CN102415572B

CN102415572B - 一种黑木耳膳食纤维的制备方法

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Publication number: CN102415572B
Application number: CN 201110409963
Authority: CN
Inventors: 张拥军; 金晖; 郑龙华; 张文革; 陈萍; 何杰民
Original assignee: China Jiliang University
Current assignee: China Jiliang University
Priority date: 2011-12-09
Filing date: 2011-12-09
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2031-12-09
Also published as: CN102415572A

Abstract

本发明公开了一种黑木耳膳食纤维的制备方法：取干燥黑木耳机械粗粉碎，过60～100目筛，得黑木耳粗粉，然后将黑木耳粗粉与水按照质量比1∶5-10混合，在115-135℃，15-25个大气压条件下处理10～30min，然后按加入pH5.0的柠檬酸缓冲溶液，再加入混合酶，50℃处理60～180min，再升温至80～95℃处理60～180min，然后离心分离，取固体料渣用去离子水漂洗至中性后干燥，即得所述黑木耳膳食纤维。本发明所制得产品为高膳食纤维，低脂肪，低热量，高矿物质，其中总膳食纤维含量可高达80％以上，水合能力、吸附胆固醇能力、阳离子交换能力等性能优异。

Description

一种黑木耳膳食纤维的制备方法

(一)技术领域

本发明涉及一种制备黑木耳膳食纤维的方法。

(二)背景技术

黑木耳Auricularia auricula(L.exHook.)Underwood，又称光木耳、细木耳、云耳，是一种大型真菌，属于担子菌纲，木耳目、木耳科、木耳属。黑木耳中总碳水化合物占子实体干重的70％以上，是一种优质的膳食纤维来源。膳食纤维可分为水不溶性膳食纤维(IDF)和水溶性膳食纤维(SDF)两部分。膳食纤维是指在人体小肠中不能消化吸收而在大肠中完全或部分发酵的植物性可食用部分或类似碳水化合物的总称；膳食纤维包括多糖，寡糖，木质素及相关植物成分；膳食纤维对通便，(或)降血脂，(或)降血糖具有有益的生理功能。黑木耳不溶性膳食纤维包括几丁质、纤维素、木质素等，可溶性部分包括甘露聚糖、葡聚糖、酸性多糖等(Ukai S.and Morisaki S.，1982；Valentine A.Aletor，1995)。此外，黑木耳膳食纤维还包括一些微量成分，如黑色素、酚类化合物等(张莲姬，2006)。

膳食纤维的化学结构中含有许多亲水基团，具有良好的持水性，使其具有吸水功能与预防肠道疾病作用，当富含膳食纤维的食物进入消化道内，在胃中吸水膨胀，并形成高粘度的溶胶或凝胶，这样将产生饱腹感，减少了进食量和热量的吸收。不仅对肥胖病人是很好的食品，而且增加了胃肠道的蠕动，从而抑制了营养物质在肠道的扩散速度，缩短了食物在肠道内的停滞时间，使食物不能充分被消化酶分解便继续向肠道下部移动，结果增加了排便速度和体积乃至排便次数，由此降低了肠内压，产生通便作用，减少了有害成分在肠道内的滞留时间。

膳食纤维可以鳌合有机化合物，使其具有吸附有机物功能与预防心血管疾病作用。这是由于膳食纤维具有吸附胆汁酸、胆固醇、变异原等有机分子的功能。研究还表明膳食纤维能鳌合胆固醇、降低胆酸及其盐类的合成与吸收，从而阻碍了中性脂肪和胆固醇的再吸收，也限制了胆酸的肝肠循环，进而加速了脂质物质的排泄，可直接扼制和预防胆石症、高血脂、肥胖症、冠状动脉硬化等心血管系统的疾病。

膳食纤维结构中包含一些糖醛酸的羟基和羟基侧链基团，可与阳离子进行可逆交换，这一物化特性，使其具有离子交换功能和降血压作用。大量实验证实，膳食纤维可与Ca，Zn，Cu，Pb等阳离子进行交换。但此类交换为可逆性的，并优先交换Pb等有害离子，所吸附在膳食纤维上的有害离子可随粪便排出，从而产生解毒作用。

膳食纤维具有改善肠内菌群功能及加速有毒物质的排泄和解毒作用。膳食纤维中非淀粉多糖组成的膳食纤维经过食道到达小肠后，由于它不被人体消化酶分解吸收而直接进入大肠，在大肠繁殖有100～200种总量约在100×10⁶个细菌。其中相当一部分是有益菌，在提高机体免疫力和抗病变方面有着显著的功效，如双歧杆菌不仅能抑制腐生细菌生长、维持维生素的供应，而且对肝脏有保护用等。这些细菌能以部分膳食纤维为营养进行代谢。于是，这些被吸收的膳食纤维不仅为菌群提供了繁殖所需的能量，并产生大量的短链脂肪酸，它们也发挥着重要的生理作用。另外，那些不能让菌群发酵的膳食纤维也会在这时候吸水、膨胀、增重后，随同可发酵纤维的剩余物以粪便的形式排出体外，使粪便湿润、松软、量多、表面光滑在大肠内停留时间缩短。

西方发达国家早在70年代就着手对膳食纤维的研究与开发，美、英、德、法己形成一定产业规模，并在食品市场占有一席之地。美国成立了膳食纤维协会(USDA)。在年销售60亿美元方便谷物食品中，约20％是富含膳食纤维功能食品。美国的科学家们用现代高技术手段，以全美最上乘的棕金车前谷为原料研制成功了“金谷纤维王”。其含有高达80％的纤维，是人们己知含高纤维的燕麦的5至8倍。这一高纤维食品在美国问世后很快风靡欧美等发达地区。据悉，在欧美，食用纤维素的年销售己达100亿美元。

膳食纤维的资源非常丰富主要存在于海藻农产品和食品加工过程中的下脚料和废弃物中，如小麦数皮、豆渣、果渣皮、甘蔗渣、荞麦皮、茶渣及食用菌下脚料等。我国是世界上生产黑木耳的主要国家，占世界黑木耳总产量的90％左右。除了用于直接食用外，黑木耳主要被用作生产黑木耳多糖的原料，在黑木耳多糖制备过程中产生的废渣中含有大量膳食纤维，将黑木耳提取多糖后的料渣进行改性处理，提取高附加值产品，同时也拓宽了膳食纤维的资源领域。

黑木耳是一种比较独特的胶质菌，具有润肺、清涤胃肠、减肥、利于体内有毒物质的及时清除和排出等功能均与其丰富的不溶性膳食纤维的理化特性有关。通过水合能力、吸附性以及阳离子交换能力等理化特性的对比，结合物理方法(高压蒸煮)与生物方法(复合酶处理)对黑木耳不溶性膳食纤维进行改性，实现黑木耳采后加工的新利用，对进一步发掘黑木耳膳食纤维的营养价值与药用价值具有实际意义。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种以黑木耳为原料，利用高压蒸煮结合复合酶处理工艺，对黑木耳膳食纤维进行改性，进一步提高其水合能力、吸附性以及阳离子交换能力的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种黑木耳膳食纤维的制备方法，所述方法为：取干燥黑木耳机械粗粉碎，过60～100目筛，得黑木耳粗粉，然后将黑木耳粗粉与水按照质量比1∶5-10混合(优选按照质量比1∶8混合)，在115-135℃，15-25个大气压条件下(优选130℃，20个大气压条件下)处理10～30min(优选20min)，然后按加入pH5.0的柠檬酸缓冲溶液，再加入混合酶，50℃处理60～180min，再升温至80～95℃处理60～180min，然后离心分离，取固体料渣用去离子水漂洗至中性后干燥，即得所述黑木耳膳食纤维；所述pH5.0的柠檬酸缓冲溶液与黑木耳粗粉的质量比为20～100∶1，所述混合酶为纤维素酶与葡聚糖酶以质量比1～5∶1混合的混合物，所述混合酶的质量用量为黑木耳粗粉的质量的1～5％。

所述纤维素酶的活度通常≥30000u/g，所述葡聚糖酶的活度通常≥20000u/g。

所述pH5.0的柠檬酸缓冲溶液与黑木耳粗粉的质量比优选为60∶1。

所述离心分离优选是在2000r/min下离心30min。

所述混合酶优选为纤维素酶与葡聚糖酶以质量比4∶1混合的混合物。

所述混合酶的质量用量优选为黑木耳粗粉的质量的2％。

所述50℃处理60～180min，优选50℃处理90～100min。

所述再升温至80～95℃处理60～180min，优选升温至85℃，处理120min。

进一步，本发明所述的干燥优选微波真空干燥，所述微波频率2450MHz，微波功率1kW，真空度为35～45mmHg，干燥5～30分钟。

最优选的，本发明所述黑木耳膳食纤维的制备方法按以下步骤进行：取干燥黑木耳机械粗粉碎，过60～100目筛，得黑木耳粗粉，然后将黑木耳粗粉与水按照质量比1∶8混合，在130℃，20个大气压条件下处理20min，然后按加入pH5.0的柠檬酸缓冲溶液，再加入混合酶，50℃处理90～100min，再升温至85℃处理120min，然后2000r/min下离心30min，取固体料渣用去离子水漂洗至中性后干燥，即得所述黑木耳膳食纤维；所述pH5.0的柠檬酸缓冲溶液与黑木耳粗粉的质量比为60∶1，所述混合酶为纤维素酶与葡聚糖酶以质量比4∶1混合的混合物，所述混合酶的质量用量为黑木耳粗粉的质量的2％。

本发明以黑木耳为原料，采用高压蒸煮并结合特定酶处理工艺，对黑木耳膳食纤维进行改性。发明的技术要点在于高压蒸煮结合特定酶并结合热水进一步处理，可以使黑木耳膳食纤维活性基团充分暴露，有效提高其水合能力、吸附性以及阳离子交换能力等特性。

本发明的有益效果主要体现在：

1.所制得产品为高膳食纤维，低脂肪，低热量，高矿物质，其中总膳食纤维含量可高达80％以上，水合能力、吸附胆固醇能力、阳离子交换能力等性能优异。

2.针对黑木耳胶质菌细胞壁质地坚韧的特点，高压蒸煮可使物料受到高温、高压作用，膳食纤维物质分子间和分子内空间结构扩展变形，造成物料结构发生变化，形成疏松多孔的状态，有利于膨胀性、吸附性等性能的改善。

3.酶法处理可以进一步改善木耳胶质菌坚韧的细胞壁，使膳食纤维高分子结构疏松，同时酶法处理制备的产品无异味、感官性状好。经高压蒸煮结合复合酶处理，可使黑木耳膳食纤维的结合水为达到35.26g/g，中性条件下吸附胆固醇量达到31.2mg/g，阳离子交换能力达到0.61meq/L，比传统的直接采用热水处理得到的膳食纤维分别提高了1.34倍、1.51倍、1.27倍，比采用1％NaOH碱液处理得到的膳食纤维分别提高了2.92倍、3.18倍、15.25倍。该工艺条件温和，绿色环保，符合保健食品的生产要求。

(四)具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例1

1材料与试剂

黑木耳(由浙江省富来森绿色产业集团公司提供)。使用前，置于50℃烘箱烘干，粉碎，筛选目数为100～200目的样品，备用。

总膳食纤维测定试剂盒(TDF 100A-1KT，购自Sigma-Aldrich)，纤维素酶(Enzyme Activity≥30000u/g)、葡聚糖酶(Enzyme Activity≥20000u/g)、胆固醇、邻苯二甲醛(OPA)、大豆油(金龙鱼一级精炼)、石油醚、氢氧化钠、碳酸钠、硫酸、盐酸、酚酞、柠檬酸等均为分析纯。

2实验仪器

粉碎机、AL04型电子天平、DELTA-320型pH计、HH-2型水浴锅、ZHENGFCHEN双层恒温摇床、DHG-9240A型鼓风干燥箱、DL-5M离心机(配更换转头)、85-Z磁力搅拌器、T6新世纪分光光度仪、马福炉、消解炉、膳食纤维测定系统(包括CSF6、MULTISTIRRER6及GDE酶消化组件，购自意大利VELPSCIENTIFICA Co.)。

3实验方法

3.1多糖提取技术路线

黑木耳粉碎，过60～100目筛后取40g黑木耳粗粉，加320g水混合，在130℃、20个大气压的条件下高温高压处理20min，再加入2400g柠檬酸缓冲溶液(pH5.0)，0.8g混合酶(纤维素酶与葡聚糖酶的质量比为4∶1)，在50℃下处理100min，提高温度到85℃再处理120min，再于2000r/min离心30min，收集滤渣用去离子水反复漂洗至中性后微波真空干燥，微波频率2450MHz，微波功率1kW，真空度为35～45mmHg，干燥10分钟，制得黑木耳膳食纤维18.60g。

3.2成分分析

水分：参照GB/T5009.3-2010；粗脂肪：参照GB/T15674-2009；灰分：参照GB/T5009.4-2010；总碳水化合物(％)＝[100-(水分+粗蛋白质+灰分+粗脂肪)]％；膳食纤维含量：参照AOAC Official Method985.29/991.42，其中SDF(％)＝TDF(％)-IDF(％)。

3.3性能分析

结合水力：取1.000g样品置于100ml烧杯中，加蒸馏水50ml，37℃下静置2h，200目尼龙网过滤至无水滴下，将残渣移质天平上称得样品湿重M₁，110℃干燥至恒重，得干质量M₂。结合水力为(M₁-M₂)/M₂，单位：g/g。

阳离子交换能力：取0.500g样品于0.1mol/L HCl中，4℃静置48h，过滤，用去离子水洗至中性，真空干燥，粉碎；取0.100g干燥后的样品于150ml的锥形瓶中，加5％NaCl溶液(m/V)50ml，待样品充分溶胀(约30min)后加2～3滴酚酞，放入搅拌子，置于磁力搅拌器上，用0.010mol/L NaOH缓慢滴定至溶液显微红色，5min内不褪色，计算其阳离子交换能力(单位：meq/L)。

吸附胆固醇能力：将五个鲜鸡蛋蛋黄混合搅拌均匀后，用蒸馏水稀释成10％(w/m)的蛋黄乳液。分别称取1.000g的样品于50ml的锥形瓶中，加入25g蛋黄乳液，分别用浓HCl和0.1mol/L NaOH溶液调节体系pH至2.0和7.0，放置于200r/min的摇床中，37℃振摇2h，1300r/min(相当于400RCF)离心20min，量取上清液体积后，吸取1.00ml上清液，用90％的乙酸稀释10倍，取0.1ml采用OPA法测定胆固醇含量。

3.4其他提取方法

在同等条件下比较热水处理、碱液处理黑木耳膳食纤维后的性能。

比较例1

实验操作同实施例1，所不同的是，在步骤3.1中，取黑木耳粉碎，过60～100目筛，取40g黑木耳粗粉按料液比1∶50加去离子水2000g，80℃提取240min，然后在2000r/min离心30min，料渣用去离子水反复漂洗至中性后干燥，制得黑木耳膳食纤维20.31g。后续的产品成分和性能分析测试步骤及操作都同实施例1。黑木耳膳食纤维的主要成分见下表1。

表1不同处理工艺黑木耳膳食纤维的主要成分

由表1可知，黑木耳的处理工艺对膳食纤维的成分影响很大，高压蒸煮结合复合酶处理可使黑木耳膳食纤维的灰分和可溶性膳食纤维大大增加，总膳食纤维的含量下降，粗脂肪变化不大。高压蒸煮结合复合酶处理后灰分增加2.92倍，可溶性膳食纤维增加3.18倍。

黑木耳膳食纤维的性能指标见下表2。

表2不同处理工艺黑木耳膳食纤维的性能指标

由表2可知，黑木耳的处理工艺对膳食纤维的性能影响很大，高压蒸煮结合复合酶处理可使黑木耳膳食纤维的结合水力、吸附胆固醇量以及阳离子交换能力明显提高，比传统的直接采用热水处理得到的膳食纤维分别提高了1.34倍、1.51倍、1.27倍。并且，不管黑木耳的处理工艺如何，其结合水力远高于谷物膳食纤维(2～5g/g)。

比较例2

实验操作同实施例1，所不同的是，在步骤3.1中，取黑木耳粉碎，过60～100目筛，取40g黑木耳粗粉按料液比1∶160加入的1wt％氢氧化钠溶液，80℃提取3h，2000r/min离心15min，料渣用去离子水反复漂洗至中性后干燥，制得黑木耳膳食纤维10.52g。后续的产品成分和性能分析测试步骤及操作都同实施例1。黑木耳膳食纤维的主要成分见下表3。

表3不同处理工艺黑木耳膳食纤维的主要成分

	碱液处理	高压蒸煮结合复合酶
			灰分(％)	4.84±0.03	4.61±0.03
粗脂肪(％)	3.71±0.10	3.02±0.07
			总膳食纤维(％)	91.31	80.24
不溶性膳食纤维(％)	88.92	75.21
			可溶性膳食纤维(％)	2.39	5.03
固形物重量(g)	10.52	18.60

由表3可知，黑木耳的两种处理工艺对膳食纤维的成分影响较大是总膳食纤维和可溶性膳食纤维，对灰分和粗脂肪影响较小。高压蒸煮结合复合酶处理可使黑木耳膳食纤维的可溶性膳食纤维增加，总膳食纤维的含量下降。高压蒸煮结合复合酶处理后总膳食纤维下降1.14倍，可溶性膳食纤维增加2.10倍。

黑木耳膳食纤维的性能指标见下表4。

表4不同处理工艺黑木耳膳食纤维的性能指标

由表4可知，黑木耳的处理工艺对膳食纤维的性能影响很大，高压蒸煮结合复合酶处理可使黑木耳膳食纤维的结合水力、吸附胆固醇量以及阳离子交换能力明显提高，比采用1％NaOH碱液处理得到的膳食纤维分别提高了2.92倍、3.18倍、15.25倍。

实施例2

实验操作同实施例1，所不同的是，在步骤3.1中，黑木耳粉碎，过60～100目筛后取黑木耳粗粉40g，按照1∶8的料水比混合，在120℃、20个大气压条件下高温高压处理10min，然后按料液比1∶100加入4000g柠檬酸缓冲溶液(pH5.0)，加入0.8g混合酶(纤维素酶与葡聚糖酶质量比1∶1的混合物)，50℃处理180min，升温至80℃，再处理60min。后续操作和条件同实施例1，得到黑木耳膳食纤维17.23g，总膳食纤维含量81.26％，可溶性膳食纤维含量4.27％，结合水力31.27g/g。

实施例3

实验操作同实施例1，所不同的是，在步骤3.1中，黑木耳粉碎，过60～100目筛后取黑木耳粗粉40g，按照1∶8的料水比混合，在135℃、25个大气压条件下高温高压处理30min，然后按料液比1∶50加入2000g柠檬酸缓冲溶液(pH5.0)，加入2g混合酶(纤维素酶与葡聚糖质量比5∶1酶的混合物)，50℃处理60min，升温至95℃，再处理180min。后续操作和条件同实施例1，得到黑木耳膳食纤维15.94g，总膳食纤维含量78.65％，可溶性膳食纤维含量4.93％，结合水力34.97g/g。

实施例4

实验操作同实施例1，所不同的是，在步骤3.1中，黑木耳粉碎，过60～100目筛后取黑木耳粗粉40g，按照1∶8的料水比混合，在115℃、15个大气压条件下高温高压处理20min，然后按料液比1∶20加入800g柠檬酸缓冲溶液(pH5.0)，加入0.4g混合酶(纤维素酶与葡聚糖酶质量比3∶1的混合物)，50℃处理150min，升温至90℃，再处理90min。后续操作和条件同实施例1，得到黑木耳膳食纤维19.51g，总膳食纤维含量80.94％，可溶性膳食纤维含量4.06％，结合水力30.84g/g。

实施例5

实验操作同实施例1，所不同的是，在步骤3.1中，黑木耳粉碎，过60～100目筛后取黑木耳粗粉40g，按照1∶8的料水比混合，在135℃、15个大气压条件下高温高压处理20min，然后按料液比1∶80加入3200g柠檬酸缓冲溶液(pH5.0)，加入1.2g混合酶(纤维素酶与葡聚糖酶质量比3∶1的混合物)，50℃处理120min，升温至90℃，再处理60min。后续操作和条件同实施例1，得到黑木耳膳食纤维19.31g，总膳食纤维含量80.84％，可溶性膳食纤维含量4.90％，结合水力34.64g/g。

实施例6

实验操作同实施例1，所不同的是，在步骤3.1中，黑木耳粉碎，过60～100目筛后取黑木耳粗粉40g，按照1∶8的料水比混合，在115℃、25个大气压条件下高温高压处理20min，然后按料液比1∶40加入1600g柠檬酸缓冲溶液(pH5.0)，加入1.6g混合酶(纤维素酶与葡聚糖酶质量比2∶1的混合物)，50℃处理150min，升温至90℃，再处理180min。后续操作和条件同实施例1，得到黑木耳膳食纤维18.55g，总膳食纤维含量80.76％，可溶性膳食纤维含量4.69％，结合水力33.85g/g。

Claims

1.一种黑木耳膳食纤维的制备方法，其特征在于所述方法为：取干燥黑木耳机械粗粉碎，过60~100目筛，得黑木耳粗粉，然后将黑木耳粗粉与水按照质量比1：5~10混合，在115~135℃，15~25个大气压条件下处理10~30min，然后加入pH5.0的柠檬酸缓冲溶液，再加入混合酶， 50℃处理60~180min，再升温至80~95℃处理 60~180min，然后离心分离，取固体料渣用去离子水漂洗至中性后干燥，即得所述黑木耳膳食纤维；所述pH5.0的柠檬酸缓冲溶液与黑木耳粗粉的质量比为20~100:1，所述混合酶为纤维素酶与葡聚糖酶以质量比1~5：1混合的混合物，所述混合酶的质量用量为黑木耳粗粉的质量的1~5%。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述纤维素酶的活度≥ 30000u/g，所述葡聚糖酶的活度≥20000u/g。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述混合酶为纤维素酶与葡聚糖酶以质量比4：1混合的混合物。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述pH5.0的柠檬酸缓冲溶液与黑木耳粗粉的质量比为60:1。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述离心分离是在2000r/min下离心 30min。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述混合酶的质量用量为黑木耳粗粉的质量的2%。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述干燥为微波真空干燥，所述微波频率2450MHz，微波功率1kW，真空度为35~45mmHg，干燥5~30分钟。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法为：取干燥黑木耳机械粗粉碎，过60~100目筛，得黑木耳粗粉，然后将黑木耳粗粉与水按照质量比1：8混合，在130℃，20个大气压条件下处理20min，然后加入pH5.0的柠檬酸缓冲溶液，再加入混合酶， 50℃处理90~100min，再升温至85℃处理 120min，然后2000r/min下离心 30min，取固体料渣用去离子水漂洗至中性后干燥，即得所述黑木耳膳食纤维；所述pH5.0的柠檬酸缓冲溶液与黑木耳粗粉的质量比为60:1，所述混合酶为纤维素酶与葡聚糖酶以质量比4：1混合的混合物，所述混合酶的质量用量为黑木耳粗粉的质量的2%。