[发明专利]一种从菊芋、菊苣中提取高纯度菊粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及菊芋、菊苣加工利用领域，具体为一种从菊芋、菊苣中提取高纯度菊粉的方法。

背景技术

菊粉(又称菊糖)是植物中含有的一种特殊的天然果聚糖类碳水化合物，通过β-2，1糖苷键连接，呈直线结构，分子链平均长度约30～35个果糖单位，最长达60个果糖单位，还原性末端连接一个葡萄糖残基，分子量约为3000～5000个碳原子单位。菊粉是目前发现的最易溶解的膳食纤维之一，具有控制血脂、降低血糖、促进矿物质吸收、使肠道内双歧杆菌增多以及防便秘和治疗肥胖症等作用。由于菊粉独特的理化性质和生理功能，在食品、饮料、保健品、医药等领域具有广泛应用价值，已被世界上40多个国家批准作为食品的营养增补剂。已知的36000种植物中均含有菊粉，含量较多的几种植物为：菊苣(chicory)15-20％，菊芋(J.artichoke)16-20％，大蒜(garlic)等，其中菊粉含量最高的是菊芋(俗称洋姜)和菊苣。

目前，从菊芋或菊苣中提取、纯化菊粉的方法，主要工艺包括提取、纯化和干燥，其中提取工艺有超声波提取、热水提取、微波提取、浸提法等，而纯化工艺通常包括去杂脱盐脱色等，脱盐脱色一般采用离子交换树脂，采用膜分离方法脱除蛋白质、有机酸、单糖等杂质，但由于所选用离子交换树脂的型号、运行参数不恰当，一是会导致提取液中杂质含量高，对后序的膜分离污染严重；二是会导致提取液中的有色物质异味去除不彻底，最终产品在口感、气味等方面都会受到影响。此外，现在采用膜分离方法脱除蛋白质、有机酸、单糖等杂质时，所选用的纳滤膜分子量、孔径、膜材料等不恰当，无法达到最佳的膜通量和截留率，从而导致提取液中单糖、二糖等杂质的脱除率较小，相应地也降低了产品的收率及纯度。

发明内容

本发明为了解决现有从菊芋、菊苣中提取菊粉的工艺存在脱色时选用的离子交换树脂型号、运行参数以及除杂时选用的纳滤膜孔径、分子量等不恰当，而造成杂质脱除率较小、最终产品收率、纯度较差等问题，提供一种从菊芋、菊苣中提取高纯度菊粉的方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：从菊芋、菊苣中提取高纯度菊粉的方法，包括以下步骤：(1)菊芋或菊苣根茎原料的预处理；(2)将菊芋或菊苣根茎切片，用纯水加热浸提，温度为60-90℃，得到菊芋或菊苣提取糖液；此时提取液的糖度为12-13Bx，菊芋渣糖度≤0.5Bx，该过程可采用DAS连浸设备分段温控，将加热的纯水采取逆向流(上进水、下进料)送方式；(3)将得到的提取糖液在40-60℃的条件下，引流并通过装有净水活性炭的全封闭立式柱，进行脱色除灰去异味；提取糖液上进下出以每小时4-6m³的流速流过立式柱后，提取糖液出料透光率达到95％以上，pH值为6.5-7.0，电导率120-150μs/cm；(4)将步骤(3)得到的提取糖液依次通过均孔强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂JK008、脱色专用阴离子交换树脂WD-6，提取糖液进入阳离子交换树脂时的进料温度为40-50℃，进料pH值为6.5-7.0，提取糖液经过阴离子交换树脂后的出料透光率为98-99％，出料电导率80-100μs/cm，树脂饱和pH值4.5-5.0；本发明筛选了特种适合菊芋或菊苣半成品料液的阳离子树脂、阴离子树脂，进行二次脱色，并可去除其中的微量无机盐和非糖分物质，使糖液中的有色物质异味得以彻底去除，得到纯净糖液，同时上述工艺参数的优选进一步提高了这些杂质的脱除效率，满足了后序工艺(膜分离工序)对料液的要求；(5)将步骤(4)得到的提取糖液经截留分子量为500、型号为SeP-N500-8040-25的纳滤膜(至少可由赛普特环保技术厦门有限公司生产)透析提纯浓缩，操作温度为35-40℃、操作压力为12-22bar、操作pH值为6.0-7.0，将透过纳滤膜的透析液制作成高果糖浆，当透析液糖度≤0.8Bx时，停止循环透析，纳滤膜系统所截留的糖液为菊粉糖液；公知，纳滤膜是一种新型分子级分离膜，对不同组分的有机物，根据有机物的分子量，选择不同的膜及选择合适的膜工艺(即操作条件)，才能达到最好的膜通量和截留率，所以本发明在此理论基础上，经过大量的试验及经验总结，优选了截留分子量为500的特种纳滤膜，实现了浓缩菊粉滤液，同时脱除单糖、二糖、蛋白质、氨基酸、灰分等，提高了菊粉纯度，灰份含量＜0.5％.该纳滤膜是由醋酸纤维素、芳香族聚酰胺、聚醚砜、聚氟聚合物等高分子材料制成；而且经过纳滤膜的透析液制作成的高果糖浆经检测，其干物质、pH值、色度等各项指标均符合要求；(6)将得到的菊粉糖液灭菌浓缩、喷雾干燥，即得到本发明所述的高纯度菊粉；所述灭菌浓缩、喷雾干燥是本领域的公知技术.