專利名稱:高壓微射流超微粉碎與酶解耦合提取果渣膳食纖維的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物深加工技術領域：
，具體涉及一種高壓微射流超微粉碎與酶解耦合提取果渣膳食纖維的方法。
背景技術：
膳食纖維被稱為繼水、蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、礦物質(zhì)、維生素之外的“第七大營養(yǎng)素”。現(xiàn)代醫(yī)學和營養(yǎng)學研究表明，膳食纖維在人體內(nèi)雖不能被腸道吸收，但有助于調(diào)節(jié)體內(nèi)碳水化合物和脂質(zhì)的代謝及礦物質(zhì)的吸收，能顯著降低血脂和體內(nèi)過氧化水平，對肥胖病、高血壓、高血脂、動脈粥樣硬化、糖尿病、結(jié)腸病及心血管疾病等有一定的預防作用，有提聞免疫力等生理功能。
膳食纖維的化學組成特性決定其理化性質(zhì)，根據(jù)溶解性的不同可分為水溶性膳食纖維(SDF)和水不溶性膳食纖維(IDF)兩大類。兩種膳食纖維在體內(nèi)的生理功能是不盡相同的，可溶性膳食纖維在延長食物于消化道內(nèi)的滯留時間、節(jié)約胰島素分泌、改善耐糖性、阻礙膽固醇微膠化、降低膽固醇吸收能力等功能上優(yōu)于不溶性膳食纖維；而不溶性膳食纖維在改善消化道機能、吸附毒性金屬離子、增加膽固醇的排泄量、增加排便次數(shù)上優(yōu)于可溶性膳食纖維。目前，市售的膳食纖維產(chǎn)品主要來自谷物、果蔬、豆類及菌藻類，基本成分是不溶性膳食纖維，或者不溶性膳食纖維和水溶性膳食纖維的混合物，這些產(chǎn)品中水溶性膳食纖維含量較少，兩者比例不合理，不能滿足人體的生理功能需求。
目前國內(nèi)外提取膳食纖維的方法主要有化學提取法、酶提取法、化學一酶結(jié)合提取法、膜分離法和發(fā)酵法。對膳食纖維進行改性的方法有:生物技術方法(酶法、發(fā)酵法)、化學處理方法(主要有酸法、堿法)和物理方法(機械降解處理法)。這些方法都是單一、獨立的，缺乏有效的結(jié)合，導致提取效率低，產(chǎn)品活性低，或者工序過于復雜，不利于實現(xiàn)工業(yè)化。因此，急需一種可以高效提取高活性膳食纖維的方法，可以將提取與改性有效結(jié)合，得到更符合人體需求的高活性膳食纖維產(chǎn)品。
高壓微射流超微粉碎技術是國外近些年發(fā)展起來的性能優(yōu)異的濕法超微粉碎技術，尤其是美國、日本、加拿大等國研制的高壓微射流設備代表了該技術發(fā)展的前沿，國內(nèi)的研究所也在研制類似的設備。高壓微射流超微粉碎設備可產(chǎn)生擠壓力、剪切力、沖擊力，經(jīng)過液-液、液-固之間的高速撞擊、高剪切、空穴作用等，使物料的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。高壓微射流超微粉碎設備可以做到納米分散，細化效果可達0.1ym甚至以下，壓力高達100 200MPa，因此也稱為納米均質(zhì)機或超高壓均質(zhì)機，具有顆粒粒徑分布均勻、操作簡單、無污染、可在線清潔消毒、可高效率進行細胞破壁等諸多優(yōu)點。如劉成梅等人發(fā)明的“用微射流瞬時高壓技術制備高性能百合全粉的方法”(公開號:CN 101019627A)，使用該設備改善百合超微全粉的物理特性和產(chǎn)品性能。劉偉等發(fā)明的“薄膜分散-動態(tài)高壓微射流制備中鏈脂肪酸納米脂質(zhì)體”方法(公開號:CN 101940320)，也使用該設備制備性質(zhì)優(yōu)良的中鏈脂肪酸納米脂質(zhì)體。
另外，我國是濃縮果蔬汁的生產(chǎn)和出口大國，榨汁后剩下大量的果渣，極易腐敗變質(zhì)，處理不當會造成嚴重的環(huán)境污染和資源浪費，而利用廢棄果渣制備膳食纖維產(chǎn)品，有利于提高果蔬的資源利用率，提升果蔬的產(chǎn)品附加值，促進經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種高壓微射流超微粉碎與酶解耦合提取果渣膳食纖維的方法，同時得到兩種高活性膳食纖維產(chǎn)品。
一種高壓微射流超微粉碎與酶解耦合提取果渣膳食纖維的方法，按照如下步驟進行:
(I)將榨汁后剩下的桃渣加水分散，桃洛與水的質(zhì)量比為1: (3-5)，攪拌均勻，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至6 7，制成桃渣漿；
(2)除淀粉:在桃渣漿中加入占桃渣漿質(zhì)量0.05 0.2%的耐高溫α -淀粉酶，85 95°C條件下攪拌酶解15 90min ；
(3)除蛋白:將經(jīng)過步驟(2)酶解的桃渣漿冷卻至40 60°C后，加入中性蛋白酶，添加量為桃渣漿質(zhì)量的0.01 0.1%, 55 65°C條件下攪拌酶解15 90min ；
(4)滅酶:在95°C水浴鍋中滅酶2min,冷卻至室溫；
(5)剪切:將經(jīng)過步驟(4)處理的桃渣漿用高速剪切儀處理10 20min，轉(zhuǎn)速為8000 12000 r/min，并按桃渣漿與純凈水的質(zhì)量比為1:(8-15)加入純凈水；
(6)將經(jīng)過步驟(5)處理的桃渣漿用高壓微射流超微粉碎設備于25°C進行處理，處理壓力為80 160MPa，處理次數(shù)為 2 6次；
(7)高壓微射流超微粉碎處理后的桃渣漿用HCl溶液調(diào)節(jié)pH至3.5 5.5，加入纖維素酶，纖維素酶的添加量為桃渣漿質(zhì)量的I 3%，在45 55°C恒溫水浴搖床中，酶解6 IOh,恒溫水浴搖床的轉(zhuǎn)速為100 120 r/min,酶解結(jié)束后,滅酶,冷卻至室溫,將酶解液離心分離；
(8)將步驟(7)酶解液離心后的沉淀物經(jīng)2 4次水洗，水洗的總用水量為沉淀物質(zhì)量的5-10倍，離心分離，水洗液并入酶解后的上清液中，得到混合液，沉淀物經(jīng)過真空干燥，粉碎，得到不溶性膳食纖維產(chǎn)品；
(9)將步驟(8)得到的混合液離心，取上清液經(jīng)過50 60°C，0.08 0.1MPa真空度下的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至原體積的1/10，得到濃縮液，向所得濃縮液中添加4倍體積的95%乙醇進行醇沉，離心分離得到沉淀物，再經(jīng)真空干燥，粉碎，得到水溶性膳食纖維產(chǎn)品。
步驟(I)所述桃渣的水分含量為70 90%。
所述耐高溫α -淀粉酶的酶活定義為:1ml酶液或Ig固體酶粉Imin液化可溶性淀粉Img所需的酶量稱為一個酶活單位，以U/ml或U/g表示；步驟(2)耐高溫α -淀粉酶的酶活為7萬 8萬U/g，該酶購自諾維信公司。
所述中性蛋白酶的酶活定義為:以血紅蛋白為底物溶液，每分鐘的分解產(chǎn)物和福林肖卡試劑反應的能力與Immol酪氨酸和福林肖卡試劑反應的能力相當所需的酶量，即I個Anson酶活，簡稱AU ;步驟(3)中性蛋白酶的酶活為0.6 2.0AU/g,該酶購自諾維信公司。
所述纖維素酶的酶活定義為:I min從底物溶液中分解產(chǎn)生Ιμπιο 還原糖所需的酶量，即I個酶活單位，以U表示；步驟(7)維素酶的酶活為300 400U/ml，該酶購自諾維信公司。
步驟(7)、步驟(8)和步驟(9)所述離心的轉(zhuǎn)速為3800-4200r/min，離心時間15 30mino
步驟(8)和步驟(9)所述真空干燥的溫度為40 60°C，真空度為0.6 0.8MPa。
本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的方法采取高壓微射流超微粉碎與酶解耦合的方法提取果渣中的膳食纖維，將提取過程和活化改性過程相結(jié)合，經(jīng)過高壓超微粉碎作用和酶解作用，提高了水溶性膳食纖維的提取率，改變了膳食纖維的組成和結(jié)構(gòu)，暴露更多的結(jié)合位點，提高其吸附性、分散性，不溶性膳食纖維的持水力、持油力和溶脹性增加，水溶性膳食纖維的吸附能力增強，從而使所得的高活性膳食纖維產(chǎn)品在促進消化、增加排便、防治肥胖癥，降低膽固醇，降血脂等方面具有更加良好的生理功效。


圖1為本發(fā)明制備果渣膳食纖維的工藝流程圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步說明。
以下實施例的工藝流程圖如圖1所示。
以下實施例所述耐高溫a-淀粉酶的酶活定義為:1ml酶液或Ig固體酶粉Imin液化可溶性淀粉Img所需的酶量稱為一個酶活單位，以U/ml或U/g表示，該酶購自諾維信公司。
所述中性蛋白酶的酶活定義為:以血紅蛋白為底物溶液，每分鐘的分解產(chǎn)物和福林肖卡試劑反應的能力與Immol酪氨酸和福林肖卡試劑反應的能力相當所需的酶量，即I個Anson酶活，簡稱AU，該酶購自諾維信公司。
所述纖維素酶的酶活定義為:I min從底物溶液中分解產(chǎn)生Iymol還原糖所需的酶量，即I個酶活單位，以U表示，該酶購自諾維信公司。
實施例1
I)取榨汁后剩下的桃渣(含水量70%) 50g加水分散，桃渣與水質(zhì)量比為1: 5，攪拌均勻，用lmol/1的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為6，制成桃渣漿。
2)除淀粉:在桃渣漿中加入耐高溫a -淀粉酶高溫(酶活為7萬 8萬U/g)，加酶量為桃渣漿質(zhì)量的0.1%，在95°C條件下攪拌酶解30min。
3)除蛋白:將酶解的桃渣漿冷卻至40°C后，加入中性蛋白酶(酶活為0.6 2.0AU/g)，加酶量為酶解的桃渣漿質(zhì)量的0.016%，在60°C條件下攪拌酶解30min。
4)滅酶:在95°C水浴鍋中滅酶2min，冷卻至室溫。
5)剪切:將滅酶的桃渣漿用高速剪切儀處理20min，轉(zhuǎn)速為8000 r/min,并按桃渣漿與水的質(zhì)量比為1:10添加純凈水。
6)將步驟5)中所得的桃渣漿用高壓微射流超微粉碎設備于25°C進行處理，處理壓力為140MPa，處理次數(shù)為4次。
7)采用高壓微射流超微粉碎處理后的桃渣漿用lmol/1的HCl調(diào)節(jié)pH為5，加入纖維素酶(酶活為300 400U/ml)，添加量為桃渣漿質(zhì)量的2%，在50°C恒溫水浴搖床(120r/min)中，酶解8h。酶解結(jié)束后,滅酶,冷卻至室溫,再將酶解液離心分離(轉(zhuǎn)速4200r/min離心時間20min)。
8)酶解液離心后沉淀物經(jīng)過4次水洗，每次用水50ml，離心分離(轉(zhuǎn)速4200r/min離心時間20min)，水洗液并入酶解后上清液，沉淀物經(jīng)過60°C、0.8MPa真空干燥，粉碎，得到不溶性膳食纖維產(chǎn)品。
9)酶解液離心后上清液經(jīng)過60°C，0.1MPa真空度下的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至原體積的1/10，向所得濃縮液中添加4倍體積的95%乙醇，醇沉3h，離心分離(轉(zhuǎn)速4200r/min離心時間20min)得到沉淀物，再經(jīng)40°C、0.8MPa真空干燥，粉碎，得到水溶性膳食纖維產(chǎn)品。
10)此條件下得到水溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維的提取率分別為37.29%、42.37%，純度分別為56.49%、89.82%。水溶性膳食纖維的膽固醇吸附能力為24.08mg/g(ρΗ2)、25.31mg/g (pH7)，膽酸鈉吸附能力為499.80mg/g。水不溶性膳食纖維的持水力為7.67g/g，持油力為 7.58g/g，溶脹性為 5.85ml/g。
實施例2
I)取榨汁后剩下的桃渣(含水量80%)100g加水分散，桃渣與水質(zhì)量比為1: 4，攪拌均勻，用lmol/1的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為6.5，制成桃渣漿。
2)除淀粉:在桃渣漿中加入耐高溫α -淀粉酶(酶活為7萬 8萬U/g)，加酶量為桃渣漿質(zhì)量的0.12%，在90°C條件下攪拌酶解40min。
3)除蛋白:將酶解的桃渣漿冷卻至45°C后，加入中性蛋白酶(酶活為0.6 2.0AU/g)，加酶量為酶解的桃渣漿質(zhì)量的0.01%，在55°C條件下攪拌酶解40min。
4)滅酶:在95°C水浴鍋中滅酶2min，冷卻至室溫。
5)剪切:將滅酶的桃渣漿用高速剪切儀處理lOmin，轉(zhuǎn)速為12000 r/min,并按桃渣漿與水的質(zhì)量比為1:8添加純凈水。
6)將步驟5)中所得的桃渣漿用高壓微射流超微粉碎設備于25°C進行處理，處理壓力為120MPa，處理次數(shù)為6次。
7)采用高壓微射流超微粉碎處理后的桃渣漿用lmol/1的HCl調(diào)節(jié)pH為4.5，加入纖維素酶(酶活為300 400U/ml )，添加量為桃渣漿質(zhì)量的1%，在55°C恒溫水浴搖床(110r/min)中，酶解10h。酶解結(jié)束后,滅酶,冷卻至室溫,再將酶解液離心分離(轉(zhuǎn)速4000r/min離心時間25min)。
8)酶解液離心后沉淀物經(jīng)過2次水洗，每次用水100ml，離心分離(轉(zhuǎn)速4000r/min離心時間25min)，水洗液并入酶解后上清液，沉淀物經(jīng)過50°C、0.6MPa真空干燥，粉碎，得到不溶性膳食纖維產(chǎn)品。
9)酶解液離心后上清液經(jīng)過55°C，0.0SMPa真空度下的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至原體積的1/10，向所得濃縮液中添加4倍體積的95%乙醇，醇沉2h，離心分離(轉(zhuǎn)速4000r/min離心時間25min)得到沉淀物，再經(jīng)45°C、0.7MPa真空干燥，粉碎，得到水溶性膳食纖維產(chǎn)品。
10)此條件下得到水溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維的提取率分別為29.68%、45.83%，純度分別為50.07%、85.88%，水溶性膳食纖維的膽固醇吸附能力為22.83mg/g(ρΗ2)、23.55mg/g (pH7)，膽酸鈉吸附能力為489.50mg/g。水不溶性膳食纖維的持水力為7.43g/g，持油力為 7.21g/g，溶脹性為 5.18ml/g。
實施例3[0054]I)取榨汁后剩下的桃渣(含水量90%)500g加水分散，桃洛與水的質(zhì)量比為1:3，攪拌均勻，用lmol/1的NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為5.5，制成桃渣漿。
2)除淀粉:在桃渣漿中加入耐高溫a -淀粉酶(酶活為7萬 8萬U/g)，加酶量為桃渣漿質(zhì)量的0.2%，在85°C條件下攪拌酶解60min。
3)除蛋白:將酶解的桃渣漿冷卻至55°C后，加入中性蛋白酶(酶活為0.6 2.0AU/g)，加酶量為桃渣漿質(zhì)量的0.02%，在65°C條件下攪拌酶解30min。
4)滅酶:在95°C水浴鍋中滅酶2min，冷卻至室溫。
5)剪切:將滅酶的桃渣漿用高速剪切儀處理15min，轉(zhuǎn)速為9000 r/min,并桃渣漿與水的比例為1:12添加純凈水。
6)將步驟5)中所得的桃渣漿用高壓微射流超微粉碎設備于25°C下進行處理，處理壓力為lOOMPa，處理次數(shù)為2次。
7)高壓微射流處理后的桃渣漿用lmol/1的HCl調(diào)節(jié)pH至5.5，加入纖維素酶(酶活為300 400U/ml)，添加量為桃渣漿質(zhì)量的1.5%，在45°C恒溫水浴搖床(100 r/min)中，酶解6h。酶解結(jié)束后，滅酶，冷卻至室溫，再將酶解液離心分離(轉(zhuǎn)速3800r/min離心時間30min)。
8)酶解液離心后沉淀物經(jīng)過3次水洗，每次用水500ml，離心分離(轉(zhuǎn)速3800r/min離心時間30min)，水洗液并入酶解后上清液，沉淀物經(jīng)過40°C、0.6MPa真空干燥，粉碎，得到不溶性膳食纖維產(chǎn)品。
9)酶解液離心后上清液經(jīng)過50°C，0.0SMPa真空度下的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至原體積的1/10，向所得濃縮液中添加4倍體積的95%乙醇，醇沉lh，離心分離(轉(zhuǎn)速3800r/min離心時間30min)得到沉淀物，再經(jīng)50°C、0.6MPa真空干燥，粉碎，得到水溶性膳食纖維產(chǎn)品。
10)此條件下得到水溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維的提取率分別為19.57%、50.23%，純度分別為45.19%、81.22%，水溶性膳食纖維的膽固醇吸附能力為20.78mg/g(pH2)、21.64mg/g (pH7)，膽酸鈉吸附能力為480.35mg/g。水不溶性膳食纖維的持水力為
7.01g/g，持油力為 6.98g/g，溶脹性為 5.07ml/g。
權利要求
1.一種高壓微射流超微粉碎與酶解耦合提取果渣膳食纖維的方法，其特征在于，按照如下步驟進行: (1)將榨汁后剩下的桃渣加水分散，桃渣與水的質(zhì)量比為1:(3-5)，攪拌均勻，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至6 7，制成桃渣漿； (2)除淀粉:在桃渣漿中加入占桃渣漿質(zhì)量0.05 0.2%的耐高溫α -淀粉酶，85 95 °C條件下攪拌酶解15 90min ； (3)除蛋白:將經(jīng)過步驟(2)酶解的桃渣漿冷卻至40 60°C后，加入中性蛋白酶，添加量為桃渣漿質(zhì)量的0.01 0.1%, 55 65°C條件下攪拌酶解15 90min ； (4)滅酶:在95°C水浴鍋中滅酶2min，冷卻至室溫； (5)剪切:將經(jīng)過步驟(4)處理的桃渣漿用高速剪切儀處理10 20min，轉(zhuǎn)速為8000 12000 r/min，并按桃渣漿與純凈水的質(zhì)量比為1:(8-15)加入純凈水； (6)將經(jīng)過步驟(5)處理的桃渣漿用高壓微射流超微粉碎設備于25°C進行處理，處理壓力為80 160MPa，處理次數(shù)為2 6次； (7)高壓微射流超微粉碎處理后的桃渣漿用HCl溶液調(diào)節(jié)pH至3.5 5.5，加入纖維素酶，纖維素酶的添加量為桃渣漿質(zhì)量的I 3%，在45 55°C恒溫水浴搖床中，酶解6 IOh,恒溫水浴搖床的轉(zhuǎn)速為100 120 r/min,酶解結(jié)束后,滅酶,冷卻至室溫,將酶解液離心分離； (8)將步驟(7)酶解液離心后的沉淀物經(jīng)2 4次水洗，水洗的總用水量為沉淀物質(zhì)量的5-10倍，離心分離，水洗液并入酶解后的上清液中，得到混合液，沉淀物經(jīng)過真空干燥，粉碎，得到不溶性膳食纖維產(chǎn)品； (9)將步驟(8)得到的混合液離心，取上清液經(jīng)過50 60°C，0.08 0.1MPa真空度下的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮至原體積的1/10，得到濃縮液，向所得濃縮液中添加4倍體積的95%乙醇進行醇沉，離心分離得到沉淀物，再經(jīng)真空干燥，粉碎，得到水溶性膳食纖維產(chǎn)品。
2.根據(jù)權利要求
1所述一種高壓微射流超微粉碎與酶解耦合提取果渣膳食纖維的方法，其特征在于，步驟(I)所述桃渣的水分含量為70 90%。
3.根據(jù)權利要求
1所述一種高壓微射流超微粉碎與酶解耦合提取果渣膳食纖維的方法，其特征在于，所述耐高溫α-淀粉酶的酶活定義為:1ml酶液或Ig固體酶粉Imin液化可溶性淀粉Img所需的酶量稱為一個酶活單位，以U/ml或U/g表示；步驟(2)耐高溫α -淀粉酶的酶活為7萬 8萬U/g。
4.根據(jù)權利要求
1所述一種高壓微射流超微粉碎與酶解耦合提取果渣膳食纖維的方法，其特征在于，所述中性蛋白酶的酶活定義為:以血紅蛋白為底物溶液，每分鐘的分解產(chǎn)物和福林肖卡試劑反應的能力與Immol酪氨酸和福林肖卡試劑反應的能力相當所需的酶量，即I個Anson酶活，簡稱AU ;步驟(3)中性蛋白酶的酶活為0.6 2.0AU/g。
5.根據(jù)權利要求
1所述一種高壓微射流超微粉碎與酶解耦合提取果渣膳食纖維的方法，其特征在于，步驟(7)、步驟(8)和步驟(9)所述離心的轉(zhuǎn)速為3800-4200r/min，離心時間 15 30min。
專利摘要
本發(fā)明公開了屬于農(nóng)副產(chǎn)品廢棄物深加工技術領域：
的一種高壓微射流超微粉碎與酶解耦合提取果渣膳食纖維的方法。本發(fā)明的方法是將桃渣加水分散，調(diào)節(jié)pH，分別用耐高溫α-淀粉酶、蛋白酶進行酶解除去淀粉和蛋白質(zhì)，將酶解后的桃渣用高速剪切儀處理后，經(jīng)過高壓微射流超微粉碎處理，再加入纖維素酶進行酶解，離心，分別得到酶解后濾液和酶解后沉淀物，濾液經(jīng)過濃縮、醇沉、真空干燥得到高活性的水溶性膳食纖維，沉淀物經(jīng)過水洗、真空干燥得到高純度的不溶性膳食纖維。本發(fā)明利用榨汁后的廢棄果渣為原料，實現(xiàn)農(nóng)副產(chǎn)品原料的精深加工，減少資源浪費。
文檔編號A23L1/212GKCN102524803 B發(fā)布類型授權 專利申請?zhí)朇N 201210072222
公開日2013年9月18日 申請日期2012年3月16日
發(fā)明者高彥祥, 焦瓊, 袁芳 申請人:中國農(nóng)業(yè)大學導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan