CN109770370A - 一种利用笋头制备可溶性膳食纤维的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及农产品深加工技术领域，特别涉及一种利用笋头制备可溶性膳食纤维的方法，包括以下步骤：将笋头破碎、搅拌制成匀浆，并将匀浆与K₂HPO₄、MgSO₄、酵母粉混合，控制pH为6.0‑7.0，灭菌后，得到培养基；将制备的培养基接种解淀粉芽孢杆菌进行发酵；将发酵液煮沸后，离心去除沉淀物，将上清液用乙醇沉淀过滤，得到沉淀物；将沉淀物用乙醇和丙酮洗涤，经干燥后，即得可溶性膳食纤维。本发明提供的利用笋头制备可溶性膳食纤维的方法，配合特定的工艺条件，以笋头为原料，通过微生物发酵，从笋头中提取可溶膳食纤维，有着能耗低、应用设备简单、成本低、效率高、污染少等优点，具有重要的实际应用价值。

Description

一种利用笋头制备可溶性膳食纤维的方法

技术领域

本发明涉及农产品深加工技术领域，特别涉及一种利用笋头制备可溶性膳食纤维的方法。

背景技术

我国拥有丰富的竹类资源，是世界主要产竹国之一。竹笋作为一种高纤低脂、高蛋白、营养齐全的蔬菜，素有“寒土山珍”之称，是深受现代人追捧的纯天然绿色健康食品。竹笋中笋壳、笋肉、笋头分别占整个笋体的30％、 30％、40％左右。但在竹笋加工过程中，占总量70％的笋壳和笋头等残渣被剔除，每年产生大量的竹笋残渣，其中仅福建省每年的竹笋残渣就高达 50多万吨。目前，绝大多数的竹笋残渣被随意丢弃或进行简单填埋处理，只有极少部分进行饲料加工。这既造成资源浪费，又带来了环境污染问题。因此，如何实现竹笋残渣的深度开发和综合利用，已成为当务之急。

笋头中含有丰富的膳食纤维，且含量都远高于笋肉。而膳食纤维(包括非淀粉多糖、低聚糖、木质素和相关的植物物质)被称为人体“第七大营养素”，具有螯合消化道中重金属和胆固醇、减少致癌物、促进肠道蠕动、调节肠胃功能等作用，被越来越多的应用到减肥产品中，受到了西方各主要国家的高度重视，医学界、营养学界、食品工业界都对此作了大量的研究。

膳食纤维按溶解特性不同，分为不溶性膳食纤维(Insoluble Dietary Fiber，IDF)和可溶性膳食纤维(Soluble Dietary Fiber，SDF)两大类。 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，主要是细胞壁的组成成分，包括纤维素、半纤维素、木质素和植物蜡等。SDF是指不被人体消化道酶消化，但可溶于温水或热水且其水溶液又能被4倍体积的乙醇再沉淀的那部分膳食纤维，它主要指植物细胞内的储存物质和分泌物，还包括部分微生物多糖和合成类多糖如果胶(Pectin)、瓜儿豆胶、海藻酸盐、葡聚糖和真菌多糖。可溶性膳食纤维(SDF)由于其良好的功能性和加工特性受到了研究者们的普遍关注。

动物试验和临床试验证明膳食纤维在控制血糖含量、降低血脂和胆固醇方面，可溶性膳食纤维的作用较强，这可能由于可溶性膳食纤维具有特殊的生理活性，能在结肠中几乎被彻底水解。可溶性膳食纤维(SDF)还是性能优良的乳化稳定剂，在食品中作为一种食品配料其性能要优于不溶性膳食纤维，因此富含可溶性膳食纤维的制品是一种高活性膳食纤维。目前各国已经重视开发研究其制备工艺，并作为一种新型的食品添加剂应用于面包、香肠、酸奶等各种食品中。

但目前从笋头的开发膳食纤维的技术还不成熟，依然是竹笋加工企业急需解决的难题之一。目前膳食纤维的提取方法有化学法、物理法和生物酶法。化学法采用化学试剂提取膳食纤维，其制备成本较低，但在环保上存在弊端，因此在实际生产中不推荐使用；物理法是通过外界作用，使物料受到高温、高压、高剪切作用，膳食纤维被彻底微粒化，虽然效率高，但能耗也高；生物酶法通过添加蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、纤维素酶、果胶酶等酶制剂，将某些水不溶性物质转化为可溶性物质，条件温和，产品也稳定，但酶制剂价格昂贵，制备成本高。

因此，如何采用一种高效的技术手段利用笋头来制备可溶性膳食纤维是本领域亟待解决的问题。

发明内容

为解决上述背景技术中的问题，本发明提供一种利用笋头制备可溶性膳食纤维的方法，包括以下步骤：

步骤a、将笋头破碎、搅拌制成匀浆，并将匀浆与K₂HPO₄、MgSO₄、酵母粉混合，控制pH为6.0-7.0，灭菌后，得到培养基；

步骤b、将制备的培养基接种菌种，进行发酵处理；

步骤c、将发酵液煮沸后，离心去除沉淀物，将上清液用乙醇溶液沉淀过滤，得到沉淀物；其中，通过加热煮沸去除蛋白质和淀粉；

步骤d、将沉淀物用乙醇和丙酮洗涤，经干燥后，即得可溶性膳食纤维。

在上述技术方案的基础上，进一步地，步骤b中，所述活性菌种为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。

在上述技术方案的基础上，进一步地，步骤b中，发酵处理的时间为5-10 天。

在上述技术方案的基础上，进一步地，步骤c中，将上清液加入预热至 60℃的95％乙醇，乙醇与滤液的体积比为4:1，室温下沉淀1h。

在上述技术方案的基础上，进一步地，步骤d中，沉淀物分别用78％乙醇、 95％乙醇、丙酮洗涤两次，去除洗涤液后，置于容器中105℃烘干5-12小时，再于干燥器中冷却，即得可溶性膳食纤维。

本发明提供的利用笋头制备可溶性膳食纤维的方法，配合特定的工艺条件，采用笋头作为原料，通过微生物发酵从笋头提取可溶膳食纤维，有着能耗低、应用设备简单、成本低、效率高、污染少等优点，具有重要的实际应用价值。

附图说明

图1为笋头接种B.sub LX-1菌种、B.nat菌和接种B.am PL-11菌种的可溶性膳食纤维提取率测试比较图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明还提供如下所述实施例：

步骤a、配置培养基：将笋头破碎、搅拌制成匀浆，并将250g匀浆与 1g/L K₂HPO₄、0.5g/L MgSO₄、1g/L酵母粉混合，控制pH为6.0-7.0，装于 500ml的三角瓶中，装入量为200ml，在121℃灭菌20min后，得到培养基，备用；

步骤b、将制备的培养基接种菌种0.2ml的解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)PL-11(后文简称为B.am PL-11)菌种，接种3瓶，进行发酵5d处理；

步骤c、将上述得到的发酵液经加热煮沸后，采用离心弃去沉淀物，将上清液收集到600ml高型烧杯，加入预热至60℃的95％乙醇225ml(预热后体积)，乙醇与滤液的体积比为4:1，盖上铝箔，室温下沉淀1h；

步骤d、将上述得到的沉淀物分别用78％乙醇、95％乙醇、丙酮各15ml 洗涤两次，抽滤去除洗涤液后，置于坩埚中，以105℃烘干过夜(5-8小时)，再于干燥器中冷却1h，即得可溶性膳食纤维。

其中，B.am PL-11菌种的获取方法为:用接种针从保藏的菌种试管斜面中挑取少量菌落于LB培养基中，28℃，150rpm培养12h备用。

本发明还提供如下所述对比例：

对比例1

步骤a、配置培养基：将笋头破碎、搅拌制成匀浆，并将250g匀浆与 1g/L K₂HPO₄、0.5g/L MgSO₄、1g/L酵母粉混合，控制pH为6.0-7.0，装于 500ml的三角瓶中，装入量为200ml，在121℃灭菌20min后，得到培养基，备用；

步骤b、将制备的培养基接种菌种0.2ml的纳豆芽孢杆菌(Bacillus natto)(后文简称为B.nat)菌种，接种3瓶，进行发酵5d处理；

步骤c、将上述得到的发酵液经加热煮沸后，采用离心弃去沉淀物，将上清液收集到600ml高型烧杯，加入预热至60℃的95％乙醇225ml(预热后体积)，乙醇与滤液的体积比为4:1，盖上铝箔，室温下沉淀1h；

步骤d、将上述得到的沉淀物分别用78％乙醇、95％乙醇、丙酮各15ml 洗涤两次，抽滤去除洗涤液后，置于坩埚中，以105℃烘干过夜(5-8小时)，再于干燥器中冷却1h，得到样品。

其中，B.nat菌种的获取方法为:用接种针从保藏的菌种试管斜面中挑取少量菌落于LB培养基中，28℃，150rpm培养12h备用。

对比例2：

步骤a、配置培养基：将笋头破碎、搅拌制成匀浆，并将250g匀浆与 1g/L K₂HPO₄、0.5g/L MgSO₄、1g/L酵母粉混合，控制pH为6.0-7.0，装于 500ml的三角瓶中，装入量为200ml，在121℃灭菌30min后，得到培养基，备用；

步骤b、将制备的培养基接种菌种0.2ml的枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)LX-1(后文简称为B.sub LX-1)菌种，接种3瓶，进行发酵5d 处理；

步骤c、将上述得到的发酵液经加热煮沸后，采用离心弃去沉淀物，将上清液收集到600ml高型烧杯，加入预热至60℃的95％乙醇225ml(预热后体积)，乙醇与滤液的体积比为4:1，盖上铝箔，室温下沉淀1h；

步骤d、将上述得到的沉淀物分别用78％乙醇、95％乙醇、丙酮各15ml 洗涤两次，抽滤去除洗涤液后，置于坩埚中，以105℃烘干过夜(5-8小时)，再于干燥器中冷却1h，得到样品。

其中，B.sub LX-1菌种的获取方法为:用接种针从保藏的菌种试管斜面中挑取少量菌落于LB培养基中，28℃，150rpm培养12h备用。

空白对比(记为CK)：

和对比例1相比，空白组除了未接种活性菌，其它的条件都保持一致，得到相应空白组样品。

将实施例和对比例以及空白对比得到的进行可溶性膳食纤维提取率测试。

测试方法：将实施例和对比例以及空白对比得到样品进行称重，其中，称重方法为精确称量坩埚总质量(精确至0.1mg)，减去坩埚和硅藻土质量，从而计算样品质量。

称重后分别按GB/T5009.5的规定测定氮(N)，以N×6.25为换算系数，计算蛋白质质量；按GB/T5009.4测定灰分，即在525℃灰化5h，于干燥器中冷却，精确称量坩埚总质量(精确至0.1mg)，减去坩埚和硅藻土质量，计算灰分质量。

可溶性膳食纤维提取率计算方法为：将实施例和对比例样品中，不溶性膳食纤维过滤后的滤液收集到500ml高型烧杯中，通过称“烧杯+滤液”总质量，扣除烧杯质量的方法估计滤液的体积；在每份滤液中加入预热至60℃的95％乙醇，乙醇与滤液的体积比为4:1，取出烧杯，盖上铝箔，室温下沉淀1h；用78％乙醇15ml将称重过的坩埚的硅藻土润湿并展平，抽滤去除乙醇溶液，使坩埚中硅藻土在烧结玻璃滤板上形成平面；将上述所得沉淀倾入坩埚中抽滤，分别用78％乙醇、95％乙醇、丙酮各15ml洗涤残渣2次，抽滤去除洗涤液后，将坩埚连同残渣在105℃烘干过夜。将坩埚置于干燥器中冷却1h，称重(包括坩埚、膳食纤维残渣和硅藻土),精确至0.1mg。减去坩埚和硅藻土的干重，计算残渣重量，即为可溶性膳食纤维的重量，将其除于笋头鲜重即为提取率，提取率的单位为mg/g.FW。

通过测试得到的结果如图1所示，由图1可知笋头中本身已有一定含量的可溶性膳食纤维，其含量达到3.724mg/g.FW，接种B.sub LX-1菌种和 B.nat菌种后的技术方案中，可溶性膳食纤维的提取率并没有提高，甚至接种B.nat菌种的提取率还略有降低，而接种B.amPL-11菌种后的技术方案，可溶性膳食纤维的提取率显著提高，达到19.223mg/g.FW，提取率提高了 4.16倍。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种利用笋头制备可溶性膳食纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、将笋头破碎、搅拌制成匀浆，并将匀浆与K₂HPO₄、MgSO₄、酵母粉混合，控制pH为6.0-7.0，灭菌后，得到培养基；

步骤b、将制备的培养基接种活性菌种，进行发酵处理；

步骤c、将发酵液煮沸后，离心去除沉淀物，将上清液用乙醇溶液沉淀过滤，得到沉淀物；

步骤d、将沉淀物用乙醇和丙酮洗涤，经干燥后，即得可溶性膳食纤维。

2.根据权利要求1所述的利用笋头制备可溶性膳食纤维的方法，其特征在于：步骤b中，所述活性菌种为解淀粉芽孢杆菌。

3.根据权利要求1所述的利用笋头制备可溶性膳食纤维的方法，其特征在于：步骤b中，发酵处理的时间为5-10天。

4.根据权利要求1所述的利用笋头制备可溶性膳食纤维的方法，其特征在于：步骤c中，将上清液加入预热至60℃的95％乙醇，乙醇与滤液的体积比为4:1，室温下沉淀1h。

5.根据权利要求1所述的利用笋头制备可溶性膳食纤维的方法，其特征在于：步骤d中，沉淀物分别用78％乙醇、95％乙醇、丙酮洗涤两次，去除洗涤液后，置于容器中105℃烘干5-12小时，再于干燥器中冷却，即得可溶性膳食纤维。