一种高活性玉米皮膳食纤维的生产方法及其产品.pdf

本发明提供了一种高活性玉米皮膳食纤维的生产方法及其产品，属于农产品深加工技术领域。包括：将玉米皮原料粉碎后以1∶4比例与玉米淀粉混和，进行挤压膨化；先用高温-α淀粉酶进行酶解，再用酸性蛋白酶进行酶解制备高活性玉米皮膳食纤维，离心过滤，在75℃以下干燥成型，制得浅黄色的玉米皮膳食纤维。本发明技术，可以改善玉米皮膳食纤维的微观结构及其组成，可溶性膳食纤维含量提高10-40％；利用酶解技术可以去除膳食纤维中的淀粉、蛋白质等成分，膳食纤维含量达到90％以上。产品玉米皮膳食纤维高纯度、高活性，满足广大消费者对纯天然高活性膳食纤维食品的需求，具有广阔的市场发展前景。

权利要求书
1.  一种高活性玉米皮膳食纤维的生产方法，包括：
1)玉米皮原料的挤压膨化：将玉米皮原料粉碎，过60目筛，然后以1∶4比例与玉米淀粉混和，进行挤压膨化，膨化时玉米皮原料水分含量在12-24％，膨化温度在110-220℃，螺杆旋转速度在200-800转/分；
2)酶法制备高活性玉米皮膳食纤维：将膨化后的原料粉碎，用高温-α淀粉酶进行酶解，设定pH6.0-7.5，酶解温度90-100℃，酶解时间30-60分钟，加酶量0.02-0.5％；再用酸性蛋白酶进行酶解，设定pH2.5-4.5，酶解温度30-60℃，酶解时间30-60分钟，加酶量0.05-0.25％；
3)玉米皮膳食纤维的干燥成型：
将酶解产物离心过滤，收集沉淀物1；
再将滤液浓缩后加入无水乙醇，低温沉淀，收集沉淀物2；
将沉淀物1和沉淀物2在75℃以下干燥成型，制得浅黄色的玉米皮膳食纤维。

2.  根据权利要求1所述一种高活性玉米皮膳食纤维的生产方法，其特征在于：所用高温-α淀粉酶为肇东国科北方酶制剂有限公司生产，酶活力为20000U/mL。

3.  根据权利要求1或2所述一种高活性玉米皮膳食纤维的生产方法，其特征在于：所用酸性蛋白酶为肇东国科北方酶制剂有限公司生产，酶活力为20000U/mL。

4.  根据权利要求1或2所述一种高活性玉米皮膳食纤维的生产方法，其特征在于：用氢氧化钠或盐酸溶液调节料液pH值。

5.  根据权利要求3所述一种高活性玉米皮膳食纤维的生产方法，其特征在于：用氢氧化钠或盐酸溶液调节料液pH值。

6.  权利要求1-5之一所述高活性玉米皮膳食纤维的生产方法所获得的产品。

说明书一种高活性玉米皮膳食纤维的生产方法及其产品
一、技术领域
本发明为一种高活性玉米皮膳食纤维的生产方法及其产品，属于农产品深加工技术领域。
二、技术背景
二十世纪七十年代以前，营养学家认为：粗纤维是对人体不起营养作用的一种非营养成份。随着营养学与医学的深入研究和发展，尤其是二十世纪七十年代后期，人们发现：这种“非营养素”与人体健康密切相关，它在预防人体的某些疾病方面起着重要的作用，“粗纤维”一词逐渐被“膳食纤维”所替代。Denis Burkitt和Hugh Trowell等人提出：粗粮或富含膳食纤维的食物可以预防西方社会中所发生的一些疾病如肠癌、憩室病、阑尾炎、便秘、痔疮、糖尿病、心脏病、高胆固醇症及肥胖病等。美国食品与药物管理局(FDA)于1997年1月首次官方公布“燕麦中的水溶性膳食纤维可以降低心脏病的发病率”。现代医学研究证实，膳食纤维能够预防心脑血管疾病、控制糖尿病、抑制肠癌、治疗便秘、减肥等。美国国立卫生研究院认为膳食纤维对预防糖尿病有一定作用；美国糖尿病学会建议糖尿病人每天摄取的膳食纤维应达40克；欧洲糖尿病研究会认为每天每1000卡热量膳食中应包括水溶性纤维25克。
现在，许多国家都将膳食纤维作为一种重要营养素，并提出人们饮食营养中的合理摄入量。中国营养学会推荐，每人每日摄入膳食纤维25-30g；美国FDA推荐，每人每日摄入量20-35g；英国国家顾问委员会建议，每人每日维摄入量为25g-30g。膳食纤维具有膨胀作用、持水能力、胶体形成、离子交换、改善胃肠微生物菌落和产热低的生理功能，可溶性膳食纤维遇水会膨胀，可变成透明凝胶状物质，在胃肠中形成一种粘膜，减慢食物营养素的消化吸收，在肠道内更容易被肠道菌发酵和利用，在许多方面具有比不溶性膳食纤维更强的生理功能。研究表明，可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维比例对膳食纤维的生理活性具有重要影响，合理的比例约为1∶3。
西方发达国家早在二十世纪七十年代就开始进行膳食纤维的研究与开发，现在，强化膳食纤维功能食品在欧美及日本十分盛行，美、英、德、法在膳食纤维加工领域已形成一定产业规模，并在食品市场占有一席之地。美国成立了膳食纤维协会(USDA)，在年销售60亿美元方便谷物食品中，约20％是富含膳食纤维功能食品。日本从80年代后期开始，开发富含可溶性膳食纤维的碳酸饮料、乳酸饮料及果汁等饮料，开发利用的膳食纤维资源有：米糠、麦麸、甜菜渣、玉米、大豆、麻、果皮、种子多糖、魔芋、甲壳素等十余种。国外已研究的膳食纤维，主要有谷物、豆类、果蔬、微生物多糖及其它天然纤维和合成、半合成纤维，共计30多个品种，其中应用于实际生产的有10余种，利用膳食纤维治疗疾病的方法也在一些国家应运而生。我国对于膳食纤维的制取、生产和应用研究尚处于起步阶段，还不够深入。本发明主要从膳食纤维资源开拓和提取方法改进两方面对玉米皮膳食纤维进行了较为深入的研究，通过挤压膨化提高了玉米皮膳食纤维中可溶性膳食纤维含量，采用酶法处理进一步去除膳食纤维中淀粉和蛋白质，使玉米皮膳食纤维的含量达到90％以上，提高了玉米皮膳食纤维的纯度和生理活性，具有重要的社会价值和经济效益以及市场前景。
三、发明内容
技术问题本发明主要针对现代人民饮食生活中摄取的膳食纤维严重不足以及富含膳食纤维的玉米淀粉加工副产品——玉米皮大量废弃的现状，以廉价的玉米皮为原料，采用挤压膨化和酶处理相结合的技术，改善玉米皮膳食纤维微观结构，提高可溶性膳食纤维含量，制备出高活性、高纯度的玉米皮膳食纤维，既可以直接食用也可以用于功能性食品开发，极大地提高了玉米皮综合利用价值，具有广阔的市场发展前景。
技术方案本发明提供的制备高活性玉米皮膳食纤维的生产方法，包括：
1)玉米皮原料的挤压膨化：将玉米皮原料粉碎，过60目筛，然后以1∶4比例与玉米淀粉混和进行挤压膨化。膨化时调节水分含量在12-24％，膨化温度在110-220℃，螺杆旋转速度在200-800转/分。
2)酶法制备高活性玉米皮膳食纤维：将膨化后的原料粉碎，用高温-α淀粉酶进行酶解，设定pH6.0-7.5，酶解温度90-100℃，酶解时间30-60分钟，加酶量0.02-0.5％。然后，再用酸性蛋白酶进行酶解，设定pH2.5-4.5，酶解温度30-60℃，酶解时间30-60分钟，加酶量0.05-0.25％。
3)玉米皮膳食纤维的干燥成型：
将酶解产物离心过滤，收集沉淀物1；
再将滤液浓缩后加入无水乙醇，低温沉淀，收集沉淀物2；
将沉淀物1和沉淀物2在75℃以下干燥成型，制得浅黄色的玉米皮膳食纤维。
上述一种高活性玉米皮膳食纤维的制备方法，所用高温-α淀粉酶为肇东国科北方酶制剂有限公司生产，酶活力为20000U/mL；所用酸性蛋白酶为肇东国科北方酶制剂有限公司生产，酶活力为20000U/mL，用氢氧化钠或盐酸溶液调节料液pH值。
有益效果  本发明针对我国玉米淀粉生产过程中产生的大量玉米皮废弃物，通过挤压膨化和酶处理结合新技术，控制膨化和酶解工艺参数和条件，成功地制备出富含可溶性膳食纤维的高活性天然玉米皮膳食纤维。通过采用双螺杆挤压膨化技术，改善玉米皮膳食纤维结构，提高可溶性膳食纤维的比例和含量，利用酶解技术除去膳食纤维中的淀粉、蛋白等成分，制得高活性、高纯度的玉米皮膳食纤维。本发明制取的玉米皮膳食纤维持水力和溶胀力比常规方法制取的玉米皮膳食纤维强，而且可溶性膳食纤维含量多，生理活性高，具有天然、安全、保健等特性，添加到食品中能够提高食品的功能性，满足广大消费者对纯天然保健食品的需求，具有广阔的市场发展前景。
本发明的主要优点和积极效果如下：
1.采用挤压膨化技术对玉米皮原料进行处理，改善了玉米皮膳食纤维的结构，可溶性膳食纤维含量提高10-40％，同时为酶解处理提供了有利条件。
2.通过高温-α淀粉酶处理，可以去除玉米皮膳食纤维中的淀粉。
3.通过酸性蛋白酶处理，可以去除玉米皮膳食纤维中的蛋白，淀粉酶与蛋白酶处理后，玉米皮膳食纤维的纯度达90％以上。
4.将酶解后的膳食纤维低温干燥成型，得浅黄色的高活性玉米皮膳食纤维，既可以直接食用，也可以作为功能性食品配料，有广阔的市场前景。
四、具体实施方式
将玉米皮原料粉碎、过60目筛，然后以1∶4比例与玉米淀粉(秦皇岛骊骅淀粉股份有限公司生产，执行标准：GB12309-90)混和。调节水分含量12-24％，设定膨化温度110-220℃，控制螺杆旋转速度200-800转/分，然后进行挤压膨化。
将膨化后的原料粉碎，用高温-α淀粉酶进行酶解，调节pH6.0-7.5，酶解温度90-100℃，酶解时间30-60分钟，加酶量0.02-0.5％。然后，再用酸性蛋白酶进行酶解，设定pH2.5-4.5，酶解温度30-60℃，酶解时间30-60分钟，加酶量0.05-0.25％。
将酶解后的膳食纤维在75℃以下干燥成型，最后制得浅黄色的玉米皮膳食纤维。
实施例1
取200克干燥玉米皮，用FW177型中药粉碎机(天津泰勒斯特仪器有限公司生产)进行粉碎、过筛，加入800克玉米淀粉混和均匀，加入适量水分，用粮食水分测定仪测定水分含量为18％即可。将调配后的原料粉倒入双螺杆挤压膨化机的喂料斗中，打开电源，设定膨化温度180℃，控制双螺杆旋转速度500转/分，喂料斗螺杆转速600转/分，然后进行挤压膨化。
用FW177型中药粉碎机(天津泰勒斯特仪器有限公司生产)将膨化后的原料粉碎，放入酶解罐中，加入10升水，用氢氧化钠或盐酸溶液调节料液pH值为7.0，用YJ501型超级恒温器(上海索谱仪器有限公司生产)控制酶解温度95℃，边搅拌边加入0.15％的高温-α淀粉酶(肇东国科北方酶制剂有限公司生产，酶活力为20000U/mL)，搅拌酶解30分钟。然后，用盐酸溶液调解料液pH值为3.0，用超级恒温水浴锅控制酶解温度40℃，边搅拌边加入0.10％的酸性蛋白酶(肇东国科北方酶制剂有限公司生产，酶活力为20000U/mL)，搅拌酶解45分钟。
将酶解产物离心过滤，将沉淀物收集；将滤液浓缩至3升，加入9升无水乙醇，低温沉淀4小时，将沉淀物与前一次沉淀物一起在45℃真空干燥成型，最后制得浅黄色的玉米皮膳食纤维185克。产品玉米皮膳食纤维的纯度为92％，可溶性膳食纤维含量为50％，比膨化前提高30％。
实施例2
取300克干燥玉米皮，粉碎、过筛，加入700克玉米淀粉混和均匀，加入适量水分，用粮食水分测定仪测定水分含量为15％后，将调配的原料粉倒入双螺杆挤压膨化机的喂料斗中，打开电源，设定膨化温度150℃，控制双螺杆旋转速度450转/分，喂料斗螺杆转速500转/分，然后进行挤压膨化。
将膨化后的原料粉碎，放入酶解罐中，加入10升水，用氢氧化钠或盐酸溶液调解料液pH值为7.0，用超级恒温水浴锅控制酶解温度95℃，边搅拌边加入0.15％的高温-α淀粉酶，搅拌酶解30分钟。然后，用盐酸溶液调解料液pH值为3.0，用超级恒温水浴锅控制酶解温度40℃，边搅拌边加入0.10％的酸性蛋白酶，搅拌酶解45分钟。
将酶解产物离心过滤，将沉淀物收集；将滤液浓缩至3升，加入9升无水乙醇，低温沉淀4小时，将沉淀物与前一次沉淀物一起干燥成型，最后制得浅黄色的玉米皮膳食纤维288克。产品玉米皮膳食纤维的纯度达90％，可溶性膳食纤维含量为45％，比膨化前提高25％。