CN107495395A - 一种葵花籽壳水溶性膳食纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品加工领域，具体涉及一种葵花籽壳水溶性膳食纤维及其制备方法。本发明以葵花籽壳为原料制备水溶性膳食纤维，既廉价又有利于农产品的深加工以及废弃物的处理，同时也为葵花籽的综合利用开辟新的途径。本发明通过酶法‑高温蒸煮法相结合，既保留了酶解法工艺简单、产率高的特点，又进一步提高了水溶性膳食纤维的制备率和活性。本发明制备出的水溶性膳食纤维活性高、持水力好，在为肠道内的细菌提供营养的同时，还能够粪便保持一定的水分和体积，增加粪便排泄量。添加本发明制备的水溶性膳食纤维制成的饮品口感好，还具有改善脂质代谢和降血脂的功效。
Description
技术领域
本发明属于食品加工领域，具体涉及一种葵花籽壳水溶性膳食纤维及其制备方法。
背景技术
膳食纤维是指不被人体消化的多糖类碳水化合物和木质素的总称，膳食纤维具有重要的生理功能，能有效减少和预防冠心病、糖尿病、高血压等，称为“第七大营养素”。根据其溶解性的不同，可分为水溶性膳食纤维(SDF)和水不溶性膳食纤维(IDF)两大类。水溶性膳食纤维主要成分为植物细胞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。水溶性膳食纤维可被肠内的部分细菌分解,并使粪便保持一定的水分和体积。微生物发酵产生的低级脂肪酸还能降低肠道pH值,促进双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌的大量繁殖,刺激肠道黏膜,加快粪便的排泄。膳食纤维的持水力越高,就越有利于增加粪便排泄量。随着人们膳食结构的改变和“文明病”的出现，膳食纤维的重要性逐渐被认识。
目前制备膳食纤维的方法有热水提法、化学法、酶法等。热水提法工艺简单，但制备率不高；化学法制备的膳食纤维品质相对较好，但制备率较低；酶提法工艺简单、制取的纤维纯度好但成本较高。葵花籽产业在中国历史悠久，中国葵花及葵花籽的主要产地是内蒙古巴彦尔市，另外北方各地新疆、甘肃、陕西、东北三省、河北、山东等均有出产，南方也有少量葵花籽基地分布，然而多数是用作榨油或者制成零食。葵花籽壳的产量巨大，纤维素含量丰富然而利用率却很低，国内外对葵花籽壳水溶性膳食纤维的报道较少，多以化学法为主，制备工艺不够完善。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种使用葵花籽壳制备水溶性膳食纤维的方法，该方法采用酶技术和高压蒸煮法相结合的方法，操作简单，可产业化，采用此方法制备的水溶性膳食纤维提取率高、活性好。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种葵花籽壳水溶性膳食纤维制备方法，制备方法如下：
1)取葵花籽壳，洗净后干燥，粉碎过30-60目筛，备用；
2)向葵花籽壳粉中加入葵花籽粉体积的10-20倍水，调节pH 4.0-6.0，加入酶,在温度50-60℃下酶解20-40min，在98℃下灭酶12-15min，用碘液检验淀粉是否除净；
3)在140-160℃，0.3-0.5MPa的条件下蒸煮10-30min，之后在3000-3500r/min条件下离心20-40min，得上清液；
4)向步骤(3)中所得上清液加入活性炭进行脱色；
5)向脱色后的上清液中加入4-6倍体积的醇类有机溶剂，静置至沉淀不再析出，调节pH至中性，脱盐、干燥、粉碎后得葵花籽壳水溶性膳食纤维。
优选的，所述步骤(2)中加入的酶量为葵花籽壳粉重量的0.1-0.3％，所述酶为a-淀粉酶和糖化酶，其质量比为(1-2)：(1-3)。
优选的，步骤(5)中所述醇类有机溶剂为甲醇、乙醇或苯甲醇。
优选的，步骤(5)中所述干燥为冷冻干燥或真空干燥。
优选的，一种葵花籽壳水溶性膳食纤维制备方法，制备方法如下：
1)取葵花籽壳，洗净后干燥，粉碎过30-60目筛，备用；
2)向葵花籽壳粉中加入葵花籽粉体积的10-20倍水，调节pH 4.0-6.0，加入酶,加入的酶量为葵花籽壳粉重量的0.2％，所述酶为a-淀粉酶和糖化酶，其质量比为1:3，在温度50-60℃下酶解30min，在98℃下灭酶12-15min，用碘液检验淀粉是否除净；
3)在150℃，0.4MPa的条件下蒸煮20min，之后在3000-3500r/min条件下离心20-40min，得上清液；
4)向步骤(3)中所得上清液加入活性炭进行脱色；
5)向脱色后的上清液中加入4-6倍体积的乙醇，静置至沉淀不再析出，调节pH至中性，脱盐、真空干燥、粉碎后得葵花籽壳水溶性膳食纤维。
一种使用上述方法制备的葵花籽壳水溶性膳食纤维。
将所述水溶性膳食纤维与水果汁、牛奶、豆浆或蔬菜汁混合，可以制成一种葵花籽壳水溶性膳食纤维饮品。
优选的，水溶性膳食纤维在饮品中的含量为3-7％。
优选的，还包含一定量的不溶性膳食纤维，可溶性膳食纤维和不溶性纤维的质量比为1：(1-3)。
酶法是用多种酶逐一除去原料中除膳食纤维外的其它组分,主要是蛋白质、脂肪、还原糖、淀粉等物质,最后获得膳食纤维的方法。使用酶水解掉附着在纤维表面的脂肪、淀粉和蛋白质使膳食纤维表面显示出多孔蜂窝状结构,表面积增加,吸附能力增强，提高了水溶性膳食纤维的活性和持水力。
α-淀粉酶，系统名称为1,4-α-D-葡聚糖葡聚糖水解酶，可以水解淀粉内部的α-1,4-糖苷键，水解产物为糊精、低聚糖和单糖，酶作用后可使糊化淀粉的黏度迅速降低，变成液化淀粉。
糖化酶，又称葡萄糖淀粉酶，能使淀粉迅速液化生成低分子的糊精。可催化水解淀粉生产啤酒、黄酒、酱味精和抗生素，也可用于葡萄糖、饴糖和糊精等的生产。
高温蒸煮法能提高可溶性膳食纤维的含量，在蒸煮过程中，水进入了半纤维素和纤维素等大分子的结晶区，使分子之间的键断裂，而释放部分的可溶性成分。
可溶性膳食纤维可被肠内的部分细菌分解，并使粪便保持一定的水分和体积。微生物发酵产生的低级脂肪酸还能降低肠道pH值，促进双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌的大量繁殖，刺激肠道黏膜，加快粪便的排泄。胆固醇的代谢途径主要是通过粪便，而胆汁酸又是胆固醇的代谢产物，可溶性膳食纤维在小肠中能形成胶状物质把胆汁包围，这样胆酸便不能通过小肠肠壁被吸收再回到肝脏，而是直接通过消化道被排出体外，而为了消化肠内的食物时，肝脏只能靠吸收血液中的胆固醇来补充消耗的胆酸，从而降低了血液中的胆固醇。可溶性膳食纤维能调节肠道对糖类物质的吸收，延缓血糖的急剧升高，还可以改善末梢组织对胰岛素的感受性，降低人体对胰岛素的需求，从而调节血糖水平。膳食纤维中的酸性多糖类具有较强的阳离子交换功能，在与Ca2+、Zn2+、Cu2+等离子交换时，能改变阳离子的瞬间浓度，故对消化道的pH值、渗透压及氧化电位产生影响，形成一个理想的缓冲环境，而且它能与肠道中的Na+、K+进行交换，促使血液中的Na+、K+比值降低，直接产生降血压的作用。
本发明的有益效果为：
1.葵花籽壳每年产量有70万吨左右，其中纤维素质量分数约为50％，以其作为水溶性膳食纤维的来源，既廉价又有利于农产品的深加工以及废弃物的处理，同时也为葵花籽的综合利用开辟新的途径。
2.本发明采用酶法和高温蒸煮法相结合的方法，水解掉附着在纤维表面的脂肪、淀粉和蛋白质使膳食纤维表面显示出多孔蜂窝状结构，从而在蒸煮过程中，使水进入了半纤维素和纤维素等大分子的结晶区，使分子之间的键断裂，而释放部分的可溶性成份，既保留了酶解法工艺简单、产率高的特点，进一步提高了水溶性膳食纤维的制备率和活性。
3.本发明制备出来的水溶性膳食纤维活性高、持水力好，在为肠道内的细菌提供营养的同时，还能够粪便保持一定的水分和体积，增加粪便排泄量。
4.本发明制备出来的水溶性膳食纤维口感好，将其制成膳食纤维饮品，易接受，此外还具有改善脂质代谢和降血脂的功效。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种葵花籽壳水溶性膳食纤维，其制备方法如下：
1)取葵花籽壳，洗净后干燥，粉碎过30-60目筛，备用；
2)向葵花籽壳粉中加入葵花籽粉体积的10-20倍水，调节pH 4.0-6.0，加入酶,加入的酶量为葵花籽壳粉重量的0.1％，所述酶为a-淀粉酶和糖化酶，其质量比为1：1，在温度50-60℃下酶解20min，在98℃下灭酶12-15min，用碘液检验淀粉是否除净；
3)在140℃，0.3MPa的条件下蒸煮10min，之后在3000-3500r/min条件下离心20-40min，得上清液；
4)向步骤(3)中所得上清液加入活性炭进行脱色；
5)向脱色后的上清液中加入4-6倍体积的甲醇，静置至沉淀不再析出，调节pH至中性，脱盐、干冷冻燥、粉碎后得葵花籽壳水溶性膳食纤维。
实施例2
一种葵花籽壳水溶性膳食纤维，其制备方法如下：
1)取葵花籽壳，洗净后干燥，粉碎过30-60目筛，备用；
2)向葵花籽壳粉中加入葵花籽粉体积的10-20倍水，调节pH 4.0-6.0，加入酶,加入的酶量为葵花籽壳粉重量的0.15％，所述酶为a-淀粉酶和糖化酶，其质量比为1：2，在温度50-60℃下酶解25min，在98℃下灭酶12-15min，用碘液检验淀粉是否除净；
3)在145℃，0.35MPa的条件下蒸煮15min，之后在3000-3500r/min条件下离心20-40min，得上清液；
4)向步骤(3)中所得上清液加入活性炭进行脱色；
5)向脱色后的上清液中加入4-6倍体积的甲醇，静置至沉淀不再析出，调节pH至中性，脱盐、冷冻干燥、粉碎后得葵花籽壳水溶性膳食纤维。
实施例3
一种葵花籽壳水溶性膳食纤维，其制备方法如下：
1)取葵花籽壳，洗净后干燥，粉碎过30-60目筛，备用；
2)向葵花籽壳粉中加入葵花籽粉体积的10-20倍水，调节pH 4.0-6.0，加入酶,加入的酶量为葵花籽壳粉重量的0.2％，所述酶为a-淀粉酶和糖化酶，其质量比为1:3，在温度50-60℃下酶解30min，在98℃下灭酶12-15min，用碘液检验淀粉是否除净；
3)在150℃，0.4MPa的条件下蒸煮20min，之后在3000-3500r/min条件下离心20-40min，得上清液；
4)向步骤(3)中所得上清液加入活性炭进行脱色；
5)向脱色后的上清液中加入4-6倍体积的乙醇，静置至沉淀不再析出，调节pH至中性，脱盐、真空干燥、粉碎后得葵花籽壳水溶性膳食纤维。
实施例4
一种葵花籽壳水溶性膳食纤维，其制备方法如下：
1)取葵花籽壳，洗净后干燥，粉碎过30-60目筛，备用；
2)向葵花籽壳粉中加入葵花籽粉体积的10-20倍水，调节pH 4.0-6.0，加入酶,加入的酶量为葵花籽壳粉重量的0.25％，所述酶为a-淀粉酶和糖化酶，其质量比为2:1，在温度50-60℃下酶解35min，在98℃下灭酶12-15min，用碘液检验淀粉是否除净；
3)在155℃，0.35MPa的条件下蒸煮25min，之后在3000-3500r/min条件下离心20-40min，得上清液；
4)向步骤(3)中所得上清液加入活性炭进行脱色；
5)向脱色后的上清液中加入4-6倍体积的乙醇，静置至沉淀不再析出，调节pH至中性，脱盐、真空干燥、粉碎后得葵花籽壳水溶性膳食纤维。
实施例5
一种葵花籽壳水溶性膳食纤维，其制备方法如下：
1)取葵花籽壳，洗净后干燥，粉碎过30-60目筛，备用；
2)向葵花籽壳粉中加入葵花籽粉体积的10-20倍水，调节pH 4.0-6.0，加入酶,加入的酶量为葵花籽壳粉重量的0.3％，所述酶为a-淀粉酶和糖化酶，其质量比为2:3，在温度50-60℃下酶解40min，在98℃下灭酶12-15min，用碘液检验淀粉是否除净；
3)在160℃，0.5MPa的条件下蒸煮30min，之后在3000-3500r/min条件下离心20-40min，得上清液；
4)向步骤(3)中所得上清液加入活性炭进行脱色；
5)向脱色后的上清液中加入4-6倍体积的苯甲醇，静置至沉淀不再析出，调节pH至中性，脱盐、真空干燥、粉碎后得葵花籽壳水溶性膳食纤维。
实验结果检测
膳食纤维的活性主要以其膨胀力和持水力来表示，因此以膳食纤维的膨胀力和持水力作为功能活化的指标。此外还需计算水溶性膳食纤维的提取率。实验结果见表1。
1)膨胀力的测定
准确称取膳食纤维样品0.5g(W)于直径为1.5cm的试管中，记录膳食纤维体积V1，按1:20(w/v)加入去离子水，充分混匀，于室温下放置16h，记录吸水后膳食纤维体积V2，膳食纤维的膨胀力(SWC)的计算方法为：
SWC(mL/g)＝(V2-V1)/W
2)持水性的测定
准确称取膳食纤维样品0.6g(W1)，按1:20(w/v)加入去离子水，充分混匀，于室温下静置24h，1500r/min离心10min，弃上清液，沉淀质量记为W2，膳食纤维的持水性(WHC)计算方法为：
WHC＝(W2-W1)/W1
3)提取率的测定
水溶性膳食纤维(SDF)提取率计算方法为：
SDF＝制备的SDF质量/原料质量×100％
表1实施例1-5制备的水溶性膳食纤维相关检测结果
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | |
| 膨胀力/(mL/g) | 6.2 | 6.3 | 6.6 | 6.4 | 6.5 |
| 持水性 | 2.9 | 3.0 | 3.2 | 3.1 | 3.1 |
| 提取率/％ | 19.59 | 20.98 | 22.01 | 21.72 | 21.64 |
由表1可知，本发明制备的水溶性膳食纤维膨胀力为6.2-6.6mL/g，持水性为2.9-3.2，制备率为19.59-22.01％,均达到了较高水平，其中实施例3的效果最好，为本发明最佳方案。
应用实例
雄性昆明小鼠50只按体重随机均衡分为5组(A组、B组、C组、D组和E组)，其中A组、B组、C组和D组经高脂饲料诱导成高脂血症模型作为实验组，E组作为空白组，A组与空白对照组一起取血测定相关血脂指标，以观察建模是否成功。实验期间喂食全部小鼠普通饲料，其中B组、C组和D组喂养加入本发明制备的葵花籽壳水溶性膳食纤维制成的饮品，饮品成分见表2，A组和E组喂养等量清水，期间自由摄食，连续四周。末次给食小时后眼眶取血，血样于4℃，6000r/min离心20min，分离血清后置-20℃保存，待测定各项指标。结果见表3。
表2B组、C组和D组加入的水溶性膳食纤维饮品构成
表3昆明小鼠的各项检测指标
由表3可知，B组、C组和D组对高脂血症小鼠有显著的降低血清TC和TG作用，并且作用效果和SDF浓度有正相关关系，动脉粥样硬化的程度与AI有密切的相关性。本发明对高脂血症动物可以提高HDL-C的含量，降低TC、TG和LDL-C的含量和AI值，具有明显改善脂质代谢，降低血脂，预防动脉粥样化的作用。
Claims (9)
1.一种葵花籽壳水溶性膳食纤维制备方法，其特征在于，制备方法如下：
1)取葵花籽壳，洗净后干燥，粉碎过30-60目筛，备用；
2)向葵花籽壳粉中加入葵花籽粉体积的10-20倍水，调节pH 4.0-6.0，加入酶,在温度50-60℃下酶解20-40min，在98℃下灭酶12-15min，用碘液检验淀粉是否除净；
3)在140-160℃，0.3-0.5MPa的条件下蒸煮10-30min，之后在3000-3500r/min条件下离心20-40min，得上清液；
4)向步骤(3)中所得上清液加入活性炭进行脱色；
5)向脱色后的上清液中加入4-6倍体积的醇类有机溶剂，静置至沉淀不再析出，调节pH至中性，经脱盐、干燥、粉碎后得葵花籽壳水溶性膳食纤维。
2.根据权利要求1所述的一种葵花籽壳水溶性膳食纤维制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中加入的酶量为葵花籽壳粉重量的0.1-0.3％，所述酶为a-淀粉酶和糖化酶，其质量比为(1-2)：(1-3)。
3.根据权利要求1所述的一种葵花籽壳水溶性膳食纤维制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述醇类有机溶剂为甲醇、乙醇或苯甲醇。
4.根据权利要求1所述的一种葵花籽壳水溶性膳食纤维制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述干燥为冷冻干燥或真空干燥。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种葵花籽壳水溶性膳食纤维制备方法，其特征在于，制备方法如下：
1)取葵花籽壳，洗净后干燥，粉碎过30-60目筛，备用；
2)向葵花籽壳粉中加入葵花籽粉体积的10-20倍水，调节pH 4.0-6.0，加入酶,加入的酶量为葵花籽壳粉重量的0.2％，所述酶为a-淀粉酶和糖化酶，其质量比为1:3，在温度50-60℃下酶解30min，在98℃下灭酶12-15min，用碘液检验淀粉是否除净；
3)在150℃，0.4MPa的条件下蒸煮20min，之后在3000-3500r/min条件下离心20-40min，得上清液；
4)向步骤(3)中所得上清液加入活性炭进行脱色；
5)向脱色后的上清液中加入4-6倍体积的乙醇，静置至沉淀不再析出，调节pH至中性，脱盐、真空干燥、粉碎后得葵花籽壳水溶性膳食纤维。
6.一种使用权利要求1所述方法制备的葵花籽壳水溶性膳食纤维。
7.根据权利要求6所述一种葵花籽壳水溶性膳食纤维，其特征在于，将所述水溶性膳食纤维与水果汁、牛奶、豆浆或蔬菜汁混合，可以制成一种葵花籽壳水溶性膳食纤维饮品。
8.根据权利要求7所述的一种葵花籽壳水溶性膳食纤维饮品，其特征在于，水溶性膳食纤维在饮品中的含量为3-7％。
9.根据权利要求7所述的一种葵花籽壳水溶性膳食纤维饮品，其特征在于，还包含一定量的不溶性膳食纤维，可溶性膳食纤维和不溶性纤维的质量比为1：(1-3)。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20171222 |
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