《一种挤压制备硫酸酯化水溶性膳食纤维的方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一种挤压制备硫酸酯化水溶性膳食纤维的方法.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410653995.1 (22)申请日 2014.11.17 A23L 1/308(2006.01) A23L 1/212(2006.01) (71)申请人 陕西科技大学 地址 710021 陕西省西安市未央区陕西科技 大学 (72)发明人 陈雪峰 邱尹琬 刘宁 徐瑶 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 蔡和平 (54) 发明名称 一种挤压制备硫酸酯化水溶性膳食纤维的方 法 (57) 摘要 本发明公开了一种挤压制备硫酸酯化水溶性 膳食纤维的方法， 包括以下步骤 ： 1) 采用螺杆挤 压机， 以苹。
2、果膳食纤维为原料， 加入硫酸酯化剂， 进行挤压酯化反应， 得到改性苹果膳食纤维 ； 2) 采用水提醇沉、 透析纯化得到硫酸酯化水溶性膳 食纤维。本发明的优点为 ： 避免大量使用有机溶 剂， 硫酸化产物安全， 工艺流程简单。本发明采 用螺杆挤压机干热法制备硫酸酯化水溶性膳食纤 维， 制备的产物酯化取代度为 0.51 0.79， 且硫 酸酯化膳食纤维具有良好的抗氧化， 抗病毒以及 抗肿瘤活性。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 104432109 A (43)申请公布日 2015.03.25 C。
3、N 104432109 A 1/1 页 2 1. 一种挤压制备硫酸酯化水溶性膳食纤维的方法， 其特征在于 ： 包括以下步骤 ： (1) 向苹果膳食纤维中加入氨基磺酸饱和水溶液以及浓硫酸后搅拌均匀， 然后静置 0.5 3h， 静置后进行挤压处理， 将挤压处理后的产物烘干， 得苹果膳食纤维改性产物 ； 氨 基磺酸与苹果膳食纤维的质量比为 0.15:10 0.73:10， 浓硫酸与苹果膳食纤维的质量比 为 0.92:10 9.20:10 ； (2) 将苹果膳食纤维改性产物与蒸馏水搅拌混合均匀后用氢氧化钠调节 pH 值为碱性， 苹果膳食纤维改性产物与蒸馏水的质量比为1:51:20， 然后在5060水浴。
4、中浸提1 2h， 浸提结束后抽滤并收集滤液， 向滤液中加入乙醇并静置过夜， 然后抽滤并收集滤渣， 将 滤渣烘干后复溶于蒸馏水并装入透析袋中， 然后用蒸馏水透析 2 4 天， 然后向透析液中 加入乙醇并静置过夜， 然后离心并收集沉淀， 将沉淀真空干燥， 得到硫酸酯化水溶性膳食纤 维。 2. 根据权利要求 1 所述一种挤压制备硫酸酯化水溶性膳食纤维的方法， 其特征在于 ： 所述挤压处理是在螺杆转速为 450 850r/min 的螺杆挤压机中进行。 3. 根据权利要求 1 所述一种挤压制备硫酸酯化水溶性膳食纤维的方法， 其特征在 于 ： 所述真空干燥的条件为 ： 干燥时间为 3 4h， 干燥温度为 。
5、40 50， 真空度为 0.6 0.8MPa。 4. 根据权利要求 1 所述一种挤压制备硫酸酯化水溶性膳食纤维的方法， 其特征在于 ： 苹果膳食纤维改性产物与蒸馏水搅拌混合均匀后用氢氧化钠调节 pH 值为 9.0 11.0。 5. 根据权利要求 1 所述一种挤压制备硫酸酯化水溶性膳食纤维的方法， 其特征在于 ： 所述苹果膳食纤维的制备方法包括以下步骤 ： 将苹果渣与蒸馏水搅拌混合均匀后用氢氧化 钠调节pH为913得混合物， 苹果渣与蒸馏水的质量比为1:81:10， 向混合物中加入蒸 馏水体积24的双氧水， 然后于6070保温12h， 然后用流水洗涤至中性， 洗涤后 依次经烘干、 粉碎以及过筛，。
6、 得苹果膳食纤维。 6. 根据权利要求 5 所述一种挤压制备硫酸酯化水溶性膳食纤维的方法， 其特征在于 ： 所述烘干的温度均为 50 90 ； 所述过筛采用 20 80 目筛。 权 利 要 求 书 CN 104432109 A 2 1/4 页 3 一种挤压制备硫酸酯化水溶性膳食纤维的方法 技术领域 0001 本发明属于食品加工技术领域， 涉及一种避免大量使用有机溶剂条件下硫酸酯化 膳食纤维的制备方法。 背景技术 0002 我国是苹果生产大国， 果汁在加工过程中会产生大量的苹果渣。据报道苹果渣中 膳食纤维高达6080， 是制备膳食纤维的良好原料。 膳食纤维定义为由十个或十个以上 单糖组成的多糖聚。
7、合物， 且不被人体内源消化酶消化吸收， 在人类大肠中会发生部分或全 部发酵。从结构上讲， 膳食纤维是以单糖 ( 葡萄糖、 半乳糖、 甘露糖和阿拉伯糖等 ) 为基本 单元构成的大分子有机化合物及其衍生物， 在其残糖基上存在大量羟基和其它官能团， 可 进行甲基化、 酯化和醚化等多种衍生化反应。硫酸酯化多糖具有一些生理活性而受到人们 的关注， 向多糖链上引入硫酸基之后， 形成了聚阴离子化合物， 增加了分子质量， 使多糖的 立体构象发生变化， 进而产生如抗氧化、 抗病毒、 抑菌等作用。常见的多糖硫酸酯化方法包 括 ： 浓硫酸法、 三氧化硫 - 吡啶法、 氯磺酸 - 吡啶法等， 采用比较多的是氯磺酸 -。
8、 吡啶法， 该 方法中使用的吡啶是一种有毒且恶臭的物质， 对人的皮肤、 粘膜、 神经系统有强烈的刺激作 用。 0003 目前对于硫酸酯化方法有诸多改进， 例如西华大学蒋珍菊等 ( 硫酸 - 氯磺酸混酸 酯化壳聚糖研究， 化学研究与应用， 2005， 17， 1004-1656) 采用硫酸 - 氯磺酸混酸酯化壳聚 糖， 但氯磺酸反应非常剧烈， 操作条件苛刻。公开号为 CN101665542A 的中国专利公开了一 种硫酸酯化多糖的制备方法， 由多糖先经硅烷基化反应制备硅烷基化多糖， 制得硅烷基化 多糖再经硫酸酯化反应制备得到硫酸酯化多糖。公开号为 CN101792494A 的中国专利公开 了一种硫。
9、酸酯化壳聚糖的制备方法， 通过冷冻干燥后硫酸酯化壳聚糖在干燥加热条件下进 行硫酸酯化反应， 制备过程完全不使用有机溶剂。反应挤出是以挤压系统作为连续化反应 器， 在螺杆挤出机内同时存在着物理和化学反应， 从而为物料的改性提供了高效可控的反 应场所。公开号为 CN 102558371A 的中国专利公开了一种十二烯基琥珀酸淀粉酯的挤压制 备方法， 但是未见有挤压法制备硫酸酯化膳食纤维的报道。 发明内容 0004 本发明的目的在于提供一种挤压制备硫酸酯化水溶性膳食纤维的方法。 0005 为达到上述目的， 本发明采用了以下技术方案 ： 0006 (1) 向苹果膳食纤维中加入氨基磺酸饱和水溶液以及浓硫酸。
10、 (98浓硫酸， 密度 1.84g/mL) 后搅拌均匀， 然后静置 0.5 3h， 静置后进行挤压处理 ( 完成酯化反应 )， 将挤 压处理后的产物烘干， 得苹果膳食纤维改性产物 ( 即改性苹果膳食纤维 ) ； 氨基磺酸与苹果 膳食纤维的质量比为 0.15:10 0.73:10， 浓硫酸与苹果膳食纤维的质量比为 0.92:10 9.20:10 ； 0007 (2) 将苹果膳食纤维改性产物与蒸馏水搅拌混合均匀后用 2 4mol/L 氢氧化钠 说 明 书 CN 104432109 A 3 2/4 页 4 水溶液调节 pH 值为碱性， 苹果膳食纤维改性产物与蒸馏水的质量比为 1:5 1:20， 然后。
11、在 50 60水浴中浸提 1 2h， 浸提结束后抽滤并收集滤液， 向滤液中加入 1 3 倍体积的 95乙醇并静置过夜， 然后抽滤并收集滤渣 ( 水提醇沉 )， 将滤渣烘干后复溶于蒸馏水并装 入透析袋中， 然后用蒸馏水透析 2 4 天， 然后向透析液 ( 指透析袋内的液体 ) 中加入 1 3 倍体积的 95乙醇并静置过夜， 然后离心并收集沉淀， 将沉淀真空干燥， 得到硫酸酯化水 溶性膳食纤维 ( 命名为 ASDF)。 0008 所述挤压处理是在螺杆转速为 450 850r/min 的螺杆挤压机中进行。 0009 所述真空干燥的条件为 ： 干燥时间为 3 4h， 干燥温度为 40 50， 真空度为。
12、 0.6 0.8MPa。 0010 苹果膳食纤维改性产物与蒸馏水搅拌混合均匀后用 2 4mol/L 氢氧化钠水溶液 调节 pH 值为 9.0 11.0。 0011 所述苹果膳食纤维的制备方法包括以下步骤 ： 将苹果渣与蒸馏水搅拌混合均匀后 用 2 4mol/L 氢氧化钠水溶液调节 pH 为 9 13 得混合物， 苹果渣与蒸馏水的质量比为 1:8 1:10， 向混合物中加入蒸馏水体积 2 4的双氧水， 然后于 60 70保温 1 2h， 然后用流水洗涤至中性， 洗涤后依次经烘干、 粉碎以及过筛， 得苹果膳食纤维。 0012 所述烘干的温度均为 50 90 ； 所述过筛采用 20 80 目筛。 0。
13、013 与现有技术相比， 本发明具有以下有益的技术效果 ： 0014 1. 本发明选择氨基磺酸 - 浓硫酸作为硫酸酯化的复合酯化剂， 偶联螺杆挤压技术 改性苹果膳食纤维， 经过螺杆挤压机挤压后， 再经过干燥、 提取、 醇沉、 复溶、 透析而制得具 有良好生物活性的硫酸酯化水溶性膳食纤维。 0015 2. 本发明采用的氨基磺酸具有不挥发、 无臭味、 对人体毒性极小的优点， 相比常用 的酯化剂氯磺酸、 三氧化硫等更为安全。 0016 3. 环保 ： 本发明中使用的制备方法与目前为止的方法不同， 即膳食纤维的酯化反 应是在干热条件下进行的， 无需添加有机试剂， 降低了残留有机试剂的可能性。 0017。
14、 4. 反应条件可控 ： 反应条件包括酯化剂添加量、 静置时间、 螺杆转速， 且硫酸根的 取代度能够达到满意的效果， 最高硫酸根含量可达 0.79(0.51 0.79)。 0018 5. 本发明通过对苹果渣进行处理， 不仅起到脱色作用， 还提高了处理产物中苹果 膳食纤维的含量。 具体实施方式 0019 下面结合实施例对本发明进行详细描述， 所述是对本发明的解释而不是限定。 0020 实施例 1 ： 0021 称取 100g 过 20 目筛的粉碎苹果渣， 按照 1:8 的料液比 (g/mL) 加入蒸馏水， 用 2mol/L 氢氧化钠水溶液调节 pH 为 13.0， 加入蒸馏水体积 2的双氧水， 。
15、70保温 2h， 然后 过 100 目筛， 筛上物流水洗涤至中性， 烘箱中 60烘干， 粉碎过 40 目筛， 得到苹果膳食纤 维 ； 0022 挤压酯化反应 ： 称取苹果膳食纤维 30g， 加入氨基磺酸饱和水溶液 9mL( 含氨基磺 酸1.31g)， 搅拌均匀， 再加入浓硫酸6mL(11.04g 98浓硫酸)， 搅拌均匀后静置1h得样品 ； 调节螺杆转速在 750r/min， 将样品放入挤压机内挤压， 挤压完成后， 将挤出物于 50烘干， 说 明 书 CN 104432109 A 4 3/4 页 5 在室温下冷却， 得改性苹果膳食纤维 ； 0023 硫酸酯化膳食纤维提取工艺 ： 向改性苹果膳食。
16、纤维中以 1:10 的料液比 (g/mL) 加 入蒸馏水， 搅拌后用 2mol/L 氢氧化钠水溶液调 pH 值为 11， 60水浴提取 1h， 抽滤并收集滤 液， 加入滤液3倍体积的95乙醇醇沉， 静置过夜， 抽滤， 所得固体置于50烘箱中烘干， 将 烘干后固体复溶于蒸馏水后蒸馏水透析 2 天， 向透析液中加入 3 倍体积 95乙醇， 静置过 夜， 离心得到沉淀物， 真空干燥 ( 时间 4h， 温度 40， 真空度 0.6MPa)， 得到硫酸酯化膳食纤 维。 0024 实施例 2 ： 0025 称取 100g 过 40 目筛的粉碎苹果渣， 按照 1:8 的料液比 (g/mL) 加入蒸馏水， 用。
17、 3mol/L 氢氧化钠水溶液调节 pH 为 13.0， 加入蒸馏水体积 2的双氧水， 70保温 2h， 然后 过 100 目筛， 筛上物流水洗涤至中性， 烘箱中 50烘干， 粉碎过 60 目筛， 得到苹果膳食纤 维 ； 0026 挤压酯化反应 ： 称取苹果膳食纤维 30g， 加入氨基磺酸饱和水溶液 12mL( 含氨基磺 酸1.75g)， 搅拌均匀， 再加入浓硫酸15mL(27.6g 98浓硫酸)， 搅拌均匀后静置1h得样品 ； 调节螺杆转速在 650r/min， 将样品放入挤压机内挤压， 挤压完成后， 将挤出物于 50烘干， 在室温下冷却， 得改性苹果膳食纤维。 0027 硫酸酯化膳食纤维提。
18、取工艺 ： 向改性苹果膳食纤维中以 1:20 的料液比 (g/mL) 加 入蒸馏水， 搅拌后用 2mol/L 氢氧化钠水溶液调 pH 值为 9， 50水浴提取 2h， 抽滤并收集滤 液， 加入滤液3倍体积的95乙醇醇沉， 静置过夜， 抽滤， 所得固体置于60烘箱中烘干， 将 烘干后固体复溶于蒸馏水后蒸馏水透析 3 天， 向透析液中加入 3 倍体积 95乙醇， 静置过 夜， 离心得到沉淀物， 真空干燥(时间3h， 温度50， 真空度0.75MPa)， 得到硫酸酯化膳食纤 维。 0028 实施例 3 ： 0029 称取 200g 过 40 目筛的粉碎苹果渣， 按照 1:8 的料液比 (g/mL) 。
19、加入蒸馏水， 用 4mol/L 氢氧化钠水溶液调节 pH 为 13.0， 加入蒸馏水体积 2的双氧水， 70保温 2h， 然后 过 100 目筛， 筛上物流水洗涤至中性， 烘箱中 50烘干， 粉碎过 40 目筛， 得到苹果膳食纤 维 ； 0030 挤压酯化反应 ： 称取苹果膳食纤维 50g， 加入氨基磺酸饱和水溶液 15mL( 含氨基磺 酸 2.19g)， 搅拌均匀， 再加入浓硫酸 15mL(27.6g 98的浓硫酸 )， 搅拌均匀后静置 1h 得样 品 ； 调节螺杆转速在 450r/min， 将样品放入挤压机内挤压， 挤压完成后， 将挤出物于 50烘 干， 在室温下冷却， 得改性苹果膳食纤维。
20、 ； 0031 硫酸酯化膳食纤维提取工艺 ： 向改性苹果膳食纤维中以 1:10 的料液比 (g/mL) 加 入蒸馏水， 搅拌后用 3mol/L 氢氧化钠水溶液调 pH 值为 10， 50水浴提取 2h， 抽滤并收集滤 液， 加入滤液3倍体积的95乙醇醇沉， 静置过夜， 抽滤， 所得固体置于50烘箱中烘干， 将 烘干后固体复溶于蒸馏水后蒸馏水透析 2 天， 向透析液中加入 3 倍体积 95乙醇， 静置过 夜， 离心得到沉淀物， 真空干燥 ( 时间 3h， 温度 50， 真空度 0.6MPa)， 得到硫酸酯化膳食纤 维。 0032 实施例 4 ： 0033 称取 200g 过 40 目筛的粉碎苹果。
21、渣， 按照 1:8 的料液比 (g/mL) 加入蒸馏水， 用 说 明 书 CN 104432109 A 5 4/4 页 6 2mol/L 氢氧化钠水溶液调节 pH 为 13.0， 加入蒸馏水体积 2的双氧水， 70保温 2h， 然后 过 100 目筛， 筛上物流水洗涤至中性， 烘箱中 50烘干， 粉碎过 40 目筛， 得到苹果膳食纤 维 ； 0034 挤压酯化反应 ： 称取苹果膳食纤维 50g， 加入氨基磺酸饱和水溶液 20mL( 含氨基磺 酸 2.92g)， 搅拌均匀， 再加入浓硫酸 10mL(18.4g 98的浓硫酸 )， 搅拌均匀后静置 2h 得样 品 ； 调节螺杆转速在 850r/mi。
22、n， 将样品放入挤压机内挤压， 挤压完成后， 将挤出物于 60烘 干， 在室温下冷却， 得改性苹果膳食纤维 ； 0035 硫酸酯化膳食纤维提取工艺 ： 向改性苹果膳食纤维中以 1:20 的料液比 (g/mL) 加 入蒸馏水， 搅拌后用 2mol/L 氢氧化钠水溶液调 pH 值为 9， 50水浴提取 2h， 抽滤并收集滤 液， 加入滤液3倍体积的95乙醇醇沉， 静置过夜， 抽滤， 所得固体置于60烘箱中烘干， 将 烘干后固体复溶于蒸馏水后蒸馏水透析 2 天， 向透析液中加入 3 倍体积 95乙醇， 静置过 夜， 离心得到沉淀物， 真空干燥 ( 时间 4h， 温度 40， 真空度 0.6MPa)，。
23、 得到硫酸酯化膳食纤 维。 0036 本发明首先在挤压反应同时完成硫酸酯化反应， 其在干热的条件下反应， 反应操 作条件可控。 0037 对本发明制备的硫酸酯化膳食纤维的氧自由基清除能力 (ORAC) 进行测定， 硫 酸酯化膳食纤维的 ORAC 值为 100.34molTrolox/g， 比常见抗氧化剂 BHT 的 ORAC 值 (52.35molTrolox/g) 大， 说明挤压法制备的硫酸酯化膳食纤维具有很好的氧自由基清除 能力， 扩大了苹果膳食纤维在抗氧化剂和药物方面的应用。 0038 本发明中挤压改性同时进行酯化反应， 反应过程属于干热反应， 避免使用有机溶 剂， 可以大量、 简易、 低成本地生产硫酸酯化膳食纤维。由于苹果膳食纤维中半纤维素占 50以上， 所以酯化产物的提取采用的是在碱性条件下提取， 提取产率大大提高。 说 明 书 CN 104432109 A 6 。