CN103815415A

CN103815415A - 一种高质量和功能性的海藻膳食纤维

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Publication number: CN103815415A
Application number: CN201410105197.5A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-21
Filing date: 2014-03-21
Publication date: 2014-05-28

Abstract

本发明公开了一种高质量和功能性的海藻膳食纤维及其制备方法。海藻膳食纤维粒径60~80目，白色，低脂肪，高膨胀力，高持水力，富含钙。海藻膳食纤维制备过程主要包括原料的预处理、碱处理、水洗、次氯酸钠浸泡和干燥粉碎。本发明的海藻膳食纤维膨胀力达25.0mL/g，持水力达1479%，这两项功能性指标比常用的标准麸皮膳食纤维的功能性指标高。海藻膳食纤维中钙含量较高，可以补充人体对钙的需求，海藻膳食还能够吸附Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺等重金属，并有使便秘史患者恢复正常的功效。

Description

一种高质量和功能性的海藻膳食纤维

技术领域

本发明涉及功能食品和膳食纤维领域，更具体地指出，本发明涉及一种高质量和功能性的海藻膳食纤维及其制备方法。

背景技术

膳食纤维被定义为“凡是不能被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和”。这一定义包括了食品中的大量组成成分：纤维素、半纤维、低聚糖、木质素、脂质类质素、胶质、改性纤维素、粘质和寡糖。膳食纤维是一组非均一的复杂天然大分子物质，主要包括：（1）线型的纤维素是由葡萄糖基以β1-4糖苷键结合的巨型分子长链，常称为“结晶型聚合物”，而每一条靠得很近的线性链依赖于氢键结合成束，呈现纤维状的特性。（2）半纤维素则是带有各种不均一的分支碳水化合物的聚合物。主链的原糖是5C糖和6C糖，而分支上有葡萄糖醛酸、麦芽糖、阿拉伯糖、木糖残基等。（3）果胶的聚合单体，是以半乳糖醛酸为主呈现胶体特性，在植物细胞壁中层起粘合作用，半纤维素和果胶表现明显的亲水性。（4）木质素则由苯丙烷单体聚合，并且有横链相连，亲水性差，是植物的结构整体物质，木质素与另一种腊质纤维几乎不能受生物化学分解。

按溶解能力分，可分为水溶性膳食纤维（SDF）和水不溶性膳食纤维（IDF）。水溶性膳食纤维是指不被人体消化道酶消化，但可溶于温、热水，和水结合会形成凝胶状物质，且其水溶液又能被其四倍体积的乙醇再沉淀的那部分膳食纤维，主要是细胞壁内的储存物质和分泌物，另外还包括部分微生物多糖和合成多糖类物质，如果胶、阿拉伯胶、角叉胶、瓜尔豆胶、愈疮胶、琼脂，以及半乳糖、甘露糖、葡聚糖、海藻酸钠、微生物发酵产生的胶（如黄原胶）和人工合成半合成纤维素（如羧甲基纤维素），另外还有真菌多糖等。IDF是指不被人体消化道酶消化且不溶于热水的那部分膳食纤维，主要是植物细胞壁的组成成分，包括纤维素、半纤维素、木质素、原果胶、植物腊和动物性的甲壳质及壳聚糖等。SDF和IDF二者在人体内所具有的生理功能和保健作用是不同的，IDF成分主要作用在于，使肠道产生机械蠕动效果，而SDF成分则更多地发挥代谢功能。SDF不引起胃内pH值变化，而IDF则引起胃内pH变化。已经确认，SDF可以防止胆结石和排除有害金属离子，防止糖尿病，降低血清及肝脏胆固醇和抑制餐后血糖上升，防止高血压及心脏病等，而IDF可增加粪便量、防止肥胖症、便秘、肠癌等。

按膳食纤维的来源分，可分为植物类膳食纤维、动物类膳食纤维、海藻多糖类膳食纤维、合成类膳食纤维。其中，植物类膳食纤维是目前人类膳食纤维的主要来源，也是人们研究和应用最为广泛的一类。粮谷类食物中的纤维主要以纤维素和半纤维素为主，水果和蔬菜中的纤维主要以果胶为主。动物类膳食纤维，主要是甲壳质类和壳聚糖。海藻膳食纤维主要有细胞壁结构多糖，它由纤维素、半纤维素等构成，基本上同陆生植物一样，但也有甘露聚糖、木聚糖等。此外，藻类植物细胞间质多糖，如琼胶、角叉胶、褐藻胶、马尾藻聚糖、岩藻聚糖、硫酸多糖等都属于海藻纤维的成分。膳食纤维的来源不同，其化学性质差异很大，但基本组成成分较相似，相互间的区别主要是相对分子量、分子糖苷链、聚合度、支链结构方面。

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，如小麦麸皮、豆渣、果渣皮、甘蔗渣、荞麦皮、茶渣及食用菌下脚料等。国内外对陆生植物膳食纤维（如玉米麸皮纤维、小麦麸皮纤维、大豆纤维、甜菜纤维、魔芋纤维）和微生物多搪及其它天然纤维和合成、半合成纤维，共30多个品种的研究，对它们的结构、理化特性和生理功能及应用都进行了详细的研究，其中实际应用于生产已有10余种。国外对海藻膳食纤维的研究开始于上世纪90年代，主要是研究紫菜、裙带菜、石纯、浒苔中膳食纤维的结构、理化性质及其生理功能。我国对海藻膳食纤维的制取技术、应用研究和生产尚处于起步阶段。

在大量的研究事实与流行病调查结果基础上，FDA收集了155个国内外权威性研究机构的试验报告。其一致意见是赞同含低饱和脂肪（<1g）和胆固醇（<20mg），富含水果、蔬菜和谷物等高食物纤维（特别是可溶性纤维）的膳食能减少患冠心病的风险，并准许宣传可溶性纤维素与降低心脏病危险的关系。膳食纤维的重要生理功能得到公认，现在它已被列入继蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、矿物元素和水之后的第七营养素。随着人们对海藻食用价值和保健功能的认识，海藻作为生产食品、保健食品和药物的原料，尤其是作为保健食品的原料，越来越发挥出重要的作用。

从海藻中提取膳食纤维，而海藻类膳食纤维比陆生植物膳食纤维具有较高的生理特性。目前，人体增加高活性膳食纤维的摄入量已成为西方国家为提高自身健康而采取的一项重要措施。在我国，由于膳食不平衡或营养过剩造成的文明病已经出现，这种情况在经济比较发达的沿海城市尤显得严重。因此，利用海藻生产的高活性膳食纤维，将是21世纪人类摄取的主要功能性食品，对促进人民身体健康，提高水产功能性食品在国内外市场上的竞争力有极重要的现实意义。

麒麟菜系红藻门、红翎菜科，是一种热带红藻类海洋植物，主要盛产于我国海南、广东、广西和东南亚等沿海地区。麒麟菜除了含有蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素和矿物质等营养成分外，更重要的是富含调节人体生理作用的生物活性物质：如海藻多糖、海藻氨酸、高不饱和脂肪酸及多种微量元素等，麒麟菜中的蕨藻红素还具有抗肿瘤活性等功效。麒麟菜一直以来不被直接食用，传统上只用于提取角叉胶，间接的应用于食品、医药和化工等行业。但是麒麟菜富含膳食纤维，占藻体的70%以上，蛋白质含量在2.0%以上，脂肪含量低，在0.5%以下，矿物质含量丰富。因此，麒麟菜是一种高膳食纤维，低脂肪，低热能，且富含矿物质，微量元素的食品原料，特别适应于作为膳食纤维食品的优质原料，将有广阔的保健应用价值和市场前景。

发明内容

为了利用麒麟菜的高膳食纤维，低脂肪，低热能，且富含矿物质，微量元素的特性，扩大我国海藻类膳食纤维研究的范畴，促进麒麟菜养殖业的进一步发展。本发明公开了一种高质量和功能性的海藻膳食纤维。主要选用了麒麟菜为基础原料，通过采用化学试剂来处理菜体，干燥粉碎，制得的海藻膳食纤维。本发明制备方法的产率高，产品低脂肪，膨胀力、持水力高，富含钙，功能性指标比麸皮膳食纤维的功能性指标好。

一种高质量和功能性的海藻膳食纤维，具体制备包括以下步骤：

原料（麒麟菜）—>预处理—>碱处理—>水洗至中性—>次氯酸钠浸泡—>水洗—>干燥粉碎—>检验—>成品包装。

预处理：除去麒麟菜中的泥沙和其他杂物，并测定其水分，以便计算膳食纤维的产率。

碱处理：采用稀碱法，碱液用量以浸过藻体为宜，一般用量为麒麟菜藻体重的5~15倍，碱浓度5~60%，然后加入麒麟菜，搅拌均匀，处理1~36小时后，回收碱液，并将麒麟菜充分水洗接近中性。其中，碱处理液可以多种碱溶液或者碱性盐溶液进行相应的配比。

次氯酸钠浸泡：用次氯酸钠对碱处理后的麒麟菜藻体进行浸泡，浸泡液用量为麒麟菜重的1~30倍，次氯酸钠浓度0.01~0.6%，浸泡1~200分钟后，排去浸泡液，并将藻体充分水洗至中性。

干燥和粉碎：将水洗至中性的麒麟菜藻体放在30~80℃的条件下真空干燥，再经超微粉碎机粉碎至60~80目的粉状，即得海藻膳食纤维。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）本发明制备方法海藻膳食纤维的产率为33.1%，同时膳食纤维的含量超过70%。（2）海藻膳食纤维的膨胀力达25.0mL/g，持水力达1479%，这两项功能性指标比西方国家常用的标准麸皮膳食纤维的功能性指标（膨胀力4mL/g，持水力400%）要高出很多。（3）海藻膳食纤维中钙含量较高，不仅可以补充人体对钙的需求，还可以包埋膳食纤维中羟基或羧基等侧链基团，避免这些基团影响人体肠道内矿物质的代谢平衡。（4）膳食纤维较高的膨胀力、持水力与其低消化特性，与造成较大体积和重量的粪便，以及降低血清三甘油酷和胆固醇有很大的关系。

附图说明

图1是海藻膳食纤维颗粒示意图：颗粒大小60~80目，白色，膳食纤维含量可以超过70%。

图2是海藻膳食纤维分子链示意图。

图3是海藻膳食纤维结构示意图：多条长链分子缩聚一起。

图4是海藻膳食纤维对Cd²⁺的吸附作用图。

图5是海藻膳食纤维对Pb²⁺的吸附作用图。

图6是海藻膳食纤维对Hg²⁺的吸附作用图。

具体实施方式

下面结合具体实施实例，进一步详细地说明本发明。应理解下面实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明范围。

实施实例1

制备海藻膳食纤维。

碱处理：采用稀碱法，氢氧化钠碱液用量为麒麟菜藻体重的12倍，碱浓度10%，然后加入麒麟菜，搅拌均匀，处理24小时后，回收碱液，并将麒麟菜充分水洗接近中性。

次氯酸钠浸泡：用次氯酸钠对碱处理后的麒麟菜藻体进行浸泡，浸泡液用量为麒麟菜重的10倍，次氯酸钠浓度0.2%，浸泡30分钟后，排去浸泡液，并将藻体充分水洗至中性。

干燥和粉碎：将水洗至中性的麒麟菜藻体放在50℃的条件下真空干燥，再经超微粉碎机粉碎至60目的粉状。

制得海藻膳食纤维XMHX1。

实施实例2

制备海藻膳食纤维。

碱处理：采用稀碱法，碱液用量为麒麟菜藻体重的10倍，碱浓度8%，然后加入麒麟菜，搅拌均匀，处理20小时后，回收碱液，并将麒麟菜充分水洗接近中性。其中，用碱为氢氧化钠和氢氧化钾1：1配比。

次氯酸钠浸泡：用次氯酸钠对碱处理后的麒麟菜藻体进行浸泡，浸泡液用量为麒麟菜重的8倍，次氯酸钠浓度0.1%，浸泡40分钟后，排去浸泡液，并将藻体充分水洗至中性。

干燥和粉碎：将水洗至中性的麒麟菜藻体放在60℃的条件下真空干燥，再经超微粉碎机粉碎至70目的粉状。

制得海藻膳食纤维XMHX2。

实施实例3

对海藻膳食纤维XMHX1进行成分和物理性能分析。

表1 海藻膳食纤维XMHX1的成分和物理性能（%）

蛋白质	脂肪	水分	灰分	淀粉	膳食纤维
						1.2	0.4	1.5	14.1	0.4	74.6
钙	磷	产率	持水力	膨胀力（mL/g）	颜色
						2.2	0.0	33.1	1479.0	25.0	白

如表1所示，海藻膳食纤维XMHX1的膨胀力达到25.0mL/g、产率为33.1%，颜色白色，同时膳食纤维高达74.6%，而且麒麟菜膳食纤维中钙含量较高，达到2.17%，不仅可以补充人体对钙的需求，还可以包埋膳食纤维中羟基或羧基等侧链基团，避免这些基团影响人体肠道内矿物质的代谢平衡。麒麟菜膳食纤维的膨胀力达25.0mL/g，持水力达1479.0%，这两项功能性指标比西方国家常用的标准麸皮膳食纤维的功能性指标（膨胀力4mL/g，持水力400%）要高出很多。

实施实例4

对海藻膳食纤维急性毒性试验进行研究。

试验方法：选择健康小鼠20只，雌雄各半，在适应性喂养3天后，用海藻膳食纤维配成悬浮液，给小鼠以最大耐受剂量（15000mg/kg.bw）分4次/天灌胃，观察7天，在此期间让小鼠自由进食和饮水。

为了观察海藻膳食纤维的毒性，在预试试验中，为测出海藻膳食纤维的0%死亡率（Dn）和100%死亡率（Dm）的致死量范围，先用少量的小鼠试验，结果表明，海藻膳食纤维灌胃剂量达小鼠最大耐受剂量15000mg/kg.bw时，小鼠无一死亡或中毒症状，再用大量小鼠以最大耐受剂量（15000mg/kg.bw）重复试验，观察结果与预试验相同，小鼠活动敏捷，皮毛光滑，未见死亡或异常反应。从定性和定量的角度，以LD₅₀为依据对受试物毒性进行分级，根据国标GB15193.3-94颁布的化学物质的急性毒性分级标准LD₅₀>15000mg/kg.bw为无毒，根据现有标准和试验结果，可认为海藻膳食纤维为无毒级。

实施实例4

海藻膳食纤维对Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺的吸附作用。

反应在250mL锥形瓶中进行，反应总体积为100mL，海藻膳食纤维0.50g，Hg²⁺反应浓度为220μmol/L；Cd²⁺、Pb²⁺为：50mmol/L。设置pH=7.0、pH=2.0两个pH值，分别模拟小肠和胃环境，加入膳食纤维后于37℃下恒温磁力搅拌反应，定时取样，取样体积1mL，测定溶液的离子浓度，并计算膳食纤维的吸附率。

吸附率(mg/g DF)=[100*M₁-(100-V)*M₂]/M

100—反应总体积（mL）

M₁—离子的初始浓度（g/L）

M₂—各时刻测定浓度（g/L）

V—膳食纤维在该反应条件下的吸水量（mL）

M—膳食纤维反应量（g）。

如说明书附图4、图5、图6所示，海藻膳食纤维吸附Cd²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺的曲线大致相同。pH=2.0条件下30min吸附趋于饱和，pH=7.0条件下60min吸附趋于饱和。海藻膳食纤维在pH=7.0较pH=2.0条件下吸附强烈，在两种pH条件下，在pH=7.0下海藻膳食纤维对二价重金属的饱和吸附率均大于pH=2.0下的2倍。不同重金属，海藻膳食纤维的饱和吸附率也不相同，两种酸度条件下海藻膳食纤维对Pb²⁺吸附最为强烈，其次为Cd²⁺，对Hg²⁺吸附最弱。这表明海藻膳食纤维对重金属的吸附与重金属的种类和酸度条件有关。

实施实例5

经40名有便秘史的自愿受试患者服用后，详细询问患者，结果短则1~2天，长则5天左右，即开始出现正常或明显的缓解，便秘患者服用海藻膳食纤维前的病情基本相同，服用麒麟菜膳食纤维后，正常率为88.5%，基本正常率为11. 0%，有效率达100%，具有极显著的疗效（P<0.001）。海藻膳食纤维对便秘患者的正常率非常高，这主要与海藻膳食纤维的膨胀力和持水力高相关，便秘患者服用后排出的粪便水分含量也相应较高，粪便的体积大且软，容易通过肠道，从而使便秘患者达到排便正常。

Claims

1.一种高质量和功能性的海藻膳食纤维，其特征在于：海藻膳食纤维粒径60~80目，白色，低脂肪，高膨胀力，高持水力高，富含钙。

2.根据权利要求1所述一种高质量和功能性的海藻膳食纤维，具体制备包括步骤：原料—>预处理—>碱处理—>水洗至中性—>次氯酸钠浸泡—>水洗—>干燥粉碎—>检验—>成品包装。

3.根据权利要求2所述一种高质量和功能性的海藻膳食纤维，其特征在于：海藻原料可以是江蓠、麒麟菜、马尾藻和海带。

4.根据权利要求2所述一种高质量和功能性的海藻膳食纤维，其特征在于：制备步骤中预处理，除去海藻中的泥沙和其他杂物。

5.根据权利要求2所述一种高质量和功能性的海藻膳食纤维，其特征在于：制备步骤中碱处理，采用稀碱法，碱液用量以浸过藻体为宜，一般用量为海藻体重的5~15倍，碱浓度5~60%，然后加入海藻，搅拌均匀，处理1~36小时后，回收碱液，并将海藻充分水洗接近中性。

6.根据权利要求2所述一种高质量和功能性的海藻膳食纤维，其特征在于：制备步骤中次氯酸钠浸泡，用次氯酸钠对碱处理后的海藻藻体进行浸泡，浸泡液用量为海藻重的1~30倍，次氯酸钠浓度0.01~0.6%，浸泡1~200分钟后，排去浸泡液，并将藻体充分水洗至中性。

7.根据权利要求2所述一种高质量和功能性的海藻膳食纤维，其特征在于：制备步骤中干燥和粉碎，将水洗至中性的藻体放在30~80℃的条件下真空干燥，再经超微粉碎机粉碎至60~80目的粉状。

8.根据权利要求5所述一种高质量和功能性的海藻膳食纤维，其特征在于：制备步骤中碱处理，碱处理液可以多种碱溶液或者碱性盐溶液进行相应的碱处理，这样能够发挥发挥不同碱液处理海藻的优势，从而达到较少碱液的使用量，减少成本，如KOH和NaOH混合，其溶液KOH：NaOH配比为0.1到0.9。