临界态膳食纤维纳米微粒的制备方法
【专利说明】
[0001]技术领域本发明涉及一种不溶性膳食纤维的改性技术，特别涉及临界态膳食纤维纳米微粒的制备方法。
[0002]【背景技术】在现有技术中，美国Microfluidics公司生产的超高压微射流纳米均质机是不溶性膳食纤维微粒破碎的最好方式，将均质压力范围设定为150MPa?280MPa，均质4次以上，能将不溶性膳食纤维微粒破碎到微米级、亚微米级甚至纳米级的微粒，但设备昂贵，一台每小时3吨流量的超高压微射流纳米均质机需要800万人民币，加工成本极高，而且超高压均质会导致持水率下降，生物活性强度明显不如中等强度的均质，但中等强度的均质很难将不溶性膳食纤维微粒破碎到微米级。
[0003]
【发明内容】
本发明就是要克服上述缺陷，提供一种新的临界态膳食纤维纳米微粒的制备方法。
[0004]本发明的技术方案是临界态膳食纤维纳米微粒的制备方法，将不溶性膳食纤维、纤维素酶、食品用酸和水混合配成混合液，混合液中不溶性膳食纤维含量为0.1%?15%(最佳含量为I %?9% )，食品用酸含量为0.01%?1% (最佳含量为0.05%?0.4% )，纤维素酶含量为溶液中每克不溶性膳食纤维添加I单位?1000单位纤维素酶(较为经济的含量为2u/g?100u/g，最佳含量为5u/g?20u/g，酶活力定义:酶液在50°C、PH4.8的条件下，I小时水解羧甲基纤维素钠溶液产生Img葡萄糖的酶量为I个酶活力单位u)，不溶性膳食纤维、纤维素酶、食品用酸可在上述范围内任意选用。纤维素酶的含量和酶的种类不同，处理后的不溶性膳食纤维纳米微粒的成分不同，纤维素酶的含量越低，需要的均质压力越高，处理后的不溶性膳食纤维纳米微粒中可溶性膳食纤维的含量越低，纤维素酶的含量越高，需要的均质压力越低，处理后的不溶性膳食纤维纳米微粒中可溶性膳食纤维的含量越高，纤维素酶只选用纤维素内切酶或纤维素外切酶中的一种或两种酶时，处理后的不溶性膳食纤维纳米微粒中可溶性膳食纤维的含量很低，在0.1%以下，同时使用纤维素内切酶、纤维素外切酶、纤维素二糖酶、B-聚葡萄糖酶时，处理后的不溶性膳食纤维纳米微粒中可溶性膳食纤维和葡萄糖的含量较高。食品用酸在允许作为食品添加剂的酸性物质柠檬酸、乳酸、苹果酸、磷酸、乙酸、酒石酸、己二酸、富马酸中选用一种或几种酸，将上述混合液搅拌均匀，混合液的温度调整为0°C?70°C中需要的任一个温度，最佳温度为20°C?40°C，开启均质机，将均质机的均质压力设定为30MPa?120MPa范围中的任意压力，均可将不溶性膳食纤维超微粉碎，其中30MPa?40MPa的粉碎效果很差，40MPa?50MPa粉碎效果较好，50MPa?90MPa为最经济的压力范围，粉碎效果很好，对设备的要求也不是很高。在上述不溶性膳食纤维、纤维素酶、食品用酸的范围内，根据纤维素酶含量设定合理的均质压力，在设定条件下均质，对不溶性膳食纤维混合液进行纳米化超微粉碎处理，将不溶性膳食纤维粉碎到纳米级别。根据对物料的要求不同，可以进行多次均质，均质10-20遍，可以将大部分不溶性膳食纤维转化为可溶性膳食纤维。不溶性膳食纤维是由β_吡喃葡萄糖基通过β (I — 4)糖苷键与另一个分子的羟基、胺基或巯基之间缩合形成的缩醛键或缩酮键等连接起来的巨型分子长链，由于葡聚糖链内和链间强烈的氢键作用力，纤维素分子在不溶性膳食纤维中呈结晶状的微纤维束结构单元，相当牢固，微纤维束链间的紧密充填和强烈的氢键和糖苷键结合力，使不溶性膳食纤维的结构只有通过物理或化学方法破坏分子间的作用力使其氢键和糖苷键分裂，才能将其粉碎。在不溶性膳食纤维的混合液中加入小剂量的纤维素酶，纤维素酶的作用可以使微纤维束链间强烈的氢键和糖苷键结合力明显减弱，又不会分解不溶性膳食纤维产生可溶性膳食纤维和葡萄糖；不溶性膳食纤维的混合液在通过均质机的均质阀时，均质阀的阀座和顶杆之间的间隙对物料产生巨大的挤压力，物料从均质块的压力腔内的高压状态通过均质阀，瞬间进入低压状态产生的空穴效应对物料产生巨大的粉碎力，均质阀前后的压强差越大，空穴效应越强，粉碎的效果越好。单纯用生物化学的纤维素酶粉碎方法粉碎不溶性膳食纤维，得到的溶液中有10% -20%不溶性膳食纤维转化为可溶性膳食纤维，而且会产生葡萄糖，不溶性膳食纤维的粉碎率较低，粗细很不均匀，粉碎为纳米微粒的为20% -30%，单纯用均质机的物理粉碎方法粉碎不溶性膳食纤维，需要很高的压力，均质压力需要设定为150MPa以上，对设备的要求很高，超高压微射流纳米均质机价格昂贵，生产成本很高，不适合工业化大生产。将纤维素酶的剂量控制在可以使微纤维束链间强烈的氢键和糖苷键结合力明显减弱，又不会分解不溶性膳食纤维产生可溶性膳食纤维和葡萄糖的剂量范围内；不溶性膳食纤维的混合液在小剂量纤维素酶的生物化学剪切力、高均质机的强烈挤压力、高剪切、高速撞击、高速震荡、空穴效应的协同作用下，即生物化学粉碎方法和物理粉碎方法的协同作用下，能将不溶性膳食纤维粉碎到纳米级别，得到粗细较均匀，粒度在l_4um的不溶性膳食纤维纳米微粒，并且成本较低，实现了制备不溶性膳食纤维功能性纳米微粒的目的，本方法制备的纳米微粒粒度分布窄，处于不溶性膳食纤维向可溶性膳食纤维过度的临界态。中等强度的挤压会提高不溶性膳食纤维的持水力、结合水力、膨胀力，经纳米技术处理后大豆纤维的比表面积成千倍的增加，其混浊液变稠，粘度升高，口感变细腻，可溶性增加，持水力、结合水力、膨胀力和离子交换能力大大提高，酶作用时间缩短数十倍。它的生物活性强度也得到增强，如降低血脂水平、降低血清总胆固醇与降低低密度脂蛋白胆固醇水平等方面的效果