一种甘薯渣膳食纤维的提取方法
一种甘薯渣膳食纤维的提取方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于膳食纤维加工领域，涉及一种甘薯渣膳食纤维的提取方法。
【背景技术】
[0002] 甘薯是一种高产稳产、营养丰富、用途广泛的重要农作物，主要是用于提取淀粉、 制作粉丝、粉条以及开发甘薯饮料等，甘薯渣是甘薯淀粉生产过程中的副产物，约占原料的 10-14%，甘薯渣含有大量的营养物质，其中淀粉含量40-50 %，膳食纤维含量20-30%。目 前很多企业将其随废水排放掉或者用于饲料，据统计，每年约有5000万吨甘薯渣被作为废 物而丢弃。鲜薯渣含水量高达80%，自带菌多达30种以上，不易储存、运输，腐败变质后产 生恶臭，造成严重的环境污染，若烘干则成本过高，增加企业负担。薯渣的处理问题已经成 为制约马铃薯淀粉工业发展的瓶颈，其转化利用和增值增效问题，成为淀粉生产企业亟待 解决的重大问题之一。
[0003] 膳食纤维是健康饮食不可缺少的，它在保持消化系统健康上扮演着重要的角色， 同时，摄取足够的纤维也可以预防心血管疾病、癌症、糖尿病以及其它疾病。膳食纤维按溶 解性分为可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维两大类，可溶性膳食纤维是指不能被人体消化 道酶水解，但可溶于温水或热水，并能被一定浓度的乙醇再沉淀出来的那部分膳食纤维，主 要是一些胶类，如果胶、树胶、阿拉伯胶等；不溶性膳食纤维是指不被人体消化道酶水解的， 又不溶于热水的那部分膳食纤维，如纤维素、半纤维素、壳聚糖、植物蜡等。两者在人体内所 具有生理功能作用并不同，可溶性膳食纤维具有防胆结石、排除体内有害金属离子、防糖尿 病、降低血脂及胆固醇、防高血压和心脏病等作用；而不溶性膳食纤维则具有抗肥胖、治便 秘、防肠癌等功效。因此，膳食纤维生理功能显著性与其中不溶性膳食纤维与可溶性膳食纤 维的比例有关，美国学者建议平衡膳食纤维组成可溶性膳食纤维应占膳食纤维总量10%以 上，而一般膳食纤维中可溶性膳食纤维含量仅有3-4%。
[0004] 对甘薯渣中含有的大量膳食纤维进行提取，既可得到高生理活性的膳食纤维，提 高甘薯加工的附加值，增加农民收入，同时还可减少环境污染。甘薯废渣的开发利用，为甘 薯的深加工和综合利用提供了一条新途径。但是目前，国内外提取膳食纤维以化学法为主， 此工艺简单、投入成本低，但在加工过程中对膳食纤维产品的理化性质和生理功能有明显 影响，如热碱浸泡和反复用水漂洗既降低了膳食纤维的产率，又使产品的持水力和膨胀力 明显下降；同时薯渣利用率低，不可避免地排放大量污水，对环境造成严重的污染且处理费 用高；还有采用酶解法能获得纯度较高的膳食纤维，但是其可溶性膳食纤维的比例没有提 高，提取的膳食纤维的生理活性较差，而膜分离法但成本较高且在大规模生产中不易控制。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，该 提取方法对薯渣的利用率较高，膳食纤维产率和纯度高，产物中可溶性膳食纤维比例明显 提尚。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：
[0008] (1)碱性蒸煮：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣与碳酸盐搅拌混合均匀，并加入少量 水，进行高压蒸煮〇. 5-lh;
[0009] (2)蒸汽爆破：将步骤（1)高压蒸煮后的混合物料加入有机酸溶液，密封搅拌混 合均匀，然后进行蒸汽爆破，爆破条件：控制反应温度为120_130°C，在0. 3-0. 5MPa下保压 10-20min后爆破；
[0010] ⑶制备接种浆：将步骤⑵蒸汽爆破后的混合物料加入适量无菌水、其他试剂， 搅拌均匀，得到甘薯渣接种浆；
[0011] (4)制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的各种试剂，用纯水溶解、分装，高 压蒸汽120-130°C下灭菌，灭菌时间20-30min，制成发酵菌种培养基，再接种药用真菌， 28-30°C恒温振荡培养4-5天制成药用真菌种子液发酵剂备用；
[0012] (5)原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种药用真菌种子液发酵剂，接种量为甘 薯渣接种浆重量的3-5%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在28-35°C进行低强度间歇 式超声波辅助发酵培养24-36h，得到甘薯渣发酵浆；
[0013] (6)提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆灭菌后抽滤洗涤两 次，滤液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不溶性膳食纤维；
[0014] (7)提取可溶性膳食纤维：将步骤（6)所得滤液在搅拌条件下缓慢加入食品级质 量分数为80%、体积为滤液体积2-4倍的酒精中，滤液加入完毕静置0. 5-lh，然后抽滤，回 收乙醇，低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。
[0015] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（1)所述的碳酸盐为碳酸氢钙、 碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵中的一种或几种，所述碳酸盐的添加量为鲜甘薯渣质量的 2-4 % 〇
[0016] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（1)所述的水的添加量为鲜甘 薯渣质量的〇. 1倍，高压蒸煮压强为〇. 2-0. 5MPa。
[0017] 进一步的，步骤（2)所述的有机酸为柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或几种，所述有 机酸溶液的质量分数为4-8%，有机酸的添加量为鲜甘薯渣质量的4-6%。
[0018] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（3)所述的无菌水添加量为鲜 甘薯渣质量的10%，其他试剂为KH2P04、MgS04、(NH4)2S04、NaCl，添加量分别为鲜甘薯渣质量 的 0? 8-1. 2%、0. 2-0. 4%、0. 8-1. 1%、1. 0-1. 4%。
[0019] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（3)所述的其他试剂为KH2P04、 MgS04、（NH4)2S04、NaCl，添加量分别为鲜甘薯渣质量的 1.0%、0. 3%、1.0%、1.2%。
[0020] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（4)所述的发酵培养基的配方 及其质量配比为KH2P040. 2%、FeS040. 02%、NaS040. 2%、（NH4)2S040 . 07%、KC10. 6%、葡萄 糖5%，余量为无菌水。
[0021] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（4)所述的药用真菌为灵芝菌、 杉菌、蕈菌、葛菌中的一种或几种。
[0022] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（5)所述的发酵培养方式为： 旋转摇床发酵6-10h后，每隔20-40min添加低强度间歇式超声波辅助发酵，超声频率为 20-30KHz、超声功率为0-50w、每次超声时间5-20s。
[0023] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（6)所述的灭菌方法为甘薯渣 发酵浆在100°c水浴中保持10_20min。
[0024] 本发明的提取方法在甘薯渣预处理时采用碱性蒸煮和蒸汽爆破，蒸煮时鲜甘薯渣 无需预先干燥处理，直接蒸煮不但可以杀死30种以上的自带菌，而且所用碳酸盐加热可分 解产生氢氧化物，能除去甘薯渣中的蛋白质和脂肪，在碱性条件下，氢氧化物与木质素反 应，可以有效减少木质素含量，并去除木质素与碳水化合物之间的酯键连接，有效的打破了 木质素对纤维素、半纤维素的包裹作用，同时部分游离的淀粉能够发生糊化，有助于后续过 程中淀粉的分解和去除；蒸汽爆破时加入适量的有机酸可与碳酸盐反应生成C02，高压蒸汽 与〇)2共同作用，爆破效果更好，可充分的在大分子水平上将物料分解，破坏纤维内部结构， 使木质素、纤维素、半纤维素等组织及糖链分段分离，发生降解，转化为可溶性膳食纤维，被 其包裹在内的淀粉发生游离，更有利于后面发酵步骤对淀粉的分解除去，同时使用有机酸， 有机酸通常的熔点沸点较低，加热到高温的时候容易分解，且对膳食纤维的持水力和膨胀 力影响较小。
[00 25] 本发明的提取方法所采用的发酵培养方式为低强度间歇式超声波辅助微生物发 酵培养，微生物在发酵过程中通过自身产生的酶可以将甘薯渣中残余的淀粉、蛋白以及纤 维素、半纤维素转化为以微生物多糖、菌体纤维素为主的更具有活性的膳食纤维；超声波可 以在细胞表面瞬间造成微伤，使细胞壁局部破裂，从而改变细胞膜的通透性，使胞内物质释 放或胞外物质进入细胞内，低功率时，伤口很小，容易被自身修复，不会对生物体造成损伤 或死亡，低强度间歇式超声波辅助微生物发酵，不仅加速细胞的生长，同时也可以促进有益 次生代谢产物的产率，使发酵时间大幅度缩短。
[0026] 本发明的提取方法在提取可溶性膳食纤维时将滤液在搅拌条件下加入酒精中，而 不是采用传统的办法将酒精加入滤液中，这样做可使可溶性膳食纤维在酒精中缓慢絮凝， 滤液能更好的扩散以便杂质更好的溶解在酒精中，防止酒精直接加入滤液中导致甘薯可溶 性膳食纤维大量絮凝以致杂质包含在其中，最终得到可溶性膳食纤维的纯度相对较高。酒 精属于食品级原料，可溶性膳食纤维絮凝后抽滤所得固体如果不要求特别高的纯度可直接 干燥，干燥后的物料即使酒精有少量残存也不会对人体造成伤害。
[0027] 本发明的有益效果是：
[0028] (1)甘薯渣预处理时采用碱性蒸煮和蒸汽爆破，无需预先干燥处理，蒸煮时杀菌和 分解木质素同步进行；蒸汽爆破时高压蒸汽与〇) 2共同作用，爆破效果更好，破坏纤维内部 结构，使木质素、纤维素、半纤维素等组织分段分离，转化为可溶性膳食纤维，能够提供可溶 性膳食纤维的提取率；
[0029] (2)采用低强度间歇式超声波辅助微生物发酵培养，不仅加速细胞的生长，同时也 可以促进有益次生代谢产物的产率，使发酵时间大幅度缩短，缩短生产周期，同时微生物发 酵可以提高可溶性膳食纤维的比例；
[0030] (3)在提取可溶性膳食纤维时将滤液在搅拌条件下加入酒精中，防止酒精直接加 入滤液中导致甘薯可溶性膳食纤维大量絮凝以致杂质包含在其中，最终得到可溶性膳食纤 维的纯度相对较高；
[0031] (4)采用本发明的提取方法获得的膳食纤维提取率达到95. 6%以上，纯度可达 92%，能够最大限度的提高甘薯渣中可溶性膳食纤维的含量，使甘薯渣膳食纤维中可溶性 膳食纤维的比率由4%提升到19.8%以上，与用化学提取法得到的膳食纤维相比有较高的 持水力和膨胀性，具有更高的生理活性；
[0032] (5)采用本发明的提取方法获得的膳食纤维灰分远优于优于国标，同时变废为宝， 既解决了薯渣随便排放的环境污染，又产生了经济效益，可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤 维可分别提取，若需要总膳食纤维可把两者混合均匀即得。
【具体实施方式】
[0033] 下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0034] 本发明制备的膳食纤维的各项检测按以下方法测定：
[0035] 膳食纤维的测定按照GB/T5009. 88-2008进行。
[0036] 膳食纤维中灰分的测定按照GB/T5009. 4-2010进行。
[0037] 膳食纤维中蛋白质的测定按照GB/T5009. 5-2010进行。
[0038] 膳食纤维持水力测定：持水力是指在没有外力作用下，纤维结合水的质量。测定 时，准确称取1. 〇g膳食纤维，加入蒸馏水25ml，于室温下放置lh，用滤纸沥干后转到表面皿 中称重，持水力即为样品湿重与样品干重之差与样品干重的比值。
[0039] 膳食纤维膨胀性测定：
[0040] 膨胀性是指当样品被浸没在水中以后所达到的体积数与其初始体积数的比率。准 确称取lg膳食纤维，置于具刻度的试管中，加入50ml蒸馏水，于室温下放置24h，读取其吸 水膨胀后的体积，膨胀性即为膨胀后的体积与干品体积之差与样品干重的比值。
[0041] 实施例1
[0042] 一种甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：
[0043] (1)碱性蒸煮：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣与添加量为鲜甘薯渣质量的2%的碳酸 氢钙搅拌混合均匀，并加入鲜甘薯渣质量〇. 1倍的纯水，进行高压蒸煮〇. 5h，高压蒸煮压强 为 0? 2MPa;
[0044] (2)蒸汽爆破：将步骤（1)高压蒸煮后的混合物料加入乙酸溶液，所述乙酸溶液的 质量分数为4%，乙酸的添加量为鲜甘薯渣质量的4%，密封搅拌混合均匀，然后进行蒸汽 爆破，爆破条件：控制反应温度为120°C，在0. 3MPa下保压20min后爆破；
[0045] (3)制备接种浆：将步骤（2)蒸汽爆破后的混合物料加入占混合物料质量10%的 无菌水、0. 8% 的KH2P04、0. 2% 的MgS04、0. 8% 的（NH4) 2S04、1. 0% 的NaCl，搅拌均匀，得到甘 薯渣接种浆；
[0046] (4)制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的质量分数如下的KH2P040.2 %、 FeS040 . 02%、NaS040. 2%、（NH4)2S040. 07%、KC10. 6%、葡萄糖 5%，余量为无菌水，溶解、分 装，高压蒸汽120°C下灭菌，灭菌时间30min，制成发酵菌种培养基，再接种灵芝菌，30°C恒 温振荡培养4天制成灵芝菌种子液发酵剂备用；
[0047] (5)原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种灵芝菌种子液发酵剂，接种量为甘薯 渣接种浆重量的3%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在28°C进行低强度间歇式超声 波辅助发酵培养24h，得到甘薯渣发酵浆，所述发酵培养方式为：旋转摇床发酵6h后，每隔 20min添加低强度间歇式超声波辅助发酵，超声频率为20KHz、超声功率为10w、每次超声时 间 20s;
[0048] (6)提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆在100°C水浴中保持 lOmin灭菌后抽滤洗涤两次，滤液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不可溶性膳食纤维；
[0049] (7)提取可溶性膳食纤维：将步骤（6)所得滤液在搅拌条件下缓慢加入食品级质 量分数为80%、体积为滤液体积2倍的酒精中，滤液加入完毕静置0. 5h，然后抽滤，回收乙 醇，低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。
[0050] 采用本实施例提取的膳食纤维产品的理化指标见表1。
[0051] 实施例2
[0052] -种甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：
[0053] (1)碱性蒸煮：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣与添加量为鲜甘薯渣质量的3 %的碳酸 氢铵搅拌混合均匀，并加入鲜甘薯渣质量〇. 1倍的纯水，进行高压蒸煮lh，高压蒸煮压强为 0. 4MPa；
[0054] (2)蒸汽爆破：将步骤（1)高压蒸煮后的混合物料加柠檬酸溶液，所述柠檬酸溶液 的质量分数为6%，柠檬酸的添加量为鲜甘薯渣质量的5%，密封搅拌混合均匀，然后进行 蒸汽爆破，爆破条件：控制反应温度为130°C，在0. 5MPa下保压15min后爆破；
[0055] (3)制备接种浆：将步骤（2)蒸汽爆破后的混合物料加入占混合物料质量10%的 无菌水、1. 0% 的KH2P04、0. 3% 的MgS04、1. 0% 的（NH4) 2S04、1. 2% 的NaCl，搅拌均勾，得到甘 薯渣接种浆；
[0056] (4)制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的质量分数如下的KH2P040.2 %、 FeS040 . 02%、NaS040. 2%、（NH4)2S040. 07%、KC10. 6%、葡萄糖 5%，余量为无菌水，溶解、分 装，高压蒸汽130°C下灭菌，灭菌时间20min，制成发酵菌种培养基，再接种蕈菌，28°C恒温 振荡培养5天制成蕈菌种子液发酵剂备用；
[0057] (5)原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种蕈菌种子液发酵剂，接种量为甘薯渣 接种浆重量的4%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在35°C进行低强度间歇式超声波辅 助发酵培养30h，得到甘薯渣发酵浆，所述发酵培养方式为：旋转摇床发酵8h后，每隔30min 添加低强度间歇式超声波辅助发酵，超声频率为25KHz、超声功率为25w、每次超声时间 10s；
[0058] (6)提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆在100°C水浴中保持 15min灭菌后抽滤洗涤两次，滤液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不可溶性膳食纤维；
[0059] (7)提取可溶性膳食纤维：将步骤（6)所得滤液在搅拌条件下缓慢加入食品级质 量分数为80%、体积为滤液体积4倍的酒精中，滤液加入完毕静置lh，然后抽滤，回收乙醇， 低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。
[0060] 采用本实施例提取的膳食纤维产品的理化指标见表1。
[0061] 实施例3
[0062] -种甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：
[0063] (1)碱性蒸煮：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣与添加量为鲜甘薯渣质量的4%的碳酸 氢钾搅拌混合均匀，并加入鲜甘薯渣质量〇. 1倍的纯水，进行高压蒸煮lh，高压蒸煮压强为 0? 5MPa;
[0064] (2)蒸汽爆破：将步骤（1)高压蒸煮后的混合物料加入甲酸溶液，所述甲酸溶液的 质量分数为8%，甲酸的添加量为鲜甘薯渣质量的6%，密封搅拌混合均匀，然后进行蒸汽 爆破，爆破条件：控制反应温度为125°C，在0. 4MPa下保压15min后爆破；
[0065] (3)制备接种浆：将步骤⑵蒸汽爆破后的混合物料加入占混合物料质量10%的 无菌水、1. 2%的KH2P04、0. 4%的MgS04、1. 1 %的（NH4)2S04、1. 4%的NaCl，搅拌均匀，得到甘 薯渣接种浆；
[0066](4)制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的KH2P040. 2 %、FeS040. 02 %、 NaS040. 2 %、（NH4) 2S040 . 07 %、KC10. 6 %、葡萄糖5 %，余量为无菌水，溶解、分装，高压蒸汽 125°C下灭菌，灭菌时间25min，制成发酵菌种培养基，再接种葛菌，28°C恒温振荡培养5天 制成葛菌种子液发酵剂备用；
[0067] (5)原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种葛菌种子液发酵剂，接种量为甘薯渣 接种浆重量的5%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在30°C进行低强度间歇式超声波 辅助发酵培养36h，得到甘薯渣发酵浆，所述发酵培养方式为：旋转摇床发酵10h后，每隔 40min添加低强度间歇式超声波辅助发酵，超声频率为30KHz、超声功率为50w、每次超声时 间5s;
[0068] (6)提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆在100°C水浴中保持 20min灭菌后抽滤洗涤两次，滤液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不可溶性膳食纤维；
[0069] (7)提取可溶性膳食纤维：将步骤（6)所得滤液在搅拌条件下缓慢加入食品级质 量分数为80%、体积为滤液体积3倍的酒精中，滤液加入完毕静置0. 5h，然后抽滤，回收乙 醇，低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。
[0070] 采用本实施例提取的膳食纤维产品的理化指标见表1。
[0071] 比较例1
[0072] -种甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：
[0073] (1)蒸汽爆破：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣进行蒸汽爆破，爆破条件：控制反应温 度为120°C，在0. 5MPa下保压20min后爆破；
[0074] (3)制备接种浆：将步骤⑵蒸汽爆破后的混合物料加入占混合物料质量10%的 无菌水、1. 0% 的KH2P04、0. 3% 的MgS04、l. 0% 的（NH4)2S04、1. 2% 的NaCl，搅拌均匀，得到甘 薯渣接种浆；
[0075] (4)制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的质量分数如下的KH2P040.2 %、 FeS040 . 02%、NaS040. 2%、（NH4)2S040. 07%、KC10. 6%、葡萄糖 5%，余量为无菌水，溶解、分 装，高压蒸汽120-130°C下灭菌，灭菌时间20-30min，制成发酵菌种培养基，再接种灵芝菌， 28-30°C恒温振荡培养4-5天制成灵芝菌种子液发酵剂备用；
[0076] (5)原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种灵芝菌种子液发酵剂，接种量为甘薯 渣接种浆重量的4%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在28-35°C进行低强度间歇式超 声波辅助发酵培养30h，得到甘薯渣发酵浆，所述发酵培养方式为：旋转摇床发酵8h后，每 隔30min添加低强度间歇式超声波辅助发酵，超声频率为25KHz、超声功率为25w、每次超声 时间10s;
[0077] (6)提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆在100°C水浴中保持 lOmin灭菌后抽滤洗涤两次，滤液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不可溶性膳食纤维；
[0078] (7)提取可溶性膳食纤维：将步骤（6)所得滤液在搅拌条件下缓慢加入食品级质 量分数为80%、体积为滤液体积4倍的酒精中，滤液加入完毕静置0. 5h，然后抽滤，回收乙 醇，低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。
[0079] 采用本比较例提取的膳食纤维产品的理化指标见表1。
[0080] 比较例2
[0081] 一种甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：
[0082] (1)碱性蒸煮：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣与添加量为鲜甘薯渣质量的3%的碳酸 氢铵搅拌混合均匀，并加入鲜甘薯渣质量〇. 1倍的纯水，进行高压蒸煮〇. 5h，高压蒸煮压强 为 0? 4MPa;
[0083] (2)蒸汽爆破：将步骤（1)高压蒸煮后的混合物料加入柠檬酸溶液，所述柠檬酸溶 液的质量分数为6%，柠檬酸的添加量为鲜甘薯渣质量的5%，密封搅拌混合均匀，然后进 行蒸汽爆破，爆破条件：控制反应温度为130°C，在0. 5MPa下保压lOmin后爆破；
[0084] (3)制备接种浆：将步骤（2)蒸汽爆破后的混合物料加入占混合物料质量10%的 无菌水、1. 0% 的KH2P04、0. 3% 的MgS04、l. 0% 的（NH4)2S04、1. 2% 的NaCl，搅拌均匀，得到甘 薯渣接种浆；
[0085] (4)制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的质量分数如下的KH2P040.2 %、 FeS040 . 02%、NaS040. 2%、（NH4)2S040. 07%、KC10. 6%、葡萄糖 5%，余量为无菌水，溶解、 分装，高压蒸汽120_130°C下灭菌，灭菌时间20-30min，制成发酵菌种培养基，再接种蕈菌， 28-30°C恒温振荡培养4-5天制成蕈菌种子液发酵剂备用；
[0086] (5)原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种蕈菌种子液发酵剂，接种量为甘薯渣 接种浆重量的4%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在28°C进行旋转摇床发酵培养36h， 得到甘薯渣发酵浆；
[0087] (6)提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆在KKTC水浴中保 持10-20min灭菌后抽滤洗涤两次，滤液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不可溶性膳食 纤维；
[0088] (7)提取可溶性膳食纤维：将步骤（6)所得滤液在搅拌条件下缓慢加入食品级质 量分数为80%、体积为滤液体积4倍的酒精中，滤液加入完毕静置0. 5h，然后抽滤，回收乙 醇，低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。
[0089] 采用本比较例提取的膳食纤维产品的理化指标见表1。
[0090] 比较例3
[0091] 一种甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：
[0092] (1)碱性蒸煮：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣与添加量为鲜甘薯渣质量的3%的碳酸 氢钾搅拌混合均匀，并加入鲜甘薯渣质量〇. 1倍的纯水，进行高压蒸煮〇. 5h，高压 蒸煮压强 为 0? 4MPa;
[0093] (2)蒸汽爆破：将步骤（1)高压蒸煮后的混合物料加入柠檬酸溶液，所述柠檬酸溶 液的质量分数为6%，柠檬酸的添加量为鲜甘薯渣质量的5%，密封搅拌混合均匀，然后进 行蒸汽爆破，爆破条件：控制反应温度为120°C，在0. 5MPa下保压20min后爆破；
[0094] (3)制备接种浆：将步骤（2)蒸汽爆破后的混合物料加入占混合物料质量10%的 无菌水、1. 0% 的KH2P04、0. 3% 的MgS04、l. 0% 的（NH4)2S04、1. 2% 的NaCl，搅拌均匀，得到甘 薯渣接种浆；
[0095] (4)制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的质量分数如下的KH2P040.2 %、 FeS040 . 02%、NaS040. 2%、（NH4)2S040. 07%、KC10. 6%、葡萄糖 5%，余量为无菌水，溶解、分 装，高压蒸汽120-130°C下灭菌，灭菌时间20-30min，制成发酵菌种培养基，再接种灵芝菌， 28-30°C恒温振荡培养4-5天制成灵芝菌种子液发酵剂备用；
[0096] (5)原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种灵芝菌种子液发酵剂，接种量为甘薯 渣接种浆重量的4%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在28°C进行低强度间歇式超声 波辅助发酵培养30h，得到甘薯渣发酵浆，所述发酵培养方式为：旋转摇床发酵8h后，每隔 30min添加低强度间歇式超声波辅助发酵，超声频率为25KHz、超声功率为25w、每次超声时 间l〇s;
[0097] (6)提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆在100°C水浴中保 持10-20min灭菌后抽滤洗涤两次，滤液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不可溶性膳食 纤维；
[0098] (7)提取可溶性膳食纤维：向步骤（6)所得滤液中在搅拌条件下缓慢加入食品级 质量分数为80%、体积为滤液体积0. 5倍的酒精，酒精加入完毕静置0. 5h，然后抽滤，回收 乙醇，低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。
[0099] 采用本比较例提取的膳食纤维产品的理化指标见表1。
[0100] 表1膳食纤维产品的理化指标
[0101]
[0102] 通过本发明实施例1-3与比较例1-3提取的膳食纤维产品的各项理化指标如表1 所示，实施例1-3为优选实施方式，比较例1-3与本发明提取方法相比区别分别是：比较例 1为不添加碳酸盐进行碱性蒸煮，直接进行蒸汽爆破以及以后步骤；比较例2为原料基质发 酵时直接进行旋转摇床发酵，而不是低强度间歇式超声波辅助发酵培养；比较例3为提取 可溶性膳食纤维时不是将滤液缓慢加入酒精中，而是将酒精加入到滤液中沉淀可溶性膳食 纤维。从表1可以看出采用本发明的提取方法制备的膳食纤维的各项理化指标明显高于比 较例。
[0103] 以上所述是本发明的优选实施方式，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明 内容并加以实施，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的 前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 碱性蒸煮：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣与碳酸盐搅拌混合均匀，并加入少量水，进 行高压蒸煮〇. 5-lh; (2) 蒸汽爆破：将步骤（1)高压蒸煮后的混合物料加入有机酸溶液，密封搅拌混合 均匀，然后进行蒸汽爆破，爆破条件：控制反应温度为120-130°C，在0. 3-0. 5MPa下保压 10-20min后爆破； (3) 制备接种浆：将步骤（2)蒸汽爆破后的混合物料加入适量无菌水、其他试剂，搅拌 均匀，得到甘薯渣接种浆； (4) 制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的各种试剂，用纯水溶解、分装，高压蒸汽 120-130°C下灭菌，灭菌时间20-30min，制成发酵菌种培养基，再接种药用真菌，28-30°C恒 温振荡培养4-5天制成药用真菌种子液发酵剂备用； (5) 原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种药用真菌种子液发酵剂，接种量为甘薯渣 接种浆重量的3-5%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在28-35°C进行低强度间歇式超 声波辅助发酵培养24-36h，得到甘薯渣发酵浆； (6) 提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆灭菌后抽滤洗涤两次，滤 液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不溶性膳食纤维； (7) 提取可溶性膳食纤维：将步骤（6)所得滤液在搅拌条件下缓慢加入食品级质量分 数为80%、体积为滤液体积2-4倍的酒精中，滤液加入完毕静置0. 5-lh，然后抽滤，回收乙 醇，低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。2. 如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（1)所述的 碳酸盐为碳酸氢钙、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵中的一种或几种，所述碳酸盐的添加量 为鲜甘薯渣质量的2-4%。3. 如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（1)所述的 水的添加量为鲜甘薯渣质量的0. 1倍，高压蒸煮压强为0. 2-0. 5MPa。4. 如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（2)所述的 有机酸为柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或几种，所述有机酸溶液的质量分数为4-8%，有机酸 的添加量为鲜甘薯渣质量的4-6%。5. 如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（3)所述的 无菌水添加量为鲜甘薯渣质量的10%，其他试剂为KH2P04、MgS04、(NH4)2S04、NaCl，添加量分 别为鲜甘薯渣质量的 〇? 8-L2%、0. 2-0. 4%、0. 8-1. 1%、1.O-L4%。6. 如权利要求4所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（3)所述 的其他试剂为KH2P04、MgS04、（NH4)2S04、NaCl，添加量分别为鲜甘薯渣质量的1. 0%、0. 3%、 1. 0%、1.2%〇7. 如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（4)所述 的发酵培养基的配方及其质量配比为KH2PO4 0.2%、FeSO4 0.02%、NaSO4 0.2%、（NH4)2SO4 0. 07%、KC1 0. 6%、葡萄糖5%，余量为无菌水。8. 如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（4)所述的 药用真菌为灵芝菌、杉菌、蕈菌、葛菌中的一种或几种。9. 如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（5)所述的 发酵培养方式为：旋转摇床发酵6-10h后，每隔20-40min添加低强度间歇式超声波辅助发 酵，超声频率为20-30KHZ、超声功率为0-50w、每次超声时间5-20s。10.如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（6)所述 的灭菌方法为甘薯渣发酵浆在l〇〇°C水浴中保持10_20min。
【专利摘要】本发明公开了一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，属于膳食纤维加工领域，甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：碱性蒸煮、蒸汽爆破、制备接种浆、制备发酵剂、原料基质发酵、提取不溶性膳食纤维、提取可溶性膳食纤维。本发明将甘薯渣为原料提取膳食纤维，变废为宝，预处理时采用碱性蒸煮和蒸汽爆破，采用低强度间歇式超声波辅助微生物发酵培养，能缩短生产周期，获得的膳食纤维提取率达到95.6％以上，纯度可达92％，使甘薯渣膳食纤维中可溶性膳食纤维的比率提升到19.8％以上，有较高的持水力和膨胀性，具有更高的生理活性。
【IPC分类】A23L1/28, A23L1/308, A23L1/214
【公开号】CN104905278
【申请号】CN201510252895
【发明人】王芬
【申请人】青岛海之星生物科技有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月18日
【技术领域】
[0001] 本发明属于膳食纤维加工领域，涉及一种甘薯渣膳食纤维的提取方法。
【背景技术】
[0002] 甘薯是一种高产稳产、营养丰富、用途广泛的重要农作物，主要是用于提取淀粉、 制作粉丝、粉条以及开发甘薯饮料等，甘薯渣是甘薯淀粉生产过程中的副产物，约占原料的 10-14%，甘薯渣含有大量的营养物质，其中淀粉含量40-50 %，膳食纤维含量20-30%。目 前很多企业将其随废水排放掉或者用于饲料，据统计，每年约有5000万吨甘薯渣被作为废 物而丢弃。鲜薯渣含水量高达80%，自带菌多达30种以上，不易储存、运输，腐败变质后产 生恶臭，造成严重的环境污染，若烘干则成本过高，增加企业负担。薯渣的处理问题已经成 为制约马铃薯淀粉工业发展的瓶颈，其转化利用和增值增效问题，成为淀粉生产企业亟待 解决的重大问题之一。
[0003] 膳食纤维是健康饮食不可缺少的，它在保持消化系统健康上扮演着重要的角色， 同时，摄取足够的纤维也可以预防心血管疾病、癌症、糖尿病以及其它疾病。膳食纤维按溶 解性分为可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维两大类，可溶性膳食纤维是指不能被人体消化 道酶水解，但可溶于温水或热水，并能被一定浓度的乙醇再沉淀出来的那部分膳食纤维，主 要是一些胶类，如果胶、树胶、阿拉伯胶等；不溶性膳食纤维是指不被人体消化道酶水解的， 又不溶于热水的那部分膳食纤维，如纤维素、半纤维素、壳聚糖、植物蜡等。两者在人体内所 具有生理功能作用并不同，可溶性膳食纤维具有防胆结石、排除体内有害金属离子、防糖尿 病、降低血脂及胆固醇、防高血压和心脏病等作用；而不溶性膳食纤维则具有抗肥胖、治便 秘、防肠癌等功效。因此，膳食纤维生理功能显著性与其中不溶性膳食纤维与可溶性膳食纤 维的比例有关，美国学者建议平衡膳食纤维组成可溶性膳食纤维应占膳食纤维总量10%以 上，而一般膳食纤维中可溶性膳食纤维含量仅有3-4%。
[0004] 对甘薯渣中含有的大量膳食纤维进行提取，既可得到高生理活性的膳食纤维，提 高甘薯加工的附加值，增加农民收入，同时还可减少环境污染。甘薯废渣的开发利用，为甘 薯的深加工和综合利用提供了一条新途径。但是目前，国内外提取膳食纤维以化学法为主， 此工艺简单、投入成本低，但在加工过程中对膳食纤维产品的理化性质和生理功能有明显 影响，如热碱浸泡和反复用水漂洗既降低了膳食纤维的产率，又使产品的持水力和膨胀力 明显下降；同时薯渣利用率低，不可避免地排放大量污水，对环境造成严重的污染且处理费 用高；还有采用酶解法能获得纯度较高的膳食纤维，但是其可溶性膳食纤维的比例没有提 高，提取的膳食纤维的生理活性较差，而膜分离法但成本较高且在大规模生产中不易控制。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，该 提取方法对薯渣的利用率较高，膳食纤维产率和纯度高，产物中可溶性膳食纤维比例明显 提尚。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
[0007] -种甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：
[0008] (1)碱性蒸煮：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣与碳酸盐搅拌混合均匀，并加入少量 水，进行高压蒸煮〇. 5-lh;
[0009] (2)蒸汽爆破：将步骤（1)高压蒸煮后的混合物料加入有机酸溶液，密封搅拌混 合均匀，然后进行蒸汽爆破，爆破条件：控制反应温度为120_130°C，在0. 3-0. 5MPa下保压 10-20min后爆破；
[0010] ⑶制备接种浆：将步骤⑵蒸汽爆破后的混合物料加入适量无菌水、其他试剂， 搅拌均匀，得到甘薯渣接种浆；
[0011] (4)制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的各种试剂，用纯水溶解、分装，高 压蒸汽120-130°C下灭菌，灭菌时间20-30min，制成发酵菌种培养基，再接种药用真菌， 28-30°C恒温振荡培养4-5天制成药用真菌种子液发酵剂备用；
[0012] (5)原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种药用真菌种子液发酵剂，接种量为甘 薯渣接种浆重量的3-5%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在28-35°C进行低强度间歇 式超声波辅助发酵培养24-36h，得到甘薯渣发酵浆；
[0013] (6)提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆灭菌后抽滤洗涤两 次，滤液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不溶性膳食纤维；
[0014] (7)提取可溶性膳食纤维：将步骤（6)所得滤液在搅拌条件下缓慢加入食品级质 量分数为80%、体积为滤液体积2-4倍的酒精中，滤液加入完毕静置0. 5-lh，然后抽滤，回 收乙醇，低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。
[0015] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（1)所述的碳酸盐为碳酸氢钙、 碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵中的一种或几种，所述碳酸盐的添加量为鲜甘薯渣质量的 2-4 % 〇
[0016] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（1)所述的水的添加量为鲜甘 薯渣质量的〇. 1倍，高压蒸煮压强为〇. 2-0. 5MPa。
[0017] 进一步的，步骤（2)所述的有机酸为柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或几种，所述有 机酸溶液的质量分数为4-8%，有机酸的添加量为鲜甘薯渣质量的4-6%。
[0018] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（3)所述的无菌水添加量为鲜 甘薯渣质量的10%，其他试剂为KH2P04、MgS04、(NH4)2S04、NaCl，添加量分别为鲜甘薯渣质量 的 0? 8-1. 2%、0. 2-0. 4%、0. 8-1. 1%、1. 0-1. 4%。
[0019] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（3)所述的其他试剂为KH2P04、 MgS04、（NH4)2S04、NaCl，添加量分别为鲜甘薯渣质量的 1.0%、0. 3%、1.0%、1.2%。
[0020] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（4)所述的发酵培养基的配方 及其质量配比为KH2P040. 2%、FeS040. 02%、NaS040. 2%、（NH4)2S040 . 07%、KC10. 6%、葡萄 糖5%，余量为无菌水。
[0021] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（4)所述的药用真菌为灵芝菌、 杉菌、蕈菌、葛菌中的一种或几种。
[0022] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（5)所述的发酵培养方式为： 旋转摇床发酵6-10h后，每隔20-40min添加低强度间歇式超声波辅助发酵，超声频率为 20-30KHz、超声功率为0-50w、每次超声时间5-20s。
[0023] 进一步的，一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，步骤（6)所述的灭菌方法为甘薯渣 发酵浆在100°c水浴中保持10_20min。
[0024] 本发明的提取方法在甘薯渣预处理时采用碱性蒸煮和蒸汽爆破，蒸煮时鲜甘薯渣 无需预先干燥处理，直接蒸煮不但可以杀死30种以上的自带菌，而且所用碳酸盐加热可分 解产生氢氧化物，能除去甘薯渣中的蛋白质和脂肪，在碱性条件下，氢氧化物与木质素反 应，可以有效减少木质素含量，并去除木质素与碳水化合物之间的酯键连接，有效的打破了 木质素对纤维素、半纤维素的包裹作用，同时部分游离的淀粉能够发生糊化，有助于后续过 程中淀粉的分解和去除；蒸汽爆破时加入适量的有机酸可与碳酸盐反应生成C02，高压蒸汽 与〇)2共同作用，爆破效果更好，可充分的在大分子水平上将物料分解，破坏纤维内部结构， 使木质素、纤维素、半纤维素等组织及糖链分段分离，发生降解，转化为可溶性膳食纤维，被 其包裹在内的淀粉发生游离，更有利于后面发酵步骤对淀粉的分解除去，同时使用有机酸， 有机酸通常的熔点沸点较低，加热到高温的时候容易分解，且对膳食纤维的持水力和膨胀 力影响较小。
[00 25] 本发明的提取方法所采用的发酵培养方式为低强度间歇式超声波辅助微生物发 酵培养，微生物在发酵过程中通过自身产生的酶可以将甘薯渣中残余的淀粉、蛋白以及纤 维素、半纤维素转化为以微生物多糖、菌体纤维素为主的更具有活性的膳食纤维；超声波可 以在细胞表面瞬间造成微伤，使细胞壁局部破裂，从而改变细胞膜的通透性，使胞内物质释 放或胞外物质进入细胞内，低功率时，伤口很小，容易被自身修复，不会对生物体造成损伤 或死亡，低强度间歇式超声波辅助微生物发酵，不仅加速细胞的生长，同时也可以促进有益 次生代谢产物的产率，使发酵时间大幅度缩短。
[0026] 本发明的提取方法在提取可溶性膳食纤维时将滤液在搅拌条件下加入酒精中，而 不是采用传统的办法将酒精加入滤液中，这样做可使可溶性膳食纤维在酒精中缓慢絮凝， 滤液能更好的扩散以便杂质更好的溶解在酒精中，防止酒精直接加入滤液中导致甘薯可溶 性膳食纤维大量絮凝以致杂质包含在其中，最终得到可溶性膳食纤维的纯度相对较高。酒 精属于食品级原料，可溶性膳食纤维絮凝后抽滤所得固体如果不要求特别高的纯度可直接 干燥，干燥后的物料即使酒精有少量残存也不会对人体造成伤害。
[0027] 本发明的有益效果是：
[0028] (1)甘薯渣预处理时采用碱性蒸煮和蒸汽爆破，无需预先干燥处理，蒸煮时杀菌和 分解木质素同步进行；蒸汽爆破时高压蒸汽与〇) 2共同作用，爆破效果更好，破坏纤维内部 结构，使木质素、纤维素、半纤维素等组织分段分离，转化为可溶性膳食纤维，能够提供可溶 性膳食纤维的提取率；
[0029] (2)采用低强度间歇式超声波辅助微生物发酵培养，不仅加速细胞的生长，同时也 可以促进有益次生代谢产物的产率，使发酵时间大幅度缩短，缩短生产周期，同时微生物发 酵可以提高可溶性膳食纤维的比例；
[0030] (3)在提取可溶性膳食纤维时将滤液在搅拌条件下加入酒精中，防止酒精直接加 入滤液中导致甘薯可溶性膳食纤维大量絮凝以致杂质包含在其中，最终得到可溶性膳食纤 维的纯度相对较高；
[0031] (4)采用本发明的提取方法获得的膳食纤维提取率达到95. 6%以上，纯度可达 92%，能够最大限度的提高甘薯渣中可溶性膳食纤维的含量，使甘薯渣膳食纤维中可溶性 膳食纤维的比率由4%提升到19.8%以上，与用化学提取法得到的膳食纤维相比有较高的 持水力和膨胀性，具有更高的生理活性；
[0032] (5)采用本发明的提取方法获得的膳食纤维灰分远优于优于国标，同时变废为宝， 既解决了薯渣随便排放的环境污染，又产生了经济效益，可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤 维可分别提取，若需要总膳食纤维可把两者混合均匀即得。
【具体实施方式】
[0033] 下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0034] 本发明制备的膳食纤维的各项检测按以下方法测定：
[0035] 膳食纤维的测定按照GB/T5009. 88-2008进行。
[0036] 膳食纤维中灰分的测定按照GB/T5009. 4-2010进行。
[0037] 膳食纤维中蛋白质的测定按照GB/T5009. 5-2010进行。
[0038] 膳食纤维持水力测定：持水力是指在没有外力作用下，纤维结合水的质量。测定 时，准确称取1. 〇g膳食纤维，加入蒸馏水25ml，于室温下放置lh，用滤纸沥干后转到表面皿 中称重，持水力即为样品湿重与样品干重之差与样品干重的比值。
[0039] 膳食纤维膨胀性测定：
[0040] 膨胀性是指当样品被浸没在水中以后所达到的体积数与其初始体积数的比率。准 确称取lg膳食纤维，置于具刻度的试管中，加入50ml蒸馏水，于室温下放置24h，读取其吸 水膨胀后的体积，膨胀性即为膨胀后的体积与干品体积之差与样品干重的比值。
[0041] 实施例1
[0042] 一种甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：
[0043] (1)碱性蒸煮：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣与添加量为鲜甘薯渣质量的2%的碳酸 氢钙搅拌混合均匀，并加入鲜甘薯渣质量〇. 1倍的纯水，进行高压蒸煮〇. 5h，高压蒸煮压强 为 0? 2MPa;
[0044] (2)蒸汽爆破：将步骤（1)高压蒸煮后的混合物料加入乙酸溶液，所述乙酸溶液的 质量分数为4%，乙酸的添加量为鲜甘薯渣质量的4%，密封搅拌混合均匀，然后进行蒸汽 爆破，爆破条件：控制反应温度为120°C，在0. 3MPa下保压20min后爆破；
[0045] (3)制备接种浆：将步骤（2)蒸汽爆破后的混合物料加入占混合物料质量10%的 无菌水、0. 8% 的KH2P04、0. 2% 的MgS04、0. 8% 的（NH4) 2S04、1. 0% 的NaCl，搅拌均匀，得到甘 薯渣接种浆；
[0046] (4)制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的质量分数如下的KH2P040.2 %、 FeS040 . 02%、NaS040. 2%、（NH4)2S040. 07%、KC10. 6%、葡萄糖 5%，余量为无菌水，溶解、分 装，高压蒸汽120°C下灭菌，灭菌时间30min，制成发酵菌种培养基，再接种灵芝菌，30°C恒 温振荡培养4天制成灵芝菌种子液发酵剂备用；
[0047] (5)原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种灵芝菌种子液发酵剂，接种量为甘薯 渣接种浆重量的3%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在28°C进行低强度间歇式超声 波辅助发酵培养24h，得到甘薯渣发酵浆，所述发酵培养方式为：旋转摇床发酵6h后，每隔 20min添加低强度间歇式超声波辅助发酵，超声频率为20KHz、超声功率为10w、每次超声时 间 20s;
[0048] (6)提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆在100°C水浴中保持 lOmin灭菌后抽滤洗涤两次，滤液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不可溶性膳食纤维；
[0049] (7)提取可溶性膳食纤维：将步骤（6)所得滤液在搅拌条件下缓慢加入食品级质 量分数为80%、体积为滤液体积2倍的酒精中，滤液加入完毕静置0. 5h，然后抽滤，回收乙 醇，低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。
[0050] 采用本实施例提取的膳食纤维产品的理化指标见表1。
[0051] 实施例2
[0052] -种甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：
[0053] (1)碱性蒸煮：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣与添加量为鲜甘薯渣质量的3 %的碳酸 氢铵搅拌混合均匀，并加入鲜甘薯渣质量〇. 1倍的纯水，进行高压蒸煮lh，高压蒸煮压强为 0. 4MPa；
[0054] (2)蒸汽爆破：将步骤（1)高压蒸煮后的混合物料加柠檬酸溶液，所述柠檬酸溶液 的质量分数为6%，柠檬酸的添加量为鲜甘薯渣质量的5%，密封搅拌混合均匀，然后进行 蒸汽爆破，爆破条件：控制反应温度为130°C，在0. 5MPa下保压15min后爆破；
[0055] (3)制备接种浆：将步骤（2)蒸汽爆破后的混合物料加入占混合物料质量10%的 无菌水、1. 0% 的KH2P04、0. 3% 的MgS04、1. 0% 的（NH4) 2S04、1. 2% 的NaCl，搅拌均勾，得到甘 薯渣接种浆；
[0056] (4)制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的质量分数如下的KH2P040.2 %、 FeS040 . 02%、NaS040. 2%、（NH4)2S040. 07%、KC10. 6%、葡萄糖 5%，余量为无菌水，溶解、分 装，高压蒸汽130°C下灭菌，灭菌时间20min，制成发酵菌种培养基，再接种蕈菌，28°C恒温 振荡培养5天制成蕈菌种子液发酵剂备用；
[0057] (5)原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种蕈菌种子液发酵剂，接种量为甘薯渣 接种浆重量的4%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在35°C进行低强度间歇式超声波辅 助发酵培养30h，得到甘薯渣发酵浆，所述发酵培养方式为：旋转摇床发酵8h后，每隔30min 添加低强度间歇式超声波辅助发酵，超声频率为25KHz、超声功率为25w、每次超声时间 10s；
[0058] (6)提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆在100°C水浴中保持 15min灭菌后抽滤洗涤两次，滤液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不可溶性膳食纤维；
[0059] (7)提取可溶性膳食纤维：将步骤（6)所得滤液在搅拌条件下缓慢加入食品级质 量分数为80%、体积为滤液体积4倍的酒精中，滤液加入完毕静置lh，然后抽滤，回收乙醇， 低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。
[0060] 采用本实施例提取的膳食纤维产品的理化指标见表1。
[0061] 实施例3
[0062] -种甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：
[0063] (1)碱性蒸煮：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣与添加量为鲜甘薯渣质量的4%的碳酸 氢钾搅拌混合均匀，并加入鲜甘薯渣质量〇. 1倍的纯水，进行高压蒸煮lh，高压蒸煮压强为 0? 5MPa;
[0064] (2)蒸汽爆破：将步骤（1)高压蒸煮后的混合物料加入甲酸溶液，所述甲酸溶液的 质量分数为8%，甲酸的添加量为鲜甘薯渣质量的6%，密封搅拌混合均匀，然后进行蒸汽 爆破，爆破条件：控制反应温度为125°C，在0. 4MPa下保压15min后爆破；
[0065] (3)制备接种浆：将步骤⑵蒸汽爆破后的混合物料加入占混合物料质量10%的 无菌水、1. 2%的KH2P04、0. 4%的MgS04、1. 1 %的（NH4)2S04、1. 4%的NaCl，搅拌均匀，得到甘 薯渣接种浆；
[0066](4)制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的KH2P040. 2 %、FeS040. 02 %、 NaS040. 2 %、（NH4) 2S040 . 07 %、KC10. 6 %、葡萄糖5 %，余量为无菌水，溶解、分装，高压蒸汽 125°C下灭菌，灭菌时间25min，制成发酵菌种培养基，再接种葛菌，28°C恒温振荡培养5天 制成葛菌种子液发酵剂备用；
[0067] (5)原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种葛菌种子液发酵剂，接种量为甘薯渣 接种浆重量的5%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在30°C进行低强度间歇式超声波 辅助发酵培养36h，得到甘薯渣发酵浆，所述发酵培养方式为：旋转摇床发酵10h后，每隔 40min添加低强度间歇式超声波辅助发酵，超声频率为30KHz、超声功率为50w、每次超声时 间5s;
[0068] (6)提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆在100°C水浴中保持 20min灭菌后抽滤洗涤两次，滤液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不可溶性膳食纤维；
[0069] (7)提取可溶性膳食纤维：将步骤（6)所得滤液在搅拌条件下缓慢加入食品级质 量分数为80%、体积为滤液体积3倍的酒精中，滤液加入完毕静置0. 5h，然后抽滤，回收乙 醇，低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。
[0070] 采用本实施例提取的膳食纤维产品的理化指标见表1。
[0071] 比较例1
[0072] -种甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：
[0073] (1)蒸汽爆破：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣进行蒸汽爆破，爆破条件：控制反应温 度为120°C，在0. 5MPa下保压20min后爆破；
[0074] (3)制备接种浆：将步骤⑵蒸汽爆破后的混合物料加入占混合物料质量10%的 无菌水、1. 0% 的KH2P04、0. 3% 的MgS04、l. 0% 的（NH4)2S04、1. 2% 的NaCl，搅拌均匀，得到甘 薯渣接种浆；
[0075] (4)制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的质量分数如下的KH2P040.2 %、 FeS040 . 02%、NaS040. 2%、（NH4)2S040. 07%、KC10. 6%、葡萄糖 5%，余量为无菌水，溶解、分 装，高压蒸汽120-130°C下灭菌，灭菌时间20-30min，制成发酵菌种培养基，再接种灵芝菌， 28-30°C恒温振荡培养4-5天制成灵芝菌种子液发酵剂备用；
[0076] (5)原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种灵芝菌种子液发酵剂，接种量为甘薯 渣接种浆重量的4%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在28-35°C进行低强度间歇式超 声波辅助发酵培养30h，得到甘薯渣发酵浆，所述发酵培养方式为：旋转摇床发酵8h后，每 隔30min添加低强度间歇式超声波辅助发酵，超声频率为25KHz、超声功率为25w、每次超声 时间10s;
[0077] (6)提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆在100°C水浴中保持 lOmin灭菌后抽滤洗涤两次，滤液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不可溶性膳食纤维；
[0078] (7)提取可溶性膳食纤维：将步骤（6)所得滤液在搅拌条件下缓慢加入食品级质 量分数为80%、体积为滤液体积4倍的酒精中，滤液加入完毕静置0. 5h，然后抽滤，回收乙 醇，低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。
[0079] 采用本比较例提取的膳食纤维产品的理化指标见表1。
[0080] 比较例2
[0081] 一种甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：
[0082] (1)碱性蒸煮：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣与添加量为鲜甘薯渣质量的3%的碳酸 氢铵搅拌混合均匀，并加入鲜甘薯渣质量〇. 1倍的纯水，进行高压蒸煮〇. 5h，高压蒸煮压强 为 0? 4MPa;
[0083] (2)蒸汽爆破：将步骤（1)高压蒸煮后的混合物料加入柠檬酸溶液，所述柠檬酸溶 液的质量分数为6%，柠檬酸的添加量为鲜甘薯渣质量的5%，密封搅拌混合均匀，然后进 行蒸汽爆破，爆破条件：控制反应温度为130°C，在0. 5MPa下保压lOmin后爆破；
[0084] (3)制备接种浆：将步骤（2)蒸汽爆破后的混合物料加入占混合物料质量10%的 无菌水、1. 0% 的KH2P04、0. 3% 的MgS04、l. 0% 的（NH4)2S04、1. 2% 的NaCl，搅拌均匀，得到甘 薯渣接种浆；
[0085] (4)制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的质量分数如下的KH2P040.2 %、 FeS040 . 02%、NaS040. 2%、（NH4)2S040. 07%、KC10. 6%、葡萄糖 5%，余量为无菌水，溶解、 分装，高压蒸汽120_130°C下灭菌，灭菌时间20-30min，制成发酵菌种培养基，再接种蕈菌， 28-30°C恒温振荡培养4-5天制成蕈菌种子液发酵剂备用；
[0086] (5)原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种蕈菌种子液发酵剂，接种量为甘薯渣 接种浆重量的4%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在28°C进行旋转摇床发酵培养36h， 得到甘薯渣发酵浆；
[0087] (6)提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆在KKTC水浴中保 持10-20min灭菌后抽滤洗涤两次，滤液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不可溶性膳食 纤维；
[0088] (7)提取可溶性膳食纤维：将步骤（6)所得滤液在搅拌条件下缓慢加入食品级质 量分数为80%、体积为滤液体积4倍的酒精中，滤液加入完毕静置0. 5h，然后抽滤，回收乙 醇，低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。
[0089] 采用本比较例提取的膳食纤维产品的理化指标见表1。
[0090] 比较例3
[0091] 一种甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：
[0092] (1)碱性蒸煮：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣与添加量为鲜甘薯渣质量的3%的碳酸 氢钾搅拌混合均匀，并加入鲜甘薯渣质量〇. 1倍的纯水，进行高压蒸煮〇. 5h，高压 蒸煮压强 为 0? 4MPa;
[0093] (2)蒸汽爆破：将步骤（1)高压蒸煮后的混合物料加入柠檬酸溶液，所述柠檬酸溶 液的质量分数为6%，柠檬酸的添加量为鲜甘薯渣质量的5%，密封搅拌混合均匀，然后进 行蒸汽爆破，爆破条件：控制反应温度为120°C，在0. 5MPa下保压20min后爆破；
[0094] (3)制备接种浆：将步骤（2)蒸汽爆破后的混合物料加入占混合物料质量10%的 无菌水、1. 0% 的KH2P04、0. 3% 的MgS04、l. 0% 的（NH4)2S04、1. 2% 的NaCl，搅拌均匀，得到甘 薯渣接种浆；
[0095] (4)制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的质量分数如下的KH2P040.2 %、 FeS040 . 02%、NaS040. 2%、（NH4)2S040. 07%、KC10. 6%、葡萄糖 5%，余量为无菌水，溶解、分 装，高压蒸汽120-130°C下灭菌，灭菌时间20-30min，制成发酵菌种培养基，再接种灵芝菌， 28-30°C恒温振荡培养4-5天制成灵芝菌种子液发酵剂备用；
[0096] (5)原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种灵芝菌种子液发酵剂，接种量为甘薯 渣接种浆重量的4%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在28°C进行低强度间歇式超声 波辅助发酵培养30h，得到甘薯渣发酵浆，所述发酵培养方式为：旋转摇床发酵8h后，每隔 30min添加低强度间歇式超声波辅助发酵，超声频率为25KHz、超声功率为25w、每次超声时 间l〇s;
[0097] (6)提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆在100°C水浴中保 持10-20min灭菌后抽滤洗涤两次，滤液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不可溶性膳食 纤维；
[0098] (7)提取可溶性膳食纤维：向步骤（6)所得滤液中在搅拌条件下缓慢加入食品级 质量分数为80%、体积为滤液体积0. 5倍的酒精，酒精加入完毕静置0. 5h，然后抽滤，回收 乙醇，低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。
[0099] 采用本比较例提取的膳食纤维产品的理化指标见表1。
[0100] 表1膳食纤维产品的理化指标
[0101]
[0102] 通过本发明实施例1-3与比较例1-3提取的膳食纤维产品的各项理化指标如表1 所示，实施例1-3为优选实施方式，比较例1-3与本发明提取方法相比区别分别是：比较例 1为不添加碳酸盐进行碱性蒸煮，直接进行蒸汽爆破以及以后步骤；比较例2为原料基质发 酵时直接进行旋转摇床发酵，而不是低强度间歇式超声波辅助发酵培养；比较例3为提取 可溶性膳食纤维时不是将滤液缓慢加入酒精中，而是将酒精加入到滤液中沉淀可溶性膳食 纤维。从表1可以看出采用本发明的提取方法制备的膳食纤维的各项理化指标明显高于比 较例。
[0103] 以上所述是本发明的优选实施方式，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明 内容并加以实施，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的 前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 碱性蒸煮：将无杂质、污泥的鲜甘薯渣与碳酸盐搅拌混合均匀，并加入少量水，进 行高压蒸煮〇. 5-lh; (2) 蒸汽爆破：将步骤（1)高压蒸煮后的混合物料加入有机酸溶液，密封搅拌混合 均匀，然后进行蒸汽爆破，爆破条件：控制反应温度为120-130°C，在0. 3-0. 5MPa下保压 10-20min后爆破； (3) 制备接种浆：将步骤（2)蒸汽爆破后的混合物料加入适量无菌水、其他试剂，搅拌 均匀，得到甘薯渣接种浆； (4) 制备发酵剂：称取制作发酵培养基必需的各种试剂，用纯水溶解、分装，高压蒸汽 120-130°C下灭菌，灭菌时间20-30min，制成发酵菌种培养基，再接种药用真菌，28-30°C恒 温振荡培养4-5天制成药用真菌种子液发酵剂备用； (5) 原料基质发酵：向甘薯渣接种浆中接种药用真菌种子液发酵剂，接种量为甘薯渣 接种浆重量的3-5%，然后将接种后的甘薯渣接种浆放置在28-35°C进行低强度间歇式超 声波辅助发酵培养24-36h，得到甘薯渣发酵浆； (6) 提取不溶性膳食纤维：将步骤（5)发酵后的甘薯渣发酵浆灭菌后抽滤洗涤两次，滤 液备用，滤渣低温真空干燥，即得甘薯不溶性膳食纤维； (7) 提取可溶性膳食纤维：将步骤（6)所得滤液在搅拌条件下缓慢加入食品级质量分 数为80%、体积为滤液体积2-4倍的酒精中，滤液加入完毕静置0. 5-lh，然后抽滤，回收乙 醇，低温真空干燥滤渣，所得固体为可溶性膳食纤维。2. 如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（1)所述的 碳酸盐为碳酸氢钙、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵中的一种或几种，所述碳酸盐的添加量 为鲜甘薯渣质量的2-4%。3. 如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（1)所述的 水的添加量为鲜甘薯渣质量的0. 1倍，高压蒸煮压强为0. 2-0. 5MPa。4. 如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（2)所述的 有机酸为柠檬酸、甲酸、乙酸中的一种或几种，所述有机酸溶液的质量分数为4-8%，有机酸 的添加量为鲜甘薯渣质量的4-6%。5. 如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（3)所述的 无菌水添加量为鲜甘薯渣质量的10%，其他试剂为KH2P04、MgS04、(NH4)2S04、NaCl，添加量分 别为鲜甘薯渣质量的 〇? 8-L2%、0. 2-0. 4%、0. 8-1. 1%、1.O-L4%。6. 如权利要求4所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（3)所述 的其他试剂为KH2P04、MgS04、（NH4)2S04、NaCl，添加量分别为鲜甘薯渣质量的1. 0%、0. 3%、 1. 0%、1.2%〇7. 如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（4)所述 的发酵培养基的配方及其质量配比为KH2PO4 0.2%、FeSO4 0.02%、NaSO4 0.2%、（NH4)2SO4 0. 07%、KC1 0. 6%、葡萄糖5%，余量为无菌水。8. 如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（4)所述的 药用真菌为灵芝菌、杉菌、蕈菌、葛菌中的一种或几种。9. 如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（5)所述的 发酵培养方式为：旋转摇床发酵6-10h后，每隔20-40min添加低强度间歇式超声波辅助发 酵，超声频率为20-30KHZ、超声功率为0-50w、每次超声时间5-20s。10.如权利要求1所述的一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤（6)所述 的灭菌方法为甘薯渣发酵浆在l〇〇°C水浴中保持10_20min。
【专利摘要】本发明公开了一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，属于膳食纤维加工领域，甘薯渣膳食纤维的提取方法包括以下步骤：碱性蒸煮、蒸汽爆破、制备接种浆、制备发酵剂、原料基质发酵、提取不溶性膳食纤维、提取可溶性膳食纤维。本发明将甘薯渣为原料提取膳食纤维，变废为宝，预处理时采用碱性蒸煮和蒸汽爆破，采用低强度间歇式超声波辅助微生物发酵培养，能缩短生产周期，获得的膳食纤维提取率达到95.6％以上，纯度可达92％，使甘薯渣膳食纤维中可溶性膳食纤维的比率提升到19.8％以上，有较高的持水力和膨胀性，具有更高的生理活性。
【IPC分类】A23L1/28, A23L1/308, A23L1/214
【公开号】CN104905278
【申请号】CN201510252895
【发明人】王芬
【申请人】青岛海之星生物科技有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年5月18日
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