馏水清洗至中性；
[0013](5)脱色:调节pH至5?6，加入质量浓度为0.2?0.3%C102溶液，并用超声波辅助脱色；
[0014](6)将步骤(5)中得到的物质用蒸馏水清洗至中性，烘干磨碎得到成品。
[0015]所述步骤(I)中，干木薯渣的含水率低于15%。
[0016]所述步骤(I)中，球磨机的转速为400?450r/min,使磨碎品的目数处于40?50目。
[0017]所述步骤(3)中，复合酶由以下分别为干木薯渣质量百分比的组分混合配制成:α -淀粉酶0.2?0.3%、糖化酶0.1?0.2%、风味蛋白酶0.1?0.2%、菠萝蛋白酶或木瓜蛋白酶0.1?0.2%ο
[0018]所述步骤(5)中，0.2?0.3%C102溶液用量是每Ig干木薯渣配用0.4?0.5mL的ClO2溶液。
[0019]所述步骤(5)中，超声波的功率为200?300W，反应时间为10?20min，温度为
50?60。。。
[0020]所述步骤(6)中，烘干至含水率低于12%。
[0021]所述步骤(6)中，将清洗后的物质置于60?65°C的干燥箱内干燥。
[0022]所述步骤(6)中，磨碎至过80?120目筛。
[0023]本发明方法是采用酶-物理法制备工业木薯渣中的膳食纤维，以提高木薯渣的附加值。
[0024]本发明方法具有如下优点:
[0025]I)经过球磨预处理可使淀粉、蛋白质更容易被水解完全。因为经过球磨之后，膳食纤维形成多孔结构，结构更加松散，酶更容易进入作用于各种物质。
[0026]2)在超临界CO2条件下，样品的酶催化效率大大提高，工艺时间极大缩短也减少了酶的使用量，更是减少成本的同时也提高了膳食纤维的提取率。此外，在该条件下也能脱除样品中脂肪的含量，得到的产品更加纯净。
[0027]3)蛋白质水解之后会产生难闻的臭气，而且在水解过程中会产生苦味肽，使水解物具有苦味。利用风味复合酶可以有效地减少臭味和苦味妝的形成，提闻广品的感官指标。
[0028]4)超声波有强烈的分散作用和空化效应，能显著增强ClO2与物料反应效果，从而提高ClO2的利用率，使脱色效果更好。
[0029]5)整个处理方法使用的化学试剂较少，基本无残留，并且利用物理方法辅助酶解和脱色，不仅提高膳食纤维的得率，而且在口感和外观上也更佳，产品质量更高。
[0030]6)本发明方法与其它膳食纤维提取的方法相比，得率可以达到88?90%，提高了5?10% ;淀粉残留率为2?2.5%，蛋白质残留率为1.5?2.0%，脂肪的残留率为0.2?
0.4% ;各项物化指标和微生物指标均达到国家标准。【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是本发明方法的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0032]本发明方法采用酶-物理法，与以往的方法不同的是使用极少的化学试剂，结合一定的物理手段提高了膳食纤维的提取率，且获得的产品色泽佳纯度高。本发明方法提取膳食纤维本着绿色环保的原则，首先将样品进行球磨预处理，能够使在后续工艺木薯渣中的淀粉、蛋白质的水解更彻底，有利于提高膳食纤维的提取率；使用的复合酶减少了苦味肽的形成，使产品的风味良好；利用超临界CO2辅助酶促反应不仅使酶解效果比单独酶解效果好，而且除去了样品中的脂类等其它杂质；cio2和超声波一起脱色，得到的产品脱色效果佳。整个工艺操作简单，所用的化学药品较少，不仅降低了生产成本而且保证膳食纤维成品的质量安全，理化因素和微生物控制符合国家标准。本方法与以往的提取方法相比，更加经济、环保，广品的感官指标也更闻。
[0033]以下结合附图对本发明方法进一步描述。
[0034]若得到的是新鲜木薯渣，取一定量的鲜木薯渣置于45?55°C干燥箱烘干至含水率低于15%。若得到的是干木薯渣，挑出大颗粒杂质如石头等。将干燥的木薯渣置于球磨机中进行研磨，设定转速为400?450r/min，使样品的目数达到40?50目。从球磨机中取出磨碎的木薯渣，加入蒸馏水并搅拌使固液质量比达到1: 8?10。先用lmol/LHCl溶液粗调，再用0.lmol/LHCl溶液微调使pH值为4.5?6.5，接着加入质量百分比为干木薯渣质量的0.5?0.9%的复合酶，复合酶由α -淀粉酶、糖化酶、风味蛋白酶和菠萝蛋白酶混合制成，或者由α -淀粉酶、糖化酶、风味蛋白酶和木瓜蛋白酶混合制成，其中0.2?0.3%α -淀粉酶，0.1?0.2%糖化酶，0.1?0.2%风味蛋白酶，0.1?0.2%菠萝蛋白酶或木瓜蛋白酶，上述百分比均为干木薯渣的质量百分比。将上述物质置于超临界CO2流体萃取装置的萃取筒，将料筒放入萃取缸，装好压环、密封圈，旋紧上堵头，开动超临界CO2萃取装置，CO2流体开始循环，设定压力为25?30MPa，温度为40?50°C，时间为60?lOOmin，CO2流量为20?25L/h。当萃取缸、分离器温度和压力达到设定值后，记录萃取时间，达到萃取时间后，从分离器的出料口收集萃取物，结束萃取，取出料筒，得到脱脂的酶解液。接着将酶解液过滤用蒸馏水清洗至中性，再用0.lmol/LHCl微调至pH为5?6，加入质量浓度为0.2?0.3%的ClO2溶液，ClO2溶液用量是:每Ig干木薯渣配用0.4?0.5mL的ClO2溶液，并用超声波辅助反应脱色。设定超声波的功率为200?300W，反应时间为10?20min，温度为50?60°C。脱色后的最终样品用蒸馏水直接清洗至中性，置于干燥箱内于60?65°C干燥，使样品的含水率低于12%，取出样品磨碎，过80?120目筛即制得膳食纤维成品。
[0035]实施例1
[0036]取15g干木薯渣放入球磨机中进行研磨，设定转速为400r/min，使样品目数达到40目。从球磨机中取出磨碎品置于250mL烧杯中加入蒸馏水并搅拌使固液比为1: 8。先用lmol/LHCl粗调，再用0.lmol/LHCl微调使pH为4.5，接着加入干木薯渣质量的0.5%的复合酶，复合酶由α -淀粉酶、糖化酶、风味蛋白酶和菠萝蛋白酶混合制成，其中0.2% α -淀粉酶，0.1%糖化酶，0.1%风味蛋白酶，0.1%菠萝蛋白酶。将上述样品置于超临界CO2流体萃取装置的萃取筒，将料筒放入萃取缸，装好压环、密封圈，旋紧上堵头，开动超临界CO2萃取装置，CO2流体开始循环，设定压力为25MPa，温度为40°C，时间为60min，CO2流量为20L/h。当萃取缸、分离器温度和压力达到设定值后，记录萃取时间，达到萃取时间后，从分离器的出料口收集萃取物，结束萃取，取出料筒，得到脱脂的酶解液。将得到的酶解液过滤，用蒸馏水清洗到中性(即pH为7)。再用0.lmol/LHCl微调至pH为5.0,再加入0.2%C102溶液
7.5mL，并用超声波辅助反应脱色。设定超声波的功率为200W，反应时间为lOmin，温度为50°C。脱色后的最终样品用蒸馏水直接清洗至中性(即pH为7)，再置于干燥箱中于60°C干燥，使样品的含水率低于12%，取出样品磨碎过120目筛制得膳食纤维成品。该膳食纤维产品提取率为88%,淀粉残留率为2.3%,蛋白质残留率为1.0%,脂肪的残留率为0.5%ο广品风味独特，无异味，脱色效果良好。
[0037]实施例2
[0038]取18g干木薯渣挑出大颗粒杂质如石头等。接着将上述样品放入球磨机中进行研磨，设定转速为420r/min，使样品目数达到45目。从球磨机中取出磨碎品置于250mL烧杯中，加入蒸馏水并搅拌使固液比达到1: 9。用lmol/LHCl粗调，再用0.lmol/LHCl微调使pH为5.5，接着加入为干木薯渣质量的0.7%的复合酶，复合酶由α -淀粉酶、糖化酶、风味蛋白酶和菠萝蛋白酶混合制成，其中0.25%α-淀粉酶，0.15%糖化酶，0.15%风味蛋白酶，0.15%菠萝蛋白酶。将上述样品置于超临界CO2流体萃取装置的萃取筒，将料筒放入萃取缸，装好压环、密封圈，旋紧上堵头，开动超临界CO2萃取装置，CO2流体开始循环，设定压力为27MPa，温度为45°C，时间为80min，C02流量为23L/h。当萃取缸、分离器温度和压力达到设定值后，记录萃取时间，达到萃取时间后，从分离器的出料口收集萃取物，结束萃取，取出料筒，得到脱脂的酶解液。将得到的酶解液过滤用蒸馏水清洗至中性(即PH为7)。再用0.lmol/LHCl微调至pH为5.5，再加入0.25%C102溶液7.2mL,并用超声波辅助反应脱色。设定超声波的功率为250W，反应时间为15min，温度为55°C。脱色后的最终样品用蒸馏水直接清洗至中性(即PH为7)。再置于干燥箱于63°C干燥，使样品的含水率低于12%，取出样品磨碎过100目筛制得膳食纤维成品，该膳食纤维产品提取率为89%，淀粉残留率为2.2%，蛋白质残留率为
1.6%，脂肪的残留率为0.4%。产品风味独特，无异味，脱色效果良好。
[0039]实施例3
[0040]取20g干木薯渣挑出大颗粒杂质如石头等。接着将上述样品放入球磨机中进行研磨，设定转速为450r/min,使样品目数达到50目。从球磨机中取出磨碎品置于250mL烧杯中，加入蒸馏水并搅拌使固液比达到1: 10。用lmol/LHCl粗调，再用0.lmol/LHCl微调使PH为6.5，接着加入为干木薯渣质量的0.9%的复合酶，复合酶由α -淀粉酶、糖化酶、风味蛋白酶和木瓜蛋白酶混合制成，其中0.3%α -淀粉酶，0.2%糖化酶，0.2%风味蛋白酶，
0.2%木瓜蛋白酶。将上述样品置于超临界CO2流体萃取装置的萃取筒，将料筒放入萃取缸，装好压环、密封圈，旋紧上堵头，开动超临界CO2萃取装置，CO2流体开始循环，设定压力为30MPa，温度为50°C，时间为lOOmin，CO2流量为25L/h。当萃取缸、分离器温度和压力达到设定值后，记录萃取时间，达到萃取时间后，从分离器的出料口收集萃取物，结束萃取，取出料筒，得到脱脂的酶解液。将得到的脱脂酶解液过滤用蒸馏水清洗至中性(即PH为7)，再用
0.lmol/LHCl微调至pH为6，再加入0.3%C102溶液9mL，并用超声波辅助反应脱色。设定超声波的功率为300W，反应时间为20min，温度为60°C。脱色后的最终样品用蒸馏水直接清洗至中性(即pH为7)，再置于干燥箱于65°C干燥，使样品的含水率低于12%，取出样品磨碎过80目筛制得膳食纤维成品。该膳食纤维产品提取率为90%，淀粉残留率为2.1%，蛋白质残留率为1.5%，脂肪的残留率为0.3%。产品风味独特，无异味，脱色效果良好。
【权利要求】
1.一种采用酶-物理法提取木薯渣中膳食纤维的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: (1)预处理:将干木薯渣放入球磨机进行研磨，得到磨碎品； (2)将步骤(I)得到的磨碎品继续加入蒸馏水，使固液比达到1: 8?10; (3)超临界CO2辅助酶解、脱脂:将步骤(2)得到的混合液调pH值至4.5?6.5后，力口入质量百分比为干木薯渣质量的0.5?0.9%的复合酶，置于超临界CO2流体萃取装置的萃取筒内，设定压力为25?30MPa，温度为40?50°C，时间为60?lOOmin，CO2流量为20?25L/h ； (4)取出萃取筒中经过步骤(3)得到的脱脂酶解液，过滤并用蒸馏水清洗至中性； (5)脱色:调节pH至5?6，加入质量浓度为0.2?0.3%C102溶液，并用超声波辅助脱色； (6)将步骤(5)中得到的物质用蒸馏水清洗至中性，烘干磨碎得到成品。
2.根据权利要求1所述采用酶-物理法提取木薯渣中膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤(I)中，干木薯渣的含水率低于15%。
3.根据权利要求1所述采用酶-物理法提取木薯渣中膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤(I)中，球磨机的转速为400?450r/min,使磨碎品的目数处于40?50目。
4.根据权利要求1所述采用酶-物理法提取木薯渣中膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，复合酶由以下分别为干木薯渣质量百分比的组分混合配制成:α -淀粉酶0.2?0.3%、糖化酶0.1?0.2%、风味蛋白酶0.1?0.2%、菠萝蛋白酶或木瓜蛋白酶0.1?0.2%。
5.根据权利要求1所述采用酶-物理法提取木薯渣中膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，0.2?0.3%C102溶液用量是每Ig干木薯渣配用0.4?0.5mL的ClO2溶液。
6.根据权利要求1所述采用酶-物理法提取木薯渣中膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤(5)中，超声波的功率为200?300W，反应时间为10?20min，温度为50?60°C。
7.根据权利要求1所述采用酶-物理法提取木薯渣中膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤(6)中，烘干至含水率低于12%。
8.根据权利要求1所述采用酶-物理法提取木薯渣中膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤(6)中，将清洗后的物质置于60?65°C的干燥箱内干燥。
9.根据权利要求1所述采用酶-物理法提取木薯渣中膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤(6)中，磨碎至过80?120目筛。
【文档编号】A23L1/308GK103689610SQ201310683328
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月16日 优先权日:2013年12月16日
【发明者】古碧, 黄丽婕, 蔡园园 申请人:广西大学