CN112314953B - 一种低分子量海藻膳食纤维及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种低分子量海藻膳食纤维及其制备方法和应用，其中，一种低分子量海藻膳食纤维的制备方法，包括如下步骤：（1）酸碱预处理：将海藻经过碱处理、酸处理后，用水洗净，过滤杂质后，得到预处理海藻；（2）软化处理：将预处理海藻经过浸泡软化后，用水洗净，过滤杂质后，得到软化海藻；（3）固定化酶处理：将固定化酶配制为固定化酶的水溶液后，加入到步骤（2）的软化海藻中，在温度为40‑60℃、pH为7.0‑9.0的条件下，反应40‑60min，以对不可溶性纤维进行酶解，然后经过灭酶处理后，将其过滤、干燥、粉碎后即可。本申请的低分子量海藻膳食纤维的制备方法具有生产工艺简单、生产效率高以及原料利用率高的效果。

Description

一种低分子量海藻膳食纤维及其制备方法和应用

技术领域

本申请涉及海藻加工技术领域，更具体的说，它涉及一种低分子量海藻膳食纤维及其制备方法和应用。

背景技术

海藻是海带、紫菜、裙带菜、石花菜等海洋藻类的总称，常见的海洋藻类可以分为红藻类、褐藻类以及绿藻类；海藻中富含膳食纤维、海藻多糖、甘露醇、氨基酸、蛋白质、维生素和钾、铁、钙、磷、碘、硒、钴等微量元素；其中，膳食纤维是一种不被人体内源酶分解、不被人体小肠消化吸收、而在大肠中能部分或者全部发酵的可食用植物性成分，具有润肠通便，调节控制血糖、降血脂等多种生理功能。其中的海藻多糖能加速人体排泄过程、减少有害物质的滞留和吸收，具有治疗便秘、排毒养颜、预防肠癌的作用；而甘露醇在医药上是良好的利尿剂，可用于降低颅内压、眼内压，可作为治疗肾药、脱水药、食糖代用品。因此，海藻作为一种食物，具有防治便秘、排毒、养颜、预防肠癌等作用。

海藻中含有大量的膳食纤维，而膳食纤维成为继糖、蛋白质、脂肪、水、矿物质和维生素之后的“第七大营养素”，然而目前国内海藻膳食纤维的工业化生产少见报道，生产上多用陆上植物资源进行生产，因此扩大海藻膳食纤维资源的开发应用具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本申请的第一个目的在于提供一种低分子量海藻膳食纤维的制备方法，其具有生产工艺简单、生产效率高以及原料利用率高的优点。

本申请的第二个目的在于提供一种低分子量海藻膳食纤维，其具有海洋矿物质元素丰富、膳食纤维含量高、胶体性质稳定以及成本低的优点。

本申请的第三个目的在于提供一种低分子量海藻膳食纤维的应用，本申请的低分子量海藻膳食纤维可以代替琼脂、卡拉胶等胶体添加剂，其作为普通食品原料，可用于乳制品、肉制品等保健代餐品上，具有清洁标签、增稠、稳定以及生产成本低的优点。

为实现上述第一个目的，本申请提供了如下技术方案：一种低分子量海藻膳食纤维的制备方法，包括如下步骤：

(1)酸碱预处理：将海藻经过碱处理、酸处理后，用水洗净，过滤杂质后，得到预处理海藻；

(2)软化处理：将预处理海藻经过浸泡软化后，用水洗净，过滤杂质后，得到软化海藻；

(3)固定化酶处理：将固定化酶配制为固定化酶的水溶液后，加入到步骤(2)的软化海藻中，在温度为40-60℃、pH为7.0-9.0的条件下，反应40-60min，以对不可溶性纤维进行酶解，然后经过灭酶处理后，将其过滤、干燥、粉碎后即可。

通过采用上述技术方案，将海藻经过酸碱预处理以及软化处理后，一是可以将海藻植物组织细胞预先破坏，使海藻细胞壁充分软化，二是通过合理的酸碱处理，可以最大程度地保留海藻中硫酸酯基团以及亲糖蛋白组分；然后采用固定化酶技术对海藻细胞壁纤维结构进行处理，以降低半纤维素和胶体在溶于水之后产生的粘聚性，增加产品的稳定性。

海藻中虽然含有大量的膳食纤维，但是这种膳食纤维又分为可溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维，传统的海藻膳食纤维的提取方法一般是将海藻经过酸碱预处理后经过高温蒸煮以破坏海藻细胞结构，通过过滤分离掉滤渣(不可溶膳食纤维)，留取可溶性膳食纤维；由藻类提取的可溶性膳食纤维是一种亲水性胶体，根据藻类种类的不同，可以提取不同的植物胶，例如琼脂可从江蓠菜中提取的可溶性膳食纤维制得，卡拉胶可从麒麟菜提取制得。因此，传统制备琼脂、卡拉胶等胶体时，只能利用海藻中的可溶性膳食纤维，而对于海藻中的不可溶性纤维不能得到充分的利用，而本申请采用固定化酶对软化后的海藻进行处理，以对不可溶性纤维进行酶解，制得的海藻膳食纤维包括可溶性膳食纤维以及不可溶性膳食纤维；因此，通过本申请的制备方法一方面可以对海藻进行充分地利用，另一方面可以降低半纤维素和胶体在溶于水后产生的凝结性；并且由本申请制备的低分子量海藻纤维保留了部分海藻胶体性质，可以在食品加工领域中代替琼脂、卡拉胶等胶体添加剂，以对食品起到增稠、胶凝、稳定的作用。

进一步地，所述固定化酶为琼脂糖微粒载酶。

通过采用上述技术方案，本申请采用固定化酶技术对海藻的不可溶性纤维进行酶解，而固定化酶与游离酶相比具有以下优点：一是固定化酶可以重复使用，且酶的稳定性高于游离酶，因而单位底物所需的催化酶量减少，降低了生产成本；二是固定化酶是将酶固定在载体上的，在用固定化酶对海藻进行酶解后，固定化酶相较于游离酶，可以更容易与海藻以及酶解物分离，从而简化了生产工艺，提高生产效率。

本申请的固定化酶选用了琼脂糖微粒作为载体，具有如下优点：a、琼脂糖微粒载体结构质地均匀，且琼脂糖为惰性多糖，稳定性高，耐酸碱性强，利于储藏；b、琼脂糖微粒载体的生物相容性良好，可与酶分子产生共价键生成稳定的复合物以吸附在琼脂糖微粒载体的表面；c、琼脂糖微粒球的亲水性较好，可以优化酶与底物反应的水合环境。

进一步地，所述琼脂糖微粒载酶中的酶由重量比为1:1-5的纤维素酶和半纤维素酶制成。

通过采用上述技术方案，纤维素酶是由外切β-葡聚糖酶、内切β-葡聚糖酶、β-葡萄糖苷酶等组成的复合酶，其在分解纤维素时可以起到生物催化作用，以将纤维素分解成寡糖或单糖的蛋白质；半纤维素酶由木聚糖酶和甘露聚糖酶组成的复合酶系，是可以使构成植物细胞壁的多糖类(纤维素和果胶物质除外)水解的酶类；通过纤维素酶和半纤维素酶的配合可以对海藻的细胞壁的不可溶性纤维进行酶解，以制得低分子量的海藻纤维，最大化地发挥酶处理的效率，从而对海藻纤维实现充分的利用。

进一步地，所述步骤(3)的固定化酶采用如下方法制备：

①将粗琼脂置于稀酸溶液中，在30-40℃的温度下浸泡2-3h，弃去液体，得到一次处理琼脂粗糖；

②将一次处理琼脂粗糖用水清洗至中性后，置于磷酸盐缓冲溶液中，在30-40℃的温度下浸泡3-4h，弃去液体，得到二次处理琼脂糖；

③将二次处理琼脂糖用水清洗至中性后，经氮气压力使其通过膜孔，得到琼脂糖溶胀颗粒；

④将琼脂糖溶胀颗粒置于乙醇溶液中，在室温下浸泡0.5-1.5h后，弃去液体，得到沉淀物，将沉淀物在20-30℃的温度下干燥后，得到预制琼脂糖微粒载体；

⑤向预制琼脂糖微粒载体中加入交联剂，水浴震荡静置后，用磷酸盐缓冲溶液冲洗，得到交联载体；

⑥向交联载体中加入酶液，在0-4℃的温度下吸附交联3-5h，然后使其经过磷酸盐缓冲溶液冲洗后，经真空抽滤，得到固定化酶。

通过采用上述技术方案，天然琼脂是一种多聚糖，主要由琼脂糖及琼脂胶组成，将粗琼脂置于稀酸溶液中浸泡，可以使琼脂大分子结构初步酸解，并将琼脂果胶分解去除，得到一次处理琼脂粗糖；然后再将一次处理琼脂粗糖经过多次处理后，使其在乙醇中沉淀出来，得到低分子量的预制琼脂糖微粒载体，而后将其与交联剂处理，可以得到固定化酶的载体，使其对酶具有很有的负载效果，通过形成三向交联网状结构以达到固定化的效果。

进一步地，步骤(2)中将预处理海藻置于3-5wt％的磷酸二氢钠的水溶液中浸泡软化，浸泡温度为25-30℃，浸泡时间为3-4h。

通过采用上述技术方案，将预处理海藻在磷酸二氢钠的水溶液中浸泡后，可以进一步软化海藻纤维，破坏纤维之间的结合力，有利于后续处理。

进一步地，步骤(3)之后还包括分子结构破坏步骤。

通过采用上述技术方案，在海藻经过酸碱预处理、软化处理以及固定化酶处理后，通过分子结构破坏步骤可以对不可溶性膳食纤维以及可溶性膳食纤维的大分子结构进一步细化、均化，有利于提高物料的溶解性，改善物料的质构和组织特性，使其适用于多种食品的加工使用。

进一步地，所述分子结构破坏步骤为挤压膨化、高压均质、挤压膨化和高压均质、高压均质和挤压膨化中的一种；

所述挤压膨化包括如下步骤：向物料中加入膨化剂，经过预热温度分别为80-90℃、105-115℃、120-150℃的三段加热，在螺杆转速为100-300rpm、模孔直径为3-8mm的条件下，挤压膨化，得到膨化物，将膨化物经过冷却、干燥、粉碎后即可；

所述高压均质包括如下步骤：将物料加水配制成均质液，然后将均质液搅拌加热至60-70℃后，在均质压力为200-300bar的条件下，对其进行均质处理；然后经过过滤、干燥后即可。

通过采用上述技术方案，挤压膨化是物料被送入挤压膨化机中，在螺杆、螺旋的推动作用下，使得物料向前成轴向移动，物料经过挤压、搅拌、剪切后，进一步破坏不可溶性膳食纤维以及可溶性膳食纤维的大分子结构，使得纤维素分子间的化学键断裂，增加可溶性膳食纤维的含量，以使得海藻膳食纤维进一步细化、均化。

高压均质是利用在高压的作用下，进一步破坏不可溶性膳食纤维以及可溶性膳食纤维的大分子结构，提高原料的均质分散性，可以改善海藻纤维的质构和组织特性，有利于提高物料的溶解性，提高其胶体的稳定性。

在海藻经过固定化酶处理后，通过挤压膨化、高压均质的配合，可以将海藻纤维进一步细化、均化，以降低其分子量，提高不可溶纤维的在溶于水后产生的粘聚性；通过本申请的方法制备的海藻膳食纤维可以充分利用海藻中的不可溶纤维成分，极大地提高了海藻的利用率，有利于降低生产加工成本，并且所得到的海藻膳食纤维在食品加工领域中也可以替代传统的琼脂、卡拉胶等胶体添加剂，对食品起到很好的增稠、凝固、稳定、保鲜以及粘合的作用。

进一步地，所述膨化剂由物料总量的1-5％的无水乙醇和物料总量的5-10％的麦芽糊精混合而成。

通过采用上述技术方案，由无水乙醇和麦芽糊精组成的膨化剂与海藻混合后，形成糊状物料，当糊状物料由模孔喷出，在强大压力差的作用下，可以使得海藻内产生气泡，发生体积膨胀，形成结构疏松、多孔的产品，从而进一步细化海藻纤维，提高其对食品的改善效果。

为实现上述第二个目的，本申请提供了如下技术方案：一种由低分子量海藻膳食纤维的制备方法制备而得的低分子量海藻膳食纤维。

通过采用上述技术方案，本申请提供的低分子量海藻膳食纤维适用于多种食品的加工使用，可用作增稠剂、凝固剂、稳定剂、保鲜剂以及粘合剂。

为实现上述第三个目的，本申请提供了如下技术方案：一种低分子量海藻膳食纤维的应用，用作乳制品、保健制品的天然原料。

通过采用上述技术方案，本申请制备的低分子量海藻膳食纤维主要用于食品领域，可以代替传统的琼脂、卡拉胶等胶体添加剂，将其用于制造酸奶、奶酪等乳制品时，利用海藻的胶体性质，对乳制品起到增稠的作用，有利于提高乳制品的稳定性；将其用于制造肠类等肉制品时，不仅具有能够作为粘结碎肉的凝胶，而且还具有很好的保水保油效果，有利于提高产品性能的稳定性。

综上所述，本申请相比于现有技术具有以下有益效果：

1.本申请的低分子量海藻膳食纤维包括海藻的可溶性膳食纤维以及不可溶性膳食纤维，可以充分利用海藻中的不可溶纤维成分，极大地提高了海藻的利用率，有利于降低生产加工成本，并且所得到的海藻膳食纤维在食品加工领域中也可以替代传统的琼脂、卡拉胶等胶体添加剂，对食品起到很好的增稠、凝固、稳定、保鲜以及粘合的作用；此外，本申请的海藻膳食纤维还具有很好的保健效果，具有很好的通便作用；

2.本申请采用固定化酶技术提取海藻中的不可溶性膳食纤维，可以提高酶的利用率，有利于降低生产成本，并且在进行酶解工序时，固定化酶相较于游离酶，可以更容易与海藻以及酶解物分离，从而简化了生产工艺，提高生产效率；固定化酶选用了琼脂糖微粒作为载体，具有如下优点：a、琼脂糖微粒载体结构质地均匀，且琼脂糖为惰性多糖，稳定性高，耐酸碱性强，利于储藏；b、琼脂糖微粒载体的生物相容性良好，可与酶分子产生共价键生成稳定的复合物以吸附在琼脂糖微粒载体的表面；c、琼脂糖微粒球的亲水性较好，可以优化酶与底物反应的水合环境；

3.在海藻经过酸碱预处理、软化处理以及固定化酶处理后，通过挤压膨化和高压均质的分子结构破坏步骤可以对不可溶性膳食纤维以及可溶性膳食纤维的大分子结构进一步细化、均化，有利于提高物料的溶解性，改善物料的质构和组织特性，使其适用于多种食品的加工使用；

4.本申请制备的低分子量海藻膳食纤维适用于多种食品的加工，可以代替传统的琼脂、卡拉胶等胶体添加剂，将其用于制造酸奶、奶酪等乳制品时，利用海藻的胶体性质，对乳制品起到增稠的作用，有利于提高乳制品的稳定性；将其用于制造肠类等肉制品时，不仅具有能够作为粘结碎肉的凝胶，而且还具有很好的保水保油效果，有利于提高产品性能的稳定性。

具体实施方式

以下对本申请作进一步详细说明。

实施例

海藻选自红藻类，例如江蓠菜、麒麟菜，以下实施例中的海藻均选自江蓠菜；粗琼脂粉为食品级琼脂，其有效物质含量＞99％；纤维素酶和半纤维素酶均为食品级，其酶活力均为8万U/g。

实施例1：一种低分子量海藻膳食纤维采用如下方法制备而得：

(1)酸碱预处理：将海藻洗净后，加入到5wt％的氢氧化钠溶液中浸泡进行碱处理，浸泡温度为90℃，浸泡时间为2h，用清水洗净后，再加入到1wt％的草酸溶液中浸泡进行酸处理，浸泡温度为30℃，浸泡时间为2h，用清水洗净、过滤杂质后，得到预处理海藻；

(2)软化处理：将预处理海藻加入到3wt％的磷酸二氢钠溶液中浸泡软化，浸泡温度为30℃，浸泡时间为3h，用水洗净、过滤杂质后，得到软化海藻；

(3)固定化酶处理：①将粗琼脂粉加入到0.1mol/L的盐酸溶液中，料液比为1:100，在30℃的温度下浸泡3h，然后过滤弃去液体，得到一次处理琼脂粗糖；

②将一次处理琼脂粗糖用去离子水清洗至中性后，置于0.3mol/L的磷酸盐缓冲溶液中，料液比为1:200，在30℃的温度下浸泡5h，然后过滤弃去液体，得到二次处理琼脂糖；

③将二次处理琼脂糖用去离子水清洗至中性后，经氮气压力使其通过60目膜孔，得到琼脂糖溶胀颗粒；

④将琼脂糖溶胀颗粒用其重量的100倍的、体积分数为95％的乙醇溶液浸泡，在室温下浸泡0.5h后，过滤后弃去液体，得到沉淀物，将沉淀物在20℃的干燥箱中风干24h，得到预制琼脂糖微粒载体；

⑤向预制琼脂糖微粒载体中加入其重量的10倍的、体积分数为3.0％戊二醛溶液，水浴震荡静置3h后，用0.1mol/L的磷酸盐缓冲溶液冲洗，得到交联载体；

⑥向15g交联载体中加入15g酶液(酶液由0.25g纤维素酶、0.25g半纤维素酶以及14.5g水配制而成)，在0℃的温度下吸附交联3h，然后使其经过0.1mol/L的磷酸缓冲溶液冲洗后，经真空抽滤，得到固定化酶；

⑦将固定化酶配制为10wt％的固定化酶的水溶液后，加入到步骤(2)的软化海藻中，固定化酶的水溶液的添加量为软化海藻总量的5％，在温度为40℃、pH为7.0的条件下，反应60min；然后在90℃的温度下，灭酶10min后，将其过滤弃去液体，在70℃的温度下，干燥2h，然后将其过80目筛网后，得到物料一；

(4)将物料一经过经过超微粉碎处理后过150目筛网后，得到低分子量海藻膳食纤维。

实施例2：一种低分子量海藻膳食纤维采用如下方法制备而得：

(1)酸碱预处理：将海藻洗净后，加入到6.5wt％的氢氧化钠溶液中浸泡进行碱处理，浸泡温度为85℃，浸泡时间为2.5h，用清水洗净后，再加入到3wt％的草酸溶液中浸泡进行酸处理，浸泡温度为28℃，浸泡时间为2.5h，用清水洗净、过滤杂质后，得到预处理海藻；

(2)软化处理：将预处理海藻加入到4wt％的磷酸二氢钠溶液中浸泡软化，浸泡温度为28℃，浸泡时间3.5h，用水洗净、过滤杂质后，得到软化海藻；

(3)固定化酶处理：①将粗琼脂粉加入到0.1mol/L的盐酸溶液中，料液比为1:100，在35℃的温度下浸泡2.5h，然后过滤弃去液体，得到一次处理琼脂粗糖；

②将一次处理琼脂粗糖用去离子水清洗至中性后，置于0.3mol/L的磷酸盐缓冲溶液中，料液比为1:200，在35℃的温度下浸泡4.5h，然后过滤弃去液体，得到二次处理琼脂糖；

③将二次处理琼脂糖用去离子水清洗至中性后，经氮气压力使其通过60目膜孔，得到琼脂糖溶胀颗粒；

④将琼脂糖溶胀颗粒用其重量的100倍的、体积分数为95％的乙醇溶液浸泡，在室温下浸泡1h后，过滤弃去液体，得到沉淀物，将沉淀物在25℃的干燥箱中风干24h，得到预制琼脂糖微粒载体；

⑤向预制琼脂糖微粒载体中加入其重量的15倍的、体积分数为2.8％戊二醛溶液，水浴震荡静置5.5h后，用0.1mol/L的磷酸盐缓冲溶液冲洗，得到交联载体；

⑥向15g交联载体中加入15g酶液(酶液由0.25纤维素酶、0.25g半纤维素酶以及14.5g水配制而成)，在2℃的温度下吸附交联4h，然后使其经过0.1mol/L的磷酸缓冲溶液冲洗后，经真空抽滤，得到固定化酶；

⑦将固定化酶配制为10wt％的固定化酶的水溶液后，加入到步骤(2)的软化海藻中，固定化酶的水溶液的添加量为软化海藻总量的6％，在温度为50℃、pH为8.0的条件下，反应50min；在93℃的温度下，灭酶7min后，将其过滤弃去液体，在75℃的温度下，干燥1.5h，然后将其过80目筛网后，得到物料一；

(4)将物料一经过经过超微粉碎处理后过150目筛网后，得到低分子量海藻膳食纤维。

实施例3：一种低分子量海藻膳食纤维采用如下方法制备而得：

(1)酸碱预处理：将海藻洗净后，加入到8wt％的氢氧化钠溶液中浸泡进行碱处理，浸泡温度为80℃，浸泡时间为3h，用清水洗净后，再加入到1wt％的草酸溶液中浸泡进行酸处理，浸泡温度为25℃，浸泡时间为3h，用清水洗净、过滤杂质后，得到预处理海藻；

(2)软化处理：将预处理海藻加入到5wt％的磷酸二氢钠溶液中浸泡软化，浸泡温度为25℃，浸泡时间为4h，用水洗净、过滤杂质后，得到软化海藻；

(3)固定化酶处理：①将粗琼脂粉加入到0.1mol/L的盐酸溶液中，料液比为1:100，在40℃的温度下浸泡2h，然后过滤弃去液体，得到一次处理琼脂粗糖；

②将一次处理琼脂粗糖用去离子水清洗至中性后，置于0.3mol/L的磷酸盐缓冲溶液中，料液比为1:200，在40℃的温度下浸泡4h，然后过滤弃去液体，得到二次处理琼脂糖；

③将二次处理琼脂糖用去离子水清洗至中性后，经氮气压力使其通过60目膜孔，得到琼脂糖溶胀颗粒；

④将琼脂糖溶胀颗粒用其重量的100倍的、体积分数为95％的乙醇溶液浸泡，在室温下浸泡1.5h后，过滤弃去液体，得到沉淀物，将沉淀物在30℃的干燥箱中风干24h，得到预制琼脂糖微粒载体；

⑤向预制琼脂糖微粒载体中加入其重量的20倍的、体积分数为2.5％戊二醛溶液，水浴震荡静置8h后，用0.1mol/L的磷酸盐缓冲溶液冲洗，得到交联载体；

⑥向15g交联载体中加入15g酶液(酶液由0.25g纤维素酶、0.25g半纤维素酶以及14.5g水配制而成)，在4℃的温度下吸附交联5h，然后使其经过0.1mol/L的磷酸缓冲溶液冲洗后，经真空抽滤，得到固定化酶；

⑦将固定化酶配制为10wt％的固定化酶的水溶液后，加入到步骤(2)的软化海藻中，固定化酶的水溶液的添加量为软化海藻总量的7％，在温度为60℃、pH为9.0的条件下，反应40min；在95℃的温度下，灭酶5min后，将其过滤后，在80℃的温度下，干燥1h，然后将其过80目筛网后，得到物料一；

(4)将物料一经过经过超微粉碎处理后过150目筛网后，得到低分子量海藻膳食纤维。

实施例4：本实施例与实施例1的不同之处在于，步骤(3)的⑥中，酶液由酶液由0.143g纤维素酶、0.357g半纤维素酶以及14.5g水配制而成，即纤维素酶和半纤维素酶的比例是1:2.5。

实施例5：本实施例与实施例1的不同之处在于，步骤(3)的⑥中，酶液由酶液由0.083g纤维素酶、0.417g半纤维素酶以及14.5g水配制而成，即纤维素酶和半纤维素酶的比例是1:5。

实施例6：本实施例与实施例1的不同之处在于，步骤(3)与步骤(4)之间还包括挤压膨化处理；挤压膨化包括如下步骤：向物料一中加入物料一总量的1％的无水乙醇溶液和物料一总量的5％的麦芽糊精，经过预热温度分别为80℃、105℃、120℃的三段加热，在螺杆转速为100rpm、模孔直径为3mm的条件下，挤压膨化，得到膨化物，将膨化物经过冷却后，在70℃的温度下，干燥2h，然后将其过筛过100目筛网后即可。

实施例7：本实施例与实施例1的不同之处在于步骤(3)与步骤(4)之间还包括挤压膨化处理；挤压膨化包括如下步骤：向物料一中加入物料一总量的3％的无水乙醇溶液和物料一总量的8％的麦芽糊精，经过预热温度分别为85℃、110℃、135℃的三段加热，在螺杆转速为200rpm、模孔直径为5mm的条件下，挤压膨化，得到膨化物，将膨化物经过冷却后，在75℃的温度下，干燥1.5h，然后将其过筛过100目筛网后即可。

实施例8：本实施例与实施例1的不同之处在于，步骤(3)与步骤(4)之间还包括挤压膨化处理；挤压膨化包括如下步骤：向物料一中加入物料一总量的1-5％的无水乙醇溶液和物料一总量的15-10％的麦芽糊精，经过预热温度分别为90℃、115℃、150℃的三段加热，在螺杆转速为300rpm、模孔直径为8mm的条件下，挤压膨化，得到膨化物，将膨化物经过冷却后，在80℃的温度下，干燥1h，然后将其过筛过100目筛网后即可。

实施例9：本实施例与实施例1的不同之处在于，步骤(3)与步骤(4)之间还包括高压均质处理；高压均质包括如下步骤：将物料一加水配制成10wt％的均质液，然后将均质液搅拌加热至60℃后，在均质压力为200bar的条件下，对其进行均质处理；均质后经板框过滤后，在70℃的温度下，干燥3h后即可。

实施例10：本实施例与实施例1的不同之处在于，步骤(3)与步骤(4)之间还包括高压均质处理；高压均质包括如下步骤：将物料一加水配制成12.5wt％的均质液，然后将均质液搅拌加热至65℃后，在均质压力为250bar的条件下，对其进行均质处理；均质后经板框过滤后，在75℃的温度下，干燥2.5h后即可。

实施例11：本实施例与实施例1的不同之处在于，步骤(3)与步骤(4)之间还包括高压均质处理；高压均质包括如下步骤：将物料一加水配制成15wt％的均质液，然后将均质液搅拌加热至70℃后，在均质压力为300bar的条件下，对其进行均质处理；均质后经板框过滤后，在80℃的温度下，干燥2h后即可。

实施例12：本实施例与实施例1的不同之处在于，步骤(3)与步骤(4)之间还包括挤压膨化处理和高压均质处理；挤压膨化和高压均质包括以下步骤：

向物料一中加入物料一总量的1％的无水乙醇溶液和物料一总量的5％的麦芽糊精，经过预热温度分别为80℃、105℃、120℃的三段加热，在螺杆转速为100rpm、模孔直径为3mm的条件下，挤压膨化，得到膨化物，将膨化物经过冷却后，在70℃的温度下，干燥2h，然后将其过筛过100目筛网后，得到物料二；

将物料二加水配制成10wt％的均质液，然后将均质液搅拌加热至60℃后，在均质压力为200bar的条件下，对其进行均质处理；均质后经板框过滤后，在70℃的温度下，干燥3h后即可。

实施例13：本实施例与实施例1的不同之处在于，步骤(3)与步骤(4)之间还包括高压均质处理和挤压膨化处理；高压均质和挤压膨化包括以下步骤：

将物料一加水配制成10wt％的均质液，然后将均质液搅拌加热至60℃后，在均质压力为200bar的条件下，对其进行均质处理；均质后经板框过滤后，在70℃的温度下，干燥3h后，得到物料二；

向物料二中加入物料二总量的1％的无水乙醇溶液和物料二总量的5％的麦芽糊精，经过预热温度分别为80℃、105℃、120℃的三段加热，在螺杆转速为100rpm、模孔直径为3mm的条件下，挤压膨化，得到膨化物，将膨化物经过冷却后，在70℃的温度下，干燥2h，然后将其过筛过100目筛网后即可。

对比例

对比例1：采用市售卡拉胶。

对比例2：采用市售琼脂。

对比例3：本对比例与实施例1的不同之处在于：将步骤(3)的固定化酶处理用如下方法代替：向软化海藻中加入酶液，在温度为40℃、pH为7.0的条件下，反应60min；在90℃的温度下，灭酶10min后，将其过滤后，在70℃的温度下，干燥2h，然后将其过80目筛网后，得到物料一；以100g软化海藻计，酶液的添加量为4.8g，酶液由0.08g纤维素酶、0.08g半纤维素酶以及4.64g水配制而成。

对比例4：本对比例与实施例1的不同之处在于，步骤(3)的⑥中，酶液由0.5g纤维素酶以及14.5g水配制而成。

对比例5：本对比例与实施例1的不同之处在于，步骤(3)的⑥中，酶液由0.5g半纤维素酶以及14.5g水配制而成。

对比例6：本对比例与实施例1的不同之处在于，步骤(3)的⑥中，酶液由0.333g纤维素酶、0.167g半纤维素酶以及14.5g水配制而成；即纤维素酶和半纤维素酶的比例为2:1。

对比例7：本对比例与实施例1的不同之处在于，步骤(3)的⑥中，酶液由0.071g纤维素酶、0.429g半纤维素酶以及14.5g水配制而成，即纤维素酶和半纤维素酶的比例为1:6。

性能测试

采用实施例以及对比例中的方法制备样品，按照如下方法，对其性能进行测试，将测试结果示于表1。

质构特性测定：测试方法为质构仪剖面分析法(Texture Profile Analysis，TPA)，测试条件：测前速度1.0mm/s，测后测速为2.0mm/s，行程为10mm。测试指标为硬度、弹性、粘聚性以及咀嚼性。硬度指探头第一次穿冲样品时的压力峰值；弹性指样品在去除压力后恢复到变形前的高度比率；粘聚性指样品抵御第二次穿冲而相对于第一次穿冲的变形程度，用第二次穿冲的用功面积与第一次用功面积的比值来表示；咀嚼性表示将固体样品咀嚼成吞咽时的稳定状态时所需要的能量，与硬度、粘聚性、弹性有关，数值上等于硬度、粘聚性和弹性的乘积；内聚性是测试样品经过第一次压缩变形后所表现出来的对第二次压缩的相对抵抗能力，表示样品内部的黏合力。

膨胀力：取1g干样品置于量筒中，测量其体积，然后加入20℃的水，定容至50mL，摇匀；然后将其置于20℃的温度下放置24h后，再次测量量筒中湿样品的体积，计算膨胀力；膨胀力(mL/g)＝(样品膨胀后的体积-干样品的体积)/样品重量。

表1实施例以及对比例中产品性能测试表

结合实施例1、对比例1、对比例2以及表1可知，由本申请的方法制备的海藻膳食纤维与传统的卡拉胶以及琼脂的质构特性具有较大的区别，本申请实施例1的海藻膳食纤维的硬度明显低于卡拉胶、琼脂的硬度，粘聚性以及回复性高于卡拉胶、琼脂，实施例1的海藻膳食纤维的弹性高于卡拉胶的弹性而低于琼脂的弹性。膨胀力是膳食纤维具有保健功能的重要指标，膳食纤维的膨胀力大，可使肠道内容物体积增大，刺激肠道蠕动，根据表1可以看出，本申请实施例1的膨胀力明显高于对比例1的卡拉胶以及对比例2的琼脂的膨胀力，说明本申请的海藻膳食纤维除了具有传统卡拉胶、琼脂的胶体特性外，还具有一定的保健作用，具有很好的通便效果。

结合实施例1、实施例4、实施例5以及表1可知，实施例4、实施例5的样品的质构性能相较于实施例1的质构性能变化较小，且膨胀力有较小幅度的减小，说明当纤维素酶和半纤维素酶的用比1:(1-5)时，改变二者的比例对海藻膳食纤维质构性能影响较小，而膨胀力随着半纤维素酶的用量的增加而减小。

结合实施例1、实施例6以及表1可知，实施例6的海藻膳食纤维相较于实施例1的硬度以及弹性明显降低，而粘聚性和膨胀力明显升高，说明经过挤压膨化处理得到的海藻膳食纤维相较于未经过挤压膨化处理的海藻膳食纤维，可以提高其细化程度，提高其膨胀力。

结合实施例1、实施例9以及表1可知，实施例9的海藻膳食纤维相较于实施例1的硬度以及弹性明显降低，而粘聚性和膨胀力明显升高，说明经过高压均质处理得到的海藻膳食纤维相较于未经过高压均质处理的海藻膳食纤维，可以改变产品质构和组织特性，有利于提高物料的溶解性，降低其硬度以及弹性，提高其膨胀力。

结合实施例1、实施例12、实施例13以及表1可知，实施例12、实施例13的的海藻膳食纤维相较于实施例1的硬度以及弹性明显降低，而粘聚性和膨胀力明显升高，说明经过挤压膨化和高压均质双重处理得到的海藻膳食纤维相较于未经过双层处理的海藻膳食纤维，可以明显改变产品质构和组织特性，有利于提高物料的溶解性，降低其硬度以及弹性，提高其膨胀力。

结合实施例1、对比例3以及表1可知，对比例1的海藻膳食纤维较于实施例1的硬度以及弹性明显升高，而粘聚性和膨胀力明显降低，说明相较于采用游离酶对海藻进行酶解，在酶量一定的情况下，采用固定化酶时的酶解效率更高，从而对产品的质构特性的改变效果更大，可以更好地控制产品的品质。

结合实施例1、对比例4、对比例5以及表1可知，对比例4以及对比例5的海藻膳食纤维相较于实施例1的硬度以及弹性明显升高，而粘聚性和膨胀力明显降低，说明在对海藻进行酶解时，采用纤维素酶以及半纤维素酶复配时，其可以充分对可溶性海藻纤维以及不可溶性海藻纤维进行酶解，从而得到低分子量海藻膳食纤维。

结合实施例1、实施例4、实施例5、对比例6、对比例7以及表1可知，对比例6以及对比例7的海藻膳食纤维相较于实施例1的硬度以及弹性明显升高，而粘聚性和膨胀力明显降低，说明当纤维素酶和半纤维素酶的复配比例为1:(1-5)时，其对可溶性海藻纤维以及不可溶性海藻纤维进行酶解效果较好，所得到的海藻膳食纤维具有较佳的质构性能。

应用例

采用实施例与对比例的样品作为胶体稳定剂，按照如下方法，将其分别用于制作发酵酸奶，对产品性能进行测试，将测试结果示于表2。

发酵酸奶的制备方法：将100g鲜牛奶(蛋白质含量为3.0％，脂肪含量为3.2％)加热至50℃，加入6g蔗糖以及0.2g胶体稳定剂，以4000r/min的速度搅拌15min，然后加热至65℃，在一级压力为20Mpa的条件下均质10min，然后在二级压力为3Mpa的条件下均质15min后，在95℃的温度下杀菌5min；将其冷却至40℃后，然后接入1g保加利亚乳杆菌和2g嗜热链球菌，在42℃的温度下发酵至体系的pH为4.5停止加热，然后冷却后在4℃的温度下贮藏即可。

感官评定：随机选择140名志愿者，将其分为14组，每组10人，按照如下评分标准，对发酵酸奶的品质进行评分，每组取平均分。评分标准为：光泽——乳白纯正(10分)，质地——质地均匀爽滑(20分)，稠度——饱满稠厚(30分)，稳定性——无杂质、无乳清析出(40分)。

黏度：采用博勒飞旋转式黏度计测定，选用64号转子，转速为12r/min，测定温度为25℃。

持水力：取10g酸奶于离心管中，在室温下以5000r/min的速度离心30min，弃去上清液，将离心管倒置10min后立即称重，计算持水力。持水力(％)＝离心沉淀物重量/样品重量×100。

表2酸奶性能测试表

结合实施例1、对比例1以及表2可知，采用本申请实施例1制备的海藻膳食纤维作为酸奶的稳定性时，其对酸奶具有很好的稳定效果，酸奶的口感细腻、软滑，无明显乳清析出，产品具有较好的黏度、持水力、坚实度以及稠度，说明采用本申请的方法制备海藻膳食纤维，既能可以充分利用海藻中的不可溶纤维成分，极大地提高了海藻的利用率，有利于降低生产加工成本，又可以也可以替代传统的琼脂、卡拉胶等胶体添加剂，对食品起到很好的增稠、凝固、稳定以及粘合的作用。

结合实施例1、实施例4、实施例5以及表2可知，当改变纤维素酶和半纤维素酶的用比1:(1-5)时，改变二者的比例，对产品的性能影响不大，对酸奶均能起到很好的稳定效果。

结合实施例1、实施例6以及表2可知，相较于实施例1，采用实施例6的海藻膳食纤维制作酸奶时，可以明显改善酸奶的口感、黏度、持水力、坚实度以及稠度，有利于提高酸奶的品质。

结合实施例1、实施例9以及表2可知，相较于实施例1，采用实施例9的海藻膳食纤维制作酸奶时，可以明显改善酸奶的口感、黏度、持水力、坚实度以及稠度，有利于提高酸奶的品质。

结合实施例1、实施例12、实施例13以及表2可知，相较于实施例1，采用实施例12以及实施例13的海藻膳食纤维制作酸奶时，可以明显改善酸奶的口感、黏度、持水力、坚实度以及稠度，有利于提高酸奶的品质；说明在制备海藻膳食纤维时，经过挤压膨化和高压均质双重处理得到的海藻膳食纤维相较于未经过双层处理的海藻膳食纤维，可以明显改变产品质构和组织特性，从而改善其口感以及对酸奶制品的稳定效果。

结合实施例1、对比例3以及表2可知，相较于实施例1，采用对比例3的海藻膳食纤维制作酸奶时，酸奶的口感、黏度、持水力、坚实度以及稠度有所下降，说明采用固定化酶的方法酶解海藻，由于其酶解效率高于游离酶的酶解效率，使得海藻膳食纤维的性能更加稳定，当其作为酸奶的稳定剂使用时，能明显改善酸奶的口感，改善酸奶的黏度、持水力、坚实度以及稠度。

结合实施例1、对比例4、对比例5以及表2可知，相较于实施例1，采用对比例4以及对比例5的海藻膳食纤维制作酸奶时，酸奶的口感、黏度、持水力、坚实度以及稠度有所下降，说明由纤维素酶以及半纤维素酶复配酶解得到的海藻膳食纤维，其可以使得海藻纤维充分酶解，不仅能实现提高海藻纤维的充分利用，而且还可以提高海藻纤维的胶体稳定性，从而有利于提高酸奶的品质。

结合实施例1、对比例5、对比例6以及表2可知，相较于实施例1，采用对比例5以及对比例6的海藻膳食纤维制作酸奶时，酸奶的口感、黏度、持水力、坚实度以及稠度有所下降，说明当纤维素酶和半纤维素酶的复配比例为1:(1-5)时，对可溶性海藻纤维以及不可溶性海藻纤维进行酶解效果较好，所得到的海藻膳食纤维具有较佳的质构性能，从而提高海藻纤维的胶体稳定性，有利于提高酸奶的品质。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (6)

1.一种低分子量海藻膳食纤维的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）酸碱预处理：将海藻洗净后，加入到 5wt%、6.5wt%或8wt%的氢氧化钠溶液中浸泡进行碱处理，浸泡温度为80℃、85℃或90℃，浸泡时间为2h、2.5h或3h，用清水洗净后，再加入到 1wt%的草酸溶液中浸泡进行酸处理，浸泡温度为25℃、28℃或30℃，浸泡时间为2h、2.5h或3h，用清水洗净、过滤杂质后，得到预处理海藻；

（2）软化处理：将预处理海藻加入到3-5wt%的磷酸二氢钠溶液中浸泡软化，浸泡温度为25-30℃，浸泡时间为3-4h，用水洗净、过滤杂质后，得到软化海藻；

（3）固定化酶处理：

①将粗琼脂粉加入到0.1mol/L 的盐酸溶液中，料液比为1:100，在 30℃、35℃或40℃的温度下浸泡2h、3h或3.5h，然后过滤弃去液体，得到一次处理琼脂粗糖；

②将一次处理琼脂粗糖用去离子水清洗至中性后，置于0.3mol/L 的磷酸盐缓冲溶液中，料液比为 1:200，在 30℃、35℃或40℃的温度下浸泡4h、4.5h或5h，然后过滤弃去液体，得到二次处理琼脂糖；

③将二次处理琼脂糖用去离子水清洗至中性后，经氮气压力使其通过 60 目膜孔，得到琼脂糖

溶胀颗粒；

④将琼脂糖溶胀颗粒用其重量的 100 倍的、体积分数为 95%的乙醇溶液浸泡，在室温下浸泡0.5h、1h或1.5h后，过滤后弃去液体，得到沉淀物，将沉淀物在 20℃、25℃或30℃的干燥箱中风干 24h，得到预制琼脂糖微粒载体；

⑤向预制琼脂糖微粒载体中加入其重量的 10倍、15倍或100的、体积分数为 3.0%、2.8%或95%戊二醛溶液，水浴震荡静置 3h、5.5h或1.5h后，用 0.1mol/L 的磷酸盐缓冲溶液冲洗，得到交联载体；

⑥向 15g 交联载体中加入 15g 酶液（酶液由 0.25g 纤维素酶、0.25g 半纤维素酶以及 14.5g 水配制而成），在 0℃、2℃或4℃的温度下吸附交联 3h、4h或5h，然后使其经过0.1mol/L 的磷酸缓冲溶液冲洗后，经真空抽滤，得到固定化酶；

⑦将固定化酶配制为 10wt%的固定化酶的水溶液后，加入到步骤（2）的软化海藻中，固定化酶的水溶液的添加量为软化海藻总量的 5%、6％或7％，在温度为 40℃、50℃或60℃、pH 为 7.0 、8.0或9.0的条件下，反应40min、50min或60min；然后在 90℃的温度下，灭酶5min、7min或10min 后，将其过滤弃去液体，在 70℃、75℃或80℃的温度下，干燥 1h、1.5h或2h，然后将其过 80 目筛网后，得到物料一；

（4）将物料一经过经过超微粉碎处理后过 150 目筛网后，得到低分子量海藻膳食纤维。

2.根据权利要求1所述的一种低分子量海藻膳食纤维的制备方法，其特征在于：步骤（3）之后还包括分子结构破坏步骤，所述分子结构破坏步骤为挤压膨化或高压均质；

所述挤压膨化包括如下步骤：向物料中加入膨化剂，经过预热温度分别为80-90℃、105-115℃、120-150℃的三段加热，在螺杆转速为100-300rpm、模孔直径为3-8mm的条件下，挤压膨化，得到膨化物，将膨化物经过冷却、干燥、粉碎后即可；

所述高压均质包括如下步骤：将物料加水配制成均质液，然后将均质液搅拌加热至60-70℃后，在均质压力为200-300bar的条件下，对其进行均质处理；然后经过过滤、干燥后即可。

3.根据权利要求1所述的一种低分子量海藻膳食纤维的制备方法，其特征在于：所述分子结构破坏步骤为挤压膨化和高压均质、高压均质和挤压膨化中的一种；

所述挤压膨化包括如下步骤：向物料中加入膨化剂，经过预热温度分别为80℃、105℃、120℃的三段加热，在螺杆转速为100rpm、模孔直径为3mm的条件下，挤压膨化，得到膨化物，将膨化物经过冷却、干燥、粉碎后即可；

所述高压均质包括如下步骤：将物料加水配制成均质液，然后将均质液搅拌加热至60℃后，在均质压力为200bar的条件下，对其进行均质处理；然后经过过滤、干燥后即可。

4.根据权利要求2或3所述的一种低分子量海藻膳食纤维的制备方法，其特征在于：所述膨化剂由物料总量的1-5%的无水乙醇和物料总量的5-10%的麦芽糊精混合而成。

5.一种如权利要求1-4任意一项所述的低分子量海藻膳食纤维的制备方法制备而得的低分子量海藻膳食纤维。

6.一种低分子量海藻膳食纤维的应用，其特征在于：采用权利要求1-4所述的低分子量海藻膳食纤维或权利5所述的低分子量海藻膳食纤维用作乳制品、保健制品的天然原料。