CN101455397B - 一种动植物多糖低聚化的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动植物多糖低聚化的方法。属于保健食品加工技术。将动植物多糖洗脱杂质、干燥、粉碎处理后加入适量水解酶，在一定的压力、温度及时间条件下进行复合挤出酶解作用。使原料中分子量在10万以上的大分子纤维质降解，生成分子量小于10万的低聚多糖。与化学法、酶法等方法相比，本发明可大幅度提高动植物多糖的降解程度，降低聚合度，增加可溶性物质含量，改善其物性及加工性能，增强其生理活性，且反应条件温和，制取过程中原料无变性、无污染，原料可被充分利用，使生产过程无废渣、废汽及有害物产生，无有机溶剂残留，属环境友好型生产方式。
Description
技术领域
本发明属于保健食品加工技术。
背景技术
谷物、豆类等植物的茎、叶、种子及其深加工副产物麸糠，水果蔬菜，虾壳、蟹壳等含有大量的多糖类物质。这些多糖类物质包括水溶性多糖和非水溶性多糖。淀粉、果胶、海藻胶、低分子可溶性膳食纤维等属于水溶性多糖，而纤维素、半纤维素、木质素、甲壳素等为非水溶性多糖。果胶、海藻胶、低分子可溶性膳食纤维等低聚化多糖具有多种生理功能，可以预防便秘和结肠癌；降低血清胆固醇及血脂，预防由冠状动脉硬化引起的心脏病。低聚化多糖还具有改善末梢神经对胰岛素的感受性，调节糖尿病人的血糖水平；改变食物消化过程，增加饱腹感等作用。淀粉可溶于温水，在酸、酶等作用下可降解生成葡萄糖，是人类生存不可缺少的能量物质。纤维素、半纤维素、木质素聚合度超过600，分子量在10万以上，不被人体消化吸收，生理活性较弱，甚至无生理活性及保健功能，而且口感较差，只能作为无能量填充剂。甲壳素又名甲壳质、几丁质，是一种胺基多糖，分子量达到100万以上，大量存在于海洋节肢动物(虾、蟹)的甲壳中，也存在于低等动物菌类、昆虫、藻类细胞中，分布极其广泛。甲壳质及其衍生物是一种丰富的自然资源，存储量仅次于纤维素，被称为动物性纤维。可溶性甲壳素(壳聚糖)，是一种直链天然高分子聚合物，分子量在10万以下，溶于酸和体液，具有降胆固醇、降血脂、降血压、改变人体微循环、增加免疫功能、肠道排毒等作用，还可促进肠道内有益菌(Bifidus)的增殖并抑制大肠杆菌及肠道内病原菌的生长，是一种良好的双歧杆菌增殖因子。大量研究结果表明，多糖的保健作用与其聚合度有关，聚合度越低，分子量越小，可溶性多糖含量越高，其保健作用越明显。
目前国内外对纤维质多糖的低聚化处理多采用酸法、碱法、有机溶剂法等，低聚化效果差，产物有溶剂残留，食用安全性低，而且得率较低，操作繁琐并产生大量废液，存在环保问题。也有报道利用酶法生产低聚多糖，该法不但设备投资大，操作繁琐，产品质量不易控制，而且完全除去了膳食纤维中的功能性蛋白及功能性脂肪酸，降低了产品的保健功效。另外，目前国内外对纤维质多糖的脱脂处理大多数采用有机溶剂法，该法存在操作危险性及环保问题。
玉米、大豆、小麦、稻谷、马铃薯是我国乃至世界主要的农作物，相关深加工企业每年产生大量的副产物玉米皮、大豆皮、麸糠、薯渣等，绝大多数直接用做饲料，未得到充分利用，附加值很低。我国海洋资源丰富，淡水养殖业发展也相当迅速，甲壳素资源非常丰富，有效利用甲壳素资源，生产高附加值的产品，对于防止资源浪费、增加经济效益、提高环境保护等具有重要的意义。上述农作物及水产品加工过程中产生的副产物其主要成分为纤维质多糖类化合物，分子量大于10万，不溶于水，人体不能消化代谢，如不经特殊处理，只能作为简单的填充物，对人体的保健作用微弱，甚至无保健作用，大量添加于食品中还会引起不适感觉。如采用适当方法降低其分子量，获得低聚合度的动植物多糖，则具有明显的保健功能，可用于降血糖、降血脂、洁肠抗便秘保健食品或药品的生产。
发明内容
本发明提供一种动植物多糖低聚化的方法，以解决目前动植物纤维质多糖适口性差、食品生产中应用价值低、无功效性或功能性较弱等问题，本发明包括下列步骤：
一、原料的前处理：
根据玉米皮、大豆皮、麸糠、虾蟹壳等动植物纤维原料特点采用筛分、水洗、磁选的方法去除砂、石、泥土、杂草等杂质，然后干燥、粉碎，制得含水量小于12％，粒度小于1mm的纤维粉。
二、脱脂、脱异杂味处理：
用超临界CO2流体萃取技术脱除脂类及异杂味物质，工作压力15MPa～40MPa，温度35℃～60℃，时间1小时～3小时。
三、复合挤出酶解：
将上述脱脂、脱杂后的原料加入纤维素酶0.1％～1.5％、淀粉酶0.2％～1.5％、氯化钙0.2％～0.5％，调整料水比为1∶(0.3～2)，然后进行复合挤出酶解处理，温度80℃～160℃，时间3min～15min；对复合挤出酶解后的物料进行干燥，使其含水量小于12％，然后进行粉碎处理，所得粉状物粒度小于0.125mm，分子量不大于10万的低聚化多糖。
本发明获得的产品，即可作为食品添加剂添加到需要强化低聚多糖的食品中，也可作为食品直接食用。
本发明采用的超临界CO2流体萃取技术具有脱脂率高的优点，同时兼有脱色脱异杂味作用，与溶剂法相比具有高效，低耗，无毒、无污染，无残留、操作方便，选择性好等优点，并可使生产连续化、自动化。复合挤出酶解工艺改善了动植物纤维功能，实现对物料的低聚化处理。由于摩擦、剪切、熔融、过热状态的水分瞬间汽化切割及特异性酶的综合作用下使大分子物质发生降解，破坏了纤维的粗硬组织，聚合度降低，低分子可溶性成分增加，提高吸脂性及膨胀力，改善其物性，生成具有特殊生理活性的低聚化多糖。
本发明按国家标准方法对低聚化前后的纤维质多糖的聚合度进行检测，结果表明，采用本发明方法可使样品聚合度降低至600以下，分子量降至10万以下。
本发明采用业内标准方法对纤维质多糖的可溶性多糖含量及主要物性指标进行检测：
可溶性多糖测定：取粒度为0.125mm的待测样1g～2g，加1～15倍纯净水微波辅助萃取可溶性成分，分离、真空浓缩得固型物含量大于70％的浓缩液加入3～4倍浓度80％的乙醇，密封，常温下放置5～6h，有大量沉淀生成，抽滤得沉淀物，脱醇、真空干燥，粉碎得全部通过0.125mm孔径筛的粉末，即为水溶性多糖粗制品。按下式计算可溶性多糖含量：可溶性多糖含量(％)＝(可溶性多糖质量/提取前样品质量)×100％
膨胀力测定：称取0.10g样品，置于50ml量筒中，吸5ml蒸馏水加入其中，振荡后在25℃条件下密封放置24h，读取液体样品的体积。按下式计算膨胀力：
膨胀力(ml/g)＝[溶胀后样品体积(ml)-样品原体积(ml)]/样品质量(g)
吸脂力测定：取1g～3g(W1)样品于离心管中，加入液态食用油8g～24g，37℃静置1h，4000r/min离心10～20min，去掉上层油，残渣用滤纸吸干游离的油脂，称重得W2。按下式计算吸脂力：
吸脂力＝(W2-W1)/W1。
通过对玉米皮、大豆皮、麸糠、虾蟹壳等多糖低聚化前后的物性进行检测，结果表明采用本发明方法低聚化处理之后可使样品可溶性多糖含量提高3倍以上，低聚化后多糖的膨胀力和吸脂力较低聚化前提高2倍以上。
本发明对获得的低聚多糖按国家标准方法进行了保健功能试验(减肥、抗便秘、降血脂)。结果如下：
饲喂低聚多糖的肥胖小鼠体重与模型小鼠(未饲喂低聚多糖的肥胖小鼠)相比，体重减少20％以上，生物学统计分析P＜0.001，差异极显著，说明低聚多糖具有明显的减肥作用；脂肪指数降低25％、总胆固醇(TC)降低26％、甘油三酯(TG)降低30％、低密度脂蛋白(LDL)降低40％、高密度脂蛋白(HLD)升高25％，经生物学统计分析P＜0.01，差异极显著，说明低聚多糖有明显的降脂作用；低聚多糖饲喂正常小鼠10天后，其胃、小肠运动功能推进百分率比对照组小鼠(未饲喂低聚多糖的小鼠)增加15％，排黑便时间减少26％；低聚多糖饲喂燥结型便秘模型小鼠3天后，与对照组小鼠(未饲喂低聚多糖的燥结型便秘模型小鼠)相比8小时内排便量增加50％。说明低聚多糖能明显增加燥结型便秘小鼠的排便次数，缩短小鼠的排便时间，具有明显的抗便秘作用。
上述试验结果为低聚多糖用于减肥、降脂、抗便秘保健食品或药品的生产提供了科学依据。
具体实施方式
实施例1
1.原料的前处理
将玉米淀粉生产或玉米粮食加工产生的副产物玉米皮或豆制品加工业副产物大豆皮渣，加入适量水浸泡1～2h，然后用流动水充分搓洗，除去残余淀粉、可溶性糖及不可食用杂质，所得湿玉米皮在转速为3000r/min的条件下进行离心分离脱水，然后在60℃～80℃条件下干燥处理，使其含水量小于12％，进行粉碎处理，制得可全部通过0.147mm～0.175mm孔径筛的玉米皮粉或大豆皮粉。若以稻谷加工业副产物麸糠为原料则只需进行磁选去除金属杂质及粉碎、筛分得到可全部通过0.147mm～0.175mm孔径筛的麸糠粉即可。若以水产品加工副产物虾蟹壳为原料，加入适量水浸泡1～2h，然后用流动水充分搓洗，除去残余虾蟹肉及不可食用杂质，沥净水分、离心脱水，然后在60℃～80℃条件下干燥处理，使其含水量小于12％，进行粉碎处理，制得可全部通过0.147mm～0.175mm孔径筛的虾蟹壳粉。
2.脱脂、脱异杂味处理
将前处理后的玉米皮粉或大豆皮粉或麸糠粉或虾蟹壳粉进行超临界CO2萃取，工作压力15MPa，温度35℃，时间1小时，所得产品具有风味纯正，无异杂味，脂类物质含量小于0.5％。
3.复合挤出酶解
上步骤获得的玉米皮或大豆皮粉，加入纤维素酶0.1％，淀粉酶0.2％，氯化钙0.2％，粉状原料与加水量比为1∶0.3，搅拌均匀，于温度80℃、15min条件下挤出处理，将得到的挤出物干燥、粉碎，使得到的粉状物能全部通过0.125mm孔径筛，即为低聚植物多糖。按上述方法处理虾蟹壳粉则得到动物低聚多糖。
实施例2
1.原料的前处理
同实施例1。
2.脱脂、脱异杂味处理
将前处理后的玉米皮粉或大豆皮粉或麸糠粉或虾蟹壳粉进行超临界CO2萃取，工作压力20MPa，温度45℃，时间1.5小时，所得产品具有风味纯正，无异杂味，脂类物质含量小于0.5％。
3.复合挤出酶解
上步骤获得的玉米皮或大豆皮粉，加入纤维素酶0.5％，淀粉酶0.4％，氯化钙0.3％，粉状原料与加水量比为1∶1，搅拌均匀，于温度100℃、8min条件下挤出处理，将得到的挤出物干燥、粉碎，使得到的粉状物能全部通过0.125mm孔径筛，即为低聚植物多糖。按上述方法处理虾蟹壳粉则得到动物低聚多糖。
实施例3
1.原料的前处理
同实施例1。
2.脱脂、脱异杂味处理
将前处理后的玉米皮粉或大豆皮粉或麸糠粉或虾蟹壳粉进行超临界CO2萃取，萃取压力40MPa，温度60℃，时间3小时。所得产品风味纯正，无异杂味，脂类物质含量小于0.5％。
3.复合挤出酶解
上步骤获得的玉米皮或大豆皮粉，加入纤维素酶1.5％，淀粉酶1.5％，氯化钙0.5％，粉状原料与加水量比为1∶2，搅拌均匀，于温度160℃、3min条件下挤出处理，将得到的挤出物干燥、粉碎，使得到的粉状物能全部通过0.125mm孔径筛，即为低聚植物多糖。按上述方法处理虾蟹壳粉则得到动物低聚多糖。
Claims (1)
1.一种动植物多糖低聚化的方法，其特征在于包括下列步骤：
一、原料的前处理：
根据玉米皮、大豆皮、麸糠、虾蟹壳动植物纤维原料特点采用筛分、水洗、磁选的方法去除砂、石、泥土、杂草杂质，然后干燥、粉碎，制得含水量小于12％，粒度小于1mm的纤维粉；
二、脱脂、脱异杂味处理：
用超临界CO2流体萃取技术脱除脂类及异杂味物质，工作压力15MPa～40MPa，温度35℃～60℃，时间1小时～3小时；
三、复合挤出酶解：
将上述脱脂、脱杂后的原料加入纤维素酶0.1％～1.5％、淀粉酶0.2％～1.5％、氯化钙0.2％～0.5％，调整料水比为1∶(0.3～2)，然后进行复合挤出酶解处理，温度80℃～160℃，时间3min～15min；对复合挤出酶解后的物料进行干燥，使其含水量小于12％，然后进行粉碎处理，所得粉状物为粒度小于0.125mm，分子量不大于10万的低聚化多糖。
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