CN106880055A - 蔬菜中提取膳食纤维的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蔬菜中提取膳食纤维的方法，操作步骤为：1)脱脂、超声提取；2）分解植酸；3）酶解；4）醇沉；5）洗涤、干燥。本发明的有益效果为：采用超声波助溶，提高水溶性膳食纤维的提取率；复合酶制剂水解蛋白质的效率高，大大缩短了膳食纤维的制备时间，且水解彻底；先用胃蛋白酶水解再采用复合酶制剂水解，将大分子的蛋白质变为小分子的蛋白质甚至变为多肽，再通过超滤除去，提高水溶性膳食纤维的纯度，结合脱脂和植酸分解，最后得到的水溶性膳食纤维的纯度很高；无溶剂残留，绿色安全，操作简单，成本低廉，适合大规模生产。

Description

蔬菜中提取膳食纤维的方法

技术领域

本发明涉及膳食纤维制备技术领域，具体是一种蔬菜中提取膳食纤维的方法。

背景技术

膳食纤维为非淀粉类多糖，根据溶解性的不同可分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维两大类。水不溶性膳食纤维是指膳食纤维中的一类不被消化道酶消化且不溶于热水的那部分非淀粉类结构性多糖，它主要为细胞壁的组成成分，包括纤维素、半纤维素、木质素、壳聚糖和植物蜡等。水溶性膳食纤维则是指膳食纤维中虽不被机体消化道酶消化，但可溶于热水，并被一定体积的乙醇沉析分离的一类非淀粉多糖，它主要是指植物细胞内的水溶性贮存物质和分泌物，另外还包括部分微生物多糖和合成多糖，其组成主要是一些胶类物质。

根据现代医学界、科学界研究证明，膳食纤维在人体内虽不被吸收，但有助于调节体内碳水化合物和脂质的代谢及矿物质的吸收，能显著降低血脂和体内过氧化水平，对肥胖病、高血压、冠状动脉粥样硬化、胆结石、糖尿病、结肠病、高血脂、心脏病及心血管疾病等有一定的预防和治疗作用，还有防止腹泻、保护肝脏及提高免疫力等生理功能。20 世纪后期，由于膳食结构改变而导致的过营养亚健康社会问题的凸显，膳食纤维的制备与应用技术倍受关注。

目前国内外提取膳食纤维的方法主要有热水提取法、化学提取法、酶法等。比较而言，热水提取法工艺简单，但是提取率不高 ；化学提取法是采用化学试剂分离膳食纤维，主要有酸法、碱法和絮凝剂等，化学法的特点是制备成本较低，但在环保上存在弊端 ；酶法是用各种酶如 α- 淀粉酶、蛋白酶和糖化酶等去降解原料中的其他成分。这种方法高效、无污染，专一性强。膳食纤维的提取方法亦可根据原料成份与性质的不同，大致可分为 5 类 ：化学分离法、化学试剂 - 酶结合分离法、膜分离法、发酵法和超声辅助提取法等。

现有技术如授权公告号为CN102224907B的中国发明专利，公开了一种从豆荚中提取膳食纤维的方法，包括以下步骤 ：(1) 将豆荚进行粉碎后过筛，再用超声进行预处理 ；(2) 超声处理后脱脂，再分别用淀粉酶、蛋白酶、纤维酶水解、过滤 ：滤液用乙醇处理，沉淀得到水溶性纤维 ；滤渣清洗得非水溶性纤维 ；本方法原料为加工遗弃副产物，设备简单、操作安全，所得膳食纤维无溶剂残留，获得高质量的营养价值高的膳食纤维，提取豆荚中总膳食纤维得率可达 85％，其中水溶性纤维 8.9％，非水溶性纤维 77.35％。该方法醇沉时蛋白质也被沉淀下来了，因此，水溶性膳食纤维的纯度有待提高。

现有技术如授权公告号为CN102630887B的中国发明专利，公开了一种从食用蔬菜中提取膳食纤维的方法。按照液固比 1:5~10 比例添加温度 20-45℃的温水，进行搅拌洗涤 10-30 分钟，用双层纱布过滤杂质，将清洗后的加入高压蒸气锅内加入水，密封加热至130-150℃，加热5-10分钟、高温蒸煮后的小麦副产品温度降至 30-50℃，进行分解植酸、然后经过酶解、过滤、中和、洗涤、干燥、粉碎得到膳食纤维。该方法只能得到非水溶性膳食纤维，不能得到水溶性膳食纤维。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能分别得到水溶性膳食纤维和非水溶性膳食纤维，两者纯度都很高，无溶剂残留，操作简单的蔬菜中提取膳食纤维的方法。

本发明针对背景技术中提到的问题，采取的技术方案为：

蔬菜中提取膳食纤维的方法，具体步骤：

1）脱脂、超声提取：将蔬菜洗净，粉碎，过20~40目筛，按体积比1:10~20加入蒸馏水，采用索氏提取法脱脂，超声波助溶，超声波功率为250~320W，超声时间为25~30min。超声波能使体系宏观流动加快并且颗粒固体之间的碰撞加快，使得传质的边界层部分变得极为细薄，传质速率得到了显而易见的增强。由于超声波的搅拌，粉碎的极为特殊作用，能够穿透食用睡莲细胞的细胞壁，能够让水溶液以最快的速度进入到植物细胞细胞质中，以便于溶解出其中的物质。超声提取能够明显的缩短其提取的时间，并且提取的条件适中温和，使得提取产率有了明显提高；

2）分解植酸：用盐酸或醋酸调节步骤1得到的浑浊液的pH值，pH值为5.2~5.6。加热温度为52~56℃，维持5.0~6.2h进行分解植酸；

3）酶解：用盐酸或醋酸调节步骤2得到的浑浊液的pH值，pH为1.5~2.5，加入5~8份胃蛋白酶，水浴加热，温度为45~52℃，酶解时间为3.2~4.5h。用氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液调节pH值，pH值为6.2~7.0。再加入复合酶制剂，复合酶制剂成份及其重量份为：木瓜蛋白酶2~5份、中性蛋白酶1~2份、氯化钙0.001~0.002份、硝酸镁0.002~0.004份、乙酰谷酰胺0.0001~0.0003份、叶黄素0.0001~0.0002份、α- 淀粉酶3~6份、β- 淀粉酶4~8份和菠萝蛋白酶1~3份。上述复合酶制剂水解蛋白质的效率高，乙酰谷酰胺和叶黄素通过上述酶类促进水解，大大缩短了膳食纤维的制备时间，且水解彻底；水解结束后大分子的蛋白质变为小分子的蛋白质。水浴加热，温度为48~58℃，酶解时间为3.0~4.0h。酶解结束后沸水浴灭酶，过滤；

4）醇沉：将滤液超滤，超滤膜孔径为5000~7000，分子量小的蛋白质或多肽溶解在溶剂中，分子量较大的水溶性膳食纤维留在滤渣中。再用蒸馏水溶解滤渣，滤渣：蒸馏水体积比为1:8~15。加入乙醇溶液，乙醇溶液浓度为96~98%，膳食纤维水溶液：乙醇溶液体积比为1:3.5~4.8。搅拌，搅拌速率为80~100r/min，搅拌时间为1~2min，静置，静置时间为0.8~1.3h，过滤取沉淀。小分子的蛋白质或多肽已经超滤除去，醇沉得到的沉淀中水溶性膳食纤维的含量提高；

5）洗涤、干燥：用96~98%的乙醇溶液洗涤步骤4得到的沉淀3~5次，干燥得到水溶性膳食纤维，分别用丙酮洗涤步骤3得到的滤渣1~3次，再用40~50%乙醇溶液洗涤2~4次，再用蒸馏水冲洗2~4次，粉碎得到非水溶性膳食纤维。上述方法制得的水溶性膳食纤维和非水溶性膳食纤维的纯度都很高，无溶剂残留，绿色安全，可放心食用。

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用超声波助溶，提高水溶性膳食纤维的提取率；复合酶制剂水解蛋白质的效率高，大大缩短了膳食纤维的制备时间，且水解彻底；先用胃蛋白酶水解再采用复合酶制剂水解，将大分子的蛋白质变为小分子的蛋白质甚至变为多肽，再通过超滤除去，提高水溶性膳食纤维的纯度，结合脱脂和植酸分解，最后得到的水溶性膳食纤维的纯度很高；无溶剂残留，绿色安全，操作简单，成本低廉，适合大规模生产。

具体实施例

下面通过实施例对本发明方案作进一步说明：

实施例1：

蔬菜中提取膳食纤维的方法，具体步骤：

1）脱脂、超声提取：将蔬菜洗净，粉碎，过20~40目筛，按体积比1:10~20加入蒸馏水，采用索氏提取法脱脂，超声波助溶，超声波功率为250~320W，超声时间为25~30min。超声波能使体系宏观流动加快并且颗粒固体之间的碰撞加快，使得传质的边界层部分变得极为细薄，传质速率得到了显而易见的增强。由于超声波的搅拌，粉碎的极为特殊作用，能够穿透食用睡莲细胞的细胞壁，能够让水溶液以最快的速度进入到植物细胞细胞质中，以便于溶解出其中的物质。超声提取能够明显的缩短其提取的时间，并且提取的条件适中温和，使得提取产率有了明显提高；

2）分解植酸：用盐酸或醋酸调节步骤1得到的浑浊液的pH值，pH值为5.2~5.6。加热温度为52~56℃，维持5.0~6.2h进行分解植酸；

3）酶解：用盐酸或醋酸调节步骤2得到的浑浊液的pH值，pH为1.5~2.5，加入5~8份胃蛋白酶，水浴加热，温度为45~52℃，酶解时间为3.2~4.5h。用氢氧化钠溶液或碳酸钠溶液调节pH值，pH值为6.2~7.0。再加入复合酶制剂，复合酶制剂成份及其重量份为：木瓜蛋白酶2~5份、中性蛋白酶1~2份、氯化钙0.001~0.002份、硝酸镁0.002~0.004份、乙酰谷酰胺0.0001~0.0003份、叶黄素0.0001~0.0002份、α- 淀粉酶3~6份、β- 淀粉酶4~8份和菠萝蛋白酶1~3份。上述复合酶制剂水解蛋白质的效率高，大大缩短了膳食纤维的制备时间，且水解彻底；水解结束后大分子的蛋白质变为小分子的蛋白质甚至变为多肽。水浴加热，温度为48~58℃，酶解时间为3.0~4.0h。酶解结束后沸水浴灭酶，过滤；

4）醇沉：将滤液超滤，超滤膜孔径为5000~7000，分子量小的蛋白质或多肽溶解在溶剂中，分子量较大的水溶性膳食纤维留在滤渣中。再用蒸馏水溶解滤渣，滤渣：蒸馏水体积比为1:8~15。加入乙醇溶液，乙醇溶液浓度为96~98%，膳食纤维水溶液：乙醇溶液体积比为1:3.5~4.8。搅拌，搅拌速率为80~100r/min，搅拌时间为1~2min，静置，静置时间为0.8~1.3h，过滤取沉淀。小分子的蛋白质或多肽已经超滤除去，醇沉得到的沉淀中水溶性膳食纤维的含量提高；

5）洗涤、干燥：用96~98%的乙醇溶液洗涤步骤4得到的沉淀3~5次，干燥得到水溶性膳食纤维，分别用丙酮洗涤步骤3得到的滤渣1~3次，再用40~50%乙醇溶液洗涤2~4次，再用蒸馏水冲洗2~4次，粉碎得到非水溶性膳食纤维。上述方法制得的水溶性膳食纤维和非水溶性膳食纤维的纯度都很高，无溶剂残留，绿色安全，可放心食用，以上实验数据呈非线性，本实施例产生的优异效果其结果有待验证 。

实施例2：

蔬菜中提取膳食纤维的方法，最优选步骤：

1）脱脂、超声提取：将蔬菜洗净，粉碎，过20目筛，按体积比1:15加入蒸馏水，采用索氏提取法脱脂，超声波助溶，超声波功率为300W，超声时间为28min。超声波能使体系宏观流动加快并且颗粒固体之间的碰撞加快，使得传质的边界层部分变得极为细薄，传质速率得到了显而易见的增强。由于超声波的搅拌，粉碎的极为特殊作用，能够穿透食用睡莲细胞的细胞壁，能够让水溶液以最快的速度进入到植物细胞细胞质中，以便于溶解出其中的物质。超声提取能够明显的缩短其提取的时间，并且提取的条件适中温和，使得提取产率有了明显提高；

2）分解植酸：用1M盐酸调节步骤1得到的浑浊液的pH值，pH值为5.4加热温度为55℃，维持6.0h进行分解植酸；

3）酶解：用1M的盐酸调节步骤2得到的浑浊液的pH值，pH为1.5，加入7份胃蛋白酶，水浴加热，温度为50℃，酶解时间为3.9h。用1M的氢氧化钠溶液调节pH值，pH值为6.6。再加入复合酶制剂，复合酶制剂成份及其最优选重量份为：木瓜蛋白酶4份、中性蛋白酶1份、氯化钙0.002份、硝酸镁0.003份、乙酰谷酰胺0.0003份、叶黄素0.0001份、α- 淀粉酶5份、β- 淀粉酶8份和菠萝蛋白酶2份。上述复合酶制剂水解蛋白质的效率高，大大缩短了膳食纤维的制备时间，且水解彻底；水解结束后大分子的蛋白质变为小分子的蛋白质甚至变为多肽。水浴加热，温度为57℃，酶解时间为3.2h。酶解结束后沸水浴5min灭酶，过滤；

4）醇沉：将滤液超滤，超滤膜孔径为6000Da，分子量小的蛋白质或多肽溶解在溶剂中，分子量较大的水溶性膳食纤维留在滤渣中。再用蒸馏水溶解滤渣，滤渣：蒸馏水体积比为1:12。加入乙醇溶液，乙醇溶液浓度为98%，膳食纤维水溶液：乙醇溶液体积比为1:4.2。搅拌，搅拌速率为80r/min，搅拌时间为2min，静置，静置时间为1.0h，过滤取沉淀。小分子的蛋白质或多肽已经超滤除去，醇沉得到的沉淀中水溶性膳食纤维的含量提高；

5）洗涤、干燥：用98%的乙醇溶液洗涤步骤4得到的沉淀4次，干燥得到水溶性膳食纤维，分别用丙酮洗涤步骤3得到的滤渣2次，再用42%乙醇溶液洗涤3次，再用蒸馏水冲洗4次，粉碎得到非水溶性膳食纤维。上述方法制得的水溶性膳食纤维和非水溶性膳食纤维的纯度都很高，无溶剂残留，绿色安全，可放心食用。

本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

本发明超滤膜孔径不仅限于5000~7000，还包括5200Da或5400 Da或5600Da，……，6600 Da或6800 Da或7000 Da。

以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.蔬菜中提取膳食纤维的方法，其特征在于以下步骤：

1）超声提取、脱脂：将蔬菜洗净，粉碎，过筛，加入蒸馏水，脱脂，超声波助溶；

2）分解植酸：用酸调节步骤1得到的浑浊液的pH值，加热；

3）酶解：用酸调节步骤2得到的浑浊液的pH值，加入胃蛋白酶，水浴加热，用碱液调节pH值，再加入复合酶制剂，水浴加热，酶解结束后灭酶，过滤；

4）醇沉：将滤液超滤，再用蒸馏水溶解滤渣，加入乙醇溶液，搅拌，静置，离心；

5）洗涤、干燥：用乙醇溶液洗涤步骤4得到的沉淀，干燥得到水溶性膳食纤维，分别用丙酮、乙醇和水洗涤步骤3得到的滤渣，粉碎得到非水溶性膳食纤维。

2.根据权利要求1所述的蔬菜中提取膳食纤维的方法，其特征在于：所述的步骤1中超声波功率为250~320W，超声时间为25~30min。

3.根据权利要求1所述的蔬菜中提取膳食纤维的方法，其特征在于：所述的步骤2中加入pH值为5.2~5.6，温度为52~56℃，反应时间为5.0~6.2h。

4.根据权利要求1所述的蔬菜中提取膳食纤维的方法，其特征在于：所述的步骤3中加入胃蛋白酶前pH为1.5~2.5，温度为45~52℃，酶解时间为3.2~4.5h。

5.根据权利要求1所述的蔬菜中提取膳食纤维的方法，其特征在于：所述的步骤3中复合酶制剂成份及其重量份为：木瓜蛋白酶2~5份、中性蛋白酶1~2份、氯化钙0.001~0.002份、硝酸镁0.002~0.004份、乙酰谷酰胺0.0001~0.0003份、叶黄素0.0001~0.0002份、α- 淀粉酶3~6份、β- 淀粉酶4~8份和菠萝蛋白酶1~3份。

6.根据权利要求1所述的蔬菜中提取膳食纤维的方法，其特征在于：所述的步骤3中加入复合酶制剂前pH值为6.2~7.0，温度为48~58℃，酶解时间为3.0~4.0h。

7.根据权利要求1所述的蔬菜中提取膳食纤维的方法，其特征在于：所述的步骤4中超滤膜孔径为5000~7000。

8.根据权利要求1所述的蔬菜中提取膳食纤维的方法，其特征在于：所述的步骤4中滤渣：蒸馏水体积比为1:8~15，乙醇溶液浓度为96~98%，膳食纤维水溶液：乙醇溶液体积比为1:3.5~4.8，搅拌速率为80~100r/min，搅拌时间为1~2min，静置时间为0.8~1.3h。

9.根据权利要求1所述的蔬菜中提取膳食纤维的方法，其特征在于：所述的步骤5中洗涤沉淀的乙醇溶液浓度为96~98%，洗涤3~5次，用丙酮洗涤滤渣1~3次，再用40~50%乙醇溶液洗涤2~4次，再用蒸馏水冲洗2~4次。