高持油力非水溶性玉米膳食纤维的制备方法

摘要

本发明提供一种高持油力非水溶性玉米膳食纤维的制备方法，是采用多酶梯次酶解法，即用中性蛋白酶酶解、耐高温а-淀粉酶和糖化酶组合酶酶解的工艺，依次除去玉米皮中的淀粉、蛋白质等杂质，得到较纯净的非水溶性玉米纤维；然后再用木聚糖酶对其进行酶解改性，得到高持油力非水溶性玉米膳食纤维，其持油力由玉米皮的2.02g/gDS变为3.67g/gDS，提高幅度达到81.7%。本发明采用全酶解方法，在去除淀粉的同时，不仅保留了产品中的非水溶性膳食纤维成分，同时还免去了后续的中和处理工艺；此外本发明对淀粉、酒精工业的废弃物玉米皮进行加工利用，减少了环境污染，提高副产物的综合开发利用程度。

权利要求

1.高持油力非水溶性玉米膳食纤维的制备方法，其特征在于步骤如下：（1）将玉米皮进行筛选、烘干、粉碎，将粉碎后的玉米皮粉与水混合并搅拌，然后加入中性蛋白酶酶解处理，得到酶解后浆液；其中每克干玉米皮粉的酶用量为2000u～5000u；

（2）向上述酶解后浆液加入耐高温a-淀粉酶进行酶解，然后再加入糖化酶进行酶解，酶解结束后灭酶活，得到组合酶解浆液；其中耐高温a-淀粉酶和糖化酶的用量均为干玉米皮粉质量的0.03%～0.1%；

（3）调节上述组合酶解浆液pH值至5.0～6.5，加入木聚糖酶进行酶解，得到酶解反应液；其中每克干玉米皮粉质量的酶用量为0.1mL～0.3mL；

（4）将步骤（3）得到的酶解反应液灭酶活后抽滤，用清水洗涤滤饼后再抽滤，将所得固体干燥、粉碎，即得到高持油力非水溶性玉米膳食纤维。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述中性蛋白酶为1398中性蛋白酶。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于所述步骤（1）中性蛋白酶酶解处理是在调节pH值为7.0～7.8，酶解温度为40℃～50℃下进行，酶解时间为50min～

200min。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤（1）粉碎后的玉米皮粉与水以1:12～1:18的质量比混合。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤（2）耐高温a-淀粉酶酶解是在pH值为5.0～6.5，酶解温度为90℃～100℃下进行，酶解时间为90min～120min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤（2）所述糖化酶酶解是在pH值为5.0～6.5，温度为55℃～60℃下进行，酶解时间为120 min～240min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤（3）木聚糖酶酶解是在pH值为5.0～6.0，温度为55℃～60℃下进行，反应时间为50min～150min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤（1）玉米皮经粉碎后粒度为

80目～150目。

说明书

高持油力非水溶性玉米膳食纤维的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及非水溶性膳食纤维的生产领域，具体涉及高持油力非水溶性玉米膳食纤维的制备方法。

背景技术

[0002] 玉米皮是玉米淀粉生产过程中产生的副产物，数量非常巨大，如果不合理利用不但是对资源的浪费，而且还可能造成环境污染。我国拥有非常丰富的玉米加工副产物——玉米皮资源，利用玉米皮制备高活性膳食纤维可以减少资源浪费，保护环境，提高副产物的综合开发利用程度。

[0003] 玉米皮主要成分是多糖，半纤维素、蛋白和非水溶性纤维，纤维含量高，是一种物美价廉的膳食纤维源。玉米皮主要成分的实测数据如表1所示：

[0004]

[0005] 由检测结果可知，玉米皮中膳食纤维含量非常高，按照干基计算达到69.1%，是非常好的制备膳食纤维的原料。但是其中淀粉及蛋白质含量也较多，会影响到膳食纤维的生理功效。为了制备较纯的膳食纤维，提高总纤维含量，须对这些非纤维组分进行去除。

[0006] 另一方面，从玉米皮回收的非水溶性膳食纤维的理化性能欠佳，尤其是持油力与从大豆粕中分离提取的非水溶性大豆膳食纤维有一定的差距。对多批次玉米纤维进行持油力测量后得到的典型测试数据是玉米皮的持油力为2.02g/g，其生理功效在应用中不能充分发挥。玉米纤维持油力不高，因此采用一定的方法对其进行改性、提高其持油力有研究意义及实际应用价值。

[0007] 膳食纤维主要是指那些不能为人体消化酶所消化的大分子糖类的总称，主要包括纤维素、果胶质、木聚糖、甘露糖等，有水溶性与非水溶性之分，各有不同的功效。非水溶性膳食纤维尽管不能为人体提供任何营养物质，但对人体具有重要的生理功能。膳食纤维具有明显的降低血浆胆固醇，调节胃肠功能、调节血糖及胰岛素水平等作用。由于膳食纤维本身的理化特性以及对人体的生理效应，在食品加工中适量添加不同类型的膳食纤维，即可制成具有不同特色的强化功能食品和风味食品，这也是当前膳食纤维最具有社会效益和经济效益的应用。由玉米皮经过处理得到的非水溶性膳食纤维，是众多天然膳食纤维源中价廉质优的一种。

发明内容

[0008] 为提高玉米皮的回收利用率，同时改善其持油力，本发明提供一种高持油力非水溶性玉米膳食纤维的制备方法，具体是采用多酶梯次酶解法，选用合适的酶和反应条件，在温和地去除膳食纤维中的淀粉、蛋白质、果胶等杂质的同时，可以有效的保护纤维素。

[0009] 首先通过中性蛋白酶、耐高温a-淀粉酶和糖化酶的酶解作用去除蛋白质和淀粉等杂质，提取出非水溶性玉米纤维；然后再利用木聚糖酶制剂对非水溶性玉米纤维进行改性，提高其高持油力，得到高持油力非水溶性玉米膳食纤维。

[0010] 其流程如下：

[0011] 玉米皮→粉碎过筛→蛋白酶处理→淀粉酶和糖化酶的组合处理→过滤→非水溶性玉米纤维→木聚糖酶处理→成品：高持油力非水溶性玉米膳食纤维。

[0012] 本发明目的具体通过以下技术方案得以实现：

[0013] （1）将玉米皮进行筛选、烘干、粉碎，将粉碎后的玉米皮粉与水混合并搅拌，然后加入中性蛋白酶酶解处理，得到酶解后浆液；其中每克干玉米皮粉的酶用量为2000u～5000u，即2000u/gDS～5000u/gDS（DS为玉米皮粉干物质，下同）；

[0014] （2）向上述酶解后浆液中加入耐高温a-淀粉酶进行酶解，然后再加入糖化酶进行酶解，酶解结束后灭酶活，得到组合酶解浆液；其中耐高温a-淀粉酶和糖化酶的用量均为干玉米皮粉质量的0.03%～0.1%；

[0015] （3）调节上述组合酶解浆液pH值至5.0～6.5，加入木聚糖酶进行酶解，得到酶解反应液；其中酶用量为0.1mL/gDS～0.3mL/gDS；

[0016] 还可将上述酶解过滤，所得固体经水洗和抽滤后，得到的固体可以经干燥或者不经干燥也可，加水调成将进行后续酶解；

[0017] （4）将步骤（3）得到的反应液灭酶活后抽滤，用清水洗涤滤饼后再抽滤，将所得固体干燥、粉碎，即得到高持油力非水溶性玉米膳食纤维。

[0018] 去除蛋白质通常采用碱浸泡法，而碱在除去蛋白质的同时，也将生理活性成分半纤维素溶解损失掉，因此本工艺采用中性蛋白酶在适当反应条件下去除蛋白质，克服碱浸泡法的缺陷。

[0019] 优选的，所述中性蛋白酶为1398中性蛋白酶。

[0020] 优选的，粉碎后的玉米皮粉与水以1:12～1:18的质量比混合

[0021] 为进一步实现本发明目的，所述步骤（1）中性蛋白酶酶解处理是在调节pH值为7.0～7.8，酶解温度为40℃～50℃下进行，酶解时间为50min～200min。

[0022] 淀粉酶具有反应条件温和、专一性强等特点，因此酶解反应对设备要求不是很高，同时酶可专一地水解淀粉而不水解果胶质、多聚糖等非淀粉类有效成分。耐高温a-淀粉酶和糖化酶共同作用于底物，可使淀粉降解为水溶性的还原糖。采用上述两种酶去除淀粉不仅可保留产品中的非水溶性膳食纤维成分，还可使后续处理免去中和等工艺。

[0023] 为进一步实现本发明目的，所述步骤（2）耐高温a-淀粉酶酶解是在pH值为5.0～6.5，酶解温度为90℃～100℃下进行，时间为90min～120min。

[0024] 为进一步实现本发明目的，所述步骤（2）所述糖化酶酶解是在pH值为5.0～6.5，温度为55℃～60℃下进行，酶解时间为120min～240min。

[0025] 为进一步实现本发明目的，所述步骤（3）木聚糖酶解是在pH值为5.0～6.0，温度为55℃～60℃下进行，酶解时间为50min～150min。

[0026] 优选的，所述步骤（1）玉米皮经粉碎后粒度为80目～150目。

[0027] 经过上述处理步骤之后，玉米皮中的多糖，半纤维素、蛋白质、淀粉、果胶等物质进入溶液中，通过简单的过滤就可以实现与非水溶性纤维的分离。中间产物中非水溶性纤维的含量可以超过85%。

[0028] 持水性、膨胀力和持油力是评价非水溶性膳食纤维生理性能的重要指标。本发明采用木聚糖酶对来源于玉米皮的非水溶性膳食纤维（IDF）进行生物改性处理，单独提高其持油力以适合某些应用领域的要求。

[0029] 在分子水平上，木聚糖酶由功能结构域或非功能结构域和连接区组成，功能结构域又可分为催化结构域和纤维素结合结构域（CBD）。在自然界中，纤维素通常是与木聚糖等的半纤维结合在一起的，因此有些酶又能水解纤维素，又能水解半纤维素，成为双功能酶。催化功能虽然不是必需的，但它们可以调节酶对可溶性和不可溶性纤维素底物的特殊活力。木聚糖酶应用pH范围3.5～6.0，适宜温度范围40℃～60℃，并能耐受较高温度。

[0030] 膳食纤维是由以单糖为基本单位聚合而组成的有机化合物及其衍生物，在其主链和支链结构上，存在着许多烃基和其它的活泼官能团，是聚合度较高的多糖。在生物改性过程中通过酶的作用令部分糖苷键断裂，使膳食纤维部分溶解，降低其聚合度，降低大分子量的糖苷键含量，提高中小分子量的糖苷键含量，增加烃基的数目，提高膳食纤维的亲油性，从而可以制得高持油性的改性产品。

[0031] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：

[0032] （1）本发明采用中性蛋白酶在中性条件下去除蛋白质，在除去蛋白质的同时，避免将生理活性成分半纤维素溶解损失掉。

[0033] （2）本发明采用淀粉酶和糖化酶两次酶解于反应底物，在去除淀粉的同时，不仅保留了产品中的非水溶性膳食纤维成分，同时还免去了后续的中和处理工艺；

[0034] （3）本发明采用木聚糖酶对非水溶性玉米膳食纤维进行酶解改性，有效增强了持油力，拓宽了其应用领域并增强了其使用功效。

[0035] （4）本发明对淀粉、酒精工业的废弃物玉米皮进行加工利用，减少了环境污染，提高副产物的综合开发利用程度；

[0036] （5）本发明成本低、操作方便、效果好。

具体实施方式

[0037] 实施例1

[0038] 中间产物非水溶性玉米纤维的制备

[0039] 首先对玉米种皮进行筛选洗涤、烘干，使用粉碎机进行粉碎，过100目筛。玉米皮脂肪含量仅为4%左右，用于亲脂性的场合可以不予去除。

[0040] 取过筛后的玉米皮粉与水按1:20的质量比混合并调成浆，用稀碱调节ph=7.5，加入1398中性蛋白酶，酶用量为2000u/gDS，在45℃下酶解90min，再用稀盐酸调节ph=6，加入相当于干玉米皮粉质量0.5%的耐高温a-淀粉酶，在100℃下酶解60min，反应结束后降温至60℃，然后再加入相当于干玉米皮粉质量0.3%的糖化酶，在60℃继续水解120min，反应结束后加热到90℃灭酶活，降温后将反酶解液过滤，然后将所得固体水洗并干燥，即得到中间产物非水溶性玉米纤维，其与原料玉米皮全组分的比较如表2所示：

[0041]

[0042] 以上组分均为质量百分含量。

[0043] 采用上述两种酶去除淀粉不仅可保留产品有效成分，还可使后续处理免去中和等工艺。

[0044] 高持油力非水溶性玉米膳食纤维的制备

[0045] 称取上述非水溶性玉米纤维，加入相当于其质量15倍的蒸馏水，搅拌均匀，用稀盐酸调节其pH值到5.0，加入木聚糖酶，其用量为0.2ml/gDS，在60℃下水浴酶解55min，降温后抽滤酶解液，所得固体烘干，磨碎后得到高持油力非水溶性玉米膳食纤维。将其与玉米皮、上述步骤得到的中间产物以及大豆IDF进行膨胀力与持油力的比较，见表3：

[0046]

[0047] 木聚糖酶对非水溶性玉米膳食纤维（IDF）持油力的改善效果明显，达到3.67g/g，比玉米皮原料提高了81.68%。其吸油性能远远优于谷类加工的副产品和水果：大麦膳食纤维，1.6g/gDS；橙子0.86-1.28g/gDS（ KA-HING WONG AND PETER C.K.CHEUNG Dietary Fibers from Mushroom Sclerotia:1.Preparation and Physicochemical and Functional Properties [J].Agric.FoodChem.2005,53,9395-9400. 张雷雷,张玲.膳食纤维及制品质量标准的介绍[J]粮品与食品工业,2009(2):43-47），且与大豆IDF比差不多。玉米膳食纤维的持油性完全能满足食品制造商的基本要求。制备的非水溶性玉米膳食纤维可用于食品的功能性添加剂。

[0048] 实施例2

[0049] 取100g经筛选、烘干、粉碎后过100目筛的玉米种皮粉，加1700mL水调成浆，用稀氢氧化钠溶液调节ph=7.6，加入1398中性蛋白酶300000u，在45℃下酶解85min；用稀盐