專利名稱：利用馬鈴薯薯渣提取制備膳食纖維的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于食品添加劑領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
馬鈴薯薯渣是在馬鈴薯精制淀粉生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的副產(chǎn)物。鮮馬鈴薯薯渣含水 量約為80-90%，自帶菌多，不易儲(chǔ)存、運(yùn)輸，腐敗變質(zhì)后產(chǎn)生惡臭，造成環(huán)境污染；若烘干處 理則成本過高，增加企業(yè)負(fù)擔(dān)，通常當(dāng)成廢渣進(jìn)行掩埋。但是大量掩埋會(huì)導(dǎo)致土壤和地下水 的污染。因此開發(fā)利用薯渣，對(duì)馬鈴薯和其它薯類淀粉工業(yè)有極其重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了利用馬鈴薯薯渣提取制備膳食纖維的方法，可以解決馬鈴薯薯渣難 以利用及污染環(huán)境的問題。本發(fā)明的目的在于針對(duì)馬鈴薯薯渣難以利用的現(xiàn)狀，開發(fā)了一 種簡(jiǎn)單易行、低成本制備馬鈴薯膳食纖維的方法。首先通過前處理使馬鈴薯微小薯塊被研 磨破碎，使被包裹的淀粉顆粒盡可能得到釋放，通過生物酶法和離心分離去除其中的蛋白 質(zhì)和淀粉，再通過酸法水解原果膠和多糖，再經(jīng)分離后得到一種功能性優(yōu)良、食用級(jí)膳食纖 維。本發(fā)明中利用馬鈴薯薯渣提取制備膳食纖維的方法，按下述步驟進(jìn)行
一、將粒徑20(Γ2000μ m鮮馬鈴薯薯渣和純水混合，其中鮮馬鈴薯薯渣與純水的質(zhì)量 比為1:3，然后加入均質(zhì)機(jī)內(nèi)，以lOOOOr/min速度進(jìn)行均質(zhì)處理5min，而得到研磨的薯漿；
二、以10(Γ150轉(zhuǎn)/min的速度攪拌薯漿，用碳酸鈉或氫氧化鈉調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pH值為8 8.5， 然后加入食用級(jí)蛋白酶，在5(T55°C條件下水解3h，利用0. 4^0. 6MPa蒸汽壓力作，加熱 15-30min使得原料充分糊化，再加入耐高溫α -淀粉酶，調(diào)劑pH值為5. 8 6. 2，在9(T95°C 條件下水解0. 5h (使得淀粉充分液化)，冷卻至60°C，調(diào)節(jié)pH值為4. (Γ4. 5，然后加入 α -1，4-葡萄糖水解酶，保溫60°C條件下水解處理2h (糖化，便于淀粉充分去除)，步驟二的 操作均在攪拌的條件下進(jìn)行的，所述蛋白酶用量是薯漿中所含蛋白質(zhì)質(zhì)量的4%，所述耐高 溫α “淀粉酶用量是薯漿中所含淀粉質(zhì)量的1%，所述α -1，4-葡萄糖水解酶用量是薯漿中 所含淀粉質(zhì)量的0. 4% ；
三、將經(jīng)步驟二處理后的薯渣漿以4000r/min速度進(jìn)行一次固液相離心處理，一次離 心處理時(shí)間為15min，去除上清液體，然后向一次離心獲得的固形物加入超純水，固形物與 超純水質(zhì)量比為1:2，然后用鹽酸(水解劑)調(diào)節(jié)pH值為1.纊2.0，在9(T95°C條件下攪拌進(jìn) 行水解處理1小時(shí)，即得到水解產(chǎn)物；
四、將步驟三的水解產(chǎn)物以4000r/min速度進(jìn)行二次離心處理，二次離心處理時(shí)間為 15min，去除上清液體，然后在70°C條件下，用體積濃度為95%的乙醇浸泡二次離心獲得的 固形物15 30分鐘，經(jīng)固液分離，得到的固形物經(jīng)烘干，粉碎，過8(Γ100目篩，即得到成品 馬鈴薯膳食纖維。馬鈴薯本身是一種安全的食用作物，因此將馬鈴薯薯渣作為一種安全、廉價(jià)的膳
3食纖維資源，不僅可以降低馬鈴薯淀粉的生產(chǎn)成本，也可以解決鮮薯渣含水量高，不易儲(chǔ) 存、運(yùn)輸，容易腐敗變質(zhì)后產(chǎn)生惡臭，造成環(huán)境污染等問題。本發(fā)明制的膳食纖維持水力、膨 脹力高，有良好的生理活性，得到的馬鈴薯膳食纖維物化功能性質(zhì)優(yōu)于大豆水不溶性膳食 纖維。本發(fā)明方法制備馬鈴薯膳食持水力，達(dá)到12g/g以上，膨脹力達(dá)到12ml/g以上。本發(fā)明制得的馬鈴薯膳食纖維，同現(xiàn)有的大豆膳食纖維以及變性淀粉相比，具 有如下優(yōu)點(diǎn)經(jīng)過性能測(cè)試，本發(fā)明制得的膳食纖維的持水力達(dá)到l(Tl5g/g，膨脹力達(dá)到 l(Tl3ml/g均優(yōu)于市售馬鈴薯的膳食纖維。本發(fā)明制得的膳食纖維與變性淀粉增稠劑相比， 具有添加比例小，無不良?xì)馕叮庥^更接近果蔬類產(chǎn)品，且具有優(yōu)良的生理保健功能。該膳 食纖維的制備工藝，采用物理機(jī)械和酶法酸法結(jié)合，不引入其它化學(xué)離子基團(tuán)，不會(huì)破壞果 蔬制品中其他成分，安全營(yíng)養(yǎng)。本發(fā)明制得的膳食纖維與淀粉類增稠劑相比，具有良好的抗 剪切和耐高溫的性能。本發(fā)明制得的膳食纖維除了具有增稠性能以外，同時(shí)還能補(bǔ)充膳食 纖維，有利于人體健康。馬鈴薯膳食纖維不含有食品過敏因子，食品應(yīng)用廣泛。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式中利用馬鈴薯薯渣提取制備膳食纖維的方法是按下 述步驟進(jìn)行的一、將粒徑20(Γ2000 μ m鮮馬鈴薯薯渣和純水混合，其中鮮馬鈴薯薯渣與純 水的質(zhì)量比為1:3，然后加入均質(zhì)機(jī)內(nèi)，以lOOOOr/min速度進(jìn)行均質(zhì)處理5min，而得到研磨 的薯漿；
二、以10(Γ150轉(zhuǎn)/min的速度攪拌薯漿，用碳酸鈉或氫氧化鈉調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pH值為纊8.5， 然后加入食用級(jí)蛋白酶，在5(T55°C條件下水解3h，利用0. 4^0. 6MPa蒸汽壓力作，加熱 15-30min使得原料充分糊化，再加入耐高溫α -淀粉酶，調(diào)劑pH值為5. 8 6. 2，在9(T95°C 條件下水解0. 5h (使得淀粉充分液化)，冷卻至60°C，調(diào)節(jié)pH值為4. (Γ4. 5，然后加入 α -1，4-葡萄糖水解酶，保溫60°C條件下水解處理2h (糖化，便于淀粉充分去除)，步驟二的 操作均在攪拌的條件下進(jìn)行的，所述蛋白酶用量是薯漿中所含蛋白質(zhì)質(zhì)量的4%，所述耐高 溫α “淀粉酶用量是薯漿中所含淀粉質(zhì)量的1%，所述α -1，4-葡萄糖水解酶用量是薯漿中 所含淀粉質(zhì)量的0. 4% ；
三、將經(jīng)步驟二處理后的薯渣漿以4000r/min速度進(jìn)行一次固液相離心處理，一次離 心處理時(shí)間為15min，去除上清液體，然后向一次離心獲得的固形物加入超純水，固形物與 超純水質(zhì)量比為1:2，然后用鹽酸(水解劑)調(diào)節(jié)pH值為1.纊2.0，在9(T95°C條件下攪拌進(jìn) 行水解處理1小時(shí)，即得到水解產(chǎn)物；
四、將步驟三的水解產(chǎn)物以4000r/min速度進(jìn)行二次離心處理，二次離心處理時(shí)間為 15min，去除上清液體，然后在70°C條件下，用體積濃度為95%的乙醇浸泡二次離心獲得的 固形物15 30分鐘，經(jīng)固液分離，得到的固形物經(jīng)烘干，粉碎，依使用要求過8(Γ100目篩， 即得到成品馬鈴薯膳食纖維。采用成分分析方法和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析 水分的測(cè)定GB5009. 385
灰分的測(cè)定GB5009. 485 蛋白質(zhì)的測(cè)定GB5009. 585 淀粉含量測(cè)定GB5009. 9-85
4蛋白酶活力測(cè)定QB/T 1803-1993 糖化酶酶活測(cè)定QB/T 1803-1993 耐高溫a-淀粉酶活力測(cè)定QB/T 1803-1993 膳食纖維含量的測(cè)定中性洗滌劑法 持水力測(cè)定
持水力是指在沒有外力作用下，纖維結(jié)合水的質(zhì)量。測(cè)定時(shí)，準(zhǔn)確稱取1. Og膳食纖維， 加入蒸餾水25 ml，于室溫下放置lh，用濾紙浙干后轉(zhuǎn)到表面皿中稱重，持水力即為樣品濕 重與樣品干重之差與樣品干重的比值。
膨脹性是指當(dāng)樣品被浸沒在水中以后所達(dá)到的體積數(shù)與其初始體積數(shù)的比率。準(zhǔn)確稱 取Ig膳食纖維，置于具刻度的試管中，加入50 ml蒸餾水，于室溫下放置24h，讀取其吸水膨 脹后的體積，膨脹性即為膨脹后的體積與干品體積之差與樣品干重的比值。表1馬鈴薯薯渣典型成份分析表
可以看出馬鈴薯薯渣中膳食纖維成分含量極高，約占干基的50%左右。本實(shí)施方式制備馬鈴薯膳食纖維不溶于水，其持水力達(dá)到12g/g以上，膨脹力達(dá) 到12ml/g以上。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是步驟二中所述食用級(jí) 蛋白酶為內(nèi)切蛋白酶或外切蛋白酶。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是步驟三中烘干的 溫度為45°C，烘干的時(shí)間為3小時(shí)。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是步驟二所述 的蛋白酶的酶活為200000U/g。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同的是步驟二所述 的耐高溫a-淀粉酶的酶活為100000U/g。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至四之一相 同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟二所述 的α -1，4-葡萄糖水解酶的酶活為6200(T66000U/g。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至 五之一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是步驟二所述 的于α -1，4-葡萄糖水解酶的酶活為65000U/g。其它步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式
一至五之 一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式中利用馬鈴薯薯渣提取制備膳食纖維的方法是按下 述步驟進(jìn)行的
一、將IOOg粒徑20(Γ2000 μ m鮮馬鈴薯薯渣(含水分約90%)和純水混合，其中鮮馬鈴 薯薯渣與純水的質(zhì)量比為1:3，然后加入均質(zhì)機(jī)內(nèi)，以lOOOOr/min速度進(jìn)行均質(zhì)處理5min，得到薯渣漿；
二、以150轉(zhuǎn)/min的速度攪拌薯渣漿，然后加入諾維信公司的內(nèi)切蛋白酶，調(diào)節(jié)pH值 為8，在55°C條件下水解3h，再加入耐高溫α-淀粉酶，調(diào)劑pH值為5.8，在80°C條件下 水解0. 5h，然后加入α -1，4-葡萄糖水解酶，調(diào)節(jié)pH值為4. 2，在60°C條件下水解處理2h， 步驟二的操作均在攪拌的條件下進(jìn)行的，所述蛋白酶用量是薯渣漿蛋白質(zhì)干質(zhì)量的4%，所 述高溫淀粉酶用量是薯渣漿所含淀粉質(zhì)量的1%，所述糖化酶用量是薯渣漿所含淀粉質(zhì)量的 0. 4% ；
三、將經(jīng)步驟二處理后的薯渣漿以4000r/min速度進(jìn)行一次離心處理，一次離心處理 時(shí)間為15min，去除上清液體，然后向一次離心獲得的固形物加入超純水，固形物與純水質(zhì) 量比為1:2，然后用鹽酸(水解劑)調(diào)節(jié)pH值為1.8，在90°C條件下攪拌進(jìn)行水解處理1小 時(shí)，即得到水解產(chǎn)物；
四、將步驟三的水解產(chǎn)物以4000r/min速度進(jìn)行二次離心處理，二次離心處理時(shí)間為 15min，去除上清液體，然后在70°C條件下，用體積濃度為95%的乙醇浸泡二次離心獲得的 固形物15分鐘，固液分離，45°C熱風(fēng)干燥固形物，即得到成品馬鈴薯膳食纖維。本實(shí)施方式所得膳食纖維得率為80. 19%，純度80%以上。持水力達(dá)到l(Tl5g/g， 膨脹力達(dá)到l(Tl3ml/g。
具體實(shí)施方式
例八本實(shí)施方式中利用馬鈴薯薯渣提取制備膳食纖維的方法是按 下述步驟進(jìn)行的
一、將IOOg粒徑20(Γ2000μ m鮮馬鈴薯薯渣(含水分約90%)和純水混合，其中鮮馬鈴 薯薯渣與純水的質(zhì)量比為1:3，然后加入均質(zhì)機(jī)內(nèi)，以lOOOOr/min速度進(jìn)行均質(zhì)處理5min， 得到薯渣漿；
二、以150轉(zhuǎn)/min的速度攪拌薯渣漿，然后加入蛋白酶，調(diào)節(jié)pH值為8.5，在55°C條 件下水解3h，再加入耐高溫α -淀粉酶，調(diào)劑pH值為6. 2，在95°C條件下水解0. 5h，然后加 入α -1，4-葡萄糖水解酶，調(diào)節(jié)pH值為4. 2，在60°C條件下水解處理2h，步驟二的操作均在 攪拌的條件下進(jìn)行的，所述蛋白酶用量是薯渣漿蛋白質(zhì)質(zhì)量的4%，所述高溫淀粉酶用量是 薯漿所含淀粉質(zhì)量的1%，所述糖化酶用量是薯渣漿所含淀粉質(zhì)量的0. 4% ；
三、將經(jīng)步驟二處理后的薯渣漿以4000r/min速度進(jìn)行一次離心處理，一次離心處理 時(shí)間為15min，去除上清液體，然后向一次離心獲得的固形物加入超純水，固形物與超純水 質(zhì)量比為1:2，然后用鹽酸(水解劑)調(diào)節(jié)pH值為2.2，在951條件下攪拌進(jìn)行水解處理1 小時(shí)，即得到水解產(chǎn)物；四、將步驟三的水解產(chǎn)物以4000r/min速度進(jìn)行二次離心處理，二 次離心處理時(shí)間為15min，去除上清液體，然后在70°C條件下，用體積濃度為95%的乙醇浸 泡二次離心獲得的固形物30分鐘，固液分離，45°C熱風(fēng)干燥固形物，即得到馬鈴薯膳食纖 維。所得膳食纖維得率為80. 19%，純度80%以上。持水力達(dá)到l(Tl5g/g，膨脹力達(dá)到 10 13ml/g。
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式中利用馬鈴薯薯渣提取制備膳食纖維的方法是按下 述步驟進(jìn)行的
一、將IOOg粒徑20(Γ2000 μ m鮮馬鈴薯薯渣(含水分約90%)和純水混合，其中鮮馬鈴薯 薯渣與超純水的質(zhì)量比為1:3，然后加入均質(zhì)機(jī)內(nèi)，以lOOOOr/min速度進(jìn)行均質(zhì)處理5min，
6得到薯渣漿；
二、以150轉(zhuǎn)/min的速度攪拌薯渣漿，然后加入蛋白酶，調(diào)節(jié)pH值為8.3，在55°C條 件下水解3h，再加入耐高溫α -淀粉酶，調(diào)劑pH值為6. 0，在93°C條件下水解0. 5h，然后加 入α -1，4-葡萄糖水解酶，調(diào)節(jié)pH值為4. 2，在60°C條件下水解處理2h，步驟二的操作均在 攪拌的條件下進(jìn)行的，所述蛋白酶用量是薯渣漿蛋白質(zhì)質(zhì)量的4%，所述高溫淀粉酶用量是 薯渣漿所含淀粉質(zhì)量的1%，所述糖化酶用量是薯渣漿所含淀粉質(zhì)量的0. 4% ；
三、將經(jīng)步驟二處理后的薯漿以4000r/min速度進(jìn)行一次離心處理，一次離心處理時(shí) 間為15min，去除上清液體，然后向一次離心獲得的固形物加入超純水，固形物與超純水質(zhì) 量比為1:2，然后用lmol/L鹽酸(水解劑)調(diào)節(jié)pH值為2. 0，在93°C條件下攪拌進(jìn)行水解處 理1小時(shí)，即得到水解產(chǎn)物；四、將步驟三的水解產(chǎn)物以4000r/min速度進(jìn)行二次離心處理， 二次離心處理時(shí)間為15min，去除上清液體，然后在70°C條件下，用體積濃度為95%的乙醇 浸泡二次離心獲得的固形物20分鐘，固液分離，45°C熱風(fēng)干燥固形物，即得到成品馬鈴薯 膳食纖維。所得膳食纖維得率為80. 19%，純度80%以上。持水力達(dá)到l(Tl5g/g，膨脹力達(dá)到l(Tl3ml/g。
權(quán)利要求
利用馬鈴薯薯渣提取制備膳食纖維的方法，其特征在于利用馬鈴薯薯渣提取制備膳食纖維的方法是按下述獨(dú)特步驟進(jìn)行一、將粒徑200~2000μm鮮馬鈴薯薯渣和純水混合，其中鮮馬鈴薯薯渣與純水的質(zhì)量比為1:3，然后加入均質(zhì)機(jī)內(nèi)，以10000r/min速度進(jìn)行均質(zhì)處理5min，而得到研磨的薯漿；二、以100~150轉(zhuǎn)/min的速度攪拌薯漿，用碳酸鈉或氫氧化鈉調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)pH值為8~8.5，然后加入食用級(jí)蛋白酶，在50~55℃條件下水解3h，利用0.4~0.6MPa蒸汽壓力作，加熱15~30min使得原料充分糊化，再加入耐高溫α 淀粉酶，調(diào)劑pH值為5.8~6.2，在90~95℃條件下水解0.5h，冷卻至60℃，調(diào)節(jié)pH值為4.0~4.5，然后加入α 1,4 葡萄糖水解酶，保溫60℃條件下水解處理2h，步驟二的操作均在攪拌的條件下進(jìn)行，所述蛋白酶用量是薯漿中所含蛋白質(zhì)質(zhì)量的4%，所述耐高溫α 淀粉酶用量是薯漿中所含淀粉質(zhì)量的1%，所述α 1,4 葡萄糖水解酶用量是薯漿中所含淀粉質(zhì)量的0.4%；三、將經(jīng)步驟二處理后的薯漿以4000r/min速度進(jìn)行第一次固液相離心處理，第一次離心處理時(shí)間為15min，去除上清液體，然后向第一次離心獲得的固形物加入超純水，固形物與超純水質(zhì)量比為1:2，然后用鹽酸調(diào)節(jié)pH值為1.8~2.0，在90~95℃條件下攪拌進(jìn)行水解處理1小時(shí)，即得到水解產(chǎn)物；四、將步驟三的水解產(chǎn)物以4000r/min速度進(jìn)行第二次離心處理，第二次離心處理時(shí)間為15min，去除上清液體，然后在70℃條件下，用體積濃度為95%的乙醇浸泡第二次離心獲得的固形物15~30分鐘，經(jīng)固液分離，得到的固形物經(jīng)烘干,粉碎，過80~100目篩，即得到成品馬鈴薯膳食纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用馬鈴薯薯渣提取制備膳食纖維的方法，其特征在于步驟 二中所述食用級(jí)蛋白酶為內(nèi)切蛋白酶或外切蛋白酶。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的利用馬鈴薯薯渣提取制備膳食纖維的方法，其特征在于 步驟三中烘干溫度為45°C，烘干時(shí)間為3小時(shí)。
全文摘要
利用馬鈴薯薯渣提取制備膳食纖維的方法，它屬于食品添加劑領(lǐng)域。本發(fā)明解決了鮮馬鈴薯薯渣難以利用及污染環(huán)境的問題。本發(fā)明采用復(fù)合生物工程技術(shù)，通過研磨粉碎，將馬鈴薯薯渣中的微小薯塊磨碎，便于馬鈴薯纖維與其它成分的分離，通過酶水解去除蛋白質(zhì)和淀粉，酸水解溶出果膠，經(jīng)固液分離，可利用液體進(jìn)行馬鈴薯果膠提取，而固形物進(jìn)行馬鈴薯膳食纖維提取。本發(fā)明方法從馬鈴薯薯渣中提取馬鈴薯膳食纖維，使馬鈴薯薯渣得到利用，減小對(duì)環(huán)境的污染。利用本發(fā)明制備的膳食纖維具有持水力、膨脹力高，有良好的生理活性等功能性，可用于許多食品，特別是低糖食品的開發(fā)利用。馬鈴薯膳食纖維因獨(dú)具有無特殊風(fēng)味和非過敏性，較大豆膳食纖維有更為廣泛的應(yīng)用。
文檔編號(hào)A23L1/28GK101912108SQ20101024812
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月9日
發(fā)明者姜海花, 崔媛, 徐明亮, 李智廣, 王麗麗, 鄒勤熙, 高金波 申請(qǐng)人:黑龍江農(nóng)墾北大荒馬鈴薯產(chǎn)業(yè)有限公司