一种借助快中子辐照技术提高玉米皮粗多糖提取率的方法
【专利摘要】本发明属于玉米精深加工【技术领域】，公开一种借助快中子辐照技术提高玉米皮粗多糖提取率的方法，解决了以玉米深加工的副产品玉米皮为原料，以玉米皮粗多糖提取率为衡量指标，通过单因素试验和响应面试验设计方法，设计出一条包括玉米皮含水量的调适、双螺杆挤压膨化、超微粉碎、快中子辐照处理、浸提的生产工艺，实现玉米皮粗多糖提取率提高了27.1%以上。本发明首次将快中子辐照技术应用于玉米皮粗多糖提取，其优势体现在：辐照处理操作简便；物料被辐照均匀；辐照处理相对能耗低、效果好；辐照处理物料的同时，还实现了对原料进行杀菌。本发明为促进玉米皮资源综合利用开发系列化功能食品的研究与其产业化推广提供一定的前期技术基础。
【专利说明】一种借助快中子辐照技术提高玉米皮粗多糖提取率的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于玉米精深加工及其副产物综合利用的【技术领域】，涉及一种借助快中子辐照技术提高玉米皮粗多糖提取率的方法，以玉米深加工企业生产的一种副产品一玉米皮为原料，以玉米皮粗多糖提取率为衡量指标，通过单因素试验和响应面试验设计方法，设计出一条包括玉米皮含水量的调适、双螺杆挤压膨化、超微粉碎、快中子辐照处理、浸提的生产工艺，实现了玉米皮粗多糖提取率提高了 27.1%以上。
【背景技术】
[0002]玉米皮是玉米深加工企业生产的一种副产品，即将玉米颗粒经过浸泡后进入淀粉生产过程，后经洗涤、挤水、烘干等工序加工而成的，其主要成分是纤维、淀粉、蛋白质等。玉米经过浸泡、破碎后分离出来的玉米表皮，其中所含蛋白质、淀粉含量较高。现阶段玉米皮的主要作用是作为制备麸质饲料、饲料酵母、膳食纤维的原料，其利用效率及实用价值特别低。
[0003]辐照技术通常作为食品领域杀菌关键技术，是将电子加速器(0.2~IOMeV)产生的电子线作用到被辐照食品原料或产品上，使被辐照物质发生一系列物理、化学、生物化学变化，导致物质发生降解、聚合、交联、改性等现象。现阶段辐照技术在食品加工领域中有广泛的应用:辐照杀菌技术利用射线的穿透性杀死被照物表面的各种微生物，抑制微生物的某些生理活动，从而达到延长食品储藏保鲜时间的作用，同时利用辐照技术还可以对食品进行杀虫处理，抑制产品发芽，延长食品成熟和储藏期，改善食品的品质和加工品质，还可以利用辐照技术对食品 进行检疫处理。在实际生产生活中，辐照技术已经在食品的商业化生产中起到了很大的作用，利用4kGy~SkGy射线处理脱水蔬菜可以有效地杀灭产品的微生物，使蔬菜在感官性状上有很大的改观。辐照可以处理低温肉制品，在提高感官指标的同时不破坏其营养成分，使其保持良好的新鲜感有较好的卫生质量。除此之外，辐照处理在保健食品及食品添加剂的生产中也有广泛应用，效果极佳。利用辐照技术处理原料有以下优点:①辐照是一种冷处理物理方法，能够较好的保持食品原有的风味和外观；②辐照的穿透能力强可以不打开包装的前提下均匀的对食品进行处理；③辐照处理对食品无有害物质残留，环保、无污染。④辐照处理能耗较低，自动化程度较高。
[0004]植物多糖是广泛存在于植物根茎叶中的一种生物大分子，它是由多个单糖分子通过糖苷键聚合脱水形成的含酮基或醛基的多羟基聚合物，植物多糖在机体的生命活动中发挥着不可替代的作用。植物多糖的提取方式多种多样，传统的植物多糖提取方法有水提醇沉法、稀碱浸提法、稀酸浸提法和酶法等。随着科学技术的不断发展，多糖研究的不断深入，新的多糖提取方法也不断产生，例如超滤法、微波辅助提取法、超微粉碎技术、超临界流体萃取法等等。酸碱提法在一些植物多糖有较高的提取效率，然而虽然这两种方法虽然可以使多糖含量增加，但寡糖的含量则相对减少，提取液需要进行反复的中和，过程繁琐，容易使糖苷键断裂，因此适用范围小。酶法是一种广泛应用的生物技术，通过改变细胞壁通透性从而提高细胞内含物溶出，从而提高提取率，提取时间较短、条件温和、回收率高、能耗较低，但是其提取成本较高。而水提法由于方法方便、简单、可操作性强，被国内外提取多糖上广泛应用，并且干扰物质少，在生产上使用安全，因此适于各种植物多糖，在多糖提取上是一种很好的方法。
[0005]本发明中所述的玉米皮多糖的含量测定方法是本专利发明人于2009年在《食品研究与开发》公开发表论文《玉米皮活性多糖提取技术》中的方法。玉米皮多糖最大吸收波长为480nm ；以浓度为横坐标(x)，吸光度为纵坐标(y)，构建的多糖含量的标准曲线的回归方程为:y = 0.0083x+0.0122(其中R2 = 0.9992);玉米皮粗多糖提取率计算公式:玉米皮多糖提取率/% =玉米皮粗多糖含量/样品干重X 100。
【发明内容】
[0006]本专利需要解决的技术问题
[0007]以玉米深加工企业生产的一种副产品——玉米皮为原料，以玉米皮粗多糖提取率为衡量指标，通过单因素试验和响应面试验设计方法，设计出一条包括玉米皮含水量的调适、双螺杆挤压膨化、超微粉碎、快中子辐照处理、浸提的生产工艺，实现了玉米皮粗多糖提取率提高了 27.1%以上。
[0008]本专利的技术方案:[0009]一种借助快中子辐照技术提高玉米皮粗多糖提取率的方法，其特征在于，以含水量1.5%~4.0%的玉米皮为原料，经过双螺杆挤压膨化、超微粉碎、快中子辐照处理、浸提过程，玉米皮粗多糖提取率提高了 27.1%以上；
[0010]I)所述的双螺杆挤压膨化过程，是将在双螺杆挤压膨化机的出料口安装适宜的模头和切刀后，将双螺杆主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在45~70°C、120~1600C、140~190°C;而后开启电源，启动双螺杆挤压膨化机，将主机转速调至20~35Hz，进料速度调至300~600g/min后，在双螺杆挤压膨化机进料口迅速开始投放含水量1.5%~
4.0 %的玉米皮，并在出料口处收集长度为5~30mm的玉米皮膨化物；
[0011]2)所述的超微粉碎过程，是利用超微粉碎机，将长度为5~30mm的玉米皮膨化物进行超微粉碎，使95%的粉碎粒度通过100~200目，得到玉米皮膨化超微粉，迅速分装成每袋200~500g密封备用；
[0012]3)所述的快中子辐照过程，是将装有200~500g玉米皮膨化超微粉的密封袋，放置于辐照剂量为9kGy~138.7kGy的条件下进行快中子辐照处理后，得到玉米皮膨化超微辐照粉，备用；
[0013]4)所述的浸提过程，是按重量比1:20~1:100称取玉米皮膨化超微辐照粉与水置于不锈钢容器中；用高速分散均质机混合处理，调控转速为2000~4000r/min，处理时间为5~20min ;再将混合液倾倒于提取罐中，升温至70~95 °C后，恒温浸提I~4h后，经过离心处理后，取上清液即为玉米皮粗多糖；经计算得知玉米皮粗多糖提取率提高了 27.1%以上。
[0014]所述的浸提过程所需用水是选用纯净水、去离子水、渗透水和蒸馏水中的任意一种。
[0015]所述的含水量1.5%~4.0%的玉米皮能够直接用玉米深加工企业生产的一种副产品——玉米皮湿料替代，经过自然晾干、鼓风干燥、微波干燥中的任意一种干燥方法，干燥至水分含量为1.5%~4.0%。
[0016]本发明技术效果:
[0017]本发明首次创新性将快中子辐照技术应用于玉米皮粗多糖提取的【技术领域】，其优势主要体现在以下4个方面:
[0018]第一，辐照处理操作简便、物料被辐照均匀；
[0019]第二，较其他微波、超声波等提取方法，辐照处理相对能耗低、效果高；
[0020]第三，辐照处理物料的同时，还实现了对原料同时进行杀菌。
[0021]第四，本发明所设计玉米皮粗多糖的提取生产技术路线简单，所需设备投资少，产品价值高，有利于促进玉米产品的综合利用和产业开发。
【具体实施方式】
[0022]实施例1:
[0023]将含水量为1.5%玉米皮为原料；将在双螺杆挤压膨化机的出料口安装适宜的模头和切刀后，将双螺杆主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在45°C、150°C、190°C ;而后开启电源，启动双螺杆挤压膨化机，将主机转速调至20Hz，进料速度调至200g/min后，在双螺杆挤压膨化机进料口迅速开始投放含水量为1.5%玉米皮，并收集长度为30mm的玉米皮膨化物；利用 超微粉碎机将玉米皮粉膨化物进行超微粉碎，使95%的粉碎粒度通过100目，得到玉米皮膨化超微粉，迅速分装成每袋500g密封备用；将装有500g玉米皮膨化超微粉的密封袋，放置于辐照剂量为9kGy的条件下进行辐照处理后，得到玉米皮膨化超微辐照粉，备用；按重量比1:100称取玉米皮膨化超微辐照粉和纯净水，依次置于不锈钢容器中；用高速分散均质机混合处理，调控转速为2000r/min，处理时间为5min ;再将混合液倾倒于提取罐中，升温至80°C后，恒温浸提3h后，经过离心处理，取上清液即为玉米皮粗多糖；经计算得知玉米皮粗多糖提取率提高了 27.6%。
[0024]实施例2:
[0025]将含水量为1.5%玉米皮为原料；将在双螺杆挤压膨化机的出料口安装适宜的模头和切刀后，将双螺杆主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在45 V、150 V、1700C ;而后开启电源，启动双螺杆挤压膨化机，将主机转速调至20Hz，进料速度调至500g/min后，在双螺杆挤压膨化机进料口迅速开始投放含水量为1.5%玉米皮，并收集长度为20mm的玉米皮膨化物；利用超微粉碎机将玉米皮粉膨化物进行超微粉碎，使95%的粉碎粒度通过200目，得到玉米皮膨化超微粉，迅速分装成每袋200g密封备用；将装有200g玉米皮膨化超微粉的密封袋，放置于辐照剂量为36.SkGy的条件下进行辐照处理后，得到玉米皮膨化超微辐照粉，备用；按重量比1:50称取玉米皮膨化超微辐照粉和去离子水，依次置于不锈钢容器中；用高速分散均质机混合处理，调控转速为2000r/min，处理时间为5min ；再将混合液倾倒于提取罐中，升温至90°C后，恒温浸提4h后，经过离心处理，取上清液即为玉米皮粗多糖；经计算得知玉米皮粗多糖提取率提高了 28.1 %。
[0026]实施例3:
[0027]将含水量为2.5%玉米皮为原料；将在双螺杆挤压膨化机的出料口安装适宜的模头和切刀后，将双螺杆主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在70°C、120°C、140°C ;而后开启电源，启动双螺杆挤压膨化机，将主机转速调至25Hz，进料速度调至500g/min后，在双螺杆挤压膨化机进料口迅速开始投放含水量为2.5%玉米皮，并收集长度为5mm的玉米皮膨化物；利用超微粉碎机将玉米皮粉膨化物进行超微粉碎，使95%的粉碎粒度通过150目，得到玉米皮膨化超微粉，迅速分装成每袋500g密封备用；将装有500g玉米皮膨化超微粉的密封袋，放置于辐照剂量为138.7kGy的条件下进行辐照处理后，得到玉米皮膨化超微辐照粉，备用；按重量比1:20称取玉米皮膨化超微辐照粉与渗透水，依次置于不锈钢容器中；用高速分散均质机混合处理，调控转速为2500r/min，处理时间为IOmin ;再将混合液倾倒于提取罐中，升温至90°C后，恒温浸提4h后，经过离心处理，取上清液即为玉米皮粗多糖；经计算得知玉米皮粗多糖提取率提高了 28.3%。
[0028]实施例4:
[0029]将含水量为2.5%玉米皮为原料；将在双螺杆挤压膨化机的出料口安装适宜的模头和切刀后，将双螺杆主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在70°C、120°C、150°C ;而后开启电源，启动双螺杆挤压膨化机，将主机转速调至25Hz，进料速度调至400g/min后，在双螺杆挤压膨化机进料口迅速开始投放含水量为2.5%玉米皮，并收集长度为5mm的玉米皮膨化物；利用超微粉碎机将玉米皮粉膨化物进行超微粉碎，使95%的粉碎粒度通过150目，得到玉米皮膨化超微粉，迅速分装成每袋250g密封备用；将装有250g玉米皮膨化超微粉的密封 袋，放置于辐照剂量为65kGy的条件下进行辐照处理后，得到玉米皮膨化超微辐照粉，备用；按重量比1:30称取玉米皮膨化超微辐照粉和蒸馏水，依次置于不锈钢容器中；用高速分散均质机混合处理，调控转速为2500r/min，处理时间为IOmin ;再将混合液倾倒于提取罐中，升温至90°C后，恒温浸提4h后，经过离心处理，取上清液即为玉米皮粗多糖；经计算得知玉米皮粗多糖提取率提高了 28.7%。
[0030]实施例5:
[0031]将含水量为4.0%玉米皮为原料；将在双螺杆挤压膨化机的出料口安装适宜的模头和切刀后，将双螺杆主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在50°C、150°C、170°C ;而后开启电源，启动双螺杆挤压膨化机，将主机转速调至25Hz，进料速度调至450g/min后，在双螺杆挤压膨化机进料口迅速开始投放含水量为4.0%玉米皮，并收集长度为20mm的玉米皮膨化物；利用超微粉碎机将玉米皮粉膨化物进行超微粉碎，使95%的粉碎粒度通过200目，得到玉米皮膨化超微粉，迅速分装成每袋250g密封备用；将装有250g玉米皮膨化超微粉的密封袋，放置于辐照剂量为135kGy的条件下进行辐照处理后，得到玉米皮膨化超微辐照粉，备用；按重量比1:30称取玉米皮膨化超微辐照粉和蒸馏水，依次置于不锈钢容器中；用高速分散均质机混合处理，调控转速为3000r/min，处理时间为15min ;再将混合液倾倒于提取罐中，升温至90°C后，恒温浸提4h后，经过离心处理，取上清液即为玉米皮粗多糖；经计算得知玉米皮粗多糖提取率提高了 29.6%。
[0032]实施例6:
[0033]将含水量为4.0%玉米皮为原料；将在双螺杆挤压膨化机的出料口安装适宜的模头和切刀后，将双螺杆主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在50°C、150°C、190°C ;而后开启电源，启动双螺杆挤压膨化机，将主机转速调至30Hz，进料速度调至300g/min后，在双螺杆挤压膨化机进料口迅速开始投放含水量为4.0%玉米皮，并收集长度为20mm的玉米皮膨化物；利用超微粉碎机将玉米皮粉膨化物进行超微粉碎，使95%的粉碎粒度通过200目，得到玉米皮膨化超微粉，迅速分装成每袋300g密封备用；将装有300g玉米皮膨化超微粉的密封袋，放置于辐照剂量为65kGy的条件下进行辐照处理后，得到玉米皮膨化超微辐照粉，备用；按重量比1:30称取玉米皮膨化超微辐照粉和纯净水，依次置于不锈钢容器中；用高速分散均质机混合处理，调控转速4000r/min，处理时间为20min ;再将混合液倾倒于提取罐中，升温至90°C后，恒温浸提4h后，经过离心处理，取上清液即为玉米皮粗多糖；经计算得知玉米皮粗多糖提取率提高了 31.2%。
[0034]实施例7:
[0035]将含水量为3%玉米皮为原料；将在双螺杆挤压膨化机的出料口安装适宜的模头和切刀后，将双螺杆主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在60°C、160°C、190°C ；而后开启电源，启动双螺杆挤压膨化机，将主机转速调至30Hz，进料速度调至300g/min后，在双螺杆挤压膨化机进料口迅速开始投放含水量为3%玉米皮，并收集长度为20mm的玉米皮膨化物；利用超微粉碎机将玉米皮粉膨化物进行超微粉碎，使95%的粉碎粒度通过200目，得到玉米皮膨化超微粉，迅速分装成每袋350g密封备用；将装有350g玉米皮膨化超微粉的密封袋，放置于辐照剂量为135kGy的条件下进行辐照处理后，得到玉米皮膨化超微辐照粉，备用；按重量比1:30称取玉米皮膨化超微辐照粉和去离子水，依次置于不锈钢容器中；用高速分散均质机混合处理，调控转速为3500r/min,处理时间为15min ;再将混合液倾倒于提取罐中，升温至90°C后，恒温浸提4h后，经过离心处理，取上清液即为玉米皮粗多糖；经计算得知玉米皮粗多糖提取率提高了 32.2%。
[0036]实施 例8:
[0037]将含水量为3.0%玉米皮为原料；将在双螺杆挤压膨化机的出料口安装适宜的模头和切刀后，将双螺杆主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在60°C、160°C、170°C ;而后开启电源，启动双螺杆挤压膨化机，将主机转速调至35Hz，进料速度调至300g/min后，在双螺杆挤压膨化机进料口迅速开始投放含水量为3.0%玉米皮，并收集长度为20mm的玉米皮膨化物；利用超微粉碎机将玉米皮粉膨化物进行超微粉碎，使95%的粉碎粒度通过200目，得到玉米皮膨化超微粉，迅速分装成每袋500g密封备用；将装有500g玉米皮膨化超微粉的密封袋，放置于辐照剂量为108.7kGy的条件下进行辐照处理后，得到玉米皮膨化超微辐照粉，备用；按重量比1:30称取玉米皮膨化超微辐照粉和与去离子水，依次置于不锈钢容器中；用高速分散均质机混合处理，调控转速为3500r/min，处理时间为15min ;再将混合液倾倒于提取罐中，升温至90°C后，恒温浸提4h后，经过离心处理，取上清液即为玉米皮粗多糖；经计算得知玉米皮粗多糖提取率提高了 33.2%。
【权利要求】
1.一种借助快中子辐照技术提高玉米皮粗多糖提取率的方法，其特征在于，以含水量1.5%~4.0%的玉米皮为原料，经过双螺杆挤压膨化、超微粉碎、快中子辐照处理、浸提过程，玉米皮粗多糖提取率提高了 27.1%以上； 1)所述的双螺杆挤压膨化过程，是将在双螺杆挤压膨化机的出料口安装适宜的模头和切刀后，将双螺杆主机的第一、第二、第三工作区的温度分别控制在45~70°C、120~1600C、140~190°C ;而后开启电源，启动双螺杆挤压膨化机，将主机转速调至20~35Hz，进料速度调至300~600g/min后，在双螺杆挤压膨化机进料口迅速开始投放含水量1.5%~4.0 %的玉米皮，并在出料口处收集长度为5~30mm的玉米皮膨化物； 2)所述的超微粉碎过程，是利用超微粉碎机，将玉米皮膨化物进行超微粉碎，使95%的粉碎粒度通过100~200目，得到玉米皮膨化超微粉，迅速分装成每袋200~500g密封备用; 3)所述的快中子辐照过程，是将装有200~500g玉米皮膨化超微粉的密封袋，放置于辐照剂量为9kGy~138.7kGy的条件下进行快中子辐照处理后，得到玉米皮膨化超微辐照粉，备用； 4)所述的浸提过程，是按重量比1:20~1:100称取玉米皮膨化超微辐照粉与水置于不锈钢容器中；用高速分散均质机混合处理，调控转速为2000~4000r/min，处理时间为5~20min ;再将混合液倾倒于提取罐中，升温至70~95°C，恒温浸提I~4h后，经过离心处理，取上清液即为玉米皮粗多糖；经计算得知玉米皮粗多糖提取率提高了 27.1%以上。
2.根据权利要求1所述的一种借助快中子辐照技术提高玉米皮粗多糖提取率的方法，其特征在于，所述的浸提过程所需用水是选用纯净水、去离子水、渗透水和蒸馏水中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种借助快中子辐照技术提高玉米皮粗多糖提取率的方法，其特征在于，所述的含水量1.5 %~4.0 %的玉米皮能够直接用玉米深加工企业生产的一种副产品——玉米皮湿料替代，经过自然晾干、鼓风干燥、微波干燥中的任意一种干燥方法，干燥至水分含量为1.5%~4.0%。
【文档编号】C08B37/00GK103923220SQ201410155282
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月17日 优先权日:2014年4月17日
【发明者】林松毅, 刘旭野, 张作明, 阮卫东 申请人:吉林大学