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喷雾干燥技术在膳食纤维制备中的实践与应用解析

返回列表 浏览:260 日期:2020-04-18

在营养学界,膳食纤维被称为人体必需的“第七类营养素”,与蛋白质、脂肪、碳水化合物等传统营养素并列,对人体健康有着不可替代的作用。从科学定义来看,膳食纤维是植物中天然存在、从植物中提取或直接合成的聚合度不小于3、可食用且不能被人体小肠消化吸收的碳水化合物聚合物,根据溶解性可分为可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维两大类。其中,可溶性膳食纤维能部分溶于水,多存在于豆类、水果中,可帮助调节血糖、降低胆固醇;不溶性膳食纤维不溶于水,常见于谷物麸皮、全谷类等,能促进肠道蠕动、预防便秘。

凭借独特的生理功能和理化特性,膳食纤维已广泛应用于多个行业。在食品行业,它是重要的食品添加剂,可改善烘焙食品的保湿性、延长保质期,提升乳制品的口感与风味,还能用于制作高纤饼干、代餐粉等功能性食品;在饮料行业,添加膳食纤维可提高饮品的稳定性和冲调性,防止结块,功能性膳食纤维饮料已成为市场热点;在保健品行业,膳食纤维因体重控制、肠道健康等功效,被广泛用于益生元产品、减肥保健品等;此外,在医药制品领域,它也被用于辅助调节慢性病的相关制剂中。

随着膳食纤维需求的持续攀升,高效的制备技术成为行业关注的重点。喷雾干燥技术因具有干燥速度快、产品质量稳定、易于工业化生产等优势,在膳食纤维制备中得到广泛应用。以下为三个典型的那艾仪器喷雾干燥机制备膳食纤维的实践案例。

某公司以核桃粕为原料,采用气流喷雾干燥技术实现了蛋白质与膳食纤维的连续提取及分离,有效提升了农产品废料的利用率。该工艺首先将核桃粕置于真空微波干燥器中,在真空度60-80kPa、微波功率100-200kW的条件下干燥30-40分钟,使水分控制在5%-8%,干燥后经超微粉碎过100-120目筛得到核桃粕粉。随后将核桃粕粉与蒸馏水按1:20-1:30的质量比混合磨浆,用碳酸氢钠调节pH至8.5-9.0,经微波辅助提取后离心分离,得到上清液和沉淀两部分。上清液经调酸离心后冷冻干燥制备蛋白粉,沉淀则与上清液副产物按1:10-1:20的质量比混合,加入复合酶进行酶解处理。酶解完成后离心分离得到上清液和沉淀,上清液经3-4倍体积的95%乙醇醇沉2-3小时,离心清洗后采用气流喷雾干燥机干燥,参数设定为进风温度120-180℃、出风温度60-80℃、压缩空气流量500-800mL/h,最终得到水溶性膳食纤维;沉淀经无水乙醇和水洗后,在相同的气流喷雾干燥参数下处理,获得水不溶性膳食纤维。该工艺不仅提高了膳食纤维的纯度和产率,还实现了核桃粕的综合利用,减少了资源浪费。

某公司针对大豆渣中水溶性膳食纤维含量低的问题,采用纳滤结合气流喷雾干燥的技术路线,制备出高品质的大豆渣水溶性膳食纤维。工艺第一步先制备不溶性大豆渣膳食纤维:大豆渣原料干燥粉碎后加水混匀过胶体磨,经70-90℃预煮30分钟,调节pH至9.5后加入碱性脂肪酶反应2-4小时,再加入NaOH加热搅拌,随后经3500rpm离心30分钟收集沉淀,反复水洗离心3次以上,70℃以下烘干粉碎过120目筛即得。第二步进行不溶性膳食纤维的改性处理:将其粉碎过120目筛,按1:15-1:25的质量比加水混匀过胶体磨2次以上,在105-130℃、1.2×10⁵-2.4×10⁵Pa的条件下蒸煮30-60分钟,降温至40-50℃并调节pH至4.0-5.0,加入占原料质量0.3%-0.5%的纤维素半纤维素复合酶酶解4-8小时,经10000rpm离心30分钟收集上清液。第三步为纳滤浓缩与喷雾干燥:采用截留相对分子量150-1000的纳滤膜,在30-50℃、0.3-0.9MPa的条件下对上清液进行纳滤处理,收集截留液后进行气流喷雾干燥,设定进口温度160℃、出口温度90℃、雾化空气压力150-210kPa、进样流速500-800mL/h,最终得到的水溶性膳食纤维产品纯度高,生理活性强。

某公司以小麦麸皮为原料,通过超声波预处理-亚临界水萃取结合喷雾干燥的工艺,高效制备可溶性膳食纤维。具体步骤为:先将小麦麸皮超微粉碎,按1:10的质量比浸于蒸馏水中,分别加入占小麦麸皮质量1%的α-淀粉酶和木瓜蛋白酶,在55℃条件下处理2小时,纱布过滤后滤渣105℃烘干备用。将预处理后的小麦麸皮粉加入pH值为4.6的柠檬酸水溶液中,固液比控制在1:30-1:50(w/v),置于超声波细胞破碎仪中以350W功率处理30分钟。随后将混合液加入亚临界萃取釜,在20MPa压力、150-210℃温度下萃取20-40分钟,冷却后离心收集上清液。上清液经浓缩后,加入4倍体积的95%乙醇沉淀2小时以上,离心收集沉淀并溶解,通过分子截留量8000-12000Da的透析袋透析纯化,最后经喷雾干燥处理得到白色粉末状的麦麸可溶性膳食纤维。该工艺采用柠檬酸水溶液作为溶剂,安全无毒且成本低廉,同时通过超声波预处理破坏细胞壁结构,显著提高了可溶性膳食纤维的溶出率和纯度,易于实现工业化生产。

喷雾干燥技术凭借其高效、稳定的特点,为膳食纤维的规模化制备提供了可靠支撑。上述案例从不同原料出发,结合不同的预处理工艺与喷雾干燥参数,实现了膳食纤维的高效制备,既提升了产品品质,也拓展了农产品废料的综合利用途径。随着技术的不断优化,相信喷雾干燥技术在膳食纤维制备领域将发挥更大的作用,为健康食品行业的发展注入更多动力。

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