本發(fā)明涉及一種提高蘋果渣中可溶性膳食纖維含量的方法，特別是一種低污染、低能耗的能提高蘋果渣中可溶性膳食纖維含量的方法。

背景技術(shù)：

蘋果渣是蘋果濃縮汁加工副產(chǎn)物。中國是世界蘋果生產(chǎn)的第一大國，近年來蘋果產(chǎn)量逐年增加，果汁產(chǎn)量也隨之迅速增長，在蘋果汁的加工過程中將產(chǎn)生20～25％的果渣。榨汁企業(yè)對蘋果渣的處理方式主要有兩種：一是果渣裸露堆放，這種方式下，果渣極易腐爛，即污染環(huán)境，又造成浪費(fèi)；二是簡單加工作為飼料或肥料，附加值極低。但蘋果渣含有膳食纖維、多酚類物質(zhì)等多種活性成分，另外還含有VB₆、VC 和VF等多種維生素，因此，蘋果渣具有極大的營養(yǎng)價值。

膳食纖維是人類第七大營養(yǎng)素，根據(jù)其溶解性的不同，可以分為可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維，而可溶性膳食纖維的含量多少是評價膳食纖維生理功能的一個重要指標(biāo)。與不可溶性膳食纖維相比，可溶性膳食纖維更易被腸道菌群發(fā)酵代謝，降低血糖和血漿中膽固醇。蘋果渣中總膳食纖維含量超過70%，但可溶性膳食纖維含量僅為3%-9%，因此，提高膳食纖維中可溶性膳食纖維的含量具有重要應(yīng)用價值。

目前報道的提高果渣中可溶性膳食纖維的方法存在如下問題：應(yīng)用堿性過氧化氫處理蘋果渣，可溶性膳食纖維含量有明顯的增加，但經(jīng)處理過的蘋果渣在食品中的應(yīng)用存在一定的安全性，且處理廢液排放污染環(huán)境；采用擠壓改性技術(shù)，蘋果渣中可溶性膳食纖維含量提高幅度較?。徊捎冒l(fā)酵法亦可提高蘋果渣中可溶性膳食纖維，但發(fā)酵方法需要昂貴的配套設(shè)備，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種提高蘋果渣中可溶性膳食纖維含量的方法，該方法通過弱堿溶液預(yù)浸、蒸汽閃爆、控制原料粒度等技術(shù)，分離和降解纖維成分和木質(zhì)素，使部分不可溶性膳食纖維向可溶性膳食纖維轉(zhuǎn)化，從而提高蘋果渣中可溶性膳食纖維含量。該方法低能耗，低成本，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種提高蘋果渣中可溶性膳食纖維含量的方法，其特征包含以下幾個步驟：

（1）蘋果渣原料K₂CO₃溶液預(yù)浸，蘋果渣原料為蘋果榨汁后的殘渣，蘋果渣除雜，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-20%的K₂CO₃溶液預(yù)浸，蘋果渣與K₂CO₃溶液的比例為1:4-1:20（g: mL），預(yù)浸溫度20-70℃，預(yù)浸時間1-15 h，預(yù)浸結(jié)束后過濾，除去K₂CO₃溶液，用清水沖洗2-4次，獲得預(yù)浸蘋果渣；

（2）蒸汽閃爆，將（1）中蘋果渣去水分，使蘋果渣含水量為15-200%，放入到汽爆缸中，壓力0.2-2.4 MPa，保壓時間10 -180 s，然后瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣；

（3）烘干、粉碎，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，粉碎至粒度20-120目。

K₂CO₃溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)5-20%，蘋果渣與K₂CO₃溶液的固液比為1:4-1:20（g：mL），預(yù)浸溫度20-70℃，預(yù)浸時間1-15h。

K₂CO₃溶液預(yù)浸后蘋果渣含水量為15-200%，水蒸氣壓力0.2-2.4 MPa，保壓時間10-180 s，然后瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

閃爆后蘋果渣經(jīng)烘干，含水量控制在6%以下，粒度20-120目。

采用強(qiáng)酸或強(qiáng)堿的方法對蘋果渣進(jìn)行預(yù)處理可以破壞纖維質(zhì)的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，但處理后的廢液會對環(huán)境會造成嚴(yán)重的污染。采用碳酸鉀對爆破前蘋果渣進(jìn)行預(yù)處理，在弱堿環(huán)境下蘋果渣的木質(zhì)素被大量脫除，有利于蒸汽閃爆后的不溶性膳食纖維的分解及向可溶性膳食纖維的轉(zhuǎn)化，并且鉀在植物生長發(fā)育過程中，參與60種以上酶系統(tǒng)的活化，其處理后廢液不會對環(huán)境造成污染。

蒸汽閃爆技術(shù)是近年來迅速發(fā)展的一種預(yù)處理方法，主要功能是破壞生物質(zhì)的細(xì)胞壁物質(zhì)，分離或降解纖維成分和木質(zhì)素，其主要工作機(jī)理是將原料置于高溫的環(huán)境中，原料被過熱液體潤脹，孔隙中充滿蒸汽，當(dāng)瞬間（毫秒級）解除高壓時，原料孔隙中的過熱液體迅速氣化，體積急劇膨脹而使細(xì)胞“爆破”，從而實(shí)現(xiàn)原料的組分離散和結(jié)構(gòu)改變。其在處理過程中只需要高溫蒸汽，不添加化學(xué)物質(zhì)，即可使物料發(fā)生物理改性。蒸汽爆破在木質(zhì)纖維原料制備燃料乙醇、秸稈的厭氧發(fā)酵生產(chǎn)沼氣等方面技術(shù)已有應(yīng)用。由于其能使細(xì)胞壁破裂，近年來，蒸汽爆破在食品加工副產(chǎn)物的再利用應(yīng)用中也取得了一定的進(jìn)展。

蒸汽爆破處理前蘋果渣含水量影響蒸汽爆破后可溶性膳食纖維含量提高的效果。水分作為傳熱和傳能的介質(zhì)，有助于瞬間爆破作用把大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)，從而使不溶性膳食纖維向可溶性膳食纖維的轉(zhuǎn)化。另外，蘋果渣含有一定量的水分，可以抑制蘋果渣在高溫高壓下發(fā)生褐變反應(yīng)。

蒸汽爆破后對蘋果渣進(jìn)行烘干，粉碎至一定的粒度。粉碎過程中，閃爆后蘋果渣中不溶性膳食纖維在撞擊、剪切等機(jī)械力的作用下，其結(jié)構(gòu)會繼續(xù)造成不同程度的破壞，纖維素組分中的糖苷鍵更易斷裂，進(jìn)一步促進(jìn)不溶性膳食纖維向可溶性膳食纖維的轉(zhuǎn)化。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）蒸汽閃爆技術(shù)通過蒸汽壓的瞬間釋放可以破壞纖維束之間的相互連接，使細(xì)胞壁破裂，具有從分子水平上打破大分子晶體結(jié)構(gòu)的效果。利用蒸汽爆破技術(shù)處理蘋果渣，使蘋果渣在機(jī)械力的作用下，破壞纖維結(jié)構(gòu)，降解部分的半纖維素、木質(zhì)素，促進(jìn)果膠、可溶性半纖維素等可溶性膳食纖維溶出，并使纖維素、不溶性半纖維素等難溶大分子聚合物的糖苷鍵斷裂，發(fā)生改性從而轉(zhuǎn)化為可溶性膳食纖維，大大提高蘋果渣中可溶性膳食纖維的含量。經(jīng)過試驗檢測，利用本發(fā)明所述方法處理過的蘋果渣，可溶性膳食纖維由原蘋果渣中6.34%增至35.93%?？梢?，本發(fā)明所述方法可使蘋果渣中膳食纖維大幅度提高，提高率最大可達(dá)466.72%。

（2）本發(fā)明原料采用碳酸鉀溶液預(yù)浸，所需蒸汽閃爆裝置設(shè)備簡單，工藝簡便，處理過程能耗低，因此，本發(fā)明生產(chǎn)成本低，且不會造成附加的環(huán)境危害，實(shí)現(xiàn)了榨汁企業(yè)對蘋果渣難處理的問題，提高蘋果渣資源利用效率，解決了蘋果渣再利用的難題，具有極其深遠(yuǎn)的社會意義和經(jīng)濟(jì)價值。

附圖說明

圖1為原料和經(jīng)本發(fā)明方法處理后的蘋果渣電鏡掃描圖片

圖2為原料和經(jīng)本發(fā)明方法處理后的蘋果渣提取的可溶性膳食纖維的紅外光譜圖

圖3為原料和經(jīng)本發(fā)明方法處理后的蘋果渣提取的可溶性膳食纖維的分子量分布圖

注：

圖2中的

1為原料蘋果渣提取的可溶性膳食纖維的紅外光譜圖；

2為經(jīng)本發(fā)明方法處理后的蘋果渣提取的可溶性膳食纖維的紅外光譜圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

第一步，取300 g蘋果渣原料，除雜，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的K₂CO₃溶液預(yù)浸，蘋果渣與K₂CO₃溶液的比例為1:4（g: mL），預(yù)浸溫度20℃，預(yù)浸時間1 h，預(yù)浸結(jié)束后過濾，除去K₂CO₃溶液，用清水沖洗2次，獲得預(yù)浸蘋果渣。

第二步，將預(yù)浸蘋果渣去水分，使蘋果渣含水量為15%，放入到汽爆缸中，壓力0.2 MPa，保壓時間10 s，瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

第三步，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，粉碎至粒度20目，獲得蘋果渣中可溶性膳食纖維含量在35%以上。

實(shí)施例2

第一步，取300 g蘋果渣原料，除雜，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的K₂CO₃溶液預(yù)浸，蘋果渣與K₂CO₃溶液的比例為1:12（g: mL），預(yù)浸溫度45℃，預(yù)浸時間8 h，預(yù)浸結(jié)束后過濾，除去K₂CO₃溶液，用清水沖洗2次，獲得預(yù)浸蘋果渣。

第二步，將預(yù)浸蘋果渣去水分，使蘋果渣含水量為100%，放入到汽爆缸中，壓力1.2 MPa，保壓時間120 s，瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

第三步，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，粉碎至粒度60目，獲得蘋果渣中可溶性膳食纖維含量在35%以上。

實(shí)施例3

第一步，取300 g蘋果渣原料，除雜，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的K₂CO₃溶液預(yù)浸，蘋果渣與K₂CO₃溶液的比例為1:20（g: mL），預(yù)浸溫度70℃，預(yù)浸時間15 h，預(yù)浸結(jié)束后過濾，除去K₂CO₃溶液，用清水沖洗2次，獲得預(yù)浸蘋果渣。

第二步，將預(yù)浸蘋果渣去水分，使蘋果渣含水量為200%，放入到汽爆缸中，壓力2.4 MPa，保壓時間180 s，瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

第三步，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，粉碎至粒度120目，獲得蘋果渣中可溶性膳食纖維含量在35%以上。

實(shí)施例4

第一步，取300 g蘋果渣原料，除雜，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的K₂CO₃溶液預(yù)浸，蘋果渣與K₂CO₃溶液的比例為1:20（g: mL），預(yù)浸溫度20℃，預(yù)浸時間15 h，預(yù)浸結(jié)束后過濾，除去K₂CO₃溶液，用清水沖洗2次，獲得預(yù)浸蘋果渣。

第二步，將預(yù)浸蘋果渣去水分，使蘋果渣含水量為15%，放入到汽爆缸中，壓力0.2MPa，保壓時間180 s，瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

第三步，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，粉碎至粒度20目，獲得蘋果渣中可溶性膳食纖維含量在35%以上。

實(shí)施例5

第一步，取300 g蘋果渣原料，除雜，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的K₂CO₃溶液預(yù)浸，蘋果渣與K₂CO₃溶液的比例為1:5（g: mL），預(yù)浸溫度20℃，預(yù)浸時間1h，預(yù)浸結(jié)束后過濾，除去K₂CO₃溶液，用清水沖洗2次，獲得預(yù)浸蘋果渣。

第二步，將預(yù)浸蘋果渣去水分，使蘋果渣含水量為200%，放入到汽爆缸中，壓力2.4 MPa，保壓時間10 s，瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

第三步，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，粉碎至粒度120目，獲得蘋果渣中可溶性膳食纖維含量在35%以上。

對比試驗例

對比試驗例1

本發(fā)明試驗例：

第一步，取300 g蘋果渣原料（可溶性膳食纖維含量為6.34%），除雜，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的K₂CO₃溶液預(yù)浸，蘋果渣與K₂CO₃溶液的比例為1:4（g: mL），預(yù)浸溫度20℃，預(yù)浸時間1 h，預(yù)浸結(jié)束后過濾，除去K₂CO₃溶液，用清水沖洗2次，獲得預(yù)浸蘋果渣。

第二步，將預(yù)浸蘋果渣去水分，使蘋果渣含水量為15%，放入到汽爆缸中，壓力0.2 MPa，保壓時間10 s，瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

第三步，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，粉碎至粒度20目，獲得蘋果渣中可溶性膳食纖維含量在35.12%。

只采用蒸汽爆破試驗例：

第一步，取300 g蘋果渣原料（可溶性膳食纖維含量為6.34%），除雜，放入到汽爆缸中，壓力0.2 MPa，保壓時間10 s，瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

第二步，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，獲得蘋果渣中可溶性膳食纖維含量在18.36%。

對比試驗例2

本發(fā)明試驗例：

第一步，取300 g蘋果渣原料（可溶性膳食纖維含量為6.34%），除雜，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的K₂CO₃溶液預(yù)浸，蘋果渣與K₂CO₃溶液的比例為1:12（g: mL），預(yù)浸溫度45℃，預(yù)浸時間8 h，預(yù)浸結(jié)束后過濾，除去K₂CO₃溶液，用清水沖洗2次，獲得預(yù)浸蘋果渣。

第二步，將預(yù)浸蘋果渣去水分，使蘋果渣含水量為100%，放入到汽爆缸中，壓力1.2 MPa，保壓時間120 s，瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

第三步，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，粉碎至粒度60目，獲得蘋果渣中可溶性膳食纖維含量在35.93%。

只采用蒸汽爆破試驗例：

第一步，取300 g蘋果渣原料（可溶性膳食纖維含量為6.34%），除雜，放入到汽爆缸中，壓力1.2 MPa，保壓時間120 s，瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

第二步，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，獲得蘋果渣中可溶性膳食纖維含量在19.20%。

對比試驗例3

本發(fā)明試驗例：

第一步，取300 g蘋果渣原料（可溶性膳食纖維含量為6.34%），除雜，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的K₂CO₃溶液預(yù)浸，蘋果渣與K₂CO₃溶液的比例為1:20（g: mL），預(yù)浸溫度70℃，預(yù)浸時間15 h，預(yù)浸結(jié)束后過濾，除去K₂CO₃溶液，用清水沖洗2次，獲得預(yù)浸蘋果渣。

第二步，將預(yù)浸蘋果渣去水分，使蘋果渣含水量為200%，放入到汽爆缸中，壓力2.4 MPa，保壓時間180 s，瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

第三步，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，粉碎至粒度120目，獲得蘋果渣中可溶性膳食纖維含量在35.62%。

只采用蒸汽爆破試驗例：

第一步，取300 g蘋果渣原料（可溶性膳食纖維含量為6.34%），除雜，放入到汽爆缸中，壓力2.4 MPa，保壓時間180 s，瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

第二步，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，獲得蘋果渣中可溶性膳食纖維含量在18.38%。

對比試驗例4

本發(fā)明試驗例：

第一步，取300 g蘋果渣原料（可溶性膳食纖維含量為6.34%），除雜，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的K₂CO₃溶液預(yù)浸，蘋果渣與K₂CO₃溶液的比例為1:20（g: mL），預(yù)浸溫度20℃，預(yù)浸時間15 h，預(yù)浸結(jié)束后過濾，除去K₂CO₃溶液，用清水沖洗2次，獲得預(yù)浸蘋果渣。

第二步，將預(yù)浸蘋果渣去水分，使蘋果渣含水量為15%，放入到汽爆缸中，壓力0.2MPa，保壓時間180 s，瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

第三步，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，粉碎至粒度20目，獲得蘋果渣中可溶性膳食纖維含量在35.37%。

只采用蒸汽爆破試驗例：

第一步，取300 g蘋果渣原料（可溶性膳食纖維含量為6.34%），除雜，放入到汽爆缸中，壓力0.2MPa，保壓時間180 s，瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

第二步，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，獲得蘋果渣中可溶性膳食纖維含量在17.88%。

對比試驗例5

本發(fā)明試驗例：

第一步，取300 g蘋果渣原料（可溶性膳食纖維含量為6.34%），除雜，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的K₂CO₃溶液預(yù)浸，蘋果渣與K₂CO₃溶液的比例為1:5（g: mL），預(yù)浸溫度20℃，預(yù)浸時間1h，預(yù)浸結(jié)束后過濾，除去K₂CO₃溶液，用清水沖洗2次，獲得預(yù)浸蘋果渣。

第二步，將預(yù)浸蘋果渣去水分，使蘋果渣含水量為200%，放入到汽爆缸中，壓力2.4 MPa，保壓時間10 s，瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

第三步，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，粉碎至粒度120目，獲得蘋果渣中可溶性膳食纖維含量在35.76%。

只采用蒸汽爆破試驗例：

第一步，取300 g蘋果渣原料（可溶性膳食纖維含量為6.34%），除雜，放入到汽爆缸中，壓力2.4 MPa，保壓時間10 s，瞬間爆破，得到爆破狀態(tài)蘋果渣。

第二步，將蒸汽爆破得到的蘋果渣烘干至水分6%以下，獲得蘋果渣中可溶性膳食纖維含量在19.05%。

上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉，而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之內(nèi)。