一种新型竹笋超微粉吸附剂及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种竹笋超微粉吸附剂及其制备方法。本发明的竹笋超微粉吸附剂是以竹笋为原料来制备，包括以下步骤：（1）原料挑选，清洗；（2）切块；（3）干燥；（4）粗粉碎，过筛；（5）酶活化处理；（6）烘干；（7）超微粉碎，筛分。本发明通过酶活化处理降解竹笋中的纤维素和半纤维素，使之转变为可溶的小分子膳食纤维，整体结构变得膨松、多孔隙，采用超微粉碎技术处理，增大竹笋膳食纤维的比表面积，增强吸附能力，添加在食品中可帮助吸附人体残留的重金属，预防金属中毒。
【专利说明】一种新型竹笋超微粉吸附剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种以食材为原料制成的吸附剂，具体涉及一种竹笋超微粉吸附剂及其制备方法，属于食品加工【技术领域】。
【背景技术】
[0002]重金属是指密度大于6.0的金属元素，按照这一定义除了食品卫生标准所列的铅，砷，汞，铬，镉(Pb，As，Hg，Cr，Cd)以外，铜(Cu)，锌(Zn)，锰(Mn)，镍(Ni )等常见元素也属于重金属，虽然它们也是生命活动的必须元素，但当生物过多地摄入或暴露于这类元素时，也会产生危害。2014年国家质检总局公布的不合格食品中，葡萄酒、奶粉、蜂蜜等就出现了重金属超标的现象，主要的重金属有铅(Pb)，镉(Cd)，铜(Cu)，锌(Zn)等。重金属污染具有持久性、隐蔽性、不可逆性，人类处在食物链的末端，很容易在体内积累金属离子并引发重金属中毒。
[0003]铅能引起儿童发育不良，诱发老年痴呆症，引起肾脏损伤，儿童发生铅中毒的机会远远超过成年人；镉中毒主要损害肾脏、骨骼和消化系统，是长期低剂量摄入后蓄积造成的，其潜伏期可达21年。铜和锌虽说是人体必需微量元素，但过量食入也会对人体造成伤害。过量食入铜会对肝、肾功能、神经系统造成一定损害，会引发急性铜中毒和儿童肝内胆汁淤积等病症。过量食入锌会抑制机体对铜和铁的吸收，引起缺铁性贫血。一般来说，过量的锌很难被排出体外。锌超标通常会出现在过量补充营养食品的婴幼儿当中，会出现呕吐、头疼等症状，并可能会引发代谢紊乱，甚至损伤大脑神经元，记忆力下降。因此帮助缓解重金属在人体中的积累是非常必要的。
[0004]本发明所采用的竹笋是传统的森林蔬菜之一，它富含糖、蛋白质、纤维素、矿物元素和维生素等多种营养成份。味道鲜美，营养丰富，历来受人们的喜爱。近年来还发现竹笋具有减肥、防肠癌、降血脂、抗衰老等多种保健功能，是一种新型的保健食品。竹笋及其制品是竹林资源开发中第二大类产品，其加工与贸易历史悠久。
[0005]竹笋所富含的膳食纤维和蛋白质可以吸附重金属离子，并且膳食纤维可以促进人体肠道蠕动，帮助排出吸附后的重金属。随着现代食品工业的不断发展，普通的粉碎手段已不适应生产的需要，于是出现了超微粉碎技术并得到了迅猛的发展。超微粉碎食品不仅可作为食品原料添加到糕点、糖果等多种食品中，增加食品的营养，改善食品品质和丰富食品品种，而且营养物质更容易被人体吸收。将竹笋制成超微粉，运用到食品加工行业中，有利于帮助吸附食品或人体中残留的重金属离子。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种以竹笋为原料制成的竹笋超微粉吸附剂及其制备方法。
[0007]本发明的另一个目的在于提供上述一种竹笋超微粉吸附剂的应用方式。
[0008]本发明所采用的技术方案如下:一种竹笋超微粉吸附剂，其制备方法包括如下步骤:(1)原料挑选，清洗:选择无腐烂无病变且形态完好的鲜竹笋，并清洗干净；
(2)切块:将洗干净的竹笋切成小块；
(3)干燥:在50-60°C热风干燥下干燥l(T20h，使竹笋块水分含量在25%以下，制得竹
笋干；
(4)粗粉碎，过筛:对竹笋干进行粗粉碎，过20-60目筛，得竹笋粗粉；
(5)酶活化处理:向竹笋粗粉中添加25~55U/g纤维素酶和3(T60 U/g木聚糖酶，加入缓冲液调节pH=4.8~6.0，在65~85°C下溶胀25~45min，冷却至35~55°C，活化2~5h ；
(6)烘干:将经酶活化后的竹笋粗粉在5(T60°C的烘箱中烘干，使竹笋粗粉水分含量在10%以下；
(7)超微粉碎，成品:将烘干后的竹笋粗粉进行超微粉碎，粉碎4(T50min，制得吸附剂成品。
[0009]优选的，所述酶活化处理的方法采用如下步骤:
(1)先向竹笋粗粉中先加入25~55U/g纤维素酶，加入缓冲液调节pH=4.8~6.0，在65~85 °C下溶胀25~45min，冷 却至35~55 °C，活化2~5h ；
(2)再加入30~60U/g木聚糖酶，65~85°C下溶胀25~45min，冷却至35~55°C，活化2~5h，然后用4倍乙醇沉淀静置6~10 h后离心，得沉淀物为活化后的竹笋粗粉。
[0010]优选的，所述酶活化处理的方法采用如下步骤:向竹笋粗粉中同时添加25飞5 U/g纤维素酶和3(T60U/g木聚糖酶，加入缓冲液调节pH=4.8~6.0，在65~85°C下溶胀25~45min，冷却至35飞5°C，活化时间2~5h，然后用4倍乙醇沉淀静置6~10 h后离心，得沉淀物为被活化后的竹笋粗粉。
[0011 ] 所述酶活化处理所采用的缓冲液优选为柠檬酸缓冲液。
[0012]本发明所述竹笋为食用竹笋，优选为毛竹笋、麻竹笋、绿竹笋、雷竹笋、早竹笋中的一种或几种。
[0013]所述制备方法的步骤(2)中切块时，竹笋块大小优选为(2~3)cmX (f2)cmX(I~2) cm。
[0014]所述步骤(3)干燥后的竹笋块优选水分含量为10-25%。
[0015]所述步骤(4)中粗粉粒径优选为20(T900Mm。
[0016]所述步骤(6)中的烘干时间优选为8~12h。
[0017]所述步骤(7)中超微粉粒径优选2(T40Mffl。
[0018]本发明所述的竹笋超微粉吸附剂其应用方式是作为吸附剂在食品加工过程中直接添加到食品中，用于吸附食品中超标的重金属铅、镉和金属铜、锌。
[0019]本发明相对于现有技术的有益效果如下:
(1)本发明的竹笋超微粉主要是作为吸附剂用于食品加工行业中，经本发明方法制备得到的竹笋超微粉添加到食品中，可有助于食品加工过程或食品中残留的重金属离子的吸附和去除；
(2)本发明的竹笋超微粉在制备时经过酶活化处理:由于竹笋的膳食纤维是紧密的长链结构，其中包埋了许多活性因子，通过酶活化的方式可降解部分纤维素和半纤维素，使其整体结构变得膨松、多孔隙，将活性因子暴露出来，更加有利于吸附更多的金属；
(3)本发明将预处理后的竹笋制备成粗粉、活化后再进行超微粉碎，微细化的竹笋颗粒比表面积和孔隙率增加、吸附能力增强，具有良好的分散性、吸附性、溶解性、生物活性，作为吸附剂添加到食品当中，可增加与重金属离子发生碰撞、镶嵌、包埋、附着、吸附、沉淀等作用去除重金属离子；
(4)本发明的吸附剂是以竹笋这一食材为原料制成，对人体无毒害，当添加到食品中的竹笋超微粉进入人体时，其所含的蛋白质可与人体内游离重金属离子相结合，产生沉淀并排出体外，达到去除人体内游离重金属离子，预防金属中毒的目的。
【具体实施方式】
[0020]下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。
[0021]实施例1采用以下步骤实施本发明:
(O原料挑选，清洗:选择无腐烂无病变且形态完好的新鲜毛竹笋，并清洗干净；
(2)切块:将洗干净的竹笋切成2cmXIcmX Icm的小块，平铺放在托盘中以备用；
(3)干燥:在60°C热风干燥下干燥15h，15h之后每隔一小时测一次水分含量，测得水分含量在9?10%，制得竹笋干；
(4)粗粉碎，过筛:将竹笋干取出稍冷却后用普通的粉碎机对其进行粗粉碎，过20目筛，得平均粒径为840μπι的竹笋粗粉；
(5)酶活化处理:向竹笋粗粉中先加入纤维素酶45U/g，用柠檬酸缓冲液调节pH=4.8，在80°C下溶胀30 min，冷却至50°C，活化2 h后，再加入木聚糖酶60 U/g，在80°C下溶胀30min,冷却至50°C，活化2 h，用4倍乙醇沉淀静置8 h后离心，得沉淀物为酶活化后的竹笋粗粉；
(6)烘干:将经酶活化后的竹笋粗粉在60°C的烘箱中烘干5h，5h以后每隔一小时测水分含量，继续烘干3h，测得竹笋粗粉水分含量在9% ；
(7)超微粉碎，成品:将烘干后的竹笋粗粉先粗略粉碎至粒径为900μπι左右，再采用振动式超微粉碎机进行超微粉碎，粉碎50min，制得粒径为30Mm的吸附剂成品。
[0022]重金属吸附实验:
(O分别配置铅、镉、铜和锌的离子溶液，溶液浓度为100 mg/L ；
(2)分别称取称取四份质量为Ig的上述制得的竹笋超微粉吸附剂，将其分别添加到50ml上述制得的铅、镉、铜和锌的离子溶液中，以0.lmol/L NaOH溶液调节溶液pH为7，置于摇床中，在37°C，振荡速度为100 r/min的条件下恒温振荡反应30min ;反应结束后，以4000r/min离心10 min，取出上层清液，稀释，采用火焰原子吸收光谱法进行测定；经测定，得到竹笋超微粉吸附剂对铅、镉、铜和锌离子的吸附率分别为83.4%,67.8%,68.4%和70.7%。
[0023]实施例2采用以下步骤实施本发明:
(O原料挑选，清洗:选择无腐烂无病变且形态完好的新鲜雷竹，并清洗干净；
(2)切块:将洗干净的竹笋切成3cmXIcmX Icm的小块，平铺放在托盘中以备用；
(3)干燥:在55°C热风干燥下干燥10h，1h之后测定水分含量为25%，制得竹笋干；
(4)粗粉碎，过筛:将竹笋干取出稍冷却后用普通的粉碎机对其进行粗粉碎，过60目筛，得平均粒径为245ΜΠ1的竹笋粗粉；
(5)酶活化处理:向竹笋粗粉中先加入木聚糖酶60U/g，用柠檬酸缓冲液调节pH=5.0，在80°C下溶胀30 min，冷却至50°C，活化2 h后，再加入纤维素酶45 U/g，在80°C下溶胀30min,冷却至50°C，活化2 h，用4倍乙醇沉淀静置8 h后离心，得沉淀物为酶活化后的竹笋粗粉；
(6)烘干:将经酶活化后的竹笋粗粉在50°C的烘箱中烘干10h，测得竹笋粗粉水分含量在 10% ；
(7)超微粉碎，成品:将烘干后的竹笋粗粉先粗略粉碎至粒径为100Mffl左右，再采用振动式超微粉碎机进行超微粉碎，粉碎50min，制得粒径为20Mm的吸附剂成品。
[0024]重金属吸附实验:
(O分别配置铅、镉、铜和锌的离子溶液，溶液浓度为100 mg/L ；
(2)分别称取称取四份质量为Ig的上述制得的竹笋超微粉吸附剂，将其分别添加到50ml上述制得的铅、镉、铜和锌的离子溶液中，以0.lmol/L NaOH溶液调节溶液pH为7，置于摇床中，在37°C，振荡速度为100 r/min的条件下恒温振荡反应30min ;反应结束后，以4000r/min离心10 min，取出上层清液，稀释，采用火焰原子吸收光谱法进行测定；经测定，得到竹笋超微粉吸附剂对铅、镉、铜和锌离子的吸附率分别为87.4%,79.8%,73.9%和74.5%。
[0025]实施例3采用以下步骤实施本发明:
(1)原料挑选，清洗:选择无腐烂无病变且形态完好的新鲜绿竹笋、新鲜麻竹笋，并清洗干净;
(2)切块:将洗干净的竹笋切成2cmX2cmX2cm的小块，平铺放在托盘中以备用；
(3)干燥:在50°C热风干燥下干燥15h，15h后每隔一小时测一次水分含量，继续干燥5h，测定水分含量为12%，制得竹笋干；
(4)粗粉碎，过筛:将竹笋干取出稍冷却后用普通的粉碎机对其进行粗粉碎，过40目筛，得平均粒径在350μπι的竹笋粗粉；
(5)酶活化处理:向竹笋粗粉中同时添加木聚糖酶60U/g和纤维素酶45 U/g,用柠檬酸缓冲液调节pH=4.9，在80°C下溶胀30 min,冷却至50°C，活化3 h后，用4倍乙醇沉淀静置8 h后离心，得沉淀物为酶活化后的竹笋粗粉；
(6)烘干:将经酶活化后的竹笋粗粉在55°C的烘箱中烘干8h，8 h以后每隔一小时测水分含量，继续烘干4h，测得竹笋粗粉水分含量为4% ；
(7)超微粉碎，成品:将烘干后的竹笋粗粉先粗略粉碎至粒径为900μπι左右，再采用振动式超微粉碎机进行超微粉碎，粉碎45min,制得粒径为40Mm的吸附剂成品。
[0026]重金属吸附实验:
(O分别配置铅、镉、铜和锌的离子溶液，溶液浓度为100 mg/L ；
(2)分别称取四份质量为Ig的上述制得的竹笋超微粉吸附剂，将其分别添加到50ml上述制得的铅、镉、铜和锌的离子溶液中，以0.lmol/L NaOH溶液调节溶液pH为7，置于摇床中，在37°C，振荡速度为100 r/min的条件下恒温振荡反应30min ;反应结束后，以4000 r/min离心10 min，取出上层清液，稀释，采用火焰原子吸收光谱法进行测定；经测定，得到竹笋超微粉吸附剂对铅、镉、铜和锌离子的吸附率分别为94.3%,87.85%,75.4%和78.9%。
[0027]实施例4采用以下步骤实施本发明:
(O原料挑选，清洗:选择无腐烂无病变且形态完好的新鲜毛竹笋，并清洗干净；
(2)切块:将洗干净的竹笋切成3cmX2cmX2cm的小块，平铺放在托盘中以备用； (3)干燥:在55°C热风干燥下干燥14h，14h之后每隔一小时测一次水分含量，继续干燥4h，测得水分含量在10%，制得竹笋干；
(4)粗粉碎，过筛:将竹笋干取出稍冷却后用普通的粉碎机对其进行粗粉碎，过20目筛，得平均粒径为840Mm的竹笋粗粉酶活化后的竹笋粗粉；
(5)酶活化处理:向竹笋粗粉中同时添加木聚糖酶40U/g和纤维素酶35 U/g,用柠檬酸缓冲液调节pH=4.9，在80°C下溶胀30 min,冷却至50°C，活化3 h后，用4倍乙醇沉淀静置8 h后离心，得沉淀物为经酶活化后的竹笋粗粉；
(6)烘干:将经酶活化后的竹笋粗粉在55°C的烘箱中烘干12h，测得竹笋粗粉水分含量在6% ；
(7)超微粉碎，成品:将烘干后的竹笋粗粉先粗略粉碎至粒径为SOOMffl左右，再采用振动式超微粉碎机进行超微粉碎，粉碎40min，制得粒径为30Mm的吸附剂成品。
[0028]重金属吸附实验:
(O分别配置铅、镉、铜和锌的离子溶液，溶液浓度为100 mg/L ；
(2)分别称取称取四份质量为Ig的上述制得的竹笋超微粉吸附剂，将其分别添加到50ml上述制得的铅、镉、铜和锌的离子溶液中，以0.lmol/L NaOH溶液调节溶液pH为7，置于摇床中，在37°C，振荡速度为100 r/min的条件下恒温振荡反应30min ;反应结束后，以4000r/min离心10 min，取出上层清液，稀释，采用火焰原子吸收光谱法进行测定；经测定，得到竹笋超微粉吸附剂对铅、镉、铜和锌离子的吸附率分别为85.5%,76.8%,70.2%和73.6%。
[0029]实施例5取实施例1制得的平均粒径为840Mm的竹笋粗粉，按以下步骤进行酶活化，得酶活化后的竹笋粗粉，再将酶活化后的竹笋粗粉采用实施例1步骤(6)和步骤(7)的方法制得粒径为30Mm的竹笋超微粉吸附剂:向竹笋粗粉中先加入纤维素酶55 U/g，用柠檬酸缓冲液调节pH=6，在70°C下溶胀40 min,冷却至40°C，活化5h后，再加入木聚糖酶50 U/g，在70°C下溶胀40 min,冷却至40°C，活化5 h，用4倍乙醇沉淀静置6 h后离心，得沉淀物为酶活化后的竹笋粗粉。
[0030]实施例6取实施例2制得的平均粒径为245ΜΠ1的竹笋粗粉，按以下步骤进行酶活化，得酶活化后的竹笋粗粉，再将酶活化后的竹笋粗粉采用实施例2步骤(6)和步骤(7)的方法制得粒径为30Mm的竹笋超微粉吸附剂:向竹笋粗粉中先加入木聚糖酶45 U/g，用柠檬酸缓冲液调节pH=5.5，在65°C下溶胀45min，冷却至50°C，活化4h后，再加入纤维素酶55U/g,在65°C下溶胀45min，冷却至45°C，活化4h，用4倍乙醇沉淀静置10 h后离心，得沉淀为酶活化后的竹笋粗粉。
[0031]实施例7取实施例3制得的平均粒径为350Mffl的竹笋粗粉，按以下步骤进行酶活化，得酶活化后的竹笋粗粉，再将酶活化后的竹笋粗粉采用实施例4步骤(6)和步骤(7)的方法制得粒径为30Mm的竹笋超微粉吸附剂:向竹笋粗粉中同时添加木聚糖酶30 U/g和纤维素酶25 U/g，用柠檬酸缓冲液调节pH=4.8，在85°C下溶胀25 min，冷却至35°C，活化5h后，用4倍乙醇沉淀静置6 h后离心，得沉淀物为经酶活化后的竹笋粗粉。
[0032]实施例8取实施例1制得的平均粒径为840Mm的竹笋粗粉，按以下步骤进行酶活化，得酶活化后的竹笋粗粉，再将酶活化后的竹笋粗粉采用实施例3步骤(6)和步骤(7)的方法制得粒径为20Mm的竹笋超微粉吸附剂:向竹笋粗粉中同时添加木聚糖酶50 U/g和纤维素酶55 U/g，用柠檬酸缓冲液调节pH=6，在65°C下溶胀30 min,冷却至55°C，活化2 h后， 用4倍乙醇沉淀静置IOh后离心，得沉淀物为经酶活化后的竹笋粗粉。
【权利要求】
1.一种竹笋超微粉吸附剂，其特征在于:其制备方法包括如下步骤: (1)原料挑选，清洗:选择无腐烂无病变且形态完好的鲜竹笋，并清洗干净； (2)切块:将洗干净的竹笋切成小块； (3)干燥:在50-60°C热风下干燥l(T20h，使竹笋块水分含量在25%以下，制得竹笋干； (4)粗粉碎，过筛:对竹笋干进行粗粉碎，过20-60目筛，得竹笋粗粉； (5)酶活化处理:向竹笋粗粉中添加25飞5U/g纤维素酶和3(T60 U/g木聚糖酶，加入缓冲液调节pH=4.8?6.0，在65?85°C下溶胀25?45min，冷却至35?55°C，活化2?5h ； (6)烘干:将经酶活化后的竹笋粗粉在5(T60°C的烘箱中烘干，使竹笋粗粉水分含量在10%以下； (7)超微粉碎，成品:将烘干后的竹笋粗粉进行超微粉碎，粉碎4(T50min，制得吸附剂成品。
2.根据权利要求1所述的竹笋超微粉吸附剂，其特征在于:所述酶活化处理的方法采用如下步骤: (1)先向竹笋粗粉中先加入25?55U/g纤维素酶，加入缓冲液调节pH=4.8?6.0，在65?85 °C下溶胀25?45min，冷却至35?55 °C，活化2?5h ； (2)再加入30?60U/g木聚糖酶，65?85°C下溶胀25?45min，冷却至35?55°C，活化2?5h，然后用4倍乙醇沉淀静置6?10 h后离心，得沉淀物为活化后的竹笋粗粉。
3.根据权利要求1所述的竹笋超微粉吸附剂，其特征在于:所述酶活化处理的方法采用如下步骤:向竹笋粗粉中同时添加25飞5 U/g纤维素酶和3(T60U/g木聚糖酶，加入缓冲液调节pH=4.8?6.0，在65?85°C下溶胀25?45min，冷却至35?55°C，活化时间2?5h，然后用4倍乙醇沉淀静置6?10 h后离心，得沉淀物为被活化后的竹笋粗粉。
4.根据权利要求广3中任一项所述的竹笋超微粉吸附剂，其特征在于:所述缓冲液为柠檬酸缓冲液。
5.根据权利要求1所述的竹笋超微粉吸附剂，其特征在于:所述竹笋为食用竹笋，所述食用竹笋为毛竹笋、麻竹笋、绿竹笋、雷竹笋、早竹笋中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的竹笋超微粉吸附剂，其特征在于:所述步骤(2)中竹笋块大小为(2?3)cmX (I?2)cmX (I?2) cm。
7.根据权利要求1所述的竹笋超微粉吸附剂，其特征在于:所述步骤(4)中粗粉粒径为200?900触。
8.根据权利要求1所述的竹笋超微粉吸附剂，其特征在于:所述步骤(6)中的烘干时间为8?12h。
9.根据权利要求1所述的竹笋超微粉吸附剂，其特征在于:所述步骤(7)中超微粉粒径在 20?40Mm。
10.根据权利要求上述任一项权利要求所述的竹笋超微粉吸附剂，其特征在于:所述竹笋超微粉吸附剂直接添加到食品中，用于吸附食品中超标的重金属铅、镉和金属铜、锌。
【文档编号】B01J20/30GK104028239SQ201410298990
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】林丽静, 朱怡婷, 黄晓兵, 李积华, 王一承 申请人:中国热带农业科学院农产品加工研究所, 中国热带农业科学院南亚热带作物研究所