CN109874999B - 同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉、制备及专用装置 - Google Patents
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Abstract
本发明旨在公开一种同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉、制备及专用装置，以采用葡萄籽榨油后的副产物经脱脂处理后的饼粕为原料，采用专用的装备，通过粗粉碎和超微粉碎处理，利用超声处理结合双酶酶解技术对粉碎后的物料进行酶解，通过提取的酶解液进行真空喷雾干燥，使其在保有营养物质的同时又形成更易于溶解和消化吸收的真空细颗粒，便于此种营养物质的多种方式食用，制备的富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉，具有质地均匀、口感丝滑、香气怡人、溶解性好等优点，且蛋白质和膳食纤维的提取率大大的提升，对于在利用葡萄酿酒副产物领域具有广泛的实用性和开发价值。
Description
发明领域
本发明是属于涉及膳食纤维提取的技术领域。具体地说，本发明涉及一种同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉、制备及专用装置的技术领域。
背景技术
葡萄是起源最古老、分布最广泛的植物之一，其中欧洲、亚洲为主要葡萄生产国，葡萄产量分别占全球的42.2％和30.1％。世界总产量中80％用于酿酒，我国葡萄种植面积已经发展到了57万公顷。其中的河北、山东、宁夏、甘肃、新疆等地为葡萄酒的主产区，至2013年，酿酒葡萄栽培面积已达9万公顷，葡萄酒产量达1170万升。而在葡萄酒和葡萄果汁的生产过程中，会产生大量的葡萄籽渣，葡萄籽约占鲜果重量的4-7％，年产量已过5万吨。
从目前的研究成果来看，葡萄籽中的有效成分主要有：不饱和脂肪酸含量较高的葡萄籽油、具有抗氧化和清除自由基能力的原花青素、以及氨基酸种类多样的蛋白质。但在我国，葡萄酿酒副产物的有效利用率则很低，大部分葡萄酿酒副产物都被作为工业废弃物丢掉或者经简单处理后用作动物性饲料，这在一定程度上不仅造成环境污染，对资源也是一种极大浪费。因此，对葡萄酿酒后的副产物进行深加工，开发研制高附加值的产品，充分利用资源，减少环境污染，变废为宝，提高和改善人们的健康水平，有着深远的经济意义和社会效益。
功能性成分的提取方法主要是采用分步提取的方法。在对蛋白质进行提取时，常使用碱溶法和盐溶法单独提取；在对膳食纤维进行提取时，大致可分为4类，即化学分析法、化学试剂一酶结合分离法、膜分离法和发酵法提取。这些方法一方面存在提取率低、效率低、易使蛋白变性等问题，一方面都较适用于单独成分的有效提取，而不能对多种有效营养成分进行同步提取。因此，如何高效、同步提取并获得良好功能性成分的方式方法便成为最主要、也最迫切需要解决的问题。
目前，我国葡萄酿酒副产物中蛋白的研究起步较晚，提取方法相对单一，只限于碱溶法和盐溶法单独提取。虽然提取率相对较高，但是由于没有进一步考虑在提取过程中多酚类化合物对蛋白提取的干扰，所得蛋白产品的质量并不高。
发明内容
针对目前未见从葡萄籽粕中蛋白质和膳食纤维进行同步提取的技术现状。本发明旨在提供了一种同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉、制备及专用装置，以采用葡萄籽榨油后的副产物经脱脂处理后的饼粕为原料，采用专用的装备，通过粗粉碎和超微粉碎处理，利用超声处理结合双酶酶解技术对粉碎后的物料进行酶解，通过提取的酶解液进行真空喷雾干燥，使其在保有营养物质的同时又形成更易于溶解和消化吸收的真空细颗粒，便于此种营养物质的多种方式食用。
本发明通过以下技术方案实现的：
本发明提供一种同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉，具体通过如下制备方法获得：
(1)预处理：将榨油后的葡萄籽粕脱脂干燥后用粗粉碎机粉碎，过40目筛后获得葡萄籽粕粉，备用。
(2)超微粉碎：将步骤(1)获得的葡萄籽粕粉与氧化锆磨球混合，进行超微粉碎，将其粉碎为粒径为10μm的富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粕粉。
(3)双酶解同步提取：将步骤(2)制备的葡萄籽粕粉置于酶解罐中，向葡萄籽粕粉中加入去离子水，将温度调节至40℃，用NaOH调节pH值7.0，加入由木瓜蛋白酶和纤维素酶组成的双酶制剂，酶解反应1h，并在蛋白质和膳食纤维同步提取过程中采用双频超声波处理，提取结束后将提取液于4500r/min离心20min，取上清液；
(4)真空喷雾干燥：将步骤(3)获得的上清液加入40％助干剂，控制进风温度160℃，进料流量400mL/h，雾化压力160kPa，进风流量0.60m3/min；制成蛋白质和膳食纤维混合干粉；
(5)上述集超微粉碎、双酶解同步提取和真空喷雾干燥工艺中采用专用一体式装置。
优选的，本发明中，葡萄籽粕粉与氧化锆磨球混合，按重量份数计，氧化锆磨球:葡萄籽粕粉＝6:1
优选的，本发明中，超微粉碎的条件为转速10000r/min，粉碎时间30min。
优选的，本发明中，向葡萄籽粕粉中加入去离子水，按重量份数计，葡萄籽粕粉:去离子水为1:15。
优选的，本发明中，双酶制剂，按重量份数计，木瓜蛋白酶:纤维素酶＝2:1，混合后获得双酶制剂。
优选的，本发明中，按重量百分比计，双酶制剂的添加量为2％。
优选的，本发明中，双频超声波处理条件为，双频超声复合频率为20kHz/50kHz，声强为0.4W/cm2，作用时间20s，间歇时间30s，按以上条件搅拌提取60min；
本发明中，助干剂为麦芽糊精。
同时，本发明具体提供的一种集超微粉碎、双酶解同步提取和真空喷雾干燥专用一体式装置，包括酶解反应罐、超微粉碎机、粗粉碎机、固液分离机、储液罐和真空喷雾干燥机，酶解反应罐一侧设置超微粉碎机，超微粉碎机另一侧设置粗粉碎机，粗粉碎机与超微粉碎机通过第一管道连接，酶解反应罐与超微粉碎机通过螺旋提升机连接，酶解反应罐下方通过第二管道连接固液分离机，固液分离机旁设置储液罐，储液罐通过水泵及水泵管路连接真空喷雾干燥机，葡萄籽粕经过粗粉碎、超微粉碎、双酶解同步提取、真空喷雾干燥即可制成蛋白质和膳食纤维混合干粉。
本发明中，酶解反应罐包括罐体，罐体呈胶囊状型，罐体顶部设置电机，罐体内设置搅拌搅轴，搅拌轴被搅拌轴支架垂直悬挂在罐体内部，并与罐体顶部的电机通过联轴器连接，搅拌轴上设置搅拌叶，搅拌叶以搅拌轴为轴线呈对称分布，搅拌叶上设有疏水涂层罐体外侧设置控制面板。
本发明中，罐体顶部设置物料入口管，物料入口管通向罐体内部。
本发明中，罐体上部两侧设置注去离子水接口和注酶解液接口，注去离子水接口通向至罐体内，注酶解液接口连接罐体内的喷淋架。
本发明中，罐体上部侧面设置加料口。
本发明中，罐体下部侧面设置取料口，取料口内设置截止阀。
本发明中，罐体内上部设置液位传感器，液位传感器与控制面板电性连接。
本发明中，罐体内下部设置温度传感器和超声波振子，温度传感器与控制面板电性连接。
本发明中，罐体下方设置机架，机架上设置双频超声波发生器，双频超声波发生器与超声波振子电性连接。
本发明中，罐体底部设置物料出口管，物料出口管内设置电磁阀，电磁阀与控制面板电性连接。
本发明中，罐体侧面设置有条形观察窗，观察窗中设置透明玻璃，观察窗旁设有刻度线。
本发明中，酶解反应罐的罐体外包裹有控温层，控温层两侧设置有注水口与出水口，注水口水平高度低于出水口水平高度。
本发明提供的一种同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉及制备，采用集超微粉碎、双酶解同步提取和真空喷雾干燥专用一体式装置，采用的双频超声波辅助双酶酶解法提取蛋白质和膳食纤维、真空喷雾干燥及相应的超微粉碎技术处理，筛选特定匹配的技术参数，其技术环节具有层层递进，紧密相连的特点，根据葡萄籽粕特点，充分采用各种技术手段，从多次重复试验得出，各技术环节之间有机衔接，整体密不可分，配套适合的集超微粉碎、双酶解同步提取和真空喷雾干燥专用一体式装置，才会获得一种富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉，且具有质地均匀、口感丝滑、香气怡人等优点，且蛋白质和膳食纤维的提取率大大的提升。
通过实施本发明的技术方案，可以达到以下有益效果:
(1)本发明提供一种同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉、制备及专用装置，以葡萄籽榨油后的饼粕为原料，通过本发明提供的提取设备，经超微粉碎、双频超声波辅助双酶酶解法提取蛋白质和膳食纤维、真空喷雾干燥等处理手段，获得的一种富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉，具有质地均匀、口感丝滑、香气怡人等优点，且蛋白质和膳食纤维的提取率大大的提升。提高葡萄籽粕产品附加值，在利用葡萄酿酒副产物领域具有广泛的实用性和开发价值。
(2)本发明提供一种集超微粉碎、双酶解同步提取和真空喷雾干燥专用一体式装置，才能确保获得提取率高、纯度高、功能特性强的富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉产品，蛋白质和膳食纤维的各项功能特性均有不同程度的改善，其中溶解性较未使用本发明中技术的相比提高了8％以上，分散时间则较之缩短了20％以上。
附图说明
图1显示为从葡萄籽粕中同步提取蛋白质和膳食纤维的工艺流程图。
图2显示为集超微粉碎、双酶解同步提取和真空喷雾干燥专用一体式装置结构示意图。
图3显示为集超微粉碎、双酶解同步提取和真空喷雾干燥专用一体式装置中酶解反应罐的示意图。
图4显示为集超微粉碎、双酶解同步提取和真空喷雾干燥专用一体式装置中酶解反应罐的剖视图。
图5显示为集超微粉碎、双酶解同步提取和真空喷雾干燥专用一体式装置中酶解反应罐的搅拌***图。
图6显示为木瓜蛋白酶:纤维素酶比例与粉碎时间交互影响膳食纤维素提取率的曲面图。
图7显示为双酶制剂添加量与粉碎时间交互影响膳食纤维素提取率的曲面图。
图8显示为双频超声复合频率与粉碎时间交互影响膳食纤维素提取率的曲面图。
图9显示为木瓜蛋白酶:纤维素酶比例与粉碎时间交互影响蛋白质提取率的曲面图。
图10显示为双频超声复合频率与粉碎时间交互影响蛋白质提取率的曲面图。
图11显示为木瓜蛋白酶:纤维素酶比例与双酶制剂添加量交互影响蛋白质提取率的曲面图。
图12显示为碱提蛋白葡萄籽粉和复合酶提取富含蛋白质和膳食纤维葡萄籽粉的溶解度影响图。
图2-5中，1-粗粉碎机、2-超微粉碎机、3-酶解反应罐、30-机架、31-罐体、32-电机、33-联轴器、34-搅拌轴、35-搅拌叶、36-喷淋架、37-温度传感器、38-液位传感器、39-双频超声波发生器、310-搅拌轴支架、311-超声波振子、312-物料入口管、313-物料出口管、314-取样口、315-加料口、316-注去离子水接口、317-注酶解液接口、318-控温层、319-注水口、320-出水口、321-控制面板、322-观察窗、323-截止阀、324-电磁阀、40-第二管道、4-固液分离机、5-真空喷雾干燥机。
具体实施方式
下面，举实施例说明本发明，但是，本发明并不限于下述的实施例。
本发明中选用的原材料:脱脂葡萄籽粕，优先利用葡萄酿酒副产物的脱脂葡萄籽粕。
本发明采用的疏水涂层、粗粉碎机1、超微粉碎机2、罐体31、电机32、联轴器33、搅拌轴34、搅拌叶35、喷淋架36、温度传感器37、液位传感器38、双频超声波发生器39、超声波振子311、控温层318、控制面板321、截止阀323、电磁阀324、固液分离机4、储液罐41，水泵42和水泵管路43均可通过公共渠道购买或定制。
本发明中选用的所有试剂和仪器、设备都为本领域熟知选用的，但不限制本发明的实施，其他本领域熟知的一些试剂和设备都可适用于本发明以下实施方式的实施。
实施例一：同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的制备
本发明提供一种同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的制备，具体包括以下步骤：
(1)预处理：将榨油后的葡萄籽粕脱脂干燥后用粗粉碎机粉碎，过40目筛后获得葡萄籽粕粉，备用。
(2)超微粉碎：用超微粉碎机2将步骤(1)获得的葡萄籽粕粉与氧化锆磨球混合，进行超微粉碎，将其粉碎为粒径为10μm的富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粕粉。
(3)双酶解同步提取：将步骤(2)制备的葡萄籽粕粉置于酶解反应罐3中，通过注去离子水接口316向罐体31中加入去离子水与葡萄籽粕粉混合，通过控制面板321启动电机32，电机32带动联轴器33及搅拌轴34和搅拌叶35开始搅拌，通过罐头31内的温度传感器37监测管内的温度，使用控温层318上的注水口319和出水口320将罐体31内的温度调节至40℃，打开取样口314的截止阀323取样，检测样本pH值，通过加料口315用NaOH调节pH值7.0，通过注酶解液接口317向罐体31内加入由木瓜蛋白酶和纤维素酶组成的双酶制剂，酶解反应1h，并在蛋白质和膳食纤维同步提取过程中，通过控制面板321打开双频超声波发生器39，使用超声波振子311同时对罐体31内的混合物进行双频超声波处理，提取结束后将提取液通过固液分离机44500r/min离心20min，取上清液；
(4)真空喷雾干燥：将步骤(3)获得的上清液加入40％助干剂，通过水泵42及水泵管路43注入真空喷雾干燥机5中控制进风温度160℃，进料流量400mL/h，雾化压力160kPa，进风流量0.60m3/min；制成蛋白质和膳食纤维混合干粉。
优选的，本发明中，葡萄籽粕粉与氧化锆磨球混合，按重量份数计，氧化锆磨球:葡萄籽粕粉＝6:1。
优选的，本发明中，超微粉碎的条件为转速10000r/min，粉碎时间30min。
优选的，本发明中，向葡萄籽粕粉中加入去离子水，按重量份数计，葡萄籽粕粉:去离子水为1:15。
优选的，本发明中，双酶制剂，按重量份数计，木瓜蛋白酶:纤维素酶＝2:1，混合后获得双酶制剂。
优选的，本发明中，按重量份数计，双酶制剂的添加量为2％。
优选的，本发明中，双频超声波处理条件为，双频超声复合频率为20kHz/50kHz，声强为0.4W/cm2，作用时间20s，间歇时间30s，按以上条件搅拌提取60min；
本发明中，助干剂为麦芽糊精。
实施例二：集超微粉碎、双酶解同步提取和真空喷雾干燥专用一体式装置
参见附图2-5所示，本发明提供一种从葡萄籽粕中制备蛋白质和膳食纤维粉的***，包括酶解反应罐3、粉碎机1、超微粉碎机2、固液分离机4和真空喷雾干燥机5，酶解反应罐3一侧设置超微粉碎机2，超微粉碎机2另一侧设置粉碎机1，粉碎机1与超微粉碎机2通过第一管道11连接，酶解反应罐3与超微粉碎机2通过螺旋提升机连接21，酶解反应罐3的下方通过第二管道40连接固液分离机4，固液分离机4旁设置储液罐41，储液罐41通过水泵42及水泵管路43连接真空喷雾干燥机5。
本发明中，酶解反应罐包括罐体31，罐体31呈胶囊型，罐体31顶部设置电机32，罐体31内设置搅拌轴34，搅拌轴34通过搅拌轴支架310垂直悬挂在罐体31内部，搅拌轴34与电机32通过联轴器33连接，搅拌轴34上设置搅拌叶35，搅拌叶35以搅拌轴34为轴线呈对称分布设置，搅拌叶35上设有疏水涂层，罐体31外侧设置控制面板321。
本发明中，罐体31顶部设置物料入口管312，物料入口管312通向罐体31内部。
本发明中，罐体31上部两侧设置注去离子水接口316和注酶解液接口317，注去离子水接口316通向至罐体31内，注酶解液接口317连接罐体31内的喷淋架36。
本发明中，罐体31上部侧面设置加料口315。
本发明中，罐体31下部侧面设置取料口，取料口内设置截止阀323。
本发明中，罐体31内上部设置液位传感器38，液位传感器38与控制面板321电性连接。
本发明中，罐体31内下部设置温度传感器37和超声波振子311，温度传感器37与控制面板321电性连接。
本发明中，罐体31下方设置机架30，机架30上设置双频超声波发生器39，双频超声波发生器39与超声波振子311电性连接。
本发明中，罐体31底部设置物料出口管313，物料出口管313内设置电磁阀324，电磁阀324与控制面板321电性连接。
本发明中，罐体31侧面设置有条形观察窗322，观察窗322中设置透明玻璃，观察窗322旁设有刻度线。
本发明中，酶解反应罐3的罐体31外包裹有控温层318，控温层318两侧设置有注水口319与出水口316，注水口319水平高度低于出水口316水平高度。
实施例三：同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的制备
同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的制备，具体包括以下步骤:将榨油后的葡萄籽粕脱脂干燥后用粗粉碎机粉碎，过40目筛后获得葡萄籽粕粉，将获得的葡萄籽粕粉与氧化锆磨球混合，按重量份数计，氧化锆磨球:葡萄籽粕粉＝6:1，混合后进行超微粉碎，转速10000r/min，粉碎时间20min，将葡萄籽粕粉置于酶解罐中，加入去离子水，按重量份数计，葡萄籽粕粉:去离子水为1:15，将温度调节至40℃，用NaOH调节pH值7.0，按重量份数计，木瓜蛋白酶:纤维素酶＝1:2，混合后获得双酶制剂，加入1％的双酶制剂，酶解反应1h，并在蛋白质和膳食纤维同步提取过程中采用双频超声波处理，双频超声复合频率为20kHz/60kHz，声强为0.4W/cm2，作用时间20s，间歇时间30s，按以上条件搅拌提取60min；提取结束后将提取液于4500r/min离心20min，取上清液；将上清液加入40％助干剂，控制进风温度140℃，进料流量400mL/h，雾化压力180kPa，进风流量0.80m3/min，真空喷雾干燥制成蛋白质和膳食纤维混合干粉。
实施例四：同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的制备
同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的制备，具体包括以下步骤:将榨油后的葡萄籽粕脱脂干燥后用粗粉碎机粉碎，过40目筛后获得葡萄籽粕粉，将获得的葡萄籽粕粉与氧化锆磨球混合，按重量份数计，氧化锆磨球:葡萄籽粕粉＝6:1，混合后进行超微粉碎，转速10000r/min，粉碎时间25min，将葡萄籽粕粉置于酶解罐中，加入去离子水，按重量份数计，葡萄籽粕粉:去离子水为1:15，将温度调节至40℃，用NaOH调节pH值7.0，按重量份数计，木瓜蛋白酶:纤维素酶＝2:2，混合后获得双酶制剂，加入1.5％的双酶制剂，酶解反应1h，并在蛋白质和膳食纤维同步提取过程中采用双频超声波处理，双频超声复合频率为20kHz/40kHz，声强为0.4W/cm2，作用时间20s，间歇时间30s，按以上条件搅拌提取60min；提取结束后将提取液于4500r/min离心20min，取上清液；将上清液加入40％助干剂，控制进风温度150℃，进料流量400mL/h，雾化压力170kPa，进风流量0.70m3/min，真空喷雾干燥制成蛋白质和膳食纤维混合干粉。
实施例五：同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的制备
同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的制备，具体包括以下步骤：将榨油后的葡萄籽粕脱脂干燥后用粗粉碎机粉碎，过40目筛后获得葡萄籽粕粉，将获得的葡萄籽粕粉与氧化锆磨球混合，按重量份数计，氧化锆磨球:葡萄籽粕粉＝6:1，混合后进行超微粉碎，转速10000r/min，粉碎时间30min，将葡萄籽粕粉置于酶解罐中，加入去离子水，按重量份数计，葡萄籽粕粉:去离子水为1:15，将温度调节至40℃，用NaOH调节pH值7.0，按重量份数计，木瓜蛋白酶:纤维素酶＝2:1，混合后获得双酶制剂，加入2％的双酶制剂，酶解反应1h，并在蛋白质和膳食纤维同步提取过程中采用双频超声波处理，双频超声复合频率为20kHz/50kHz，声强为0.4W/cm2，作用时间20s，间歇时间30s，按以上条件搅拌提取60min；提取结束后将提取液于4500r/min离心20min，取上清液；将上清液加入40％助干剂，控制进风温度160℃，进料流量400mL/h，雾化压力160kPa，进风流量0.60m3/min，真空喷雾干燥制成蛋白质和膳食纤维混合干粉。
实施例六：同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的制备
同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的制备，具体包括以下步骤：将榨油后的葡萄籽粕脱脂干燥后用粗粉碎机粉碎，过40目筛后获得葡萄籽粕粉，将获得的葡萄籽粕粉与氧化锆磨球混合，按重量份数计，氧化锆磨球:葡萄籽粕粉＝6:1，混合后进行超微粉碎，转速10000r/min，粉碎时间35min，将葡萄籽粕粉置于酶解罐中，加入去离子水，按重量份数计，葡萄籽粕粉:去离子水为1:15，将温度调节至40℃，用NaOH调节pH值7.0，按重量份数计，木瓜蛋白酶:纤维素酶＝2:3，混合后获得双酶制剂，加入2.5％的双酶制剂，酶解反应1h，并在蛋白质和膳食纤维同步提取过程中采用双频超声波处理，双频超声复合频率为30kHz/60kHz，声强为0.4W/cm2，作用时间20s，间歇时间30s，按以上条件搅拌提取60min；提取结束后将提取液于4500r/min离心20min，取上清液；将上清液加入40％助干剂，控制进风温度170℃，进料流量400mL/h，雾化压力150kPa，进风流量0.50m3/min，真空喷雾干燥制成蛋白质和膳食纤维混合干粉。
实施例七：同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的制备
同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的制备，具体包括以下步骤：将榨油后的葡萄籽粕脱脂干燥后用粗粉碎机粉碎，过40目筛后获得葡萄籽粕粉，将获得的葡萄籽粕粉与氧化锆磨球混合，按重量份数计，氧化锆磨球:葡萄籽粕粉＝6:1，混合后进行超微粉碎，转速10000r/min，粉碎时间40min，将葡萄籽粕粉置于酶解罐中，加入去离子水，按重量份数计，葡萄籽粕粉:去离子水为1:15，将温度调节至40℃，用NaOH调节pH值7.0，按重量份数计，木瓜蛋白酶:纤维素酶＝3:1，混合后获得双酶制剂，加入3％的双酶制剂，酶解反应1h，并在蛋白质和膳食纤维同步提取过程中采用双频超声波处理，双频超声复合频率为30kHz/50kHz，声强为0.4W/cm2，作用时间20s，间歇时间30s，按以上条件搅拌提取60min；提取结束后将提取液于4500r/min离心20min，取上清液；将上清液加入40％助干剂，控制进风温度180℃，进料流量400mL/h，雾化压力140kPa，进风流量0.40m3/min，真空喷雾干燥制成蛋白质和膳食纤维混合干粉。
实施例八：同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的优化制备
按照实施例一所述的方法分别制备富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉:
方案1：粉碎时间20min，木瓜蛋白酶:纤维素酶＝1:2，1％的双酶制剂添加量，双频超声复合频率为20kHz/60kHz，进风温度140℃，雾化压力180kPa，进风流量0.80m3/min。
方案2：粉碎时间25min，木瓜蛋白酶:纤维素酶＝2:2，1.5％的双酶制剂添加量，双频超声复合频率为20kHz/40kHz，进风温度150℃，雾化压力170kPa，进风流量0.70m3/min。
方案3：粉碎时间30min，木瓜蛋白酶:纤维素酶＝2:1，2％的双酶制剂添加量，双频超声复合频率为20kHz/50kHz，进风温度160℃，雾化压力160kPa，进风流量0.60m3/min。
方案4：粉碎时间35min，木瓜蛋白酶:纤维素酶＝1:3，2.5％的双酶制剂添加量，双频超声复合频率为30kHz/60kHz，进风温度170℃，雾化压力150kPa，进风流量0.50m3/min。
方案5：粉碎时间40min，木瓜蛋白酶:纤维素酶＝3:1，3％的双酶制剂添加量，双频超声复合频率为30kHz/50kHz，进风温度180℃，雾化压力140kPa，进风流量0.40m3/min。
在上述实验基础上制备的富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉进行蛋白质提取率和膳食纤维提取率的评价。
1.测定方法
(1)蛋白质含量测定测定葡萄籽粉中蛋白质用考马斯亮蓝G-250。计算公式为：
(2)膳食纤维的测定及计算参照国家标准：GB 5009.88-2014进行测定。计算公式为：
2.响应面富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉制作工艺
设计单因素实验，分别探究富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉制备方法中粉碎时间、木瓜蛋白酶:纤维素酶的比例、双酶制剂添加量和双频超声复合频率对蛋白质提取率和膳食纤维提取率的影响。在单因素实验的基础上进行四因素三水平响应面实验，响应面试验因素与水平表见表1。
表1：响应面试验因素与水平表
发酵响应面优化分析：综合单因素试验结果，采用Box-Behnken响应面分析法对其进行优化。响应面试验设计及响应值结果见表2。
表2：响应面优化试验结果
按表2试验数据进行多元回归方程拟合，可建立以蛋白质提取率(Y1)及膳食纤维得率(Y2)分别对粉碎时间(A)、木瓜蛋白酶:纤维素酶的比例(B)、双酶制剂添加量(C)和双频超声复合频率(D)的拟合方程为:
Y1＝82.92+3.19A+2.39B+1.02C+0.072D-5.78AB-2.67AC-0.76AD-3.44BC+0.085BD+2.0CD-17.67A2-9.24B2-5.06C2-3.57D2
Y2＝36.36-0.40A-0.34B-0.21C+0.19D-2.26AB-1.39AC-0.033AD-1.7BC-0.41BD+0.24CD-9.54A2-4.92B2-3.34C2-3.39D2
表3：蛋白质提取率响应面试验结果及方差分析
注:“*”表示显著(0.01<p<0.05)；“**”表示极显著(p<0.01)。
表4：膳食纤维得率响应面试验结果及方差分析
/>
注:“*”表示显著(0.01<p<0.05)；“**”表示极显著(p<0.01)。
回归方程中各变量对指标(响应值)影响的显著性，由F检验来判定，概率P的值越小，则相应变量的显著程度越高。由表3、表4可知，当模型F值分别为F＝29.77，F＝35.28，P<0.0001，说明模型是极显著的。蛋白质提取率及膳食纤维得率的失拟项分别为F＝1.22时，P＝0.4587>0.05，F＝5.66，P＝0.0547>0.05说明模型失拟项不显著。决定系数分别为R2＝0.9675，R2＝0.9728，校正系数分别为R2 Adj＝0.9350，R2 Adj＝0.9457表明实测值与预测值之间具有很好的拟合度。由此可以说明模型的建立呈显著性，说明此模型的拟合程度较好，试验操作准确可信，因此可以利用此模型对富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的制作工艺过程进行分析和预测。
为了考察各个交互项对蛋白质提取率及膳食纤维得率的影响，在其他因素固定不变的情况下，利用Design-Expert 8.05软件对回归方程进行运算，作出交互项的响应面图参见附图6至附图11所示。
由软件Design-Expert 8.05分析并考虑实际操作方便，选取粉碎时间30min、木瓜蛋白酶:纤维素酶的比例＝2:1、双酶制剂添加量为2％和双频超声复合频率为20kHz/50kHz，进行3次平行试验，蛋白质提取率平均值为85.21％及膳食纤维得率平均值为36.54％，该数学模型对优化葡萄籽鹰嘴豆发酵复合饮品发酵工艺条件是可行的，具有实用价值。
3.正交优化富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉制作工艺
设计单因素实验，分别探究富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉制备方法中进风温度、雾化压力和进风流量对蛋白质提取率和膳食纤维提取率的影响。在单因素实验的基础上进行三因素三水平正交实验，正交试验因素与水平表见表5。
表5：正交试验因素与水平表
正交优化富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉制作工艺试验结果及分析见表6和表7。
表6：正交试验结果及分析
表7：正交试验结果及分析
从表6和表7可以看出，在试验设计的范围内，进风温度对蛋白质提取率的影响最大，雾化压力对纤维素提取率的影响最大。结合表6和表7得到最佳优化条件为A2B2C2，即进风温度为160℃、雾化压力160kPa和进风流量0.6m3/min时，蛋白质提取率和膳食纤维提取率最高。
利用响应面软件和正交试验得出，采用本发明提供的提取设备生产富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的最佳制备工艺条件分别为:粉碎时间30min、木瓜蛋白酶:纤维素酶的比例＝2:1、双酶制剂添加量为2％和双频超声复合频率为20kHz/50kHz、进风温度为160℃、雾化压力160kPa和进风流量0.6m3/min时，蛋白质提取率和膳食纤维提取率最高。
实施例八：富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉理化指标
(1)蛋白质溶解性
蛋白质的溶解性是植物蛋白质的最重要的功能性质，蛋白质的其它性质如起泡性、乳化性等都依赖于蛋白质的溶解性，影响蛋白质溶解性的因素包括加工条件、温度、pH、离子强度等。掌握不同pH值下蛋白的溶解性，有利于指导其在不同食品体系中的应用。通过在不同pH值环境下，对普通碱提蛋白葡萄籽粉和本方案获得的复合酶提取富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的溶解度的影响，结果参见附图12，由图可知，碱提蛋白葡萄籽粉和复合酶提取富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉分别在pH 4.0和pH3.0溶解度最低，此后蛋白的溶解度随着pH的增大而增大。复合酶提取富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的溶解性明显优于碱提蛋白葡萄籽粉，复合酶提取富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉在pH7时，溶解度达到36.04％。溶解性较未使用本发明中技术的相比提高了8％以上。这是由于蛋白酶的水解作用，蛋白结构被改变，多肽链断裂，使其中的离子化的羧基和氨基暴露出来，分子的极性增大，蛋白质-蛋白质之间亲水作用增强，是的复合酶提取富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的溶解性提高。
(2)分散时间
表8：碱提蛋白葡萄籽粉和复合酶提取富含蛋白质和膳食纤维葡萄籽粉的分散时间对比
| 碱提蛋白葡萄籽粉 | 复合酶提取富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉 | |
| 分散时间/s | 52.38±1.67 | 39.29±2.12 |
通过对碱提蛋白葡萄籽粉和复合酶提取富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的分散时间进行试验，试验结果参见表8所示，二者的分散时间有明显区别，复合酶提取富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉的分散时间为39.29±2.12s，而碱提蛋白葡萄籽粉的分散时间为52.38±1.67s，则较之缩短了25％以上。
通过本方法提供的一种富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉及其制备方法，根据葡萄籽粕特点，采用的双频超声波辅助双酶酶解法提取蛋白质和膳食纤维、真空喷雾干燥及相应的超微粉碎技术处理等技术环节具有层层递进，紧密相连。本发明在针对从葡萄籽榨油后的饼粕为原料，制备富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉，通过多次重复试验得出，采用双频超声波辅助双酶酶解法提取蛋白质和膳食纤维，真空喷雾干燥及相应的超微粉碎技术处理相辅相依，各技术环节之间有机衔接，整体密不可分，才会获得本发明的方法生产得到的蛋白质和膳食纤维混合粉与国内外常见的酶法和单频超声提取生产得到的产品相比，具有质地均匀、口感丝滑、香气怡人等优点，同时微生物及其它卫生指标均符合相关标准。且蛋白质和膳食纤维的提取率在很大程度上有了较大的提升，其中溶解性较未使用本发明中技术的相比提高了8％以上、分散时间则较之缩短了25％以上。提高葡萄籽粕产品附加值，在利用葡萄酿酒副产物领域具有广泛的实用性和开发价值。
如上所述，即可较好地实现本发明，上述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种改变和改进，均应落入本发明确定的保护范围内。
Claims (3)
1.一种同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉，其特征在于，通过以下具体的制备方法制备获得，具体制备方法包括以下步骤：
（1）预处理：将榨油后的葡萄籽粕脱脂干燥后用粗粉碎机粉碎，过40目筛后获得葡萄籽粕粉，备用；
（2）超微粉碎：将步骤（1）获得的葡萄籽粕粉与氧化锆磨球1：6混合，进行转速10000r/min，粉碎时间30min的超微粉碎，将其粉碎为粒径为10μm的富含蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粕粉；
（3）双酶解同步提取：将步骤（2）制备的葡萄籽粕粉置于酶解罐中，向葡萄籽粕粉中加入去离子水，将温度调节至40℃，用NaOH调节pH值7.0，加入2%（重量）由木瓜蛋白酶和纤维素酶按重量份数2：1比例组成的双酶制剂，酶解反应1h，并在蛋白质和膳食纤维同步提取过程中采用双频超声波处理，提取结束后将提取液于4500r/min离心20min，取上清液，其中双频超声复合频率为20kHz/50kHz，声强为0.4W/cm2，作用时间20s，间歇时间30s，按以上条件搅拌提取60min；
（4）真空喷雾干燥：将步骤（3）获得的上清液加入40％助干剂，控制进风温度160℃，进料流量400mL/h，雾化压力160kPa，进风流量0.60m3/min；制成蛋白质和膳食纤维混合干粉；
（5）上述制备方法中采用专用一体式装置：
专用一体式装置包括酶解反应罐、超微粉碎机、粗粉碎机、固液分离机、储液罐和真空喷雾干燥机，所述的酶解反应罐一侧设置超微粉碎机，超微粉碎机另一侧设置粗粉碎机，粗粉碎机与超微粉碎机通过第一管道连接，酶解反应罐与超微粉碎机通过螺旋提升机连接，酶解反应罐罐体下方设置机架，机架上设置双频超声波发生器，双频超声波发生器与超声波振子电性连接，酶解反应罐下方通过第二管道连接固液分离机，固液分离机旁设置储液罐，储液罐通过水泵及水泵管路连接真空喷雾干燥机，葡萄籽粕经过粗粉碎、超微粉碎、双酶解同步提取、真空喷雾干燥即可制成蛋白质和膳食纤维混合干粉。
2.如权利要求1所述的同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉，其特征在于，一体式装置中，所述的酶解反应罐包括罐体，罐体呈胶囊状型，罐体顶部设置电机，罐体内设置搅拌搅轴，搅拌轴被搅拌轴支架垂直悬挂在罐体内部，并与罐体顶部的电机通过联轴器连接，搅拌轴上设置搅拌叶，搅拌叶以搅拌轴为轴线呈对称分布，搅拌叶上设有疏水涂层罐体外侧设置控制面板。
3.如权利要求1所述的同步提取蛋白质和膳食纤维的葡萄籽粉，其特征在于，一体式装置中，所述的酶解反应罐罐体上部两侧设置注去离子水接口和注酶解液接口，注去离子水接口通向至罐体内，注酶解液接口连接罐体内的喷淋架。
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