豆渣中膳食纤维的提取工艺

1豆渣膳食纤维的制备工艺高庆（常熟理工学院生物与食品工程学院，常熟215500）摘要本文分别介绍了以酶碱法、酸碱处理法、超声波辅助法制备豆渣水不溶性膳食纤维，以机械法—酶解法制备豆渣水不溶性膳食纤维。关键词豆渣膳食纤维,制备工艺优化PreparingConditionofSoybeanDregsDietaryFiberGaoQing(SchoolofBiologyandFoodEngineering，ChangshuInstituteofTechnology，Changshu215500)AbstractInthepaper,enzyme-alkalimethod,acid-alkalitreatmentandultrasonicwave-assistedmethodforsoybeandregsinsolubledietaryfiber(IDF),andenzymolysisapproachforsoybeandregssolubledietaryfiber(SDF)areintroduced.Keywordssoybeandregsdietaryfiber,optimizationofpreparingcondition1前言现代医学和营养学认为食物膳食纤维是“第七营养素”。膳食纤维是一种复杂的混合物，从溶解性看，可分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维两大类。水溶性膳食纤维的组成主要是一些胶类物质，水不溶性膳食纤维的主要成分是纤维素、半纤维素、木质素、原果胶、壳聚糖和植物腊等。在我国充分开发应用膳食纤维对人类的健康具有极其深远的意义。豆渣富含膳食纤维，纤维质构好，可以加工成高纯度、高质量、高附加值及应用广泛的低热量的膳食纤维，是一种十分理性的纤维源。[1]我国是大豆的故乡，黑龙江省是我国大豆的主要产区，年产大豆达400—500万吨，其中部分大豆用于加工豆腐、豆乳、豆奶等豆制品，年产豆渣量约80万吨。多年来，这些豆渣一直未能得到充分开发利用，除少部分豆渣作饲料外，大部分作为废料弃掉，资源浪费极大，同时又造成环境污染。世界上一些发达国家十分重视膳食纤维素研究，日本自60年代末至今，豆渣应用在食品工业方面的专利已达50余项，我国在豆渣的综合利用方面几乎还是空自。80年代以来，人民膳食结构发生变化，大、中城市出现膳食纤维摄入不足的现象，因此积极开展对膳食纤维的应用研究，对提高人民的健康水平是十分有必要的。[2]2水不溶性膳食纤维的制备工艺2.1酶碱法提取豆渣水不溶性膳食纤维通常，豆渣中含有一定量的蛋白质和脂肪，蛋白质直接影响产品纯度，脂肪经氧化后会使产品产生异味，因2此制备豆渣纤维素时，应尽量将两者去除，以提高产品的质量。[3]可以采用碱处理，结合胰蛋白酶酶解，除去豆渣中的蛋白质和脂肪。并通过L9(34)正交实验设计方法，就影响膳食纤维含量的碱浓度、温度、时间和酶用量四项因素进行实验，研究确立了制备豆渣纤维的最佳工艺条件。[4]利用本工艺，湿豆渣经浸泡、碱处理、酶解、干燥和超微粉碎等程序，即得到豆渣膳食纤堆，工艺产率为85%，产品纤维素含量是80%。2.2酸碱处理法提取豆渣水不溶性膳食纤维湿豆渣→胶体磨均质→碱处理(1mol/LNaOH)→加酸调至中性→酸处理(1mol/LHCl)→用水漂洗至中性→过滤→烘干→过100目筛→水不溶性膳食纤维对酸碱处理法提取豆渣水不溶性膳食纤维最佳工艺条件进行单因素实验研究，结果表明：制取水不溶性豆渣膳食纤维的最佳酸碱处理条件为，碱用量5mL/g，碱处理温度40℃，碱处理时间80min；酸用量4mL/g，酸处理时间80min，产品中膳食纤维含量达78.3%。[5]2.3超声辅助提取豆渣水不溶性膳食纤维新鲜豆渣→80℃干燥→粉碎→80目筛→豆渣粉→蒸馏水分散→1mol/L乳酸溶液调pH至4.5-5.0→超声辅助提取→提取液5000r/min离心10min→上清液用0.1mol/LNaOH溶液调pH至8-9使水不溶性膳食纤维析出→5000r/min离心→沉淀用水洗至中性→60℃干燥→粉碎[6]在液料比、超声功率强度、超声温度和超声时间4个单因素试验的基础上，通过四元二次通用旋转组合设计试验优化超声辅助提取水不溶性大豆膳食纤维的工艺条件，并采用扫描电镜、红外光谱仪等对超声辅助、酸溶碱沉、酶解辅助提取所获得的水不溶性大豆膳食纤维产品进行了物理特性表征。[7]优化试验结果表明，在液料比35mL/g、超声功率强度600W/g、超声温度50℃、间歇性超声处理累计时间50min条件下水小溶性大豆膳食纤维提取率较高，达92.11％。物性分析结果显示，与酸溶碱沉、酶解辅助提取的水不溶性大豆膳食纤维相比，超声辅助提取的水不溶性大豆膳食纤维具有更高的持水力、溶胀力、结合水力和结合脂肪能力以及更丰富的空间网状结构。[8]研究结果揭示，超声辅助提取法不仪能够提高豆渣中水不溶性大豆膳食纤维的提取率，而且对其加工性能有很好的改进作用。3水溶性膳食纤维的制备工艺3.1机械法—酶解法提取豆渣水溶性膳食纤维豆渣粉调节水分后，在一定的工艺条件下，经单螺杆挤压机挤压，粉碎得到挤压豆渣粉。称取一定量的脱脂挤压豆渣粉于反应器中，加入水和纤维素酶液，酶解1.5h，加热到85℃，10min灭酶，降温，再加入中性蛋白酶酶液（反应温度50℃，pH值7.0，加酶量50μL）酶解1.5h，离心过滤，滤液浓缩，以4倍无水乙醇沉淀，静置，离心过滤，得到沉淀，干燥。[9]研究料水比、纤维素酶的添加量、提取时间、提取温度和溶液pH等5个因素对水溶性膳食纤维提取量的影响，确立制备水溶性膳食纤维的最佳工艺条件，正交试验结果表明，影响得率的主要因素是加酶量，其次是提取时间，最佳反应工艺条件为加酶量50μL，提取温度60℃，提取时间1.5h，溶液pH6，利用本工艺条件制备的豆渣水溶性膳食纤维的得率由原来的2.5％提高到22.8％。33.2酶法水解豆渣制备可溶性膳食纤维的工艺在复合纤维素酶的添加量为1.2％时，应用正交试验找出最佳水解条件，即pH为4.5，水解时间为12h，水解温度为40℃，豆渣与水的比例为1g:12mL，在此条件下水解，可溶性膳食纤维的产率为39.03％。[10]3.3挤压膨化碱处理豆渣制备水溶性膳食纤维的工艺以豆渣为原料，并在碱液处理后直接挤压膨化制备豆渣水溶性膳食纤维。以水溶性膳食纤维得率为指标，对物料水分、挤压温度、螺杆转速及氢氧化钠浓度进行了单因素试验。采用响应面分析方法，对挤压膨化提高碱处理豆渣水溶性膳食纤维的工艺条件进行了优化，并建立了物料水分、挤压温度、螺杆转速三因素的回归模型。确定了挤压膨化碱处理豆渣制备水溶性膳食纤维的最佳工艺条件为：物料水分26.94％，挤压温度183.48。C，螺杆转速106.48r/min，碱浓度为5%。在优化条件下，水溶性膳食纤维得率由原来的4.26%提高到32.37%。[11]参考文献[1]陈霞,赵贵兴,孙子重,CHENXia,ZHAOGui-xing,SUNZi-zhong.大豆加工副产物——豆渣及油脚的利用[J].黑龙江农业科学2006.doi:10.3969/j.issn.1002-2767.2006.06.021[2]祝团结,郑为完.大豆豆渣的研究开发现状与展望[J].食品研究与开发2004.doi:10.3969/j.issn.1005-6521.2004.04.008[3]张延坤.关于豆渣的综合开发利用[J].天津农业科学1994.[4]叶年凤.大豆膳食纤维的提取方法及在食品工业应用[J].杭州食品科技1995.[5]郭丽娟,GuoLijuan.大豆膳食纤维提取工艺研究进展[J].大豆科技2014.[6]尚永彪,侯大军,李睿晓.豆渣水不溶性膳食纤维提取工艺研究[J].粮油加工2007.[7]涂宗财,段邓乐,王辉,陈丽莉,黄小琴,TuZongcai,DuanDengle,WangHui,ChenLili,HuangXiaoqin.豆渣膳食纤维的结构表征及其抗氧化性研究[J].中国粮油学报2015.[8]李文佳,林亲录,苏小军,LiWenjia,LinQinlu,SuXiaojun.从豆渣中制取大豆膳食纤维的研究[J].农产品加工·学刊[9]2010.doi:10.3969/j.issn.1671-9646(X).2010.06.015付全意,刘冬,李坚斌,邓立高,王彦玲,FUQuan-yi,LIUDong,LIJian-bin,DENGLi-gao,WANGYan-ling.膳食纤维提取方法的研究进展[J].食品科技2008.doi:10.3969/j.issn.1005-9989.2008.02.066[10]张振山,叶素萍,李泉,王玉民.豆渣的处理与加工利用[J].食品科学2004.doi:10.3321/j.issn:1002-6630.2004.10.100[11]芦菲,陈喜东,李波,李胜利,LUFei,CHENXi-dong,LIBo,LiSheng-li.双螺杆挤压制备豆渣膨化食品工艺研究[J].大豆科学2015.doi:10.11861/j.issn.1000-9841.2015.02.0306