具有降糖、降脂作用的改性大豆膳食纖維粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及大豆膳食纖維粉的加工工藝，具體涉及具有降糖、降脂作用的改性大 豆膳食纖維粉的制備方法，屬于食品加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 豆渣是大豆分離出油脂、蛋白后的副產(chǎn)物，一般只作為飼料或廢棄物處理，經(jīng)濟效 益較低。豆渣中含有豐富的纖維素、維生素、磷脂類化合物和礦物元素等，可以制成膳食纖 維粉，其具有降低血液中膽固醇含量，促進腸道蠕動，預防腸癌及減肥等功效。豆渣的開發(fā) 利用已引起人們的高度重視。目前尚無有效地從豆渣中提取純度高、性能好、成本低的膳食 纖維的方法，不能滿足食品行業(yè)生產(chǎn)的需求。
[0003] 大豆膳食纖維的主要功能為：
[0004] 1、治療糖尿病。膳食纖維可提高胰島素受體的敏感性，提高胰島素的利用律；膳 食纖維具有持水性，在消化道形成很黏的液體，增加腸液的黏度，在小腸阻礙消化物與內(nèi)容 物結(jié)合，減緩小腸對葡萄糖的吸收，抑制膳后血糖升高，從而達到調(diào)節(jié)糖尿病患者的血糖水 平，治療糖尿病的作用。
[0005] 2、預防和治療冠心病。血清膽固醇含量的升高會導致冠心病。膽固醇和膽酸的排 出與膳食纖維有著極為密切的關(guān)系。膳食纖維可與膽酸結(jié)合，而使膽酸迅速排出體外，同時 膳食纖維與膽酸結(jié)合的結(jié)果，會促使膽固醇向膽酸轉(zhuǎn)化，從而降低了膽固醇水平。
[0006] 3、降壓作用。膳食纖維能夠吸附離子，與腸道中的鈉離子、鉀離子進行交換，從而 降低血液中的鈉鉀比值，從而起到降血壓的作用。
[0007] 4、抗癌作用。自七十年代以來，膳食纖維在抗癌方面的研究報道日益增多，尤其是 膳食纖維與消化道癌的關(guān)系。早期在印度的調(diào)查顯示，生活在印度北部人們膳食纖維的食 用量大大高于南部，而結(jié)腸癌的發(fā)病率也大大低于南部。
[0008] 科學家做了更加深入的研究，發(fā)現(xiàn)膳食纖維防治結(jié)腸癌有以下幾點原因：結(jié)腸中 一些腐生菌能產(chǎn)生致癌物質(zhì)，而腸道中一些有益微生物能利用膳食纖維產(chǎn)生短鏈脂肪酸， 這類短鏈脂肪酸能抑制腐生菌的生長；膽汁中的膽酸和鵝膽酸可被細菌代謝為細胞的致癌 劑和致突變劑，膳食纖維能束縛膽酸等物質(zhì)并將其排出體外，防止這些致癌物質(zhì)的產(chǎn)生；膳 食纖維能促進腸道蠕動，增加糞便體積，縮短排空時間，從而減少食物中致癌物與結(jié)腸接觸 的機會；腸道中的有益菌能夠利用膳食纖維產(chǎn)生丁酸，丁酸能抑制腫瘤細胞的生長增殖，誘 導腫瘤細胞向正常細胞轉(zhuǎn)化，并控制致癌基因的表達。
[0009] 5、減肥治療肥胖癥。膳食纖維取代了食物中一部分營養(yǎng)成份的數(shù)量，而使食物總 攝取量減少。膳食纖維能增加唾液和消化液的分泌，對胃起到了填充作用，同時吸水膨脹， 能產(chǎn)生飽腹感而抑制進食欲望。另外，膳食纖維能與部分脂肪酸結(jié)合，這種結(jié)合使得當脂肪 酸通過消化道時，不能被吸收，因此減少了對脂肪的吸收率。
[0010] 6、治療便秘。膳食纖維具有很強的持水性，其吸水率高達10倍。它吸水后使腸內(nèi) 容物體積增大，大便變松變軟，通過腸道時會更順暢更省力。與此同時，膳食纖維作為腸內(nèi) 異物能刺激腸道的收縮和蠕動，加快大便排泄，起到治便秘的功效。
[0011] 7、清除外源有害物質(zhì)。膳食纖維對陽離子有較強的結(jié)合和交換能力，能吸附結(jié)合 有機化合物，可以作為某些環(huán)境污染物質(zhì)最后的屏障，防止它們最終侵害人體，起到解毒作 用。目前已發(fā)現(xiàn)膳食纖維對鈣、萊、鉛、高濃度銅、鋅，特別是有機陽離子具有清除能力?？?使它們的濃度由中毒水平達到安全水平。此外，不溶性膳食纖維可縮短糞便在腸道的停留 時間，稀釋有害物質(zhì)在腸道中的濃度，減少有害物如黃曲霉毒素、亞硝胺、酚、多環(huán)芳烴等在 腸道的滯留時間，從而減少人體對它們的吸收。水溶性膳食纖維被人體消化吸收，進入大腸 內(nèi)為雙歧桿菌所利用，促進雙歧桿菌增殖。雙歧桿菌能分解致癌物亞硝胺，并能提高巨噬細 胞的吞噬能力，增加人體免疫功能和對腫瘤的抵抗力。
[0012] 低聚糖是指由2~10個單糖組成的糖類，由于其聚合度低，所以稱作低聚糖。而功 能性低聚糖，指的是不為人體酶解，在小腸中不被吸收的不消化的低聚糖。但低聚糖進人大 腸后，能促進體內(nèi)雙歧桿菌的增殖，即通常所說的雙歧因子。"功能性低聚糖通用技術(shù)規(guī)則 行業(yè)標準"中，規(guī)定的功能性低聚糖定義為：功能性低聚糖（functional oligosaccharide) 是由2~10個相同或不同的單糖，以糖苷鍵聚合而成；具有糖類某些共同的特性，可直接代 替糖料，作為甜食品配料。但不被人體胃酸、胃酶降解。不在小腸吸收，可到達大腸部；具有 促進人體雙歧桿菌的增殖等生理功能。
[0013] 歐洲研究者經(jīng)多年研究證實低聚果糖不僅能促進鈣吸收而且能提高骨礦物質(zhì)密 度，減輕骨質(zhì)疏松的危險。
[0014] 日本對低聚半乳糖對促進鈣吸收作用進行大鼠實驗，結(jié)果顯示，大鼠大腿骨鈣吸 收率從148增至156,鈣保留量每天從21. 6毫克增至24毫克。這可能和雙歧菌發(fā)酵低聚 糖，產(chǎn)生乙酸、丁酸、丙酸有關(guān)。
[0015] 高純低聚糖不被造成齲齒的鏈球菌利用，不被口腔酶液分解，有防齲功能。但應(yīng)注 意，市場商品低聚糖有效物只有50 %時，即商品中還殘留有葡萄糖，麥芽糖，蔗糖等糖類，不 能作防齲食品配料使用。
[0016] 低聚糖有調(diào)整腸道功能，潤腸通便，能有效緩解老年人的便秘。每天服用50型一 低聚異麥芽糖15-20克，經(jīng)常服用，對習慣性便秘者有明顯效果。但也不宜一次攝入過多， 否則會導致腹瀉。日本市場銷售的低聚糖食品標簽，均注明不宜攝入過量。
[0017] 有些低聚糖如低聚麥芽糖包括麥芽三糖到麥芽七糖，它們只是在物理性能上如耐 寒、低黏度、抗變性方面比麥芽糖好，能生產(chǎn)性能各異的甜食，但它們易消化，不具備對雙歧 桿菌的增殖功能。
[0018] 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和生活的提高，全國居民的健康狀況，有了明顯改善。但由于飲食 結(jié)構(gòu)不合理，如脂肪攝入量過多等原因，各種常見病、多發(fā)病的患病率增加。
[0019] 據(jù)全國居民的健康狀況調(diào)查報告指出高血壓患病率18. 8%，總?cè)藬?shù)1. 6億多；糖 尿病患病率2. 6 %，大城市達6. 4%，全國患病人數(shù)2000多萬，另有近2000萬糖耐量異常； 糖尿病協(xié)會報告為4000-5000萬人；成人超重率22. 8%，總?cè)藬?shù)2億人，大城市超重患病 率達30%，全國肥胖率7. 1%，達6000多萬人，兒童肥胖率8. 1%;血脂異?；疾÷?8. 6%， 達1. 6億人。以上尚血壓、尚血脂、肥胖病、超體重、脂肪肝等疾病，均和尚血脂有一定關(guān)系。 如何通過改善飲食結(jié)構(gòu)，采用功能食品的形式，來控制人體的血脂水平，以預防和控制冠心 病的發(fā)生和發(fā)展，這是全世界醫(yī)藥、食品、營養(yǎng)界關(guān)注的熱點。功能食品包括各種營養(yǎng)食品、 保健食品、膳食補充劑，特別是一些以普通食品和飲料為載體，添加具有防病抗病功能因子 的功能食品，是當今國內(nèi)外食品工業(yè)新的增長點。
[0020] 發(fā)達國家針對三高癥、超體重的普遍性，如美國成人超體重60%，十分強調(diào)低熱 量、低脂肪食品的開發(fā)。目前美國市場非常流行一種低碳水化合物產(chǎn)品，意思是食品中的可 消化性糖類（包括淀粉、蔗糖、麥芽糖、葡萄糖等）很少，而不消化性的纖維（包括水溶性和 水不溶性的纖維素）比較多。這種食品能滿足消費者的口感，但又不會增加體重。過去五 年，美國有1000種以上的低碳水化合物產(chǎn)品進入市場，但價格未見下降。
[0021] 日本市場各種功能食品289種，其中調(diào)整腸道功能的低聚糖類占61種、食品纖維 類50種。
[0022] 歸納起來，國際上針對三高癥和超體重者開發(fā)了三大類功能配料，一是糖醇，二是 膳食纖維，三是低聚糖。
[0023] 低聚糖的優(yōu)越性在于低聚糖既有食糖替代品糖醇的功能，具有一定甜度和某些糖 類的屬性；又有纖維素促進腸道有益菌的繁殖、抑制有害菌滋長的功能，完全適合高血脂和 超體重人群功能食品的要求。且在價格上比糖醇和膳食纖維，具有競爭優(yōu)勢。
[0024] 功能性低聚糖在自然界廣泛存在，和人類食物有關(guān)的如：香蕉、大麥、洋蔥、洋姜 中含有低聚果糖；竹筍中含有低聚木糖；大豆中含有水蘇糖和棉籽糖；淀粉糖化液中含有 低聚異麥芽糖；酸奶中含有低聚半乳糖。特別應(yīng)指出的是，日本研究發(fā)現(xiàn)人乳中也含有低聚 半乳糖。由于自然界食品中功能性低聚糖含量相對較低，所以商品化的功能性低聚糖，是通 過天然物富集或用生物合成工業(yè)生產(chǎn)的。大豆膳食纖維與低聚糖的結(jié)合具有促進體內(nèi)有益 菌生長，改善腸道功能，與大豆膳食纖維具有雙重降糖、降脂作用。
[0025] 傳統(tǒng)的大豆膳食纖維加工工藝為：濕豆渣、水解、堿溶酸沉、板框過濾、閃蒸干燥、 超微粉碎等工藝制成。也有采用酶解工藝生產(chǎn)大豆膳食纖維，其工藝方法為：濕豆渣、水解、 堿溶酸沉、雙氧水除色、酶解、閃蒸干燥、過濾、冷卻、微粉碎、微波殺菌制成。但此類工藝存 在產(chǎn)品質(zhì)量差、產(chǎn)量低的缺陷。而且，由于低聚糖的粘性較大，此類工藝不適合低聚糖改性 膳食纖維的生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0026] 本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)存在的不足，提供一種純度高、性能好、成本低 的具有降糖、降脂作用的改性大豆膳食纖維粉的制備方法。
[0027] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下。
[0028] 具有降糖、降脂作用的改性大豆膳食纖維粉的制備方法，包括如下步驟：
[0029] 步驟1:水解
[0030] 將濕豆渣和水按照濕豆渣：水=1:1. 5~2重量份配比混合，攪拌15~20min，使 濕豆渣充分水解，得到漿狀物質(zhì)A。濕豆渣的含水量為60%~90%。
[0031] 步驟2:中和
[0032] 用堿液將漿狀物質(zhì)A的pH值調(diào)節(jié)至7. 5~7. 8,制得漿狀物質(zhì)B。
[0033] 步驟3:添加低聚糖
[0034] 將低聚糖和漿狀物質(zhì)B按照低聚糖：漿狀物質(zhì)B = 1:3~4的重量份配比混合， 制得楽狀物質(zhì)C。
[0035] 步驟4 :乳化
[0036] 將衆(zhòng)狀物質(zhì)C用乳化機進行乳化，乳化時壓力為150bar~250bar，時間5min~ 7min，制得漿狀物質(zhì)D。乳化劑采用間歇式高剪切，其工作過程為：
[0037] 1.在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的離心力作用下，圖中的物料從工作頭的上下進料區(qū)域 同時從軸向吸入工作腔。
[0038] 2.強勁的離心力將物料從徑向甩入定、轉(zhuǎn)子之間狹窄精密的間隙中。同時受到離 心擠壓、撞擊等作用力，使物料初步分散乳化。
[0039] 3.在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子外端產(chǎn)生至少15m/s以上的線速度，最高可至40m/s，并形成 強烈的機械及液力剪切、液層摩擦、撞擊撕裂，使物料充分的分散、乳化、均質(zhì)、破碎、同時通 過定子槽射出。乳化機就是通過與發(fā)動機連接的均質(zhì)頭的高速旋轉(zhuǎn)，對物料進行剪切，分 散，撞擊。這樣物料就會變得更加細膩，促使固液相融。
[0040] 4.物料不斷高速地從徑向射出，在物料本身和容器壁的阻力下改變流向，與此同 時在轉(zhuǎn)子區(qū)產(chǎn)生的上、下軸向抽吸力的作用下，又形成上、下兩股強烈的翻動湍流。物料經(jīng) 過數(shù)次循環(huán)，最終完成分散、乳化、均質(zhì)過程。
[0041] 步驟5:均質(zhì)
[0042] 將漿狀物質(zhì)D用均質(zhì)機進行均質(zhì)，均質(zhì)時，壓力為IOObar~250bar，均質(zhì)時間 7min~lOmin，制得衆(zhòng)狀物質(zhì)E。
[0043] 均質(zhì)時，轉(zhuǎn)子和定子的精密配合，工作頭（轉(zhuǎn)子和定子鍛件制造）爪式結(jié)構(gòu)，雙向 吸料，剪切效率高。均質(zhì)機采用間歇式高剪切分散乳化均質(zhì)機是通過轉(zhuǎn)子高速平穩(wěn)的旋轉(zhuǎn)， 形成高頻、強烈的圓周切線速度、角向速度等綜合動能。其效能為：在定子的作用下，定、轉(zhuǎn) 子合理狹窄的間隙中形成強烈、往復的液力剪切、摩擦、離心擠壓、液流碰撞等綜合效應(yīng)，物 料在容器中循環(huán)往復，以上工作過程，將漿狀物質(zhì)研磨。
[0044] 經(jīng)過乳化和均質(zhì)，纖維已經(jīng)被磨的很細，足夠長的均質(zhì)時間，生產(chǎn)的膳食纖維粉末 可以通過400目的篩。
[0045] 步驟6:閃蒸殺菌
[0046] 用0. 4~0. 6Mpa的飽和蒸汽與漿狀物質(zhì)E充分接觸，使?jié){狀物質(zhì)E瞬時升高到 140~150°C，并在保持管中保持5~15s，然后通入高真空罐中閃蒸，并使其溫度迅速降低 到50~55°C，制得漿狀物質(zhì)F。閃蒸殺菌的工藝見圖1。采用圖1所示工藝，高溫高壓水蒸 汽與低溫的漿狀物質(zhì)E直接接觸使?jié){狀物質(zhì)E在迅速升溫滅菌的同時，