一種微波輔助復(fù)合酶解聯(lián)產(chǎn)玉米纖維油、酶解營養(yǎng)粉和膳食纖維的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于農(nóng)產(chǎn)品副產(chǎn)物深加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微波輔助復(fù)合酶解聯(lián)產(chǎn) 玉米纖維油、酶解營養(yǎng)粉和膳食纖維的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 玉米是我國重要的糧食作物，以玉米籽粒為原料的工業(yè)(如玉米淀粉工業(yè))要先對 玉米籽粒進行預(yù)處理，把胚芽、胚乳和外皮等分開。濕磨法進行玉米淀粉生產(chǎn)是一種常見加 工方法，但在該方法的加工過程中會產(chǎn)生大量廉價副產(chǎn)品一玉米纖維(主要成分是玉米籽 粒的外皮和少量玉米胚芽殘渣，有人也稱之為玉米皮），其干重可占玉米的10-20 %。與其他 谷物種皮相比，玉米纖維含有更加豐富的半纖維素(可占玉米纖維干重的30-40%)和纖維 素(可占玉米纖維干重的10-20%)，同時影響礦物質(zhì)代謝的植酸含量更低，具有開發(fā)成膳食 纖維等產(chǎn)品的潛力。玉米纖維還含有約15-22%淀粉、約10%的蛋白質(zhì)和約3-5%的脂類。
[0003] 提取玉米纖維中的脂類可以獲得具有重要保健價值的玉米纖維油，玉米纖維油在 降低血漿和肝臟的膽固醇濃度、增加糞便膽固醇的排出等方面發(fā)揮比玉米胚芽油更為顯著 的作用，還可提高免疫力并預(yù)防結(jié)腸癌和前列腺疾病等。玉米纖維油發(fā)揮該功能的主要原 因是因為玉米纖維油中含有較高的植物留醇，玉米纖維油中植物留醇含量（一般為2%_ 8 % )通?？蛇_玉米胚芽油中植物留醇含量(一般為0.7 %-1 % )的3-8倍。此外，玉米纖維油 中富含油酸和亞油酸，總不飽和脂肪酸含量可達85%左右，因此對人體健康具有重要保健 價值。目前可查閱文獻報道的玉米纖維油制備方法，都是借鑒制備玉米胚芽油的機械壓榨 法、有機溶劑浸出法或者二者相結(jié)合的方法。富含纖維的玉米纖維是制備膳食纖維的優(yōu)秀 原料，以玉米纖維為原料制備不溶性膳食纖維的常見的制備過程是:先將經(jīng)過干磨法或濕 磨法處理過的玉米纖維進行干燥、粉碎、過篩獲得玉米纖維粉，再通過調(diào)節(jié)料液比、pH值、復(fù) 合酶(淀粉酶、蛋白酶、纖維素酶或葡萄糖苷酶等)進行酶解(參見國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T5009.88-2008)去除蛋白質(zhì)和淀粉，酶解后直接過濾，殘渣用熱水洗滌，經(jīng)干燥后稱重即為不溶性膳 食纖維。
[0004] 水酶法是近年興起的一種新型油脂提取技術(shù)，該技術(shù)是在提取油脂的過程中添加 酶制劑，通過酶解作用將纖維組織中的油脂釋放出來，之后利用比重的差異將油和非油成 分分離，從而達到收集油脂的目的。水酶法具有反應(yīng)條件溫和、操作簡單、污染較低等優(yōu)點， 產(chǎn)生的副產(chǎn)物可進一步進行加工，因此水酶法得到越來越多的重視。常規(guī)水酶法提取油脂 的常見制備過程是:首先將原料干燥，再利用機械將原料粉碎，之后調(diào)節(jié)料液比、pH值、酶的 添加量，通過酶解作用使原料中的油脂得以釋放。
[0005] 在工業(yè)中，凡涉及以有機溶劑浸出法（一般采用正己烷為溶劑）為制備油脂方法 的，對車間的防靜電要求均較高，操作不慎產(chǎn)生的靜電會導(dǎo)致車間內(nèi)有機溶劑蒸汽的爆炸。 目前以玉米纖維為原料采用水酶法制備玉米纖維油或膳食纖維的常見制備過程中均涉及 干燥和粉碎工藝，而干燥過程耗費大量的能源增加了生產(chǎn)成本，粉碎和過篩的過程不僅增 加了處理工序，同時產(chǎn)生了大量粉塵，故粉碎和過篩過程對廠房除塵、防爆、通風(fēng)的要求較 高。雖然我國玉米纖維產(chǎn)量很大，但目前我國玉米纖維一般被制成噴漿玉米纖維麩質(zhì)飼料， 沒有附加值，市場價格很低(一般低于1000元/噸），急待一種能夠有效拉伸玉米加工產(chǎn)業(yè)鏈 增強我國玉米深加工領(lǐng)域核心競爭力的工藝方法。
[0006] 脫淀粉玉米纖維制玉米纖維油、寡糖和膳食纖維的工藝研究（董森，碩士論文，吉 林大學(xué)，2015)(文獻1)描述了應(yīng)用水酶法制備玉米纖維油和膳食纖維的方法，主要是采用 水酶法可提取洗滌纖維玉米纖維油，其最優(yōu)提取條件是在50°C下，pH 4.8-5.0的緩沖環(huán)境 中，纖維素酶添加量4 %、木聚糖酶添加量5.33 %、料液比1:12 (g/mL)、提取為時間24h的條 件下提取率為75.05%。之后對所得的酶解纖維殘渣進行蛋白酶處理，蛋白酶添加量3%、 PH7.5、溫度45 °C、料液比1:15 (g/mL)，經(jīng)分離干燥可得到不溶性膳食纖維，最高收率為 38 · 94g/100g干玉米纖維原料。
[0007] 在文獻1中描述了應(yīng)用水酶法制備玉米纖維油和膳食纖維的方法，采取的是分步 制備法，即先制備玉米纖維油再制備膳食纖維的方法。在該方法中存在的技術(shù)缺點如下： (1)纖維素酶、木聚糖酶和蛋白酶的添加量較高U 3%)，增加了原料投入成本；（2)制備玉 米纖維油的酶解時間較長(酶解時間約為24h)，在酶解同時還需保溫，能源消耗大；（3)在分 步制備法中，經(jīng)纖維素酶、木聚糖酶酶解(pH 4.8-5.0)制備玉米纖維油后經(jīng)過濾后才能以 蛋白酶酶解(PH7.5)制備膳食纖維，過濾和pH值的調(diào)節(jié)與控制使得工藝步驟很繁瑣。
[0008] 專利一種脫除濕磨玉米纖維中淀粉的簡單方法(專利【申請?zhí)枴?01310753424.0，申 請日：2013年12月31日，申請人:吉林中糧生化有限公司）（文獻2)也對脫除濕磨玉米纖維中 殘留淀粉進行了描述，主要內(nèi)容是向濕磨法加工所得原料中加水調(diào)節(jié)其含水量獲得原料 漿，將原料漿置于較高溫度下(90°C-13(TC)保溫一定時間，利用原料中所含有的少量亞硫 酸的酸性脫除玉米纖維中的殘留淀粉從而獲得得處理液，處理液經(jīng)過固液分離獲得淀粉漿 和處理纖維，處理纖維經(jīng)過洗滌(條件是:洗滌次數(shù)1-5次，料液比1:1-1:5,洗滌用水溫度80 °C-100°C)、干燥獲得脫淀粉纖維。
[0009] 雖然上述兩篇文獻均描述了脫除濕磨玉米纖維中殘留淀粉的技術(shù)，但是以上述技 術(shù)所獲得的沖洗纖維和脫淀粉纖維為原料分別采用水酶法和溶劑浸提法獲得的玉米纖維 油品質(zhì)較差。從文獻1的中可以看出玉米纖維油的過氧化值能夠達到15.83mmo Ι/kg;這個重 要指標(biāo)明顯偏高(613 19111-2003表1玉米原油質(zhì)量指標(biāo)中規(guī)定該指標(biāo)應(yīng)<7.51]11]1〇1/1^)。過 氧化值可以衡量油脂酸敗程度，通過檢測過氧化值可以判斷油脂和脂肪等的質(zhì)量和變質(zhì)程 度，一般來說過氧化值越高其酸敗就越厲害，而油脂氧化酸敗產(chǎn)生的一些小分子物質(zhì)(如自 由基)會在體內(nèi)對人體產(chǎn)生不良的影響(例如導(dǎo)致腹泄）。
[0010]而且文獻1和文獻2中所描述的將原料漿置于較高溫度下（90°C-130°C)保溫一定 時間，利用原料中所含有的少量亞硫酸的酸性脫除玉米纖維中的殘留淀粉的技術(shù)，正是由 于原料中所含油脂在較高溫度下發(fā)生酸敗反應(yīng)導(dǎo)致過氧化值較高，因此該方法不適用于后 續(xù)的玉米纖維油提取。同時該方法需要在90°C-13(TC的較高溫度下保持較長時間，能源消 耗大生產(chǎn)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的是提供一種微波輔助復(fù)合酶解聯(lián)產(chǎn)玉米纖維油、酶解營養(yǎng)粉和膳食 纖維的方法，該方法提取時間短、提取率更高的優(yōu)點，能夠獲得指標(biāo)優(yōu)良的玉米纖維油、酶 解營養(yǎng)粉和膳食纖維。
[0012] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種微波輔助復(fù)合酶解聯(lián)產(chǎn)玉米纖維油、酶解營養(yǎng) 粉和膳食纖維的方法，包括以下步驟：
[0013] 1)以濕磨法玉米加工產(chǎn)生的玉米纖維粗產(chǎn)物為原料，調(diào)節(jié)原料含水量和pH值，制 備得到原料漿；
[0014] 2)對原料漿進行微波輔助復(fù)合酶解處理制備得到酶解漿；
[0015] 3)對酶解漿進行油水分離和固液分離制備得到玉米纖維油、酶解營養(yǎng)粉和膳食纖 維。
[0016]進一步地，步驟1)中的原料衆(zhòng)的制備具體為：以濕磨法玉米加工產(chǎn)生的玉米纖維 粗產(chǎn)物為原料，向原料中加入水使原料漿中原料干重與水的重量份數(shù)比為1: 5-1:11，再將 其pH調(diào)節(jié)至4.8-6.0，并將溫度調(diào)節(jié)至10°C-60°C，即制備得到原料漿。
[0017] 進一步地，步驟2)中對原料漿進行微波輔助復(fù)合酶解處理制備得到酶解漿具體 為：
[0018] 1)以一定量的水溶解或稀釋酸性淀粉酶、纖維素酶和木聚糖酶獲得三種酶的復(fù)合 酶液，使復(fù)合酶液與原料干重的重量份數(shù)比為〇. 5:1-0.75:1;
[0019] 2)向原料漿中加入含酸性淀粉酶、纖維素酶和木聚糖酶的復(fù)合酶液并預(yù)酶解1-60min，獲得預(yù)酶解漿I;
[0020] 3)以一定量的水溶解或稀釋酸性蛋白酶獲得蛋白酶液，使蛋白酶液與原料干重的 重量份數(shù)比為〇. 25:1-0.5:1，將蛋白酶液加入到預(yù)酶解漿I中，獲得預(yù)酶解漿Π ;
[0021] 4)微波輔助復(fù)合酶解：將預(yù)酶解漿Π 置于功率為400W-40kW的微波中輻射5s-30min后，間隔5s-10min后進行下一次微波輻射處理，微波輔助復(fù)合酶解過程可進行1-5次， 制備得到酶解漿。
[0022] 進一步地，步驟2)中復(fù)合酶液中的酸性淀粉酶與原料干重的重量份數(shù)比為0.001: 1-0.03:1;纖維素酶與原料干重的重量份數(shù)比為0.001:1-0.03:1;木聚糖酶與原料干重的 重量份數(shù)比為〇 · 002:1-0 · 03:1。
[0023]進一步地，步驟2)中的酸性蛋白酶與原料干重的重量份數(shù)比為0.002:1-0.03:1。
[0024] 進一步地，步驟3)中的對酶解漿進行油水分離和固液分離獲得玉米纖維油、酶解 營養(yǎng)粉和膳食纖維具體為：1)油水分離:將酶解漿經(jīng)過離心分離、或經(jīng)過自動油水分離器進 行油水分離獲得玉米纖維油和脫油酶解漿；
[0025] 2)固液分離:脫油酶解漿經(jīng)過壓力曲篩、或經(jīng)過旋流器進行固液分離，獲得