CN105029451A - 一种大蒜秸秆活性膳食纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大蒜秸秆活性膳食纤维及其制备方法，属于膳食纤维制备技术领域。该方法以大蒜秸秆为原料，原料经烘干、粉碎、过筛后，按照一定料液比加入蒸馏水，首先在低温下调节不同的双频组合方式对大蒜秸秆悬浮液进行恒温循环超声处理，然后加入催化剂酶对大蒜秸秆膳食纤维进行酶解改性，酶解液经过乙醇沉淀、离心、烘干或复配，得到大蒜秸秆活性膳食纤维产品。该产品具有可溶性膳食纤维含量高、吸水性好、膨胀力大、抗氧化性强等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种食品营养成分，具体而言是涉及一种大蒜秸秆活性膳食纤维及其制备方法，属于膳食纤维制备技术领域。
背景技术
膳食纤维(dietaryfiber，DF)是一类不能被人体小肠消化吸收，而在大肠中能被部分或全部发酵的可食用植物性成分及其类似物的碳水化合物的总称，被称为第七营养素。膳食纤维分为不溶性膳食纤维（insolubledietaryfiber，IDF)和可溶性膳食纤维(solubledietaryfiber，SDF)，两者在人体内的生理功能是不同的。IDF主要包括纤维素，半纤维素和木质素等，能吸收水分，刺激肠道产生机械蠕动作用，加速排便，降低患肠癌的危险；而SDF则更多发挥代谢功能，如清除外源有害物质和自由基，预防和治疗心脑血管疾病，增强机体免疫力及其抗氧化防衰老等生理功效。美国Leitz等学者建议，膳食纤维组成中SDF含量达到10％以上才是活性膳食纤维，否则只能被称作填充料型膳食纤维。不同原料来源的膳食纤维制品，其生理功能的强弱程度是不一样的。因此，在开发膳食纤维时，应该选用那些本身生理功能就比较好的膳食纤维原料，才能获得具有良好口感和功能的新一代的活性膳食纤维食品。
大蒜不仅是人们生活中不可缺少的调味品，而且具有很好的保健与治疗功效，如降低血脂、预防血栓、抑制癌细胞生长、降低血糖等多种功效。我国年产大蒜1100万吨，是重要的大蒜生产国和贸易国，产量和贸易量均占世界70%以上。目前，大蒜在收获蒜头后，秸秆都被扔掉，不仅浪费了资源，又污染了环境，因此对于大蒜秸秆开发的需求愈来愈迫切。大蒜秸秆中有较高含量的膳食纤维，相对于其它原料的膳食纤维，大蒜秸秆膳食纤维具有更高比例的可溶性膳食纤维成分，更优良的降糖降脂等生理功能。其次，大蒜秸秆的膳食纤维具有极富魅力的蒜香味，将其添加到面包、蛋糕和饮料中，可以在一定程度上增加产品的风味。因此，开发从大蒜秸秆中提取膳食纤维的技术对大蒜资源开发利用具有及其重要的应用价值和现实意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种产率高、吸水性好、膨胀力大和抗氧化性强的活性膳食纤维，实现对大蒜秸秆的高效回收利用，提高农产品的附加值。
本发明的技术方案，一种大蒜秸秆活性膳食纤维及其制备方法，按照下述步骤进行：
（1）原料预处理：大蒜秸秆原料，经40~60℃烘干，机械粉碎过40~100目筛，按照料液比1:20~1:50加入蒸馏水；
（2）超声处理：开启双频恒温超声设备，逆流进料速度为30~100mL/min，冷却水温15~35℃，双频频率为28kHz、35kHz、40kHz、50kHz四个频率中的任一两两组合，超声功率为400~1200W，超声工作/间歇时间比1~3s/s，循环超声总时间为10~60min；
（3）酶解：用1MHCl或NaOH调节超声处理液的pH值为6.0，加入大蒜秸秆质量的2%~5%（E/S）纤维素酶或3%~6%纤维素酶与蛋白酶的复合酶（二者比例为10:1~2:1），于50℃酶解3~5h，酶解结束后于95℃灭酶10min；
（4）醇析沉淀：一方面，酶解液浓缩后加入4倍体积的95%乙醇沉淀1h，5000rpm离心15min，沉淀用78%乙醇、95%乙醇、丙酮各洗涤1次，50℃烘箱干燥后获得总膳食纤维，即大蒜秸秆活性膳食纤维；另一方面，酶解液若经过5000rpm离心15min，上清浓缩后加入4倍体积的95%乙醇醇析1h，醇析沉淀和酶解液离心的沉淀均用78%乙醇、95%乙醇、丙酮各洗涤1次，50℃烘箱干燥后分别获得可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维，二者按照比例10%~20%:90%~80%复配即为大蒜秸秆活性膳食纤维。
本发明具有以下优点和积极效果：
（1）本发明采用本身生理功能较好的大蒜秸秆为原料制备膳食纤维，既解决了环境污染，又提高了农产品的附加值。
（2）本发明通过双频恒温超声和酶结合的方法提取膳食纤维，提取工艺简单，生产条件温和，对环境污染小，生产成本低。尤其是低温恒温超声最大程度的保持了膳食纤维的活性。
（3）本发明获得的活性膳食纤维产品的可溶性膳食纤维含量高、持水性和膨胀力大、自由基清除能力强，其部分理化指标如表1-4所示。本发明的活性膳食纤维，既可做营养强化剂添加到食品中，也可以作为保健食品直接食用。
附图说明
图1双频恒温超声处理大蒜秸秆的设备图，1进料口，2出料口，3温控水进口，4温控水出口，5温度传感器，6水浴锅，7触控面板，8超声探头，9超声波发生器。
具体实施方式
产品的可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维的含量测定参照中国人民共和国国家标准GB/T5009.88-2008方法测定。
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述，但发明的实施方式不限于此。
图1为双频恒温超声处理大蒜秸秆的设备图，1进料口，2出料口，3温控水进口，4温控水出口，5温度传感器，6水浴锅，7触控面板，8超声探头，9超声波发生器。
实施例1
（1）原料预处理：大蒜秸秆原料，经60℃烘干，机械粉碎过60目筛，称取秸秆粉末25g，按照料液比1:40加入蒸馏水1000mL；
（2）超声处理：逆流进料速度为60mL/min，恒定冷却水温25℃，循环超声总时间为30min，前10min的双频频率为28kHz/35kHz，后20min的双频频率为35kHz/50kHz，每个探头的超声功率分别为400W，超声工作时间2s，间歇时间2s；
（3）酶解：调节超声处理液的pH值为6.0，加入5%（E/S）纤维素酶，于50℃酶解3h，酶解结束后于95℃灭酶10min；
（4）醇析沉淀：酶解液浓缩后加入4倍体积的95%乙醇沉淀1h，5000rpm离心15min，沉淀用78%乙醇、95%乙醇、丙酮各洗涤1次，50℃烘箱干燥后获得活性膳食纤维。测定得知该产品中的部分理化性质如表1所示。
表1本发明膳食纤维理化性质
实施例2
（1）原料预处理：大蒜秸秆原料，经50℃烘干，机械粉碎过60目筛，称取秸秆粉末33.3g，按照料液比1:30加入蒸馏水1000mL；
（2）超声处理：逆流进料速度为80mL/min，恒定冷却水温35℃，循环超声总时间为30min，双频频率始终为40kHz/50kHz，每个探头的超声功率分别为500W，超声工作时间3s，间歇时间2s；
（3）酶解：调节超声处理液的pH值为6.0，加入4%（E/S）纤维素酶与蛋白酶的复合酶（10:1），于50℃酶解4h，酶解结束后于95℃灭酶10min；
（4）醇析沉淀：酶解液于5000rpm离心15min，上清浓缩后加入4倍体积的95%乙醇醇析1h，醇析沉淀和酶解液离心的沉淀均用78%乙醇、95%乙醇、丙酮各洗涤1次，50℃烘箱干燥后分别获得可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维，二者按照比例为18%:82%比例复配得到活性膳食纤维。测定得知该产品中的部分理化性质如表2所示。
表2本发明膳食纤维理化性质
实施例3
（1）原料预处理：大蒜秸秆原料，经60℃烘干，机械粉碎过80目筛，称取秸秆粉末20g，按照料液比1:50加入蒸馏水1000mL；
（2）超声处理：逆流进料速度为50mL/min，恒定冷却水温25℃，循环超声总时间为50min，前25min的双频频率为40kHz/50kHz，后25min的双频频率为35kHz/50kHz，每个探头的超声功率分别为400W，超声工作时间2s，间歇时间2s；
（3）酶解：调节超声处理液的pH值为6.0，加入3%（E/S）纤维素酶，于50℃酶解5h，酶解结束后于95℃灭酶10min；
（4）醇析沉淀：酶解液浓缩后加入4倍体积的95%乙醇沉淀1h，5000rpm离心15min，沉淀用78%乙醇、95%乙醇、丙酮各洗涤1次，50℃烘箱干燥后获得活性膳食纤维。测定得知该产品中的部分理化性质如表3所示。
表3本发明膳食纤维理化性质
实施例4
（1）原料预处理：大蒜秸秆原料，经60℃烘干，机械粉碎过100目筛，称取秸秆粉末25g，按照料液比1:40加入蒸馏水1000mL；
（2）超声处理：逆流进料速度为40mL/min，恒定冷却水温30℃，循环超声总时间为40min，双频频率始终为28kHz/50kHz，每个探头的超声功率分别为600W，超声工作时间1s，间歇时间2s；
（3）酶解：调节超声处理液的pH值为6.0，加入5%（E/S）纤维素酶与蛋白酶的复合酶（10:1），于50℃酶解4h，酶解结束后于95℃灭酶10min；
（4）醇析沉淀：酶解液于5000rpm离心15min，上清浓缩后加入4倍体积的95%乙醇醇析1h，醇析沉淀和酶解液离心的沉淀均用78%乙醇、95%乙醇、丙酮各洗涤1次，50℃烘箱干燥后分别获得可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维，二者按照比例为14.5%:85.5%比例复配得到活性膳食纤维。测定得知该产品中的部分理化性质如表4所示。
表4本发明膳食纤维理化性质
Claims (5)
1.一种大蒜秸秆活性膳食纤维及其制备方法，其特征在于以大蒜秸秆为原料，以低温恒温双频超声和酶技术对其所含的膳食纤维进行提取和改性，从而制备出可溶性膳食纤维含量高、清除自由基能力强、膨胀力和持水性好的活性膳食纤维，具体按照以下步骤进行：
（1）大蒜秸秆原料，经烘干、粉碎过筛，按照一定料液比加入蒸馏水；
（2）利用双频恒温超声设备，调节不同的双频组合方式，在低温下对大蒜秸秆悬浮液进行逆流循环超声处理；
（3）加入催化剂酶对大蒜秸秆膳食纤维进行酶解改性处理；
（4）酶解液经过乙醇沉淀、洗涤和烘干或复配得到大蒜秸秆活性膳食纤维。
2.根据权利要求1所述的一种大蒜秸秆活性膳食纤维的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的原料为本身生理功能较好的大蒜秸秆，原料经40~60℃烘干，机械粉碎过40~80目筛，按照料液比1:20~1:50加入蒸馏水。
3.根据权利要求1所述的一种大蒜秸秆活性膳食纤维的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述的仪器采用双频恒温逆流超声设备，逆流进料速度为30~100mL/min，恒定冷却水温15~35℃，双频频率为28kHz、35kHz、40kHz、50kHz四个频率中的任一两两组合，超声功率为400~1200W，超声工作/间歇时间比1~3s/s，循环超声总时间为10~60min。
4.根据权利要求1所述的一种大蒜秸秆活性膳食纤维的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述的酶采用纤维素酶与蛋白酶的复合酶或是单独使用纤维素酶，使用纤维素酶与蛋白酶的复合酶时，酶总加入量为大蒜秸秆质量的3%~6%，二者比例为10:1~2:1，单独使用纤维素酶时，酶加入量为大蒜秸秆质量的2%~5%，于50℃酶解3~5h，酶解结束后于95℃灭酶10min。
5.根据权利要求1所述的一种大蒜秸秆活性膳食纤维的制备方法，其特征在于：步骤（4）所述的大蒜秸秆活性膳食纤维不仅包括从大蒜秸秆酶解液直接用乙醇沉淀制备而成的总膳食纤维，也包括先将酶解液离心分离，由离心上清和沉淀分别获得可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维，二者按照比例10%~20%:90%~80%复配得到的大蒜秸秆活性膳食纤维。
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