CN107259514A - 一种双孢菇菇柄资源化综合利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双孢菇菇柄资源化综合利用的方法，涉及食品/农产品及其副产物或废弃物资源化综合利用的方法，属于食品/农产品加工技术领域。提供的方法包括双孢菇菇柄各营养素的亚临界水同步萃取方法和残渣超微粉碎制备膳食纤维粉的方法。该过程包括双孢菇原料预处理、亚临界水同步萃取、过滤、浓缩和干燥等工序，得到富含双孢菇菇柄营养素的产品；萃取后的残渣经干燥、粗粉、超微粉碎等工序，制得双孢菇菇柄残渣的膳食纤维粉产品。该方法利用亚临界水萃取优势，通过控制萃取参数可最大限度萃取出双孢菇菇柄中各类营养素，萃取后残渣直接制备膳食纤维超微粉，为双孢菇零废弃全价利用提供集成的技术和方法。
Description
技术领域
本发明属于食品/农产品及其副产物的加工技术领域，涉及食用菌废弃物的资源化利用技术，具体地说是提供一种双孢菇菇柄中营养素的资源化利用技术和方法。
背景技术
双孢菇( Agaricus Bisporus) 又称白蘑菇、蘑菇、洋蘑菇，属伞菌目蘑菇科蘑菇属大型真菌。双孢蘑菇是世界性栽培和消费的菇类，有“世界菇”之称。经常食用，能增强机体抵抗力，调节人体代谢机能，预防和治疗高血压、冠心病、肝炎和白细胞减少等多种疾病，具有较高的营养价值和保健价值，享有“素中之王”的美称，也是我国目前出口量最大、创汇最高的一种食用真菌。中国双孢蘑菇栽培最多的有福建、山东、河南、浙江和江苏等省。然而，在双孢菇收获和加工过程中会产生大量的菇柄，作为双孢菇加工的副产物却很少被加工利用，大部分被丢弃，造成资源的极度浪费。已知双孢菇菇柄中仍含有丰富的多糖、蛋白、多酚、膳食纤维以及维生素和矿物元素等营养素。目前关于双孢菇菇柄的资源开发和利用的报道甚少，仅见侯传伟等研究了废弃物菇柄多糖的传统水提取、王安建等报道双孢菇废弃菇柄核酸超声提取、邵伟等报道了双孢菇菇柄酿造酱油的工艺、专利CN105613741A公开了双孢菇菇柄酸奶的制作工艺。以上研究为双孢菇菇柄的开发与利用提供了良好的基础和参考，但其资源化综合利用技术的匮乏严重桎梏着大规模开发与利用，因此如何突破双孢菇菇柄资源化利用的关键技术瓶颈，是双孢菇产区乃至食用菌加工企业急需关注和迫切需要解决的关键问题。
亚临界水萃取(sub-critical water extraction,SWE)是以水为提取溶剂，在适当压力下，当水温加热到100-374℃之间时，水仍然保持液体状态，但水的极性随温度的变化而改变，这种水称为亚临界水，与常温常压水相比更类似于有机溶剂，具有低相对介电常数、高离子浓度、低劲度和低表面张力及高扩散能力等特点，能显著提高多酚类物质的溶出率；又因其无毒、环保、经济等优点，已在医药、农业、能源等领域备受关注。目前利用亚临界水萃取对环境样品、污水和土壤进行预处理用于分析领域的研究报道较多，近年来国内外已有利用亚临界水萃取天然活性成分如多糖、黄酮、多酚、挥发油、皂苷以及蒽醌类物质的相关报道，但关于双孢菇及其菇柄营养素亚临界水萃取的研究未见报道。萃取后的菇柄残渣中富含膳食纤维，如能将其通过超微粉碎技术对其进行改性研究，则更能扩大其在食品工业的应用范围。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有双孢菇菇柄中营养素和资源开发中存在的问题，提出了本发明。
本发明其中一个目的是克服双孢菇菇柄资源化开发现有技术的匮乏，利用SWE技术优势，建立双孢菇菇柄中各营养素的亚临界水同步萃取技术和方法，将双孢菇菇柄中的各营养素最大限度的萃取到水溶液中，包括多糖、蛋白和多酚等，通过干燥技术直接制备富含营养素的膳食补充剂。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种双孢菇菇柄中各营养素的亚临界水同步萃取技术和方法，按照下述步骤进行：
原料预处理：取双孢菇菇柄，除杂，清洗；
亚临界同步萃取：原料预处理后，按照原料和水的重量和体积比1:5～1:20（mg/mL）加入萃取釜，充氮气10～20min后，密封，控制压力在5～10MPa，在120～180℃下萃取10～40min，萃取结束后，冷却、将过滤液浓缩后喷雾干燥，即得双孢菇菇柄各营养素粉末。
作为本发明所述萃取方法的一种优选方案，其中：所述亚临界水萃取结束后，萃取液冷却至25-35℃。
作为本发明所述萃取方法的一种优选方案，其中：所述萃取液用200目工业滤布过滤，收集过滤液。
作为本发明所述萃取方法的一种优选方案，其中：所述过滤液浓缩，用减压方式浓缩至过滤液体积的1/10。
作为本发明所述萃取方法的一种优选方案，其中：所述浓缩液喷雾干燥的条件为：进口温度150～190℃，出口温度70～90℃，进料速度0.3～0.6L/min，干燥空气90～110m3/min。
本发明的另一个目的是提供一种双孢菇菇柄中各营养素萃取后残渣的开发与利用技术和方法，即建立超微粉碎技术制备双孢菇菇柄残渣膳食纤维粉的技术和方法。
为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：一种使用如权利要求1所述的双孢菇菇柄中各营养素亚临界水同步萃取后的残渣制备膳食纤维粉的技术和方法，其包括，残渣的干燥，粗粉碎后，将粗粉吸入气流式超微粉碎机中，控制粉碎压力0.3-0.6MPa，进料4.0-50mg/s，获得双孢菇菇柄残渣的膳食纤维超微粉。
作为本发明所述萃取方法的一种优选方案，其中：残渣的干燥，取残渣平铺厚度1-2cm，60-80℃下热风干燥至含水量小于8%。
作为本发明所述萃取方法的一种优选方案，其中：所述粗粉碎，经高速粉碎机粉碎后过40目网筛。
作为本发明所述萃取方法的一种优选方案，其中：所述膳食纤维超微粉，其粉体粒径≤1µm。
本发明的有益效果：
(1) 与常温常压水相比，本发明提供的亚临界水更类似于有机溶剂，具有低相对介电常数、高离子浓度、低劲度和低表面张力及高扩散能力等特点，能最大限度的提高固体样品中各类营养素的溶出率；
(2) 该萃取工艺简单、适用，无溶剂残留、环境友好，易工业化；
(3) 本发明为食品/农产品，包括食用菌加工副产物/废弃物，尤其双孢菇菇柄资源化利用提供新思路和新方法，本方法同样适用于任何植物中营养素的固液萃取以及残渣的再利用。为食品/农产品原材料（包括双孢菇菇柄）零废弃全价利用提供关键技术和方法。
(4) 本发明不仅有效解决双孢菇菇柄对环境的污染，还可以辐射带动双孢菇种植区经济发展，提高菇农和食用菌加工企业的经济效益，对双孢菇菇柄资源化综合开发与利用具有重要的现实意义。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
取双孢菇菇柄，除杂，清洗后，按照原料和水的重量和体积比1:5加入萃取釜，充氮气10min后，密封，控制压力在5MPa，在120℃下萃取40min，将萃取液冷却至25℃，过200目工业滤布，收集过滤液，将过滤液减压浓缩至原体积的1/10后，于进口温度150℃，出口温度70℃，进料速度0.6L/min，干燥空气110m3/min，即获得双孢菇菇柄各营养素粉，其中多糖含量8.60%、蛋白含量0.21%、多酚含量1.41%。
菇柄残渣膳食纤维粉的制备，将萃取后的残渣于80℃下热风干燥至含水量小于或等于8%，得到干燥残渣；将残渣经高速粉碎机粉碎后过40目网筛，得粗粉；将粗粉吸入气流式超微粉碎机中，控制粉碎压力0.3MPa，进料4.0mg/s，即得菇柄残渣的膳食纤维超微粉，得粉率为78.85%，其粉体粒径中值为11.23µm。
实施例2
取双孢菇菇柄，除杂，清洗后，按照原料和水的重量和体积比1:20加入萃取釜，充氮气20min后，密封，控制压力在10MPa，在180℃下萃取10min，将萃取液冷却至35℃，过200目工业滤布，收集过滤液，将过滤液减压浓缩至原体积的1/10后，于进口温度190℃，出口温度90℃，进料速度0.3L/min，干燥空气90m3/min，即获得双孢菇菇柄各营养素粉，其中多糖含量11.71%、蛋白含量0.34%、多酚含量3.59%。
菇柄残渣的膳食纤维粉的制备，将萃取后的残渣于60℃下热风干燥至含水量小于或等于8%，得到干燥残渣；将残渣经高速粉碎机粉碎后过40目网筛，得粗粉；将粗粉吸入气流式超微粉碎机中，控制粉碎压力0.6MPa，进料50mg/s，即得菇柄残渣的膳食纤维超微粉，得粉率为72.85%，其粉体粒径中值≤10.41µm。
实施例3
取双孢菇菇柄，除杂，清洗后，按照原料和水的重量和体积比1:10加入萃取釜，充氮气15min后，密封，控制压力在8MPa，在150℃下萃取30min，将萃取液冷却至30℃，过200目工业滤布，收集过滤液，将过滤液减压浓缩至原体积的1/10后，于进口温180℃，出口温度80℃，进料速度0.5L/min，干燥空气100m3/min，即获得双孢菇菇柄各营养素粉，其中多糖含量10.32%、蛋白含量0.28%、多酚含量2.29%。
菇柄残渣的膳食纤维粉的制备，将萃取后的残渣于70℃下热风干燥至含水量小于或等8%，得到干燥残渣；将残渣经高速粉碎机粉碎后过40目网筛，得粗粉；将粗粉吸入气流式超微粉碎机中，控制粉碎压力0.5MPa，进料30mg/s，即得菇柄残渣的膳食纤维超微粉，得粉率为76.24%，其粉体粒径中值为10.92µm。
对比实施例
取双孢菇菇柄，除杂，清洗后，按照原料和水的重量和体积比1:10加入萃取容器中，充氮气15min后，密封，90℃条件下水浴提取3 h，趁热离心，将萃取液冷却至30℃，过200目工业滤布，收集过滤液，将过滤液减压浓缩至原体积的1/10后，于进口温度190℃，出口温度90℃，进料速度0.3L/min，干燥空气90m3/min，即获得双孢菇菇柄各营养素粉，其中多糖含量5.56%、蛋白含量0.25%、多酚含量1.14%。
Claims (7)
1.一种双孢菇菇柄资源化综合利用的方法，其特征在于按照下述步骤进行：
（1）原料预处理：取双孢菇菇柄经除杂和清洗；
（2）亚临界水同步萃取：将双孢菇菇柄按原料和水的重量和体积比1:5～1:20加入萃取釜，充氮气10～20min后，密封，控制压力5～10MPa，在120～180℃下萃取10～40min，得到萃取液；
（3）冷却：萃取液冷却至25-35℃；
（4）过滤：将萃取液经200目工业滤布过滤，得到过滤液；
（5）浓缩：将过滤液在减压条件下浓缩至原体积的1/10；
（6）干燥：将浓缩液经喷雾干燥，控制进口温度150～190℃，出口温度70～90℃，进料速度0.3～0.6 L/min，干燥空气90～110m3/min，即得双孢菇菇柄各营养素粉末。
2.根据权利要求1所述的一种双孢菇菇柄资源化综合利用的方法，其特征在于所述亚临界水萃取结束后，萃取液冷却至25-35℃。
3.根据权利要求1所述的一种双孢菇菇柄资源化综合利用的方法，其特征在于所述萃取液用200目工业滤布过滤，收集过滤液。
4.根据权利要求1所述的一种双孢菇菇柄资源化综合利用的方法，其特征在于所述过滤液浓缩，用减压方式浓缩至过滤液体积的1/10。
5.根据权利要求1所述的一种双孢菇菇柄资源化综合利用的方法，其特征在于其中：所述浓缩液喷雾干燥的条件为：进口温度150～190℃，出口温度70～90℃，进料速度0.3～0.6L/min，干燥空气90～110m3/min。
6.根据权利要求1所述的一种双孢菇菇柄资源化综合利用的方法，其特征在于双孢菇菇柄萃取后残渣的超微粉碎制备膳食纤维粉的方法，包括以下步骤：
（1）残渣的干燥：将亚临界水萃取后的残渣平铺厚度1-2cm，60-80℃下热风干燥至含水量小于8%；
（2）粗粉碎：将干燥的残渣经高速粉碎机粉碎后，过40目网筛，得粗粉；
（3）超微粉碎：将粗粉吸入气流式超微粉碎机中，控制粉碎压力0.3-0.6MPa，进料4.0-50mg/s，获得双孢菇菇柄残渣的膳食纤维超微粉，其粉体粒径≤1µm。
7.根据权利要求1所述的一种双孢菇菇柄资源化综合利用的方法，其特征在于本发明适合于所有食品/农产品加工副产物或废弃物中营养素的固液萃取以及残渣的再利用，该方法为食品/农产品原材料零废弃全价利用提供关键技术和方法。
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