燕麦膳食纤维的制备工艺及物理特性研究.pdf

粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工2 0 0 7年第3 2卷第6期 收稿日期:2 0 0 7 - 0 6 - 2 0 作者简介: 王建伟(1 9 8 0 -) , 男, 工程师, 从事功能性食品研发工作。 随着人们生活水平的提高和饮食结构的改变, 膳食纤维的摄入量日趋减少,而与饮食结构有关的 冠心病、 动脉硬化、 高血脂症、 糖尿病、 肥胖症、 便秘 等“ 文明病” 的发病率则日渐提高 1 。膳食纤维是不 能被人体消化吸收的多糖, 被称为“ 第七营养素” , 对 人体健康具有重要的生理功能,如预防便秘和直肠 癌、 降低血清胆固醇、 调节血糖水平、 预防胆结石、 吸 附钠离子降血压、 减肥和抗癌等 2 。因此, 膳食纤维 及其食品的研究和开发越来越受到人们的关注。燕 麦麸中含有大量的膳食纤维,但其外有一层淀粉包 围,如将燕麦麸加以粉碎作为食品添加剂直接添加 于食品,是不能发挥其生理作用的。本文就对燕麦 膳食纤维提取条件进行摸索并对其物理特性进行了 分析研究, 为制取产品风味好、 生物学特性高的燕麦 膳食纤维提供依据。 1材料与方法 1 . 1实验材料 燕麦麸,试剂: -淀粉酶、糖化酶、H C l ( A R )、 N a O H ( A R )、H2O2( A R )。 1 . 2实验仪器 恒温水浴锅,电热鼓风干燥箱,电热恒温箱, Y 1 0 2 - 3型离心机, 电子天平, 筛网,P H S - 3 B型酸度 计, 倍力电动粉碎机,7 3 1 2 - 1型电动搅拌机。 1 . 3燕麦膳食纤维物理特性的分析测定方法 1 . 3 . 1持水性的测定 3 准确称取1 . 0 0 00g过4 0目筛的膳食纤维, 置 于1 0 0m L烧杯中, 加蒸馏水7 5m L, 在( 2 5 2 ) 温 度下电磁搅拌2 4h,转移至离心杯中,在30 0 0 4 0 0 0r / m i n的速度下离心0 . 5h ,取出,倾去上层清 液, 甩干水分, 称重。 燕麦膳食纤维的制备工艺及物理特性研究 王建伟 ( 山东伟国食品科技有限公司,山东 阳信2 5 1 8 0 0) 摘要:燕麦膳食纤维的制备的工艺要点包括燕麦麸的清理、 酶水解处理、 碱处理、 洗涤、 漂白及脱水干燥。提 取工艺、 碾磨颗粒大小及干燥方法对膳食纤维的物理特性都有影响。 关键词:燕麦麸; 膳食纤维; 制备 中图分类号:T S2 1 0 . 4文献标识码:A文章编号: 1 0 0 7 - 6 3 9 5 ( 2 0 0 7 ) 0 6 - 0 0 4 8 - 0 2 持水性( WH C ) =样品湿重( g ) -样品干重( g ) /样品 干重( g )。 1 . 3 . 2膨胀性的测定 3 准确称取过4 0目筛的膳食纤维0 . 1 0 0 0g ,置于 1 0m L量筒中,移液管准确移取5 . 0 0m L蒸馏水加 入其中。振荡均匀后室温( 1 8 3 ) 放置2 4h, 读取液 体中膳食纤维的体积, 计算溶胀性( S W)。 膨胀性( S W) = 溶胀后体积( m L ) -干品体积( m L ) / 样品干重( g )。 2结果与讨论 2 . 1燕麦膳食纤维的制备 4 2 . 1 . 1工艺流程 燕麦膳食纤维的工艺流程为: 燕麦麸筛选、 清 洗热水煮沸淀粉酶水解碱水解水洗漂 白水洗干燥粉碎膳食纤维。 2 . 1 . 2工艺要点 (1) 燕麦麸的清洗处理。将取自面粉厂的小燕麦 皮过筛, 除杂, 称量备用。 (2) 酶水解处理。将燕麦麸加入预先煮沸的清水 中, 按m( 料) V( 液) 为18, 煮1 0 2 0m i n, 然后加 入适量的冷水冷却至5 5,再加入质量分数为 0 . 5 %的淀粉酶和糖化酶混合制剂, 保温条件下搅拌 水解1 0 0m i n,使存留在麸皮中的淀粉水解变成可 溶性的糊精等以利于水洗除去。 (3) 碱处理。 将酶水解后的燕麦麸加入质量分数 为5 . 0 %的N a O H, 于6 0下水解1 0 0m i n, 使燕麦 充分软化。 (4) 洗涤。 将软化后的燕麦用自来水洗涤至呈中 性为止。 (5) 漂白。将冲洗好的燕麦麸按m( 料) V( 液) 为2 01, 放入质量分数为5 %的H2O 2的水溶液中, 在5 0的条件下浸泡1 2 0m i n漂白, 然后用清水将 4 8 粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工2 0 0 7年第3 2卷第6期 燕麦麸冲洗净。 (6) 脱水干燥。 将洗好的燕麦膳食纤维装入纱布 袋中, 置入离心式甩干机中, 以30 0 0r / m i n的转速 脱水1 0m i n, 取出后均匀置于烘盘中, 放入鼓风干 燥箱中在8 0的条件下干燥, 至干透为止。 先用淀粉酶除去蛋白质网络中的淀粉,再用碱 除去蛋白质, 从而能使N a O H以较快速度渗透到蛋 白质网络中, 缩短了碱解时间, 同时可使蛋白质碱解 完全,故用生物法与化学法结合的工艺其提取率较 高。 但在用淀粉酶除去蛋白质网络中的淀粉时, 淀粉 的降解是在未糊化的条件下进行的, -淀粉酶并不 能充分发挥其作用,加入适量的糖化酶则有助于淀 粉的降解完全, 因而生物法是采用混合酶制剂( -淀 粉酶与糖化酶混合)进行淀粉降解。 蛋白质的降解是 采用蛋白酶与燕麦中蛋白质分子肽链作用,使蛋白 质分子降解。 2 . 2提取对燕麦膳食纤维感官性状的影响 取一定量经清洗的燕麦用生物法与化学法结合 制取燕麦膳食纤维, 经水洗、 漂白、 干燥后, 观察燕麦 膳食纤维的感官性状, 结果见表1。 表1提取方法对燕麦膳食纤维感官性状的影响 提取方法未处理处理后 外观片大、 粗糙, 含面粉, 粒度不均匀, 黑色或浅黑色片小、 细腻、 不含面粉, 粒度均匀, 淡黄色 口感有很浓的麸皮味, 食后有粗糙感, 可引起胃痛和胃胀无异味, 食后略有粗糙感, 咀嚼后很快吸水软化 从表1看出, 采用生物法与化学法结合方法制 取的燕麦膳食纤维其外观、 口感均比未处理燕麦好, 提取的燕麦膳食纤维色泽浅, 无异味。 2 . 2 . 1碾磨对燕麦膳食纤维物理特性的影响 碾磨制成的燕麦膳食纤维大多都颗粒大小不 均, 根据不同颗粒大小, 燕麦膳食纤维的性质也不相 同, 但是, 最明显的变化是水分吸收的动力学, 比起 生纤维来, 磨碎的纤维水合速度快的多, 但是, 碾磨 过渡会导致表面积下降,空气中的水分能够促使颗 粒结块, 也可使一些细胞结构倒塌, 所以会降低其通 气量。 取一定量的燕麦膳食纤维,经碾磨处理至不同 颗粒大小, 测定持水性和溶胀性, 所测结果见图1。 从图1看出, 颗粒的大小对燕麦膳食纤维的持 水性影响较大, 对溶胀性影响较小。颗粒! 3 2 0“m 左右时燕麦膳食纤维的持水能力和膨胀度达到最 低, 说明此时的燕麦膳食纤维的功能指标最低, 它的 功效最差,而我们从图上可以看出,当颗粒达到在 ! 1 0 0“m和! 5 0 0“m时,燕麦膳食纤维的持水能 力和膨胀度都比较高, 从客观加工来说, 选择粉碎颗 粒在! 1 0 0“m时, 产品的性能较好, 其持水性和溶 图1颗粒大小对持水能力和膨胀度的影响 胀性较大。 2 . 2 . 2不同干燥方式对燕麦膳食纤维物理特性的影 响 在食品中有几种不同的干燥方法: 烘干、 蒸干、 真空、 冷冻干燥、 挤压成型等等, 设计工艺必须考虑 燕麦膳食纤维产品的特性。比如, 应防止结块、 变形 或颜色加深, 至少要使这些反应降低到最低程度。 所 以我们对不同的热处理燕麦膳食纤维做以考察。见 图2。 图2不同干燥方式对燕麦膳食纤维特性的影响 从图2可以看出,燕麦膳食纤维食品最后成形 方式对膳食纤维影响很大,真空干燥的产品性能与 冷冻干燥处理的效果接近。挤压干燥方法对膳食纤 维的物理特性影响很大,所以从经济和保证产品效 果角度考虑, 采用真空干燥方法比较适宜。 所以建议 采用真空处理膳食纤维食品。 3结论 (1) 燕麦膳食纤维的提取工艺要点 酶水解处理。在m( 燕麦麸) V( 水) 为1 8,5 5条件下, 加质量分数为0 . 5 %的淀粉酶, 水解 1 0 0m i n;碱处理。加入质量分数为5 . 0 %的N a O H 于6 0下水解1 0 0m i n 漂白。在( 下转第5 8页) 4 9 粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工粮 食 加 工2 0 0 7年第3 2卷第6期 P r o d u c i n g M e t h o da n dt h e P r o p e r t y o f D i e t a r y F i b e r f r o mO a t B r a n WA N GJ i a n - w e i ( S h a n d o n g We i - g u o F o o dS c i e n c e d i e t a r y f i b e r;p r o p e r t y ( 上接第4 9页)m( 料) V( 液) 为2 01,5 0的条 件下,放入质量分数为5 %的H2O 2中浸泡1 2 0m i n 漂白。干燥。在8 0条件下真空干燥。 (2) 提取后的燕麦膳食纤维感官性状的无异味, 食后略有粗糙感, 咀嚼后很快吸水软化。 (3) 选择粉碎颗粒在! 1 0 0“m, 产品的性能较 好, 其持水性和溶胀性较大。 (4) 真空干燥温度控制在8 0。 参考文献: 1 郑建仙.功能性食品 M .北京: 中国轻工业出版社,1 9 9 5 . 2 王洪新.食品新资源 M .北京: 中国轻工业出版社,2 0 0 2 . 3 曹树稳,黄绍华.几种膳食纤维的制备工艺研究 J .食品科 学,1 9 9 7,1 8 ( 6 ):4 1 - 4 5 . 4 邵佩兰, 李雯霞, 徐明.不同提取方法对麦麸膳食纤维特性 的影响 J .食品科学, 2 0 0 3 , ( 1 1 ) : 9 8 - 1 0 0. 5 陆勤丰.膳食纤维制品的开发研究 J .粮食加工,2 0 0 5, (4) : 4 4 - 4 7 . S t u d y o nT e c h n o l o g y o f H i g hWa t e r - A b s o r b e n tS t a r c hG r a f tC o p o l y m e r s H UD e - p a n , H U A N GS h e n - q i , C H E NM u - z e n g , L I NB e n - n o n g ( F u j i a nC e r e a l s g r a f t c o p o l y m e r ; h i g hw a t e r - a b s o r b e n t r e s i n 由基为引发剂的“ 一步法” 制备淀粉接枝共聚物高吸 水性树脂新技术, 工艺路线短, 产品性能好, 易于实 现工业化生产。 (2) 淀粉接枝共聚物高吸水性树脂具有高吸水 性和良好的持水性、 膨胀性、 粘着性及不溶于水和有 机溶剂等特点, 产品安全、 无毒, 不污染环境, 应用范 围广。 (3) 热分解型引发剂是本工艺降低成本的关键。 水质的纯度、 单体与淀粉浓度比值、 反应温度等是影 响接枝共聚反应效率和产品性能的重要因素。 (4) 需要进一步探讨引发淀粉产生自由基接枝共 聚反应的机理,深入开展淀粉接枝共聚物动力学研 究, 发展共聚物成套装备, 加强产品开发推广应用。 参考文献: 1 Wa l s hK , G a i n B . C h e m . We e k , 1 9 9 7 , 2 3 : 1 0 7 2 淀粉基高吸水性树脂 J / O L .淀粉世界网(w w w . s t a r c h w o r l d . c o m) ,2 0 0 3年3月. 3 林本农.新型高分子材料淀粉接枝共聚物超吸水剂的 研究 J .中国粮油学报,1 9 9 5, (9) :3 9 - 4 6 . 4 ( 美)R . L .惠斯特勒( Wh i s t l e r ) .淀粉的化学工艺学,第二版 M .北京: 中国食品出版社,1 9 8 7 . 5 S a e e dB ,