CN112106995A - 一种混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法，其特征在于，将萱草放入稀硫酸中反应，得到萱草浆；将萱草浆放入超高压设备中进行灭菌；将乳双歧杆菌、两歧双杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜热乳杆菌、植物乳杆菌菌粉混合，制成复合益生菌菌粉；在萱草浆中加入复合益生菌菌粉，发酵；将发酵后的萱草膳食纤维中加入次氯酸钠溶液，进行脱色，然后过滤，滤渣为不溶性的膳食纤维，向滤液中加入乙醇，沉淀可溶性的膳食纤维；将不溶性的膳食纤维与可溶性的膳食纤维混合得到总的膳食纤维，干燥。本发明工艺简单易行，与原料相比，制得的萱草膳食纤维得率高，且不仅最大限度的保留了萱草的营养成分，同时很好的改善了萱草膳食纤维的物性特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种膳食纤维的制备方法，尤其涉及一种萱草膳食纤维的制备方法。
背景技术
膳食纤维是一类广泛存在于植物性食物中的不能被人体消化酶所水解，却可以在人体胃肠道内被微生物分解的一类化合物的总称，主要存在于水果、蔬菜、谷物和豆类食品中，特别是水果的果皮、谷物的麸皮中含量丰富。膳食纤维的生理功能主要有改善消化系统功能、调节血糖含量、降低血脂、降低胆固醇含量、缓解便秘及减肥等。
萱草又称“宜男草”。属于百合科多年生草本植物。它含有丰富的花粉、糖、蛋白质、钙、脂肪、胡萝卜素、氨基酸等人体所必须的养分，还有丰富的膳食纤维和多种维生素以及矿物质。在中国已有几千年的历史，早在《博物志》中便有相应的记载。
传统的膳食纤维提取工艺是采用酶-化学法或单纯的酶法来制备，用酶法和化学法制备的工艺比较简单，成本也低廉，但是反复水浸泡冲洗和频繁热处理会明显减少纤维产品的持水力和溶胀性，且强烈溶剂(酸、碱)处理导致几乎100％水溶性纤维素、50～60％半纤维素和10～30％纤维素被溶解而损失。而采用发酵法来直接制备酶然后运用到整个膳食纤维的提取工艺过程中，条件温和且具有很强的连续性，理论上能够使得整个工艺过程的损耗率大大降低，对环境污染较小。发酵中采用的菌种均为益生菌，有较好的生理活性，具有一定的工业应用前景。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：现有膳食纤维的制备方法易流失水溶性纤维素、半纤维素和纤维素的技术问题。
为了解决上述问题，本发明提供了如下技术方案：
一种混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)：将萱草清洗后晾干；
步骤2)：将晾干后的萱草放入稀硫酸中反应3～5h以去除植酸，再用清水洗涤3～6次后滤干，得到萱草浆；
步骤3)：将萱草浆放入超高压设备中进行灭菌；
步骤4)：将乳双歧杆菌、两歧双杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜热乳杆菌、植物乳杆菌菌粉混合，制成复合益生菌菌粉；
步骤5)：在步骤3)得到的萱草浆中加入复合益生菌菌粉，调节pH值，发酵48～96h，发酵温度37℃；
步骤6)：将步骤5)所得发酵后的萱草膳食纤维中加入次氯酸钠溶液，于20～30℃下搅拌3～5h进行脱色；
步骤7)：将步骤6)所得的物料进行过滤，滤渣为不溶性的膳食纤维，向滤液中加入乙醇，静置，沉淀可溶性的膳食纤维，然后离心，分离出沉淀；将不溶性的膳食纤维与可溶性的膳食纤维混合得到总的膳食纤维(即Total Dietary Fibre，TDF)，干燥。
优选地，所述步骤1)中清洗具体为：将萱草放入质量浓度2～3％的双氧水中超声波浸泡20min，超声功率40Hz；浸泡后流水清洗2次。
优选地，所述步骤2)中稀硫酸的质量浓度为1～2％，用量为萱草体积的20倍；清水每次的用量同样为萱草体积的20倍。
优选地，所述步骤3)中超高压设备的设定压力为600MPa，处理时间为20min。
优选地，所述步骤4)中乳双歧杆菌、两歧双杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜热乳杆菌、植物乳杆菌菌粉的质量比为1:2:1:2:2:2～6；混合的时间为5～15min。
优选地，所述步骤5)中复合益生菌菌粉的用量为萱草浆体积的1.5～2.5％；采用0.1mol/mL的NaOH溶液调整初始pH值为6.5；发酵过程中每6h搅拌、通气1次。
优选地，所述步骤6)中次氯酸钠溶液的质量浓度为3～5％，用量为萱草膳食纤维质量的20倍。
优选地，所述步骤7)中乙醇的体积浓度为95％，用量为滤液体积的4倍，静置时间为5h；干燥采用微波真空干燥箱，控制微波功率为1～3kW，真空度为-0.07～-0.05MPa；干燥后的膳食纤维含水质量百分比小于5％。
优选地，所述步骤7)得到的膳食纤维根据需要进行粉碎。
更优选地，所述粉碎具体为：先用粉碎机粉碎至40目，再使用球磨粉碎机进行粉碎粉碎至400目，即颗粒达38μm；球磨粉碎机的工艺参数为：球料质量比(7～8):1，粉碎时间3～5min，公转盘转速500r/min。
本发明以萱草为原料，经过萱草的清洗、酸解和灭菌，复合益生菌发酵剂的调配后，再依次通过混合发酵、脱色、过滤、干燥和粉碎等步骤制备而成，工艺简单易行，与原料相比，膳食纤维的纯度和理化性质均得到一定提高。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明利用混合发酵法制备萱草膳食纤维，扩大了萱草的应用领域，为人们获取膳食纤维又提供了一种选择；目前国内市场上没有类似的萱草膳食纤维，这为该产品的开发提供了广阔的市场空间。
2、本发明膳食纤维得率可达到75.32～83.45％
3、本发明不仅最大限度的保留了萱草的营养成分，且很好的改善了萱草膳食纤维的物性特点，膨胀力为18.6～25.3mL/g，持水力为10.3～14.7g/g。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。
实施例1
一种混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法，具体包括以下步骤：
1)清洗：
将萱草清洗，并放入2％(w/w)的双氧水中超声波(功率40Hz)浸泡20min，浸泡后流水清洗2次并晾干；
2)酸解：
加入步骤1)晾干的萱草20倍的浓度为1％(w/w)的稀硫酸反应3h以去除植酸，再3次用20倍清水洗涤后滤干，待用；
3)灭菌：
将步骤2)酸解后的萱草浆放入超高压设备中进行灭菌，设定压力600MPa，处理时间为20min；
4)复合益生菌发酵剂制备：
采用乳双歧杆菌、两歧双杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜热乳杆菌、植物乳杆菌菌粉在粉体混合机中混合5min，制备成复合益生菌菌粉，乳双歧杆菌、两歧双杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜热乳杆菌、植物乳杆菌的质量比为1:2:1:2:2:2；
5)混合发酵：
按照步骤3)所得灭菌萱草浆体积的1.5％(V/V)，加入步骤4)所得复合益生菌菌粉，用0.1mol/mL的NaOH溶液调整初始pH为6.5，发酵时间48h，发酵温度37℃，发酵过程中每6h搅拌、通气1次；
6)脱色
将步骤5)所得发酵后的萱草膳食纤维中加入质量浓度3％(w/w)的次氯酸钠溶液，于20℃下搅拌3h；
7)过滤、干燥：
将步骤6)脱色后的物料进行过滤，滤渣为不溶性的膳食纤维，向滤液中加入4倍体积的95vol％乙醇，静置5h，沉淀可溶性的膳食纤维，然后进行离心，分离出沉淀，即为可溶性的膳食纤维。将两者混合得到总的膳食纤维，即(Total Dietary Fibre，TDF)；最后将混合物放入微波真空干燥箱，控制微波功率为1kW，真空度为-0.07MPa；干燥后的萱草膳食纤维粉含水量小于5％；
8)粉碎
将步骤7)所得干燥后萱草膳食纤维先用粉碎机粉碎为粒度40目，再使用球磨粉碎机进行粉碎，粉碎中的球料质量比为7:1，研磨时间为3min，公转盘转速为500r/min；粉碎至400目，即颗粒达38μm。
所得到的萱草膳食纤维得率可达到75.32％，且萱草膳食纤维的膨胀力为18.6mL/g，持水力为10.3g/g。
实施例2
一种混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法，具体包括以下步骤：
1)清洗：
将萱草清洗，并放入2.5％(w/w)的双氧水中超声波(功率40Hz)浸泡20min，浸泡后流水清洗2次并晾干；
2)酸解：
加入步骤1)晾干的萱草20倍的浓度为1.5％(w/w)的稀硫酸反应4h以去除植酸，再4次用20倍清水洗涤后滤干，待用；
3)灭菌：
将步骤2)酸解后的萱草浆放入超高压设备中进行灭菌，设定压力600MPa，处理时间为20min；
4)复合益生菌发酵剂制备：
采用乳双歧杆菌、两歧双杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜热乳杆菌、植物乳杆菌菌粉在粉体混合机中混合10min，制备成复合益生菌菌粉，乳双歧杆菌、两歧双杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜热乳杆菌、植物乳杆菌的质量比为1:2:1:2:2:4；
5)混合发酵：
按照步骤3)所得灭菌萱草浆体积的2％(V/V)，加入步骤4)所得复合益生菌菌粉，用0.1mol/mL的NaOH溶液调整初始pH为6.5，发酵时间72h，发酵温度37℃，发酵过程中每6h搅拌、通气1次；
6)脱色
将步骤5)所得发酵后的萱草膳食纤维中加入质量浓度4％(w/w)的次氯酸钠溶液，于25℃下搅拌4h；
7)过滤、干燥：
将步骤6)脱色后的物料进行过滤，滤渣为不溶性的膳食纤维，向滤液中加入4倍体积的95vol％乙醇，静置5h，沉淀可溶性的膳食纤维，然后进行离心，分离出沉淀，即为可溶性的膳食纤维。将两者混合得到总的膳食纤维，即(Total Dietary Fibre，TDF)；最后将混合物放入微波真空干燥箱，控制微波功率为2kW，真空度为-0.06MPa；干燥后的萱草膳食纤维粉含水量小于5％；
8)粉碎
将步骤7)所得干燥后萱草膳食纤维先用粉碎机粉碎为粒度40目，再使用球磨粉碎机进行粉碎，粉碎中的球料质量比为7.5:1，研磨时间为4min，公转盘转速为500r/min；粉碎至400目，即颗粒达38μm。
所得到的萱草膳食纤维得率可达到80.23％，且萱草膳食纤维的膨胀力为21.5mL/g，持水力为12.1g/g。
实施例3
一种混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法，具体包括以下步骤：
1)清洗：
将萱草清洗，并放入3％(w/w)的双氧水中超声波(功率40Hz)浸泡20min，浸泡后流水清洗2次并晾干；
2)酸解：
加入步骤1)晾干的萱草20倍的浓度为2％(w/w)的稀硫酸反应5h以去除植酸，再6次用20倍清水洗涤后滤干，待用；
3)灭菌：
将步骤2)酸解后的萱草浆放入超高压设备中进行灭菌，设定压力600MPa，处理时间为20min；
4)复合益生菌发酵剂制备：
采用乳双歧杆菌、两歧双杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜热乳杆菌、植物乳杆菌菌粉在粉体混合机中混合15min，制备成复合益生菌菌粉，乳双歧杆菌、两歧双杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜热乳杆菌、植物乳杆菌的质量比为1:2:1:2:2:6；
5)混合发酵：
按照步骤3)所得灭菌萱草浆体积的2.5％(V/V)，加入步骤4)所得复合益生菌菌粉，用0.1mol/mL的NaOH溶液调整初始pH为6.5，发酵时间96h，发酵温度37℃，发酵过程中每6h搅拌、通气1次；
6)脱色
将步骤5)所得发酵后的萱草膳食纤维中加入质量浓度5％(w/w)的次氯酸钠溶液，于30℃下搅拌5h；
7)过滤、干燥：
将步骤6)脱色后的物料进行过滤，滤渣为不溶性的膳食纤维，向滤液中加入4倍体积的95vol％乙醇，静置5h，沉淀可溶性的膳食纤维，然后进行离心，分离出沉淀，即为可溶性的膳食纤维。将两者混合得到总的膳食纤维，即(Total Dietary Fibre，TDF)；最后将混合物放入微波真空干燥箱，控制微波功率为3kW，真空度为-0.05MPa；干燥后的萱草膳食纤维粉含水量小于5％；
8)粉碎
将步骤7)所得干燥后萱草膳食纤维先用粉碎机粉碎为粒度40目，再使用球磨粉碎机进行粉碎，粉碎中的球料质量比为8:1，研磨时间为5min，公转盘转速为500r/min；粉碎至400目，即颗粒达38μm。
所得到的萱草膳食纤维得率可达到83.45％，且萱草膳食纤维的膨胀力为25.3mL/g，持水力为14.7g/g。
Claims (10)
1.一种混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)：将萱草清洗后晾干；
步骤2)：将晾干后的萱草放入稀硫酸中反应3～5h以去除植酸，再用清水洗涤3～6次后滤干，得到萱草浆；
步骤3)：将萱草浆放入超高压设备中进行灭菌；
步骤4)：将乳双歧杆菌、两歧双杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜热乳杆菌、植物乳杆菌菌粉混合，制成复合益生菌菌粉；
步骤5)：在步骤3)得到的萱草浆中加入复合益生菌菌粉，调节pH值，发酵48～96h，发酵温度37℃；
步骤6)：将步骤5)所得发酵后的萱草膳食纤维中加入次氯酸钠溶液，于20～30℃下搅拌3～5h进行脱色；
步骤7)：将步骤6)所得的物料进行过滤，滤渣为不溶性的膳食纤维，向滤液中加入乙醇，静置，沉淀可溶性的膳食纤维，然后离心，分离出沉淀；将不溶性的膳食纤维与可溶性的膳食纤维混合得到总的膳食纤维，干燥。
2.如权利要求1所述的混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤1)中清洗具体为：将萱草放入质量浓度2～3％的双氧水中超声波浸泡20min，超声功率40Hz；浸泡后流水清洗2次。
3.如权利要求1所述的混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤2)中稀硫酸的质量浓度为1～2％，用量为萱草体积的20倍；清水每次的用量同样为萱草体积的20倍。
4.如权利要求1所述的混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤3)中超高压设备的设定压力为600MPa，处理时间为20min。
5.如权利要求1所述的混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤4)中乳双歧杆菌、两歧双杆菌、嗜热链球菌、保加利亚乳杆菌、嗜热乳杆菌、植物乳杆菌菌粉的质量比为1:2:1:2:2:2～6；混合的时间为5～15min。
6.如权利要求1所述的混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤5)中复合益生菌菌粉的用量为萱草浆体积的1.5～2.5％；采用0.1mol/mL的NaOH溶液调整初始pH值为6.5；发酵过程中每6h搅拌、通气1次。
7.如权利要求1所述的混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤6)中次氯酸钠溶液的质量浓度为3～5％，用量为萱草膳食纤维质量的20倍。
8.如权利要求1所述的混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤7)中乙醇的体积浓度为95％，用量为滤液体积的4倍，静置时间为5h；干燥采用微波真空干燥箱，控制微波功率为1～3kW，真空度为-0.07～-0.05MPa；干燥后的膳食纤维含水质量百分比小于5％。
9.如权利要求1所述的混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法，其特征在于，所述步骤7)得到的膳食纤维根据需要进行粉碎。
10.如权利要求9所述的混合发酵法制备萱草膳食纤维的方法，其特征在于，所述粉碎具体为：先用粉碎机粉碎至40目，再使用球磨粉碎机进行粉碎粉碎至400目；球磨粉碎机的工艺参数为：球料质量比(7～8):1，粉碎时间3～5min，公转盘转速500r/min。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20201222 |