一種以麥麩為原料制備麥麩膳食纖維的新方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及食品加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種以麥麩為原料，制備富含阿拉伯木 聚糖的膳食纖維的新方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 麥麩是小麥類加工的主要大宗副產(chǎn)物，麥麩主要包括加工中未被利用的籽粒的表 皮、果皮、種皮、珠心層和糊粉層，約占籽粒重量的25%，我國每年產(chǎn)生的麥麩達(dá)2000萬噸， 麥麩主要由膳食纖維、淀粉和蛋白質(zhì)組成，還含有磷、鉀、鈉、鎂、鐵、鋅、硒、銅、、錳等礦物元 素和胡蘿卜素、硫胺素、核黃素、煙酸等多種維生素，其中膳食纖維約占45% -50%，淀粉約 占15%-20%，蛋白質(zhì)約占14%-18%。由此可見，麥麩是一種可再生資源。因此，如何有 效利用現(xiàn)有資源，深度開發(fā)高附加值產(chǎn)品，是世界各國小麥類加工產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，尤其是占 副產(chǎn)物絕大部分的麥麩綜合利用技術(shù)的研宄具有重大意義。
[0003] 谷物因為富含膳食纖維而廣受關(guān)注，而增加谷物膳食纖維的攝入量能夠有效地增 殖腸道中的有益菌和改善腸道菌群的結(jié)構(gòu)，對糖尿病、心血管疾病、肥胖以及結(jié)腸癌等慢性 疾病均具有良好的預(yù)防作用。由于膳食纖維對人體的保健作用，它被列為繼糖、蛋白、脂肪、 水、礦物質(zhì)元素和維生素之后的"第七大營養(yǎng)素"，亦被稱為"腸道清道夫"。研宄證實，膳食 纖維的主要組成成分阿拉伯木聚糖具有高粘度、高持水力等性質(zhì)，可廣泛作為增稠劑和保 濕劑而應(yīng)用于飲料、冰淇淋、調(diào)味制品和乳制品等體系中；阿拉伯木聚糖對于面團(tuán)的形成和 面包的焙烤品質(zhì)也有顯著的改善作用，還可作為結(jié)構(gòu)改良劑，控制蔗糖結(jié)晶、延長食品貨架 期，改善面包的焙烤品質(zhì)。此外，阿拉伯木聚糖作為功能性多糖，能促進(jìn)腸道有益菌的生長、 改善腸道環(huán)境，具有潛在的益生效應(yīng)，并具有潤腸通便、控制血糖、降血脂、調(diào)節(jié)人體免疫力 和預(yù)防結(jié)腸癌等多種生理功能。
[0004] 麥麩中不僅含有淀粉和蛋白質(zhì)等，而且其含有的大量膳食纖維中，阿拉伯木聚糖、 β -葡聚糖和纖維素等主要膳食纖維組分緊密締合，構(gòu)成致密的細(xì)胞壁網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這使得 麥麩的水溶性膳食纖維含量較低，而水不溶性膳食纖維含量較高，從而限制了麥麩膳食纖 維在食品體系中的應(yīng)用。現(xiàn)有麥麩膳食纖維提取中，淀粉去除工藝主要是酶法、化學(xué)法，蛋 白質(zhì)去除工藝主要是酶法和堿溶酸沉法，由此，現(xiàn)有麥麩膳食纖維制備工藝可以分為：雙酶 法、生物化學(xué)法、酶與化學(xué)結(jié)合等方法，此外在麥麩膳食纖維提取過程中還輔以微波、超聲 波等手段，提高膳食纖維得率和純度，縮短麥麩膳食纖維提取制備時間。
[0005] 不同的提取方式所得到的膳食纖維具有不同的粘度、持水力等理化性質(zhì)，并具有 不同的功能和用途。現(xiàn)有技術(shù)通常僅采用一種提取方法，存在產(chǎn)品單一、水溶性膳食纖維得 率低等技術(shù)問題。采用不同提取方法對膳食纖維進(jìn)行分步連續(xù)提取，既能達(dá)到不同種類膳 食纖維的單獨制備，以滿足市場、企業(yè)和消費者對產(chǎn)品多樣性的要求，又能提高可溶性膳食 纖維的總提取率。
[0006] 因此，以麥麩為原料制備不同組成、性質(zhì)和功能的膳食纖維系列產(chǎn)品，將其開發(fā)為 天然的品質(zhì)改良劑或天然保健食品功能因子，對預(yù)防慢性代謝性疾病、保障人體健康起著 重要作用，并具有廣闊的市場前景和良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種制備富含阿拉伯木聚糖的膳食纖維的新方法，通過采 用多種不同的技術(shù)的組合，使得提取獲得的膳食纖維不僅具有很高的麥麩膳食纖維得率和 膳食纖維純度，而且，該膳食纖維產(chǎn)品中阿拉伯木聚糖含量和可溶性膳食纖維含量也均很 高，使得該產(chǎn)品兼具良好的持水性、黏性等功能特性和潤腸通便、控制血糖、降血脂、調(diào)節(jié)人 體免疫力和預(yù)防結(jié)腸癌等多種生理功能，為麥麩膳食纖維在食品中廣泛應(yīng)用提供優(yōu)質(zhì)原料 保證。
[0008] 為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種以麥麩為原料制備麥麩膳食纖維的新方 法，所述麥麩膳食纖維為富含阿拉伯木聚糖的膳食纖維，以麥麩為原料依次進(jìn)行如下工藝 步驟：原料預(yù)處理、堿性溶液快速提取、乙醇沉淀、加水復(fù)懸和蒸汽爆破、復(fù)合蛋白酶水解、 復(fù)合淀粉酶水解、二次醇沉和篩分。
[0009] 進(jìn)一步的，本發(fā)明的以麥麩為原料制備麥麩膳食纖維的新方法，所述麥麩膳食纖 維為富含阿拉伯木聚糖的膳食纖維，以麥麩為原料依次進(jìn)行如下工藝步驟：
[0010] (1)原料預(yù)處理：將麥麩超微粉碎后，過100?200目篩，獲得麥麩微粉，于常溫下 貯存?zhèn)溆茫?br>[0011] (2)堿性溶液快速提?。簩⒉襟E（1)的麥麩微粉加入堿性溶液進(jìn)行快速提取獲得 麥麩懸濁液；
[0012] (3)乙醇沉淀：將無水乙醇按3?5 :1的體積比加入至步驟（2)制得的麥麩懸濁 液中，攪拌混合均勾，于3000?5000r/min離心10-20min，收集沉淀干燥后備用，乙醇回收 利用；
[0013] (4)加水復(fù)懸和蒸汽爆破：按料液比I : 10?20加水使經(jīng)步驟（3)處理并沉淀干 燥后的麥麩重新制成懸濁液，攪拌混合均勻，于200?250°C下蒸汽爆破處理8-10min，獲得 蒸汽爆破處理后的麥麩懸濁液；
[0014] (5)復(fù)合蛋白酶水解：使步驟（4)蒸汽爆破處理后的麥麩懸濁液冷卻至45_60°C， 采用NaOH調(diào)節(jié)pH值至8. 0-9. 0,加入復(fù)合蛋白酶并保溫在45-55°C下酶解0. 5-1. Oh獲得 蛋白酶水解產(chǎn)物；
[0015] (6)復(fù)合淀粉酶水解：添加 HCl至蛋白酶水解產(chǎn)物中調(diào)節(jié)pH值4. 5-5. 5,然后升溫 至50-55°C，加入復(fù)合淀粉酶進(jìn)行保溫水解40-60min獲得淀粉酶水解產(chǎn)物；
[0016] (7)二次醇沉和篩分：將無水乙醇按3?4 :1的體積比加入至步驟（6)的淀粉酶 水解產(chǎn)物中，攪拌混合均勻，靜置沉淀10_30min，取沉淀用100-400目篩進(jìn)行篩分處理，篩 分頻率為100-200r/min，收集篩網(wǎng)截留部分，干燥后粉碎即得麥麩膳食纖維。
[0017] 進(jìn)一步的，所述步驟（2)中，所述快速提取的條件為：pH 11. 0?13. 0,料液比1 : 10?20,轉(zhuǎn)速為3000?6000r/min，提取時間L 0?3. Omin。
[0018] 進(jìn)一步的，所述步驟（5)中，所述復(fù)合蛋白酶由堿性蛋白酶、木瓜蛋白酶和胰蛋白 酶按照3:1:1的比例混合制成，其添加量為0. 5-1. 0g/100mL。
[0019] 進(jìn)一步的，所述的復(fù)合淀粉酶由α -淀粉酶、β -淀粉酶和糖化酶按照3:1:2的比 例混合制成，其添加量為2. 1-2. 5g/100mL。
[0020] 本發(fā)明的技術(shù)路線及其機(jī)理和有益效果如下：
[0021] 針對麥麩加工產(chǎn)品附加值低的現(xiàn)狀，以麥麩為原料，開展麥麩膳食纖維提取，作為 高生理活性麥麩膳食纖維在食品中應(yīng)用，將極大提高麥麩加工的經(jīng)濟(jì)效益。
[0022] 麥麩一一原料預(yù)處理一一堿性溶液快速提取一一乙醇沉淀一一加水復(fù)懸一一蒸 汽爆破--復(fù)合蛋白酶水解--復(fù)合淀粉酶水解--二次醇沉--篩分
[0023] 超微粉碎可以使麥麩的粒徑降低至150 μπι以下，增加了其比表面積，有利于后續(xù) 的堿性溶液快速提取、蒸汽爆破、復(fù)合酶水解等工藝的順利進(jìn)行。
[0024] 堿性溶液快速提取借助閃式提取裝置進(jìn)行提取。閃式提取裝置，又稱閃式提取機(jī)， 是一種用于植物軟、硬材料快速提取的新型提取裝置，它依靠高速機(jī)械剪切力和超動分子 滲濾技術(shù)，在室溫及溶劑存在下數(shù)十秒鐘內(nèi)把植物的根、莖、葉、花、果實等物料破碎至細(xì)微 顆粒，并使有效成分迅速達(dá)到組織內(nèi)外平衡，通過過濾達(dá)到提取之目的，目前僅用于中藥功 效成分的提取。本發(fā)明創(chuàng)造性地將閃式提取機(jī)用于麥麩膳食纖維的提取，實現(xiàn)了在室溫及 溶液存在下很短時間內(nèi)將麥麩破碎至更細(xì)微顆粒，并使其可溶性成分迅速分散在溶液中， 利用了堿性溶液能夠促進(jìn)細(xì)胞壁聚合物分子間的化學(xué)和物理作用的解除，使得細(xì)胞壁融 脹、結(jié)構(gòu)疏松，進(jìn)而有利于膳食纖維的充分溶出，在提高水溶性膳食纖維得率的同時顯著地 降低提取時間，經(jīng)本發(fā)明證實僅需要l_3min即可實現(xiàn)高效提取。
[0025] 乙醇沉淀利用了膳食纖維在高濃度乙醇溶液中的溶解特性，使得大量的的膳食纖 維（包括可溶性的，如阿拉伯木聚糖、少量果膠，不溶性的，如纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、原 果膠，以及淀粉和部分蛋白質(zhì)一起沉淀下來，充分的提高了提取得率。
[0026] 將沉淀加水復(fù)懸后利用新型加工手段蒸汽爆破進(jìn)行處理，爆破后的產(chǎn)物包括，膳 食纖維（可溶性的，如阿拉伯木聚糖、果膠，不溶性的，如纖維素、半纖維素、木質(zhì)素），以及 糊化后淀粉、變性后蛋白，還有少量纖維素分解后產(chǎn)物。
[0027] 先后進(jìn)行的特異性的復(fù)合蛋白酶水解和復(fù)合淀粉酶水解，主要是針對性地去除上 述爆破后產(chǎn)物中的糊化后淀粉和變性后蛋白質(zhì)，即將蛋白質(zhì)水解為多肽或者短肽，將淀粉 水解成為寡糖或者葡萄糖，從而實現(xiàn)了淀粉、蛋白質(zhì)等雜質(zhì)與膳食纖維的分離。
[0028] 水解后二次醇沉，即是將酶解后產(chǎn)物中膳食纖維留下來，而去掉低分子或小分子 的寡糖、單糖、多肽或者短肽、氨基酸等，最終醇沉后獲得的是膳食纖維，其中，阿拉伯木聚 糖含量較高。通過篩分即可高效地實現(xiàn)分離麥麩膳食纖維的目的。
[0029] 本發(fā)明的提取工藝，工藝方法較為簡單，易于操作和大規(guī)模推廣應(yīng)用，并且，整個 工序所耗時間較短，經(jīng)濟(jì)型極強(qiáng)，所得麥麩膳食纖維得率、純度以及阿拉伯木聚糖含量、可 溶性膳食纖維含量均很高，經(jīng)檢測證實，采用本發(fā)明的上述新方法制得的麥麩膳食纖維產(chǎn) 品的得率高達(dá)58. 11 %以上，麥麩膳食纖維純度達(dá)到85. 68 %以上，麥麩膳食纖維中阿拉伯 木聚糖含量達(dá)16. 08%以上，麥麩膳食纖維中可溶性膳食纖維含量達(dá)21. 98%以上，為麥麩 膳食纖維在食品中廣泛應(yīng)用提供優(yōu)質(zhì)原料保證。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的
【發(fā)明內(nèi)容】
進(jìn)行說明，實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
[0031] 實施例1 : 一種以麥麩為原料制備麥麩膳食纖維的新方法，所述麥麩膳食纖維為 富含阿拉伯木聚糖的膳食纖維，以麥麩為原料依次進(jìn)行如下工藝步驟：
[0032] (1)原料預(yù)處理：將麥麩超微粉碎后，過200目篩，獲得麥麩微粉，于常溫下貯存?zhèn)?用；
[0033] (2)堿性溶液快速提?。簩⒉襟E（1)的麥麩微粉加入堿性溶液進(jìn)行快速提取獲得 麥麩懸濁液，所述快速提取的條件為：pH 13. 0,料液比1 :20,轉(zhuǎn)速為3000r/min，提取時間 2. Omin ；
[0034] (3)乙醇沉淀：將無水乙醇按4 :1的體積比加入至步驟（2)制得的麥麩懸濁液中， 攪拌混合均勾，于5000r/min離心lOmin，收集沉淀干燥后備用，乙醇回收利用；
[0035] (4)加水復(fù)懸和蒸汽爆破：按料液比1 :20加水使經(jīng)步驟（3)處理并沉淀干燥后的 麥麩重新制成懸濁液，攪