CN112021563B - 一种富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法 - Google Patents

一种富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及甘薯全粉制备技术领域，尤其涉及一种富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法。本发明以甘薯为原料，经原料预处理、甘薯浆液制备、一次发酵、超高压处理、二次发酵、辐照处理、酵母发酵、喷雾干燥后，制得游离去氢表雄酮含量达到20mg/100g以上的甘薯全粉。该甘薯全粉不仅游离去氢表雄酮含量高，且可溶性膳食纤维含量、总酚含量均很高，使得该产品具有减肥、治疗便秘、防治心血管***疾病、增强人体免疫力、延缓衰老、降血脂、预防肿瘤等多种生理功效，为甘薯全粉在保健品、功能食品、主食产品中广泛应用提供优质原料保证。

Description

一种富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法
技术领域
本发明涉及甘薯全粉制备技术领域，尤其涉及一种富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法。
背景技术
甘薯(Ipomoea batatas Lam.)属于旋花科(Convolvulaceae)，甘薯属，是一种一年或多年生蔓生草本，是中国主要栽培种植的农作物之一，年产量约8000万吨，占世界总产量75％以上。研究表明，100g甘薯中所含热量、蛋白质、脂肪、磷铁与米饭和熟面没有明显差异，但粗纤维、钙，特别是维生素A含量远远高于米饭和熟面，由此说明甘薯营养较为均衡，其营养价值可与传统主食相媲美。此外，甘薯还具有减肥、预防糖尿病、预防心血管***疾病、降低胆固醇和抗癌等多种保健功效。目前中国甘薯鲜销占比较高，甘薯加工转化率不到50％，甘薯加工以淀粉及淀粉类初级产品为主，甘薯深加工技术及产品较为缺乏。
相比甘薯淀粉加工及产品，甘薯全粉加工具有加工副产物少、无环境污染；甘薯全粉具有原料营养保全率高、易于贮存运输、加工品质高、在食品行业中用途广等优点。甘薯全粉添加至主食中，可显著提升主食产品的营养价值，满足消费者对营养健康、方便多元主食产品的需求。甘薯全粉的添加，增加了主食中膳食纤维、多酚等物质含量，可作为代谢综合征人群的膳食选择，对促进传统主食从温饱型向营养健康型升级，提升国民身体素体，推动健康中国战略进程具有重要意义。
去氢表雄酮(Dehydroepiandrosterone，DHEA)又名脱氢表雄酮，化学名称为3β-羟基雄甾-5-烯-17-酮，分子式为C19H28O2，分子量为288.42。DHEA是人体血液循环中最为丰富的甾体物质，在人体内由肾上腺组织合成分泌，是多种激素合成的前体物质，会随年龄的增长而逐渐降低。许多医学研究证明，DHEA具有抗癌症、肥胖、糖尿病、免疫调节、保护神经、改善卵巢功能等多种生理功效，DHEA不仅参与多种甾体激素的合成，而且在调节生命代谢中发挥着重要作用，已广泛应用于临床、医药、保健品等领域。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法，采用多次发酵技术工艺，在充分保留甘薯中多酚、黄酮等功效成分基础上，充分游离甘薯中去氢表雄酮，提升膳食纤维，尤其是可溶性膳食纤维含量，从而丰富甘薯全粉的功能特性，提高其营养品质。该甘薯全粉中去氢表雄酮、多酚、可溶性膳食纤维含量均很高，使得该产品具有减肥、治疗便秘、增强免疫力、延缓衰老、治疗便秘、防治心血管***疾病、抗氧化、降血脂、预防肿瘤发生等多种生理功效，为甘薯全粉在保健品、功能食品、主食产品中广泛应用提供优质原料保证。
本发明提供一种富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：新鲜甘薯经分选、整理、清洗、去皮后，切片至厚度为1-2cm；新鲜甘薯茎尖(含2-3片嫩叶)经分拣清洗后切碎至体积为0.1-0.5cm3，将处理后的甘薯与甘薯茎尖按质量比10：(0.5-2)混合，于1.2-1.6Mpa过热蒸汽下处理60-90s，取出冷却，得到甘薯片和甘薯茎的混合物，备用；通过对甘薯原料进行瞬时过热蒸汽处理，起到了部分糊化、灭酶、减菌效果，同时不影响多酚、黄酮、花色苷等功效成分的功效结构稳定性；
(2)甘薯浆液制备：将步骤(1)处理后的甘薯片和甘薯茎的混合物斩拌、粉碎至体积平均粒径为80-150μm，然后加入适量清水至其固形物含量达10％-15％，再利用胶体磨粉碎至体积平均粒径为20-40μm，得甘薯浆液，备用；
(3)一次发酵：按质量体积比向步骤(2)制得的甘薯浆液中添加1％-3％脱脂蚕蛹粉和0.2％-0.5％葡萄糖，于20000-30000r/min下均质2-5min，过20-80目筛后按体积比接种2％-10％植物乳杆菌悬浮液进行发酵处理，得到第一发酵产物；一次发酵过程中，利用部分糊化淀粉为底物，对淀粉进行部分改性，降低了淀粉聚合度、提升了淀粉溶解度，实现了去氢表雄酮、多酚、果胶等功效成分有效游离释放，且植物乳杆菌还维持了甘薯全粉悬浊液酸性环境，有利于去氢表雄酮甙键裂解，对淀粉也起到了一定程度改性作用；
(4)超高压处理：将步骤(3)得到的第一发酵产物密封包装后于15-25℃、200-800Mpa下处理30-60min，然后常温下静置1-5h；超高压处理一方面终止了植物乳杆菌的发酵进程，一方面有效破坏细胞壁结构、完全释放细胞中淀粉、蛋白质等营养成分，破坏细胞壁中果胶与纤维素、半纤维素的氢键键合；
(5)二次发酵：按体积比向步骤(4)超高压处理后的第一发酵产物中接种2％-6％米曲霉孢子悬浮液，于20-30℃下发酵培养12-30h，得第二发酵产物；二次发酵处理产生的淀粉酶、纤维素酶、果胶酶、蛋白酶等各种酶对细胞壁进行了彻底破坏，实现了细胞壁中内溶物完全释放，破坏细胞壁中果胶与纤维、半纤维素的共价键合，进一步对淀粉结构特性进行了改良，提升了包括果胶、部分半纤维在内的可溶性膳食纤维含量，降低了不溶性膳食纤维含量；
(6)辐照处理：将步骤(5)得到的第二发酵产物进行辐照处理，辐照剂量为2-10KGy；
(7)酵母发酵：按质量体积比向步骤(6)辐照处理后的第二发酵产物中加入0.5％-2％大豆卵磷脂、0.1％-1.0％L-半胱氨酸，搅拌均匀后按体积比接种1％-3％啤酒酵母，8-15℃下发酵培养8-20h，得到第三发酵产物；通过酵母适度发酵充分利用了前面两次发酵产生的葡萄糖、麦芽糖等单糖，减少了甘薯全粉产品中可溶性单糖的含量，降低了甘薯全粉的GI值，另外产生的酵母还提升了甘薯全粉中的蛋白质含量；
(8)喷雾干燥：通过加水或减压脱水的方式将步骤(7)中第三发酵产物的固形物含量调节至12％-18％，然后利用胶体磨粉碎至体积平均粒径为30-60μm，喷雾干燥，即得到甘薯全粉。
进一步地，步骤(3)中，发酵处理的发酵工艺为：在18-25℃的温度条件下发酵12-30h；植物乳杆菌悬浮液中植物乳杆菌的浓度为3×108-8×108cfu/mL。
进一步地，步骤(3)中，第一发酵产物的最终pH为4.5-6.5。
进一步地，步骤(5)中，米曲霉孢子悬浮液的制作方法为：将市售米曲霉孢子粉接种于PDA斜面培养基培养5-10d，然后用0.9％生理盐水冲洗斜面至盛有少量玻璃珠的无菌锥形瓶中，并于50-100r/min、15-25℃的条件下振荡摇匀30-60min，得米曲霉孢子悬浮液，其浓度为2×107-8×107个/mL。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
1.本发明提供的方法以甘薯为原料，充分挖掘利用甘薯中的天然功能因子，通过技术工艺对功能因子进行游离富集，获得富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉，丰富了甘薯加工产品种类，提升甘薯加工经济效益，为保健品、功能食品、主食产品提供了优质甘薯全粉原料来源；
2.本发明提供的方法工艺简单、易于操控，易于工业化和产业化生产；
3.本发明提供的方法充分保留了甘薯中的营养成分，经温和的发酵工艺、超高压杀菌技术、辐照杀菌技术处理，减少了营养成分的流失与破坏；
4.本发明提供的方法不仅充分游离出甘薯中去氢表雄酮(含量达20mg/100g以上)，还提升了甘薯全粉中的膳食纤维，尤其是可溶性膳食纤维含量，可溶性膳食纤维含量达10％以上，有效提升了甘薯全粉的食用品质与营养品质；
5.本发明提供的方法通过添加甘薯茎尖，提升了甘薯全粉中多酚的含量，多酚含量达40mg/100g以上，赋予了甘薯全粉更多的功能特性，提升了其营养品质；
6.本发明提供的方法通过酵母发酵去除了甘薯全粉中葡萄糖、麦芽糖等可溶性单糖，降低了甘薯全粉中可溶性糖的含量，在一定程度上降低其GI(血糖生成指数)值(GI值低于50)，适合于糖代谢紊乱人群食用。
附图说明
图1是本发明一种富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图和实施例对本发明实施方式作进一步地描述。
实施例1：
参考图1，本发明的实施例1提供了一种富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：新鲜甘薯经分选、整理、清洗、去皮后，切片至厚度为1cm；新鲜甘薯茎尖(含2-3片嫩叶)经分拣清洗后切碎至体积为0.2cm3，将处理后的甘薯与甘薯茎尖按质量比10:2混合，于1.5Mpa过热蒸汽下处理60s，取出冷却，得到甘薯片和甘薯茎的混合物，备用；
(2)甘薯浆液制备：将步骤(1)处理后的甘薯片和甘薯茎的混合物斩拌、粉碎至体积平均粒径为150μm，然后加入适量清水至其固形物含量达12％，再利用胶体磨粉碎至体积平均粒径为40μm，得甘薯浆液，备用；
(3)一次发酵：按质量体积比向步骤(2)制得的甘薯浆液中添加2％脱脂蚕蛹粉和0.4％葡萄糖，于30000r/min下均质3min，过40目筛后按体积比接种3％植物乳杆菌悬浮液，在18℃的温度条件下发酵15h，得到第一发酵产物；植物乳杆菌悬浮液中植物乳杆菌的浓度为3×108cfu/mL；第一发酵产物的最终pH为6.0；
(4)超高压处理：将步骤(3)得到的第一发酵产物密封包装后于20℃、200Mpa下处理30min，然后常温下静置2h；
(5)二次发酵：按体积比向步骤(4)超高压处理后的第一发酵产物中接种2％米曲霉孢子悬浮液，于20℃下发酵培养15h，得到第二发酵产物；米曲霉孢子悬浮液的制作方法为：市售米曲霉孢子粉接种于PDA斜面培养基(Potato Dextrose Agar(Medium)，马铃薯葡萄糖琼脂培养基)培养5d，然后用0.9％生理盐水冲洗斜面至盛有少量玻璃珠的无菌锥形瓶中，并于50r/min、15℃的条件下振荡摇匀30min，得米曲霉孢子悬浮液，其浓度为3×107个/mL；
(6)辐照处理：将步骤(5)得到的第二发酵产物进行辐照处理，辐照剂量为3KGy；
(7)酵母发酵：按质量体积比向步骤(6)辐照处理后的第二发酵产物中加入0.5％大豆卵磷脂、0.1％L-半胱氨酸，搅拌均匀后按体积比接种1％啤酒酵母，10℃下发酵培养12h，得到第三发酵产物；
(8)喷雾干燥：通过加水或减压脱水的方式将步骤(7)中第三发酵产物的固形物含量调节至14％，然后利用胶体磨粉碎至体积平均粒径为40μm，喷雾干燥，即得到甘薯全粉。
实施例2：
本发明的实施例2提供了一种富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：新鲜甘薯经分选、整理、清洗、去皮后，切片至厚度为1.5cm；新鲜甘薯茎尖(含2-3片嫩叶)经分拣清洗后切碎至体积为0.3cm3，将处理后的甘薯与甘薯茎尖按质量比10:1混合，于1.6Mpa过热蒸汽下处理90s，取出冷却，得到甘薯片和甘薯茎的混合物，备用；
(2)甘薯浆液制备：将步骤(1)处理后的甘薯片和甘薯茎的混合物斩拌、粉碎至体积平均粒径为120μm，然后加入适量清水至其固形物含量达15％，再利用胶体磨粉碎至体积平均粒径为20μm，得甘薯浆液，备用；
(3)一次发酵：按质量体积比向步骤(2)制得的甘薯浆液中添加3％脱脂蚕蛹粉和0.5％葡萄糖，于25000r/min下均质2min，过30目筛后按体积比接种5％植物乳杆菌悬浮液，在20℃的温度条件下发酵20h，得到第一发酵产物；植物乳杆菌悬浮液中植物乳杆菌浓度为5×108cfu/mL；第一发酵产物的最终pH为5.0；
(4)超高压处理：将步骤(3)得到的第一发酵产物密封包装后于18℃、600Mpa下处理45min，然后常温下静置5h；
(5)二次发酵：按体积比向步骤(4)超高压处理后的第一发酵产物中接种4％米曲霉孢子悬浮液，于25℃下发酵培养20h，得第二发酵产物；米曲霉孢子悬浮液的制作方法为：市售米曲霉孢子粉接种于PDA斜面培养基培养8d，然后用0.9％生理盐水冲洗斜面至盛有少量玻璃珠的无菌锥形瓶中，并于80r/min、20℃的条件下振荡摇匀45min，得米曲霉孢子悬浮液，其浓度为5×107个/mL；
(6)辐照处理：将步骤(5)得到的第二发酵产物进行辐照处理，辐照剂量为5KGy；
(7)酵母发酵：按质量体积比向步骤(6)辐照处理后的第二发酵产物中加入1％大豆卵磷脂、0.3％L-半胱氨酸，搅拌均匀后按体积比接种2％啤酒酵母，12℃下发酵培养15h，得到第三发酵产物；
(8)喷雾干燥：通过加水或减压脱水的方式将步骤(7)中第三发酵产物的固形物含量调节至16％，然后利用胶体磨粉碎至体积平均粒径为30μm，喷雾干燥，即得到甘薯全粉。
实施例3：
本发明的实施例3提供一种富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：新鲜甘薯经分选、整理、清洗、去皮后，切片至厚度为2cm；新鲜甘薯茎尖(含2-3片嫩叶)经分拣清洗后切碎至体积为0.5cm3，将处理后的甘薯与甘薯茎尖按重量比10:0.5混合，于1.4Mpa过热蒸汽下处理80s，取出冷却，得到甘薯片和甘薯茎的混合物，备用；
(2)甘薯浆液制备：将步骤(1)处理后的甘薯片和甘薯茎的混合物斩拌、粉碎至体积平均粒径为100μm，然后加入适量清水至其固形物含量达10％，再利用胶体磨粉碎至体积平均粒径为30μm，得甘薯浆液，备用；
(3)一次发酵：按质量体积比向步骤(2)制得的甘薯浆液中添加1％脱脂蚕蛹粉和0.3％葡萄糖，于20000r/min下均质4min，过50目筛后按体积比接种8％植物乳杆菌悬浮液，在22℃的温度条件下发酵24h，得到第一发酵产物；植物乳杆菌悬浮液中植物乳杆菌浓度为8×108cfu/mL；第一发酵产物的最终pH为4.5；
(4)超高压处理：将步骤(3)得到的第一发酵产物密封包装后于22℃、400Mpa下处理50min，然后常温下静置1h；
(5)二次发酵：按体积比向步骤(4)超高压处理后的第一发酵产物中接种6％米曲霉孢子悬浮液，于30℃下发酵培养25h，得到第二发酵产物；米曲霉孢子悬浮液的制作方法为：市售米曲霉孢子粉接种于PDA斜面培养基10d，然后用0.9％生理盐水冲洗斜面至盛有少量玻璃珠的无菌锥形瓶中，并于100r/min、25℃的条件下振荡摇匀60min，得米曲霉孢子悬浮液，其浓度为8×107个/mL；
(6)辐照处理：将步骤(5)得到的第二发酵产物进行辐照处理，辐照剂量为8KGy；
(7)酵母发酵：按质量体积比向步骤(6)辐照处理后的第二发酵产物中加入2％大豆卵磷脂、0.5％L-半胱氨酸，搅拌均匀后按体积比接种2.5％啤酒酵母，15℃下发酵培养16h，得到第三发酵产物；
(8)喷雾干燥：通过加水或减压脱水的方式将步骤(7)中第三发酵产物的固形物含量调节至12％，然后利用胶体磨粉碎至体积平均粒径为50μm，喷雾干燥，即得到甘薯全粉。
对比例1：
对比例1与实施例1的区别在于：对比例1制备甘薯全粉时原料预处理的过程为：新鲜甘薯经分选、整理、清洗、去皮后，切片至厚度1cm，备用；其他过程与实施例1中步骤(2)-(8)相同。
对比例2：
对比例2与实施例2的区别在于：对比例2制备甘薯全粉时未经一次发酵；其他过程与实施例2的步骤(1)-(2)和步骤(4)-(8)相同。
对比例3：
对比例3与实施例3的区别在于：对比例3制备甘薯全粉时未经二次发酵与辐照处理；其他过程与实施例3的步骤(1)-(4)和步骤(7)-(8)相同。
对比例4：
对比例4与实施例3的区别在于：对比例4制备甘薯全粉时未经辐照处理与酵母发酵；其他过程与实施例3的步骤(1)-(5)和步骤(8)相同。
对上述实施例1-3和对比例1-4制得的甘薯全粉中去氢表雄酮含量(高效液相法)、可溶性膳食纤维含量(酶重量法)、多酚含量(分光光度法)、GI值进行测定，其结果如表1所示：
表1：实施例1-3和对比例1-4制得的甘薯全粉的测定结果
Figure BDA0002601264880000101
表1中，去氢表雄酮含量、可溶性膳食纤维含量、多酚含量、GI值的计算公式分别为：去氢表雄酮含量＝甘薯全粉中去氢表雄酮重量÷甘薯全粉重量×100％；可溶性膳食纤维含量＝甘薯全粉中可溶性膳食纤维重量÷甘薯全粉重量×100％；多酚含量＝甘薯全粉中多酚重量÷甘薯全粉重量×100％；GI值＝摄入甘薯全粉后120min血糖曲线下面积÷摄入当量葡萄糖后120min血糖曲线下面积×100％。
通过表1可以看出，本发明提供的方法在将原料预处理、甘薯浆液制备、一次发酵、超高压处理、二次发酵、辐照处理、酵母发酵、喷雾干燥等技术手段进行有序组合和反复改进、优化后，不仅显著游离出甘薯全粉中去氢表雄酮，还提升了甘薯全粉中可溶性糖、多酚的含量，降低了甘薯全粉GI值；利用本发明提供的方法制得的甘薯全粉中游离去氢表雄酮含量达20mg/100g以上，可溶性膳食纤维达10％以上，多酚含量达40mg/100g以上，GI值低于50。本发明的方法不仅能显著提升甘薯全粉的功能特性和保健特性从而扩大其应用范围，而且为甘薯全粉在功能食品、主食产品中广泛应用提供优质原料保证，此外，对于其他来源的全粉制作提供了很好的借鉴作用。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)原料预处理：新鲜甘薯经分选、整理、清洗、去皮后，切片；新鲜甘薯茎尖经分拣清洗后，切碎，将处理后的甘薯片与甘薯茎尖混合，过热蒸汽处理，取出冷却，得到甘薯片和甘薯茎的混合物，备用；
(2)甘薯浆液制备：将步骤(1)处理后的甘薯片和甘薯茎的混合物斩拌、粉碎，然后加入清水至其固形物含量达10％-15％，粉碎，得到甘薯浆液，备用；
(3)一次发酵：向步骤(2)制得的甘薯浆液中添加脱脂蚕蛹粉和葡萄糖，均质、过筛，然后接种植物乳杆菌悬浮液进行发酵处理，得到第一发酵产物；
(4)超高压处理：将步骤(3)得到的第一发酵产物密封包装后进行超高压处理，然后常温下静置；
(5)二次发酵：向步骤(4)超高压处理后的第一发酵产物中接种米曲霉孢子悬浮液进行发酵培养，得到第二发酵产物；
(6)辐照处理：对步骤(5)得到的第二发酵产物进行辐照处理；
(7)酵母发酵：向步骤(6)辐照杀菌后的第二发酵产物中加入大豆卵磷脂和L-半胱氨酸，搅拌均匀后接种啤酒酵母进行发酵培养，得到第三发酵产物；
(8)喷雾干燥：将步骤(7)中第三发酵产物的固形物含量调节至12％-18％，然后粉碎，喷雾干燥，即得到甘薯全粉。
2.根据权利要求1所述的富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，过热蒸汽处理的压强条件为1.2-1.6Mpa，过热蒸汽处理时间为60-90s。
3.根据权利要求1所述的富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，按质量体积比向制得的甘薯浆液中添加1％-3％脱脂蚕蛹粉和0.2％-0.5％葡萄糖。
4.根据权利要求1所述的富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，发酵处理的发酵工艺为：在18-25℃的温度条件下发酵12-30h；植物乳杆菌悬浮液中植物乳杆菌的浓度为3×108-8×108cfu/mL。
5.根据权利要求1所述的富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，超高压处理的温度为15-25℃，压力为200-800Mpa。
6.根据权利要求1所述的富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，米曲霉孢子悬浮液的制作方法为：将米曲霉孢子粉接种于PDA斜面培养基培养5-10d，然后用0.9％生理盐水冲洗斜面，并于50-100r/min、15-25℃的条件下振荡摇匀30-60min，即得到米曲霉孢子悬浮液，其浓度为2×107-8×107个/mL。
7.根据权利要求1所述的富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，辐照处理的辐照剂量为2-10KGy。
8.根据权利要求1所述的富含游离去氢表雄酮的甘薯全粉的制备方法，其特征在于，步骤(7)中，按质量体积比向第二发酵产物中加入0.5％-2％大豆卵磷脂和0.1％-1.0％L-半胱氨酸。
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