組合法提取馬鈴薯渣中可溶性膳食纖維的制作方法

本發(fā)明涉及一種從馬鈴薯渣中提取可溶性膳食纖維的方法，尤其涉及一種用組合方法提取馬鈴薯渣中的可溶性膳食纖維。

背景技術(shù)：

膳食纖維是人體不可缺少的第七營養(yǎng)素，分為不溶性膳食纖維(idf)和可溶性膳食纖維(sdf)。sdf在防治結(jié)腸癌、降低血液膽固醇和清除有害物質(zhì)等方面具有比idf更強的生理功能。

馬鈴薯渣是生產(chǎn)馬鈴薯淀粉過程中的副產(chǎn)物，主要成分有水、細(xì)泡碎片、殘余淀粉顆粒、纖維素和半纖維素等。由于馬鈴薯薯渣蛋白含量低、干制成本高，目前通常廢棄；既浪費資源、又污染環(huán)境。馬鈴薯渣中的總膳食纖維含量高達(dá)60％(干重)，若能將馬鈴薯渣中的可溶性膳食纖維加以提取利用，不僅可提高馬鈴薯附加值，而且還能保護(hù)環(huán)境。天然來源膳食纖維中可溶性膳食纖維含量較低，不能滿足膳食平衡需求，需提高可溶性膳食纖維含量。

目前，將idf改性成sdf的方法主要有物理法(如：機械擠壓)、化學(xué)法(如：酸堿反應(yīng))和生物法(如：酶反應(yīng))。酸堿法對膳食纖維造成的損失較大，對設(shè)備要求較高；生物法工藝不穩(wěn)定，成本高；而馬鈴薯渣含水率高達(dá)90％，黏性很大、不易分離，機械擠壓只能將含水量降低至80％。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷，本發(fā)明旨在提供一種組合法提取馬鈴薯渣中可溶性膳食纖維，本發(fā)明方法提取的可溶性膳食纖維不僅的率高、持有能力好，而且成本低、雜質(zhì)含量少。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括薯渣預(yù)處理，具體步驟如下：

1)薯渣預(yù)處理自來水沖洗薯渣、過濾，按5ug/g的比例向濾渣中加入a-淀粉酶，加熱至60～70℃、攪拌水解1h，流水洗滌、過濾,濾渣備用；保證薯渣水分含量小于81％；

2)堿洗按6ml/g的料液比向上述備用薯渣中加入濃度為2％的nahco3溶液，間隙攪拌水解1h，過濾；

3)水洗自來水沖洗經(jīng)過堿洗后的薯渣，過濾；

4)超微粉碎用膠體磨對水洗后的薯渣進(jìn)行濕法超微粉碎；

5)提取按8ml/g的料液比向經(jīng)過超微粉碎處理的薯渣中加入ph9的植酸鹽溶液、混勻，加熱至95℃、提取1.5h，過濾，取濾液；

6)分離透析將提取的濾液置于3000r/min的離心機中分離15min，清液置于透析袋中透析10h；

7)濃縮將經(jīng)過透析處理的提取物置于80℃的真空環(huán)境中濃縮至1/3體積，按1:1體積比加入乙醇，混勻、靜置1h；然后用砂芯漏斗真空抽濾，85℃干燥。

本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案為：步驟5)中薯渣與植酸鹽溶液的料液比為1g:4ml；采用微波爐加熱4min，微波爐功率為650w。

與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明由于采用了上述技術(shù)方案，采用弱堿、a-淀粉酶去除馬鈴薯渣中的大部分雜質(zhì)，對薯渣進(jìn)行超微粉碎改性，然后采用微波輔助植酸鹽溶液螯合提取可溶性膳食纖維，因此能夠提高水溶性膳食纖維得率。具體分析如下：

1、在預(yù)處理階段添加了a-淀粉酶，因此能夠除去薯渣中可溶性糖、蛋白質(zhì)、色素類及淀粉等物質(zhì)大部分雜質(zhì)，有利于提高產(chǎn)品的純度。

2、采用弱堿性的nahco3不僅可去除原料中的蛋白質(zhì)(去除率為90％)、脂肪(去除率為58％)，而且還能盡量減少纖維溶解和起到滅酶的作用，克服了強堿易引起產(chǎn)品顏色較深、影響可溶性膳食纖維得率的缺陷。

3、采用超微粉碎工藝，不僅可破壞膳食纖維分子間的氫鍵，使其分子結(jié)構(gòu)相對松散、增加了水溶性，從而提高可溶性膳食纖維含量；而且還能較大程度提高可溶性膳食纖維的持油能力。

4、以植酸鹽為提取劑，植酸根與膳食纖維中金屬離子絡(luò)合而改變纖維結(jié)構(gòu)，從而可提高其溶解性，有利于提高可溶性膳食纖維的提取率。

5、采用超微粉碎結(jié)合微波加熱萃取，不僅具有產(chǎn)品得率高(47.6％)、加熱快速、易于控溫、溶劑消耗低等優(yōu)點，而且由于微波的激活作用，因此能提高可溶性膳食纖維的持油力(29.2g/g)。

上述技術(shù)方案中，膳食纖維的成分含量、粒度，用于提取的溶劑化學(xué)性質(zhì)、濃度和用量，提取時間、提取溫度、加熱的方式等因素都會對最終產(chǎn)品品質(zhì)、提取率產(chǎn)生影響；如何選擇工藝參數(shù)直接關(guān)系到本發(fā)明方法的技術(shù)效果。以下是研究上述因素對提取膳食纖維得率的影響所作的實驗：

一、弱堿溶液濃度對堿洗效果的影響

按6ml/g的料液比向薯渣中加入濃度為1％、2％、3％、4％、5％的nahco3溶液，間隙攪拌水解1h，紗布過濾，離心，測定濾液中多糖、蛋白質(zhì)、脂肪含量。實驗結(jié)果見圖1～3。

由圖1可知，當(dāng)nahco3溶液濃度為2％時，蛋白質(zhì)去除率已接近最大值(90％左右)；圖2顯示，薯渣中脂肪含量較低，經(jīng)測定為0.85％，選擇nahco3溶液濃度為2％時，去除58％后脂肪殘余更低了；由圖3可知，當(dāng)nahco3溶液濃度為2％時，濾液中多糖的溶解度最低。結(jié)合實驗結(jié)果，nahco3的濃度確定為2％。另外，a-淀粉酶最適ph6環(huán)境，2％的nahco3ph值為8.5左右，所以nahco3還能起到滅酶的作用。

二、超微粉碎工藝對可溶性膳食纖維提取的影響

用膠體磨按濕法進(jìn)行超微粉碎，重復(fù)三次；分別測定超微粉碎前后薯渣中可溶性膳食纖維含量。實驗結(jié)果見表1：

表1：超微粉碎對可溶性膳食纖維含量的影響

從表1可看出，未經(jīng)超微粉碎處理的薯渣，其可溶性膳食纖維含量為15.7％(干基)；經(jīng)超微粉碎處理的處理薯渣，其可溶性膳食纖維含量為25.4％(干基)；可溶性膳食纖維含量提高了61.7％，說明超微粉碎有助于提高可溶性膳食纖維含量。其原因可能是超微粉碎過程中一定程度上破壞了緊密的纖維分子間的氫鍵，使其分子結(jié)構(gòu)相對松散，增加了水溶性。

三、植酸鹽ph值對提取膳食纖維得率的影響

將1％的植酸鹽溶液用naoh分別調(diào)配至ph值為2、4、6、7、8、9、10，取七份經(jīng)超微粉碎處理過的薯渣，按6ml/g的料液比分別加入上述不同ph值的植酸鹽溶液，于90℃提取2h；得到可溶性膳食纖維，烘干稱重并計算得率。實驗結(jié)果見表2：

表2：不同ph下可溶性膳食纖維的得率

由表2可知，當(dāng)ph值為9時，可溶性膳食纖維得率達(dá)到最大，提取效果最好，此時植酸以酸式鹽形式存在。故植酸鹽溶液的ph值選定為9。

四、提取時間膳食纖維得率的影響

將1％植酸鹽溶液用naoh調(diào)配至ph值為9，取四份經(jīng)超微粉碎的薯渣，按6ml/g的料液比加入調(diào)ph9的植酸溶液，于90℃分別提取1h、1.5h、2h、2.5h，制備出可溶纖維后計算得率。實驗結(jié)果見表3：

表3：提取時間對可溶性膳食纖維得率的影響

由表3可知，當(dāng)提取為1.5h時得率達(dá)到最大值；提取時間超過1.5h后，提取率反而下降?？赡苁菚r間過長，可溶性膳食纖維分解了一部分的原因；故提取時間選定為1.5h。

五、確定提取過程中植酸濃度、料液比、ph值以及溫度四項工藝參數(shù)

以提取過程中植酸濃度(a：1.0％、0.6％、0.3％)、料液比(b：1:4、1:6、1:8)、ph(c：8.5、9、9.5)和溫度(d：90℃、95℃、100℃)四個因素設(shè)計進(jìn)行l(wèi)9(3⁴)正交實驗。實驗結(jié)果見表4：

表4：植酸提取的正交實驗結(jié)果

由表4可看出，提取溫度超過95℃后提取率反而下降，可能是溫度過高而使可溶纖維結(jié)構(gòu)遭到破壞，溶液粘度增大而導(dǎo)致提取率降低。因極差ra＞rb＞rc＞rd，可知四個因素對可溶性膳食纖維提取的影響次序大小為：植酸濃度＞料液比＞ph＞溫度。在該最優(yōu)條件下進(jìn)行3組平行驗證試驗，可溶性膳食纖維平均得率為38.5％，高于表7正交試驗中任何一個處理，說明優(yōu)化組合提高了的可溶性膳食纖維溶解效果。綜合以上各項實驗結(jié)果，超微粉碎后的馬鈴薯薯渣，用植酸鹽溶液提取可溶性膳食纖維的工藝條件為：調(diào)ph為9的0.6％植酸溶液，按料液比1:8添加于預(yù)處理后經(jīng)堿洗的馬鈴薯渣中，于95℃提取1.5h，可溶性膳食纖維的得率可達(dá)38.5％。

六、微波輔助提取工藝參數(shù)的確定

用nahco3將0.6％植酸鹽溶液調(diào)至ph9，以料液比(a：1:4、1:5、1:6)、微波功率(550w、650w、750w)、加熱時間(2min、4min、6min)進(jìn)行三因素三水平的l9(3³)的正交試驗。實驗結(jié)果見表5：

表5：微波輔助提取可溶性膳食纖維的正交實驗結(jié)果

由表5知，微波輔助萃取的優(yōu)化工藝參數(shù)為a1b2c2，即料液比為1:4，微波爐功率650w，加熱4min。因極差rc＞rb＞ra，三個因素對可溶性膳食纖維提取的影響次序大小為：加熱時間＞微波功率＞料液比。在最優(yōu)條件下進(jìn)行三組平行驗證試驗，可溶性膳食纖維平均提取率為47.6％，高于正交試驗中任何一個處理，說明優(yōu)化組合提高了可溶性膳食纖維溶解效果。

將表4、表5的提取工藝相比可以看出，料液比值由1:8減小為1:4，提取時間由1.5h減少為4min，說明微波萃取具有產(chǎn)品得率高、加熱快速、易于控溫、溶劑消耗低等優(yōu)點。

附圖說明

圖1是nahco3溶液對薯渣中蛋白質(zhì)含量去除率的影響曲線圖；

圖2是nahco3溶液對薯渣中脂肪含量去除率的影響曲線圖；

圖3是nahco3溶液對薯渣中多糖含量去除率的影響曲線圖。

具體實施方式

下面結(jié)合具體的實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

實施例1

1)薯渣預(yù)處理自來水沖洗薯渣、雙層紗布過濾，以盡量去除原料中可溶性糖、蛋白質(zhì)、色素類及淀粉等物質(zhì)；濾渣將浸在自來水中，按5ug/g的比例向濾渣中加入a-淀粉酶，加熱至60～70℃、攪拌水解1h，流水洗滌、紗布過濾，濾渣備用；保證薯渣水分含量小于81％；

2)堿洗按6ml/g的料液比向上述備用薯渣中加入濃度為2％的nahco3溶液，間隙攪拌水解1h，過濾；

3)水洗自來水沖洗經(jīng)過堿洗后的薯渣，雙層紗布過濾，以去除可溶性糖、a-淀粉酶；

4)超微粉碎用膠體磨對水洗后的薯渣進(jìn)行濕法超微粉碎；

5)提取按8ml/g的料液比向經(jīng)過超微粉碎處理的薯渣中加入ph9的植酸鹽溶液、混勻，加熱至95℃、提取1.5h，八層紗布過濾，取濾液；

6)分離透析將提取的濾液置于3000r/min的離心機中分離15min，清液置于透析袋中透析10h；

7)濃縮將經(jīng)過透析處理的提取物置于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀中，于80℃真空環(huán)境中濃縮至1/3體積，按1:1體積比加入乙醇，混勻、靜置1h；然后用砂芯漏斗真空抽濾，85℃干燥，得乳白色蓬松狀。

經(jīng)測定，采用本實施例制備的可溶性膳食纖維，其得率為38.5％、持油力為23.3g/g。

實施例2

各步驟同實施例1；其中，步驟5)中的薯渣與植酸鹽溶液的料液比為1g:4ml，采用微波爐加熱4min，微波爐功率為650w。經(jīng)測定，采用本實施例制備的可溶性膳食纖維，其得率為47.6％、持油力為29.2g/g。