<天然植物不溶性膳食纤维>论文

天然草竹类植物不溶性膳食纤维的生产现状及进展
张金
(山东邦珠科技集团,济南 250001)
 
摘要:本文重点针对国外以草竹类植物纤维为原料生产不溶性膳食纤维的生产现状及发展进行了分析研究,从初始原料的选择、到半成品的制作、再到成品的制成、最后到最终的即以上述原料为基材的不溶性膳食纤维的生成,进行了较为全面的概述,以期达到能有利于我国相关技术、产业及产品应用的目的,以利于我们的生活与健康。
关键词:草竹类天然植物纤维;半成品、成品生产工艺;不溶性膳食纤维
 
 
 
Production Status and Progress of Insoluble Dietary Fiber Produced from Natural Grass Bamboo Fiber
Jin Zhang
(Shandong Bestrong Group, Jinan 250001)
Summary:This article combined with foreign grass bamboo fiber as raw material which analyzes the production status and development of the production of insoluble dietary fiber.
The paper involves the selection of the initial raw materials, the production of semi-finished products, and then to the finished product,and finally to the insoluble dietary fiber formation.
With a view to achieving the goals that will benefit our country's relevant technologies, industries and applications,  we can live a healthy and happy life together.
Key words: natural grass bamboo fiber; semi-finished products、 finished product production process; insoluble dietary fiber
 
 
 
 
国内有关豆渣、苹果渣、酱油渣等等提纯生产不溶性膳食纤维的研究与报道很多很多,但是,有关以草竹类天然植物纤维如竹、麦草、燕麦、甘蔗渣等等为原料,生产不溶性膳食纤维的相关研究却比较少,而国外则很多,究其原因,是因为在2017年之前,我国相关食品法律法规不倡导广泛使用上述类型的不溶性膳食纤维,而自2017年以来,则已全面有序地开放。
   本文拟针对目前国外相关上述类型的不溶性膳食纤维的生产及进展情况进行相关研究分析,以期达到促进我国相关产业发展的目的。
1 相关上述原料不溶性膳食纤维的类别
   目前国外使用最普通的有以下几种:以竹片为原料、麦草秸秆为原料、燕麦秸秆为原料、甘蔗渣为原料等等而生产的不溶性膳食纤维为主流,约占市场总量的70%左右,以欧、美国家最多,就目前我们已经确定的厂家:德国现有4家,美国3家,乌克兰1家,波兰1家,俄罗斯1家,大部分为上述类型。
2 草竹类原料的选择
   草类原料如麦草秸秆、燕麦草秸秆等等以及甘蔗渣,均应选择未经水质污染、重金属污染以及有毒有害气体长期侵害的以及受辐射影响的地域生产的,严禁喷涂农药等,品种应为非转基因的,而且应由区域划分进行统一监视管控。
   甘蔗渣及竹类虽然生长种植不像麦草等,但是也应符合上述生长环境的要求,并且也要特别注意原料的存贮环境及条件。
3 上述纤维类别的成分区别
   众所周知,上述纤维原料的主要成份为纤维素、半纤维素及木类素,但是竹类纤维及麦草类纤维的组份则不相同,通常情况是:
竹纤维组份大约为:纤维素;70% ,半纤维素:19%,木质素:11%
  麦草纤维的组份大约为:纤维素:50% ,半纤维素:30%,木质素:20%
   据最新的营养学及毒性分析研究表明,虽然上述成份都不会被人体吸收,但是半纤维素更加有利于人类的消化系统的循环,相对而言对人类健康更加有益。
4 原料的选择及要求
   普通认为,西方人较东方人在饮食习惯上肉类、乳类食品的摄入量要高很多,所以肥胖、高血糖、高血脂等现象也比较多,结肠及其上端消化系统的疾病发病率也相对较高,所以,西方国家的上述产品的市场消费总量要远远大于我们东方国家,但是,随着全球人类总体生活水平差异的不断缩小,以及快节奏的生活及工作方式的渐进,我国及其它东方区域国家和地区的人们,同样地面临着上述不健康因素的困扰,所以,我国及其它东方国家与地区,加快相关产业的研究,加大相关产品的生产、扩大相关产品的食用,对于改善人类的健康也同样具有十分重要的现实意义。
5 半成品的生产现状
   以上述原料生产不溶性膳食纤维的生产工艺技术,目前世界上最常用的有以下几种:
   类型Ⅰ:传统的间歇式生产工艺
即以蒸球为蒸煮反应器,然后经过挤压提取黑液,后经筛选、除渣、漂白、洗涤、浓缩与抄浆板而制得。大都采用以NaoH与亚硫酸钠为蒸煮反应剂,但是,必须严格强调的是不得添加蒽醌或其衍生物,然而现实情况却不同,一些中小企业仍使用蒽醌或其衍生物为蒸煮助剂,以提高得率,缩短蒸煮时间,其制成的浆板,若采用色谱仪检测蒽醌或其衍生物含量,则其精确度却不够,所以很容易造成误检,其后果最终是严重地影响到食用者的身体健康。漂白工艺目前大都采用Clo2漂白,但是仍然有某些厂家以次氯酸盐如次氯酸钠或次氯酸钙为漂白剂,这样一来,此类产品对食用者的危害也是十分严重的。
   类型II :连蒸连煮工艺,该类工艺几乎避免了因漂白剂选用不当的问题,大都采用Clo2漂白,但是在蒸煮工序是否是添加蒽醌或蒽醌衍生物,那就是生产者的道德及内心层面的问题了,这已经超出了常规的技术范畴。
   类型III :最新型的生产工艺,该工艺类似于化学机械浆的生产工艺,可以完全达到以NaoH为蒸煮反应物,用H2O2为漂白剂,除此之外,不添加其它任何化学品,相对而言,此类工艺是目前世界上最安全也是最应优选的生产工艺,然而,美中不足的是由于其生产工艺所限,其制成的半成品相对而言灰份偏高,但是,从医学及营养学角度分析,对人类的健康几乎没有影响。
   目前典型的用于生产不溶性膳食纤维的麦草浆生产工艺流程图如下:
麦草场→标准化的管理→计划收割→严格挑选→原料场→切断→除尘→洗涤→预浸→酶处理→NaoH处理→喷放→挤浆→粗筛选→排渣→洗涤→细筛选→H2O2漂白→洗涤→浓缩→全面的安全检测→抄浆板→卷取→复卷/切割→打包→入库
图1  麦草浆生产工艺流程图
6 浆板或其它形状半成品的处理
   半成品的处理也很关键,从原料直到浆成品的生产全过程我们已进行了科学分析,原料及半成品是很重要的基础,半成品的处理对最终的不溶性膳食纤维形状及品质均匀性等有较重要的影响。
   目前世界上最广泛采用的是以下旋切工艺:
 
图2  德国纤维浆板旋切流程示意图
7 成品
   成品生产工艺是把已进行处理的半成品其型状由粉碎的纤维状而变为完全粉末状,为什么呢?因为在食品应用领域,不管是肉食制品还是糕点类、乳液制品等等的不溶性膳食纤维添加剂或配料的其粒径与型状及其分布均匀度对其应用效果影响巨大,所以,我们应想法达到上述目标。
   通过分析研究欧美这几家主流生产厂商的后期制作工艺,他们大都采用类似于生产CMC的工艺流程,但是,两者又有根本的区别,前者追求的是纤维的型状、尺寸及其分布,而后者则是纯度、取代度与聚合度,所以两者的生产加工工艺是有着本质区别的。
   目前最流行的是以NaoH为处理剂,后经挤压,再经Hcl中和处理然后洗涤而制得,不使用提纯或交联工艺,烘干后粉碎而成;
最终的应用食品、药品的粉末状的不溶性膳食纤维,最终制得到白色粉末状的不溶性膳食纤维,为人类的健康而发挥它的作用。
 
表1  燕麦秸秆不溶性膳食纤维典型的技术指标
指标:
特征 数值 方法
外观 纤维 视觉
颜色 灰白 视觉
气味 中性 感官
味道 中性 感官
 
特征 数值 单位 方法
纤维长度 250 um  
膳食纤维含量 93±5 %  §64 LFGB
堆积密度 100-140 g/l DIN 53468**
含水量 <8.0 % DIN EN 20287**
PH值 5-8   NF XVII
炽灼残渣 <5.0 %i.Tr./%i.d.s. DIN 54370**
水结合力 7.0±1.0 g wasser(water)/g AACC
吸油量 5.0±1.0 g OI (oil)g AACC
重金属
<3 mg/kg DIN EN ISO17294-2
<2 mg/kg DIN EN ISO17294-2
<1 mg/kg DIN EN ISO17294-2
水银 <1 mg/kg DIN EN 15763
微生物分析
菌落总数 <5000 KBE/g/CFU/g §64 LFGB
酵母和霉菌 <200 KBE/g/CFU/g §64 LFGB
 
 8 结论:
   我国虽然以豆渣、苹果渣、酱油渣等等提纯生产不溶性膳食纤维的研究文献较多,但是多以学术性为主,很少涉及到产业化,并且以草竹类为原料生产不溶性膳食纤维的相关研究与报道则更少。
   国外以欧美国家为代表,他们广泛选用以麦草秸秆、燕麦秸秆、甘蔗渣、竹片等为原料,生产不溶性的膳食纤维,规模大,应用多,广泛应用于食品(肉制品、糕点、乳制品等等)、医药等行业,为人类的健康提供了一定的物质基础。
   我国虽然目前尚未有上述不溶性膳食纤维的大规模生产及应用,但是我们坚信,在不久的将来,依靠我们的政策、环境、资源等优势,会很快赶超欧美国家的。
 
 
 
 
 
 
 
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