一种不溶性膳食纤维的制备方法及产品.pdf

一种不溶性膳食纤维的制备方法及产品
技术领域
本发明涉及一种功能性食品基料，具体涉及一种不溶性膳食纤维，及该不溶性膳食纤维的制备方法和应用，属于国际专利分类A23L1/308“食品中添加不易消化的营养物质，如食用纤维”技术领域。
背景技术
膳食纤维是生命的物质基础，是人体第七大营养要素。随着生活水平的提高，饮食结构发生了很大的变化，大米、白面精制加工后损失大部分粗纤维成分，而饮食结构中高脂肪、高蛋白、高胆固醇、高热量的饮、食所占比重过高，由于长期缺乏不溶性膳食纤维，导致肥胖、便秘、“三高”(高血压、高血脂、高血糖)、冠心病、糖尿病、胆囊疾病、癌症等富贵病的发生，严重危害人体健康。
目前，市场上的膳食纤维(TDF)产品主要有：谷物、豆类、果蔬、微生物多糖和合成、半合成纤维，皆属可溶性膳食纤维(SDF)，不溶性膳食纤维(IDF)尚无生产厂家。用粮食、果蔬为原料制造膳食纤维，人为破坏粮食、果蔬的原有结构，造成不必要的浪费。
发明内容
本发明的目的，在于克服现有技术的不足，提供一种以大豆代替粮食和果蔬纤维，原材料充足易得、能形成规模化工业生产的不溶性膳食纤维的制备方法及产品。亦即：本发明的目的是提供一种不溶性膳食纤维产品；本发明的另一目的是提供该不溶性膳食纤维的制备方法；本发明的再一目的是阐述该不溶性膳食纤维的用途。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种不溶性膳食纤维的制备方法，系采用含有不溶性膳食纤维物质如：金银花藤、红薯藤、花生藤、芦苇、苜蓿等为原料，经碱化蒸煮、氧化反应、酸化提纯、破壁断链、酶化反应、干燥、粉碎等工序制备而成。其具体步骤如下：
A、碱化蒸煮：将原料浸渍在碱液里通过高温、高压处理进行剥皮反应；
B、氧化反应：将所得物质用氧化剂进行氧化、漂白处理；
C、酸化提纯：将所得物质用酸液酸化反应，以提高产品纯度；
D、破壁断链：通过高温使物质破壁、分子断链；
E、酶化反应：将所得物质加入纤维素酶，进行酶化反应使其失去活性；
F、干燥、粉碎：将所得物质干燥后粉碎。
其中：
步骤A所用的碱是常用强碱如氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(K₂CO₃)、碳酸钠(Na₂CO₃)等，优选氢氧化钠(NaOH)，碱用量与原料的重量比优选为10-15∶100。
步骤B所用的氧化剂可以是本领域的常规氧化剂，如次氯酸钠(NaClH)、高锰酸钾(KmnO₄)、草酸(C₆H₁₀O₄)、双氧水(H₂O₂)、二氧化氯(C₁O₂)、过氧乙酸(C2H₄O₃)、漂白精Ca(OCl)₂、臭氧；优选次氯酸钠(NaClH)；
氧化剂和原料的重量比例优选为15-18∶100。
步骤C所用的酸是一般的无机酸，如盐酸(HCl)、硫酸(H₂SO₄)，酸(以溶质量计算)和原料用量的重量比例优选为12-18∶100。
上述所有重量比例均是对纯净、干燥物质而言，如对酸而言以溶质计，双氧水以过氧化氢计。
具体而言，上述制备方法优选包括如下步骤：
A、按重量配比向反应罐中加入一定量的碱(NaOH)，稀释后将洁净的原料加入罐中，边加边搅拌，搅匀后密封，通气缓慢升温，压力达到0.5-0.6Mpa，温度达到125℃-136℃，恒温搅拌60-90min，完后倒料、水洗使液相pH为6.5-7.0，待用；
B、装有洗净物料的反应罐，通气升温至浆料温度为28℃-32℃时，按重量配比加入氧化剂，边加边搅拌，搅匀后静置反应60-90min，水洗使液相pH为5.5-6.5，分离脱水，取出固相待用；
C、按重量配比向装有物料的反应罐内加入酸，边加边搅拌，搅匀后静置反应60-90min，以提高物料纯度，溶液回收可再次利用，取出固相待用；
D、将上述固相置入反应罐中，再加入重量为固相干重量0.7-1.2倍的去离子水，密封，搅匀后缓慢升温，压力达到0.5-0.6Mpa，温度达到125℃-136℃，恒温搅拌60-90min，完后倒料、分离脱汁，取出固相待用；
E、将上述固相置入反应罐中，加入重量为固相干重量1.5-1.8倍的去离子水，搅拌均匀，然后按重量配比加入纤维素酶，搅拌升温至60℃-80℃，保温转化20-40min，取出固相待用；
F、将固相打松成松散状，均匀地铺撒在微波干燥机上干燥(或喷雾干燥)，干燥至含水量为4-6％；
G、将干燥后的物料用粉碎机进行粉碎，产品过100目，检验包装入库。
将上述不溶性膳食纤维添加到食品中，该不溶性膳食纤维的添加量为膳食纤维的常规添加量，为1-30％的重量百分比。
经天津市质量技术监督局检验，本发明的不溶性膳食纤维产品完全符合有关膳食纤维的要求，检验结果如下：

 序号检验项目单位标准要求 检验结果 1不溶性膳食纤维含量％≥91.0 92 2干燥失重％≤10.0 6.0 3pH值—个/g5.5-7.0 6.5 4粒度(过80目筛上物)％≤15.0 9.8 5菌落总数个/g≤3000 300 6大肠菌群个/100g≤30 ＜30 7致病菌-不得检出 未检出
本发明还提供了上述所得的不溶性膳食纤维产品的用途，其可直接食用，也可以将其加入到各种需要添加膳食纤维的食品中，例如强化面粉、蛋糕、饼干、奶片、不透明饮料、方便面、奶制品、果冻、膨化食品等，其添加量为所加入的食品中膳食纤维的常规添加量，优选为1-30wt％，制成各种保健食品或功能食品。
本发明膳食纤维的主要物化性质：
A、持水作用。膳食纤维化学结构中含有很多亲水基因，因此具有很强的持水性。持水能力是自身重量的1.5-25倍之间。食用后可以增加人体排便的体积与速度，减轻直肠内压力，同时也减轻了泌尿系统的压力，从而缓解了诸如膀胱炎、膀胱结石和肾结石这类泌尿系统疾病的症状，并能使毒物迅速排除体外。
B、与阳离子的结合与交换作用。化学结构式中带有一些羧基和羟基类侧键基团，呈现一个弱酸性阳离子交换树脂的作用，可与阳离子，特别是有机阳离子进行可逆性交换，减少体内对离子的吸收，改变离子的瞬间浓度，起稀释作用并延长它的转换时间，从而对消化道的PH值、渗透压以及氧化还原电位产生影响，以清除体内自由基。
C、对有机分子的螯台吸附作用。从60年代开始，国内外进行了许多功能性试验就早已证明，由于化学结构式中带有很多活性基因，可以鳌合吸附胆固醇和胆汁酸之类的有机分子，从而抑制人体对它的吸收。同时纤维还能吸附肠道内有毒物质(内源性有毒物)、化学药品和有毒医药品(外源性有毒物)等，促使它排除体外。
D、容积作用。纤维吸水后体积迅速增大。对胃肠产生容积作用，易引起饱腹感，使人不易产生饥饿感，对减肥、预防肥胖症大有益处。
E、改变消化道中菌群的作用。肠道内纤维含量多时，会诱导出大量好氧菌群来代替原来存在的厌氧菌群，这些好氧菌群很少产生致癌物，并能使产生致癌物的厌氧菌群随纤维排除体外，起到预防结肠癌的作用。
本发明不溶性膳食纤维的功能：
1、防止便秘。可增大肠内容物的体积，维持肠道内正常内压，使大便蓬松软化，促进肠道的蠕动，缩短肠内容物通过肠道地时间，清除肠道褶皱里的宿便，预防便秘、痔疮和憩室病。
2、减肥瘦身。不能被人体消化吸收，不能转化为能量，能使胃和肠道扩张，延缓、限制部分糖和脂质的吸收，产生饱腹感，有效抑制进食，控制热量的摄入，减轻节食饥饿感。
3、降低血糖，防止糖尿病。降低肠液中葡萄糖的释放速度，抑制人体对葡萄糖的吸收，防止餐后血糖急剧上升，并能改善末梢组织对胰岛素的感受性，降低人体对胰岛素的要求，有效防止糖尿病。
4、降低血脂，预防心脑血管疾病。能螯和胆固醇，抑制机体对胆固醇和脂肪的吸收，降低血浆中胆固醇的浓度，加速肝脏内胆固醇二次合成胆酸的转换率，促使胆固醇向胆酸转化，有效防止心脑血管疾病、胆囊炎和结石病。
5、解毒防癌。能稀释肠道内有毒物质，并与致癌物质结合，缩短内外源各种有毒物质在肠道中的停留时间，减少肠道对黄曲霉毒素、亚硝胺、多环芳香烃等五百余种致癌物质的滞留和吸收，使其顺利排出体外，起到预防大肠癌以及人体其他部位癌症的作用。
6、平衡菌群，预防胃肠疾病。能诱导好氧菌群，抑制厌氧菌群，维持肠内菌群的动态平衡，并能扩张血管，促进结肠血液循环，参与维持肠黏膜的完整性，防止病菌侵害肠壁，增强肠道及肠粘膜的免疫能力，完善胃肠功能，预防胃肠溃疡等疾病。
7、增强组织细胞的抗氧化能力，消除自由基对人体的损伤。能与自由基进行可逆性交换，减少体内对自由基分子的吸收，调整消化道的pH值、渗透压以及氧化还原电位，使自由基不能从其它物质的分子中再夺取电子来使自己配对，减少自由基分子对人体产生的不良反应，延缓机体衰老。
本发明由于是用金银花藤、红薯藤、花生藤、芦苇、苜蓿等含有不溶性膳食纤维的物质制造出来的不溶性膳食纤维，节约粮食和果蔬产品，这就形成了本发明产品的功能性、方便性、高质量、低成本的特点。利用本发明生产的不溶性膳食纤维，产品纯度高，不溶性膳食纤维含量大90％以上，可直接食用，也可作为食品、饮品、保健品、药品、功能性食品的添加剂及原料。本发明所得的不溶性膳食纤维，与粮食、果蔬制成的膳食纤维相比，不溶性膳食纤维含量高，成本低。
本发明产品节约粮食，原料充足，能形成大规模工业化生产，根据目前市场原料估算，成本仅是粮食类的二分之一，是果蔬类的三分之一，具有显著的经济效益、社会效益和生态效益。
具体实施方式：
以下通过实例来进一步说明本发明，实例仅作为较佳方案提供，不限制本发明的范围。
实施例1：
用料选择：
1、金银花藤：选用国家优质金银花种植基地山东省平邑县流峪镇金银花种植区。
2、NaOH：选用齐鲁石化产品。
3、HCl：选用齐鲁石化产品。
4、NaClO：选用国家定点国产消毒液生产厂山东省平邑县大力公司产品。
5、纤维素酶：选用山东隆泰产品。
按重量配比向反应罐中加入100kg金银花藤，15kg NaOH，然后加入150kg水，边加边搅拌，搅匀后密封，通气缓慢升温，压力达到0.5-0.6Mpa，温度达到136℃，恒温搅拌90min，完后倒料、水洗使液相pH为7.0，待用；
装有洗净物料的反应罐，通气升温至浆料温度为32℃时，按重量配比加入氧化剂，边加边搅拌，搅匀后静置反应90min，水洗使液相pH为6.5，分离脱水，取出固相待用；
按重量配比向装有物料的反应罐内加入酸，边加边搅拌，搅匀后静置反应90min，以提高物料纯度，溶液回收可再次利用，取出固相待用；
将上述固相置入反应罐中，再加入重量为固相干重量1.2倍的去离子水，密封，搅匀后缓慢升温，压力达到0.5-0.6Mpa，温度达到136℃，恒温搅拌90min，完后倒料、分离脱汁，取出固相待用；
将上述固相置入反应罐中，加入重量为固相干重量1.8倍的去离子水，搅拌均匀，然后按重量配比加入纤维素酶，搅拌升温至80℃，保温转化40min，取出固相待用；
将固相打松成松散状，均匀地铺撒在微波干燥机上干燥(或喷雾干燥)，干燥至含水量为6％；
将干燥后的物料用粉碎机进行粉碎，产品过80目，检验包装入库。
实施例2：
按重量配比向反应罐中加入100kg红薯藤，12kg NaOH，然后加入120kg水，边加边搅拌，搅匀后密封，通气缓慢升温，压力达到0.5-0.6Mpa，温度达到130℃，恒温搅拌75min，完后倒料、水洗使液相pH为6.8，待用；
装有洗净物料的反应罐，通气升温至浆料温度为30℃时，按重量配比加入氧化剂，边加边搅拌，搅匀后静置反应75min，水洗使液相pH为6.0，分离脱水，取出固相待用；
按重量配比向装有物料的反应罐内加入酸，边加边搅拌，搅匀后静置反应75min，以提高物料纯度，溶液回收可再次利用，取出固相待用；
将上述固相置入反应罐中，再加入重量为固相干重量1倍的去离子水，密封，搅匀后缓慢升温，压力达到0.5-0.6Mpa，温度达到130℃，恒温搅拌75min，完后倒料、分离脱汁，取出固相待用；
将上述固相置入反应罐中，加入重量为固相干重量1.6倍的去离子水，搅拌均匀，然后按重量配比加入纤维素酶，搅拌升温至70℃，保温转化30min，取出固相待用；
将固相打松成松散状，均匀地铺撒在微波干燥机上干燥(或喷雾干燥)，干燥至含水量为5％；
将干燥后的物料用粉碎机进行粉碎，产品过80目，检验包装入库。
实施例3
按重量配比向反应罐中加入100kg花生藤，10kg NaOH，然后加入100kg水，边加边搅拌，搅匀后密封，通气缓慢升温，压力达到0.5-0.6Mpa，温度达到125℃，恒温搅拌60min，完后倒料、水洗使液相pH为6.5，待用；
装有洗净物料的反应罐，通气升温至浆料温度为28℃时，按重量配比加入氧化剂，边加边搅拌，搅匀后静置反应60-min，水洗使液相pH为5.5，分离脱水，取出固相待用；
按重量配比向装有物料的反应罐内加入酸，边加边搅拌，搅匀后静置反应60min，以提高物料纯度，溶液回收可再次利用，取出固相待用；
将上述固相置入反应罐中，再加入重量为固相干重量1.2倍的去离子水，密封，搅匀后缓慢升温，压力达到0.5-0.6Mpa，温度达到136℃，恒温搅拌90min，完后倒料、分离脱汁，取出固相待用；
将上述固相置入反应罐中，加入重量为固相干重量1.5倍的去离子水，搅拌均匀，然后按重量配比加入纤维素酶，搅拌升温至60℃℃，保温转化40min，取出固相待用；
将固相打松成松散状，均匀地铺撒在微波干燥机上干燥(或喷雾干燥)，干燥至含水量为4％；
将干燥后的物料用粉碎机进行粉碎，产品过80目，检验包装入库。
实施例4膳食纤维营养面包
面粉                     6.3kg
水                       2.0kg
白糖                     0.4kg
鸡蛋                     0.5kg
实例1所得不溶性膳食纤维      0.5kg
酵母                         0.15kg
食盐                         0.15kg
按常规工艺制成膳食纤维营养面包
实施例5膳食纤维奶片
实施例3所得不溶性膳食纤维    15kg
预糊化淀粉                   70kg
奶粉                         10.6
单/双甘油脂                  1.2kg
奶精                         0.5kg
羧甲基纤维素(cmc)            2kg
磷酸钙                       0.2kg
碳酸钙                       0.2kg
VD                           0.001kg
蛋白糖                       0.3kg
按常规工艺制成膳食纤维奶片。
实施例6高纤维营养果冻
浓缩水果汁                      8kg
实例3所得不溶性膳食纤维         3kg
胶凝剂(魔芋粉或羧甲基纤维素)    2kg
凝固剂                          0.15kg
蛋白糖                          0.03kg
各种香精                        0.05kg
食用色素                        0.01kg
纯净水                             86.76kg
按常规工艺制成高纤维营养果冻。
实施例7强化膳食纤维面粉
标准面粉                           97kg
实例3所得不溶性膳食纤维            3kg
混匀后即成强化膳食纤维面粉。
实施例8膨化膳食纤维营养虾条
大米                               52kg
实例1所得不溶性膳食纤维            16kg
植物油                             15kg
虾粉                               8.5
葡萄糖                             7kg
食盐                               0.8kg
味精                               0.05kg
按膨化食品常规工艺制成膨化膳食纤维营养虾条。