技术领域
本发明涉及制糖甜菜粕的深加工领域，确切的说是一种甜菜膳食纤维的脱色、超微粉碎制备方法及优化，具体涉及一种具有较好的颜色、较高膳食纤维含量及功能特性的甜菜膳食纤维及其制备方法。
背景技术
膳食纤维主要来自于植物的细胞壁，包含纤维素、半纤维素、树脂、果胶及木质素等，它不能够被人体内的消化酶水解，目前已经被列为第七大人体必需营养素，具有较高的营养价值。同时，膳食纤维在防治心血管疾病、癌症、糖尿病以及其它疾病方面具有重要作用。膳食纤维不但可以清洁消化道和增强消化功能，稀释和加速食物中的致癌物质和有毒物质的移除，保护脆弱的消化道和预防结肠癌；膳食纤维的足够的摄入还可以让血液中的血糖和胆固醇控制在理想的水平。
甜菜粕中的纤维含量约为80％，是食用膳食纤维的充足来源。甜菜粕纤维中的膳食含量较高，淀粉等其它物质含量较低，是国内外普遍认可的食用膳食纤维原料。随着人们生活水平的不断提高，人们越来越注重食品的质量与营养，高膳食纤维类食品的摄入受到了消费者的青睐。这也极大地刺激了科学工作者对膳食纤维的研究，但是甜菜粕膳食纤维的色泽较深，如果直接应用于食品加工，会对产品的感官质量产生不良的影响，这就限制了甜菜粕膳食纤维在食品中的应用。因此，对甜菜膳食纤维进行脱色研究具有重要的意义。
过氧化氢是一种被普遍采用的无氯脱色剂，要是利用过氧化氢分解产生过氧氢阴离子的氧化作用，通过改变木素发色基团结构，或使木质素降解并溶解出来，达到脱色的效果。过氧化氢脱色是膳食纤维类食品脱色的较常用方法，不但操作简便，效果显著，而且成本较低。
超微粉碎技术是近年发展起来的一门高新技术。由于超微粉的颗粒很小，因而产生许多特有的微粉学特征：如同介质作用力显著加强，与其它物质的混合均匀性得到改善，其分散性、包容性、伸展性、吸附性、溶解性、亲和力、爆炸性、热学性质等均发生了巨大变化。因此，在化工、金属、非金属材料、医药、生物工程、食品、军工、航天、电子和机械等诸多领域，特别是在农产品加工中得到广泛应用，给农产品精深加工带来一个新局面。在不改变分子结构的情况下，改变了农产品的物性，提高了品质，开发了更多新产品，扩大了农产品
目前我国黑龙江地区和新疆地区制糖后的甜菜粕，除少量用于饲料工业外，大部分没有适当用途，经济效益不高，还造成了环境污染和资源的浪费。本发明旨在生产一种较好感官性能的甜菜粕膳食纤维，以甜菜粕为原料进行脱色不仅为利用甜菜粕膳食纤维进行食品加工提供依据和技术支撑，还提高了甜菜综合利用率和产品附加值，对减少环境污染也有重要意义。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种甜菜膳食纤维的制备方法，并进而得到一种具有较好的颜色、较高膳食纤维含量及功能特性的甜菜膳食纤维。
为解决上述技术问题，本发明的是通过如下技术方案实现的：
本发明提供了一种甜菜膳食纤维的制备方法，包含以下步骤：
(1)脱水分选：取甜菜制糖后的甜菜水丝，脱水，分选，得到甜菜粕原料；
(2)脱色处理：将所述甜菜粕原料与过氧化氢水溶液混合均匀得到料液，过氧化氢水溶液浓度为2％-5％；
(3)调节pH值：强碱溶液调节所述料液的pH为7-11，控制反应温度在40-80℃，脱色时间1-2.5小时；
(4)清洗：将反应后的料液冷却到40℃以下，滤除反应后的液体，并以清水清洗反应后的甜菜粕原料；
(5)脱水干燥：将清洗后的甜菜粕原料脱水，并在鼓风干燥箱中烘干，得到干燥甜菜粕；
(6)粉碎：将所述干燥甜菜粕进行超微粉碎处理，得到甜菜膳食纤维粉。
优选的，所述提取方法，包括如下步骤：
(1)脱水分选：取甜菜制糖后的甜菜水丝，脱水，分选，得到甜菜粕原料；
(2)脱色处理：将所述甜菜粕原料与过氧化氢水溶液混合均匀得到料液，过氧化氢水溶液浓度为3％-5％；
(3)调节pH值：以强碱溶液调节所述料液的pH为9-11，控制反应温度在50-80℃，脱色时间1.5-2小时；
(4)清洗：将反应后的料液冷却到40℃以下，进行固液分离，并以清水清洗反应后的甜菜粕原料；
(5)脱水干燥：将清洗后的甜菜粕原料脱水，并在鼓风干燥箱中于90-120℃温度下烘干，得到干燥甜菜粕；
(6)粉碎：将所述干燥甜菜粕进行超微粉碎处理，得到甜菜膳食纤维粉。
所述步骤(2)中，甜菜粕原料与过氧化氢水溶液的料液比为1∶6至1∶12，并进一步优选至1∶8至1∶10。
所述步骤(4)中，所述清洗的过程为用物料2倍以上体积的清水，清洗2次以上。
所述步骤(3)中，所述强碱溶液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、氢氧化钙、氢氧化钡中的一种。
所述步骤(4)中，所述固液分离的方法包括抽滤、压滤、渗滤或离心分离。
所述步骤(5)中，所述干燥的温度优选至100-120℃。
所述步骤(5)中，所述干燥的时间为2-8小时，并进一步优选至4-6小时。
所述步骤(5)中，所述脱水的方法包括抽滤、压滤、渗滤或离心分离。
本发明还公开上述的提取方法制备得到的甜菜膳食纤维，以及所述的甜菜膳食纤维用于食品原料及保健品添加剂的用途。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
1、本发明所述的甜菜膳食纤维提取工艺，主要采用过氧化氢溶液处理的方式进行提取，并在脱色步骤中，通过调节料液的pH为3-11的方式，控制反应温度在20-80℃，加速了脱色反应的进行，使得甜菜粕原料中的色素成分更易氧化去除，同时过氧化氢作用下使得膳食纤维成分与杂质成分中的化学键发生断裂，杂质成分在清洗过程中被部分脱除，进一步提升了提取得到的甜菜膳食纤维的膳食纤维含量、颜色白度。
2、本发明所述方案对所述提取方法的各步骤参数进行了优化，进一步调控所述pH为7-11，且调节所述脱色步骤中，控制反应温度在40-70℃，脱色时间1-2.5小时使得所述提取得到的甜菜膳食纤维的膳食纤维含量、颜色白度进一步大幅跃迁；
3、本发明所述方法更加适合工业化生产，甜菜膳食纤维具有相对较高的得率，应用本发明方法制备的甜菜膳食纤维持水性、持油性较好；
4、本发明方法提取得到的甜菜膳食纤维作为食品工业中的营养成分或者持水剂、持油剂使用具有更为优质的性能，从而提高制糖工业经济效益，又能为废弃物的进一步综合利用提供较好的途径。
具体实施方式
实施例1
本实施例所述甜菜膳食纤维通过如下步骤提取：
(1)取甜菜制糖后的甜菜水丝适量，脱水，分选，得到甜菜粕原料；
(2)将甜菜粕原料与过氧化氢水溶液混合均匀得到料液，过氧化氢水溶液浓度为4％，甜菜粕原料与过氧化氢水溶液的料液比为1∶8；
(3)以1mol／L的氢氧化钠溶液调节所述料液的pH为9，控制反应温度在65℃，脱色时间2.5小时；
(4)将反应后的料液冷却到40℃以下，采用压滤方式进行固液分离，并以物料2倍体积的清水，清洗2次；
(5)将清洗后的甜菜粕原料采用压滤方式脱水，并在鼓风干燥箱中于90℃温度下烘干8小时，得到干燥甜菜粕；
(6)将干燥甜菜粕进行超微粉碎处理，得到甜菜膳食纤维粉。
实施例2
本实施例所述甜菜膳食纤维通过如下步骤提取：
(1)取甜菜制糖后的甜菜水丝适量，脱水，分选，得到甜菜粕原料；
(2)将甜菜粕原料与过氧化氢水溶液混合均匀得到料液，过氧化氢水溶液浓度为5％，甜菜粕原料与过氧化氢水溶液的料液比为1∶6；
(3)以1mol／L的氢氧化钠溶液调节所述料液的pH为9，控制反应温度在65℃，脱色时间1.5小时；
(4)将反应后的料液冷却到40℃以下，采用压滤方式进行固液分离，并以物料2倍体积的清水，清洗2次；
(5)将清洗后的甜菜粕原料采用压滤方式脱水，并在鼓风干燥箱中于110℃温度下烘干4小时，得到干燥甜菜粕；
(6)将干燥甜菜粕进行超微粉碎处理，得到甜菜膳食纤维粉。
实施例3
本实施例所述甜菜膳食纤维通过如下步骤提取：
(1)取甜菜制糖后的甜菜水丝适量，脱水，分选，得到甜菜粕原料；
(2)将甜菜粕原料与过氧化氢水溶液混合均匀得到料液，过氧化氢水溶液浓度为3％，甜菜粕原料与过氧化氢水溶液的料液比为1∶8；
(3)以1mol／L的氢氧化钠溶液调节所述料液的pH为7，控制反应温度在80℃，脱色时间1小时；
(4)将反应后的料液冷却到40℃以下，采用压滤方式进行固液分离，并以物料2倍体积的清水，清洗2次；
(5)将清洗后的甜菜粕原料采用压滤方式脱水，并在鼓风干燥箱中于100℃温度下烘干6小时，得到干燥甜菜粕；
(6)将干燥甜菜粕进行超微粉碎处理，得到甜菜膳食纤维粉。
实施例4
本实施例所述甜菜膳食纤维通过如下步骤提取：
(1)取甜菜制糖后的甜菜水丝适量，脱水，分选，得到甜菜粕原料；
(2)将甜菜粕原料与过氧化氢水溶液混合均匀得到料液，过氧化氢水溶液浓度为3％，甜菜粕原料与过氧化氢水溶液的料液比为1∶8；
(3)以1mol／L的氢氧化钠溶液调节所述料液的pH为11，控制反应温度在50℃，脱色时间1.5小时；
(4)将反应后的料液冷却到40℃以下，采用压滤方式进行固液分离，并以物料2倍体积的清水，清洗2次；
(5)将清洗后的甜菜粕原料采用压滤方式脱水，并在鼓风干燥箱中于90℃温度下烘干8小时，得到干燥甜菜粕；
(6)将干燥甜菜粕进行超微粉碎处理，得到甜菜膳食纤维粉。
实施例5
本实施例所述甜菜膳食纤维通过如下步骤提取：
(1)取甜菜制糖后的甜菜水丝适量，脱水，分选，得到甜菜粕原料；
(2)将甜菜粕原料与过氧化氢水溶液混合均匀得到料液，过氧化氢水溶液浓度为2％，甜菜粕原料与过氧化氢水溶液的料液比为1∶12；
(3)以1mol／L的氢氧化钠溶液调节所述料液的pH为9，控制反应温度在65℃，脱色时间2.5小时；
(4)将反应后的料液冷却到40℃以下，采用压滤方式进行固液分离，并以物料2倍体积的清水，清洗2次；
(5)将清洗后的甜菜粕原料采用压滤方式脱水，并在鼓风干燥箱中于120℃温度下烘干2小时，得到干燥甜菜粕；
(6)将干燥甜菜粕进行超微粉碎处理，得到甜菜膳食纤维粉。
效果例
对提取得到的甜菜膳食纤维进行性能检测，检测指标包括所述膳食纤维的白度值、纤维含量、持水性及持油性指标。
实验组：实施例1-5所述方法制备得到的甜菜膳食纤维；
对照组：按照实施例4所述方案提取，其区别仅在于省略步骤(3)中“调节所述料液的pH为11，控制反应温度在50℃”的步骤，而直接进行脱色反应，所得到的膳食纤维。
测定方法及概念
甜菜膳食纤维样品质量都以无水分计(样品在130℃加热2小时)，本发明方案中，膳食纤维含量按照国家标准GB／T5009.88-2008食品中膳食纤维的测定进行操作。
本发明方案中，样品的颜色利用白度值(Tint CIE)来进行表征，并利用如下方式测试：
干燥后的样品粉末取1g，溶解在25mL去离子水中，搅拌分散均匀并静置过夜。测试使用Hunter Lab UltraScan VIS颜色测试仪，使用10mL的石英样品池，采用反射方式测量。每个样品颜色测量三次，获得样品的L，a，b，L*，a*，b*以及白度值(Tint CIE D65／10)，取三次测量的平均值作为样品的颜色表征。样品悬浊液在测试前搅拌均匀，并尽快完成颜色测量。
白度的计算方法参照ASTM E313(American Society for Testing and Materials)，计算方式如下：
Tint E313=Tx(xn-x)-650(yn-y)＝Tint CIE
其中x和y为样品的色度值，xn和yn为CIE标准光源的色度值，Tx值为计算系数，可查表获得。
持水性测试方法：取0.5g纤维粉置于离心管中，加入20mL去离子水，在4℃冰柜中放置24小时，之后取出，在2000g下离心30分钟(4300r／min，GL-20G-II，上海安亭)，弃去上清液，称量吸水后的膳食纤维粉饱和湿重。
计算方法：持水性(g／g)=(纤维粉水饱和湿重-纤维粉干重)／纤维粉干重
测试方法：取0.5g纤维粉置于离心管中，加入10mL玉米油，混合均匀后在2000g下离心30分钟(4300r／min，GL-20G-II，上海安亭)，弃去上清液，称量吸油后的膳食纤维粉饱和湿重。
计算方法：持油性(g／g)=(纤维粉油饱和湿重-纤维粉干重)／纤维粉干重
采用上述方法对实验组1-5及对照组膳食纤维的白度值、纤维含量、持水性及持油性指标，具体结果见下表：
上述结果可知，采用本发明所述方法提取得到的甜菜膳食纤维的膳食纤维含量有所提高，更为重要的是，提取得到的膳食纤维的颜色有了大幅提高，并且所得的膳食纤维功能特性更加突出。可见，本发明所述提取方法制备得到的甜菜膳食纤维的整体性能更为优越，更加适用于食品及工业应用。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。