CN112430277B - 菊粉提取方法和包含菊粉的益生菌产品及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种菊粉提取方法和包含菊粉的益生菌产品及其制备方法，更具体地，本发明通过对菊粉的干燥处理工艺改进，有效地改善了其分子构象，对于溶解度促进效果明显。本发明中益生菌组合物的组分配比为：赤藓糖醇30‑50份、木糖醇20‑40份、菊粉15‑25份、抗性糊精15‑25份、食用玉米淀粉20‑30份、果粉5‑15份、瑞士乳杆菌0.5‑2份、植物乳杆菌0.5‑5份、长双歧杆菌0.5‑2.5份、鼠李糖乳杆菌1‑2.5份、维生素C 0.5‑2.5份。本发明益生菌组合物组分配伍合理，有效地促进了有益菌的繁殖；同时益生菌产品中选择不同菌株搭配，能够形成良好的差异性和互补性。
Description
技术领域
本发明属于食品深加工技术领域，特别涉及一种菊粉提取方法和包含菊粉的益生菌产品及其制备方法。
背景技术
菊粉是一种不同聚合度果聚糖组成的生物多糖混合物，由D-果糖经β糖苷建连接而成的链状结构，菊粉是一种易消化的碳水化合物，能够增殖肠道内的双歧杆菌，预防肠道感染等，且菊粉不引起血糖的波动，适合糖尿病等人群食用。菊粉中有α、β和γ三种常见的分子构象，而在水溶性和溶解度方面三者有明显的差异，β型要明显高于γ型。菊粉热量低，可预防龋齿，在20世纪80年代，就对菊粉做了大量的研究，认为他们完全符合要求的益生元，能够做成可以改变有益菌群的活性配料。2009年根据《中华人民共和国食品卫生法》和《新资源食品管理办法》的规定，批准菊粉作为新资源食品。
益生菌是指一类通过定制在微生态系统内，在达到一定数量后可以给宿主产生确切健康功效从而调整微生态系统的菌群平衡，发挥健康益处的活的微生物。肠道是人体最重要的淋巴器官之一，其表面积有300平方米而且含有人体内70%的免疫细胞。益生菌的作用位点主要位于肠壁，在那里益生菌会和上皮细胞与树突细胞泾县交流，调节细胞因子的生成。益生菌在肠道中通过产生致病菌的抑制类物质，如醋酸、丙酸等，影响肠道菌群的组成和活动；通过与肠道壁上有害菌的黏附形成竞争机制，刺激粘液分泌，调整肠道粘膜层的功能和完整性；益生菌还可通过调节白细胞介素和其它细胞因子，直接调整肠道的免疫系统或降解有害细菌毒素、降解乳糖等，间接调整肠道菌群。为了增强菌数自身的抵抗力，工业化生产常将益生菌嵌入均有保护性的混合物中，使用微包埋或微胶囊化进行处理。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种菊粉提取和包含菊粉的口溶型益生菌产品及其制备方法。
本发明的目的包括提供一种菊粉的制备方法，主要目的为富集菊粉分子构象中β型分子构象的菊粉。
一种菊粉的制备方法，通过热水浸提、超声波辅助提取、干燥制得。
进一步地，所述的菊粉制备方法得到的菊粉在制备益生菌产品中的应用。
特别地，本发明的菊粉制备方法更有利于β分子构象的富集，目的在在于富集β分子构象菊粉。本发明的具体制备方法包括：
一种富集β菊粉的制备方法，包括如下的步骤：
（1）将菊芋原料进行除杂、清洗、去皮前处理，获得物料A；
（2）将物料A进行分切处理得到物料B；
（3）将物料B进行超声波辅助热水处理，料液比为1:10-1:15，提取温度为60-95℃，提取时间为15-150min，所述超声波功率为300-800W，得到提取物C；
（4）对提取物C进行纯化处理；
（5）浓缩及干燥处理得到菊粉；
所述干燥处理具体为：将菊粉进行初步干燥，所述干燥方式为喷雾干燥，温度为100-150℃，处理时间为0.5-3s；然后将菊粉置于0-5℃环境下，通过振动方式处理20min-40min；然后将其置于15-20℃环境下，通过振动方式处理30-50min；将其置于50-80℃环境下，通过振动方式处理10-20min；再将其置于0-3℃环境下，通过振动方式处理10-20min；
将上述物料在150-180℃条件下进行喷雾干燥处理，水分控制在5%以下。
进一步地，所述步骤（2）分切处理包括切片或切块；所述的步骤（4）中纯化处理可以为本领域一般性的纯化步骤，包括除去蛋白质、脱色、脱去杂质等，所述的纯化工艺包括絮凝、过滤、活性炭吸附、树脂吸附等工艺。
所述的振动方式处理为轻微振动，能够使得物料不聚集，可以均匀制热或制冷即可。可以选择本领域常规的振动筛、振荡器等方式处理，但不筛分物料，能够使得物料上下振动，仅仅实现物料的振动即可。
所述的干燥处理，第一次喷雾干燥温度还可以是100-120℃、120-145℃、130℃、140℃等；所述的处理时间为1s、2s等；在0-5℃的环境下，振动处理时间可以为30min，35min。在15-20℃的环境下，振动处理的时间可以为35min、40min、45min；在50-80℃的环境下振动处理的时间可以为12min、15min、18min；在50-80℃范围内，还可以包括55℃，60℃，65℃，70℃等。在0-3℃环境下可以处理的时间为12min、15min、18min等。
对于菊粉而言，其常规的α、β、γ分子构象现有技术已有研究，而由于三者在溶解度方面的差异，本发明在研究菊粉制备工艺中，重点的探究了如何进一步的选择富集β型菊粉，通过本发明所述的干燥处理工艺，在得到的菊粉产品中β型菊粉的含量明显的优于常规的提取方式得到的菊粉。
本发明的另一目的为提供一种口溶型益生菌产品，该益生菌包括菊粉，特别优选地包括上述制备工艺得到的菊粉。
一种益生菌产品，包括菌粉、赤藓糖醇、木糖醇、抗性糊精、玉米淀粉、果粉、乳杆菌、维生素中的一种或多种。
进一步地，所述的乳杆菌包括瑞士乳杆菌、植物乳杆菌、长双歧杆菌、鼠李糖乳杆菌；所述的维生素包括维生素C、维生素A、维生素E。
进一步地，益生菌产品中的各组分用量为：赤藓糖醇30-50份、木糖醇20-40份、菊粉15-25份、抗性糊精15-25份、食用玉米淀粉20-30份、果粉5-15份、瑞士乳杆菌0.5-2份、植物乳杆菌0.5-5份、长双歧杆菌0.5-2.5份、鼠李糖乳杆菌1-2.5份、维生素C 0.5-2.5份。
进一步地，各组分的用量为：赤藓糖醇35-45份、木糖醇20-35份、菊粉15-20份、抗性糊精15-20份、食用玉米淀粉20-25份、果粉5-12份、瑞士乳杆菌0.5-1份、植物乳杆菌0.5-3份、长双歧杆菌0.5-2.0份、鼠李糖乳杆菌1-2.0份、维生素C 0.5-2.0份。
进一步地，所述产品剂型包括粉剂、片剂、颗粒剂，所述的产品形式为口溶型益生菌产品。
上述配料中优选赤藓糖醇、木糖醇等口溶型混合料，使用食用玉米淀粉作为分散材料。在确保口溶效果明显、口感细腻清爽的前提下，降低终产品结块风险。
在组方中进一步配伍益生元物质，包括菊粉、抗性糊精。益生元是一类不被人体消化吸收，能完整的到达大肠后被肠道内微生物所水解的物质，水解后产生的代谢产物可对人体产生诸多有益作用，如短链脂肪酸，它不仅是肠上皮细胞的主要能量来源，还与其它健康利益有关，包括抗炎作用和饮食调节诱导的肥胖。益生元主要的作用对象是双岐杆菌和乳酸杆菌，可促进有益菌的繁殖，帮助肠在经过抗生素、腹泻、压力或其它药物的干扰后恢复肠内细菌平衡，通过对特定菌群的选择性的刺激而使平衡恢复。
益生菌产品中选择不同菌株搭配配方，能够形成差异性和互补性。瑞士乳杆菌是兼性厌氧的革兰氏阳性菌，主要在小肠底部活动。它具有维持肠道屏障的功能，同致病菌对肠道黏膜细胞的黏附形成竞争机制，阻止致病菌的感染，如大肠杆菌、鼠伤寒杆菌、金黄色葡萄球菌等，增加刺激抗体的分泌，降低炎症感染。植物乳杆菌可以在很多的生态环境中被发现，发酵的食品或腐败的植物等。它是人体肠道中最为重要的乳杆菌之一 ，可以刺激肠道上表皮细胞的增殖和黏膜蛋白的分泌，加强屏障效应，抑制致病菌的增殖和吸附，还可产生特异或非特异的免疫效应。长双歧杆菌是新生儿肠道内第一株生长繁殖的菌群，可抑制多种致病菌的感染，有效降低炎症反应，最被知晓的作用还有改善儿童的便秘、促进老年人肠道蠕动的正常化、改善慢性便秘尤以减肥膳食人群。鼠李糖乳杆菌是第一个历史上公认的益生菌，对极端酸性环境具有很好的耐受性，保证了菌进入肠道时的高存活率，产生胞外多糖可减少氧化应激，与瑞士乳杆菌共同作用，在慢性心力压力下增强人体肠腔细菌的粘膜防御力，减少肠易激综合征的炎症扩散和相关的症状。
对于其他成分，则主要是发挥辅助作用，维生素C具有维持体内脏器组织和细胞的正常生理功能，包括维持代谢水平、酸碱平衡，补充维生素C对增强免疫力、抗过敏都有帮助，还可调节固体饮料的酸味，刺激口腔内唾液的分泌，起到增强口溶性的特点。果粉则能够调节口味，使口感更佳柔和，食用人群广泛。
所述的益生菌产品中，菊粉的制备方法为：
（1）将菊芋原料进行除杂、清洗、去皮前处理，获得物料A；
（2）将物料A进行分切处理得到物料B；
（3）将物料B进行超声波辅助热水处理，料液比为1:10-1:15，提取温度为60-95℃，提取时间为15-150min，所述超声波功率为300-800W，得到提取物C；
（4）对提取物C进行纯化处理；
（5）浓缩及干燥处理得到菊粉；
所述干燥处理具体为：将菊粉进行初步干燥，所述干燥方式为喷雾干燥，温度为100-150℃，处理时间为0.5-3s；然后将菊粉置于0-5℃环境下，通过振动方式处理20min-40min；然后将其置于15-20℃环境下，通过振动方式处理30-50min；将其置于50-80℃环境下，通过振动方式处理10-20min；再将其置于0-3℃环境下，通过振动方式处理10-20min；
将上述物料在150-180℃条件下进行喷雾干燥处理，水分控制在5%以下。
上述益生菌产品的制备方法为：将糖醇类原料、维生素C与抗性糊精进行粉碎性处理，使80~120目物料质量占比不低于80%；然后糖醇类原料、抗性糊精、菊粉、食用玉米淀粉经过沸腾干燥或热风循环干燥，控制水分活度，使其成品在保存期限内维持稳定性，并降低活菌数的衰减率；将所有物料混合均匀，然后使用60目筛网过筛，进一步加工为粉剂、片剂或颗粒剂。
本发明的有益效果为：通过对菊粉的加工方式进一步的优化，得到的菊粉产品中β型含量得到了提升，更有利于提升产品的溶解度。本发明中组分配合合理，在确保口溶效果明显、口感细腻清爽的前提下，降低终产品结块风险。益生元有效地促进了有益菌的繁殖；同时益生菌产品中选择不同菌株搭配配方，能够形成良好的差异性和互补性，口感更佳柔和，食用人群广泛。
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。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
菊粉的制备方法，包括如下的步骤：
（1）将菊芋原料进行除杂、清洗、去皮前处理，获得物料A；
（2）将物料A进行切片处理得到物料B；
（3）将物料B进行超声波辅助热水处理，料液比为1:12，提取温度为80℃，提取时间为25min，超声波功率为500W，得到提取物C；
（4）对提取物C进行纯化处理；该纯化处理工艺包括除去蛋白质、脱色等常规的纯化处理工序；
（5）浓缩及干燥处理得到菊粉；所述干燥处理具体为：将菊粉进行初步干燥，所述干燥方式为喷雾干燥，温度为110℃，处理时间为2s；然后将菊粉置于0-5℃环境下，通过振动方式处理25min；然后将其置于15-20℃环境下，通过振动方式处理40min；将其置于50-80℃环境下，通过振动方式处理15min；再将其置于0-3℃环境下，通过振动方式处理15min；
将上述物料在180℃条件下进行喷雾干燥处理，终产品水分控制在5%以下。
实施例2
能够富集β-菊粉（分子构象为β型）的菊粉制备方法，由下述工艺制备得到：
（1）将菊芋原料进行除杂、清洗、去皮前处理，获得物料A；
（2）将物料A进行切片处理得到物料B；
（3）将物料B进行超声波辅助热水处理，料液比为1:15，提取温度为80℃，提取时间为25min，超声波功率为500W，得到提取物C；
（4）对提取物C进行纯化处理；该纯化处理工艺包括除去蛋白质、脱色等常规的纯化处理工序；
（5）浓缩及干燥处理得到菊粉；所述干燥处理具体为：将菊粉进行初步干燥，所述干燥方式为喷雾干燥，温度为110℃，处理时间为2s；然后将菊粉置于0-5℃环境下，通过振动方式处理25min；然后将其置于15-20℃环境下，通过振动方式处理40min；将其置于50-80℃环境下，通过振动方式处理15min；再将其置于0-3℃环境下，通过振动方式处理15min；
将上述物料在180℃条件下进行喷雾干燥处理，终产品水分控制在5%以下。
对比例1
菊粉的制备方法，包括如下的步骤：
（1）将菊芋原料进行除杂、清洗、去皮前处理，获得物料A；
（2）将物料A进行切片处理得到物料B；
（3）将物料B进行超声波辅助热水处理，料液比为1:15，提取温度为80℃，提取时间为25min，超声波功率为500W，得到提取物C；
（4）对提取物C进行纯化处理；该纯化处理工艺包括除去蛋白质、脱色等常规的纯化处理工序；
（5）浓缩及干燥处理得到菊粉；所述干燥处理具体为将物料在180℃条件下进行喷雾干燥处理，终产品水分控制在5%以下。
对比例2
菊粉的制备方法，包括如下的步骤：
（1）将菊芋原料进行除杂、清洗、去皮前处理，获得物料A；
（2）将物料A进行切片处理得到物料B；
（3）将物料B进行超声波辅助热水处理，料液比为1:12，提取温度为80℃，提取时间为25min，超声波功率为500W，得到提取物C；
（4）对提取物C进行纯化处理；该纯化处理工艺包括除去蛋白质、脱色等常规的纯化处理工序；
（5）浓缩及干燥处理得到菊粉；所述干燥处理具体为：将菊粉进行初步干燥，所述干燥方式为喷雾干燥，温度为110℃，处理时间为2s；然后将菊粉置于0-5℃环境下，通过振动方式处理65min；将上述物料在180℃条件下进行喷雾干燥处理，终产品水分控制在5%以下。
将实施例1和对比例1、2中β-菊粉的含量进行对比分析，所述的检测分析方法为本领域常规的分子构象/结构检测方式，检测结果显示，对比例1中β-菊粉的含量为实施例1中β-菊粉的82.3%，对比例2中β-菊粉的含量为实施例1得到菊粉中β-菊粉的73.1%。根据分子结构检测结果可以验证，本发明所述的干燥处理方式对于富集β菊粉有明显的促进作用，而β菊粉的富集更加有利于改善菊粉的溶解度情况。
实施例3
益生菌组合物，由下述的组分制备得到：
赤藓糖醇40份、木糖醇30份、菊粉25份、抗性糊精20份、食用玉米淀粉25份、果粉15份、瑞士乳杆菌1份、植物乳杆菌2份、长双歧杆菌1.5份、鼠李糖乳杆菌1.5份、维生素C 1.5份。
其中菊粉的制备方法为：
（1）将菊芋原料进行除杂、清洗、去皮前处理，获得物料A；
（2）将物料A进行切片处理得到物料B；
（3）将物料B进行超声波辅助热水处理，料液比为1:15，提取温度为85℃，提取时间为50min，超声波功率为500W，得到提取物C；
（4）对提取物C进行纯化处理；该纯化处理工艺包括除去蛋白质、脱色等常规的纯化处理工序；
（5）浓缩及干燥处理得到菊粉；所述干燥处理具体为：将菊粉进行初步干燥，所述干燥方式为喷雾干燥，温度为110℃，处理时间为2s；然后将菊粉置于0-5℃环境下，通过振动方式处理25min；然后将其置于15-20℃环境下，通过振动方式处理40min；将其置于50-80℃环境下，通过振动方式处理15min；再将其置于0-3℃环境下，通过振动方式处理15min；
将上述物料在180℃条件下进行喷雾干燥处理，终产品水分控制在5%以下。
实施例4
口溶型益生菌组合物，由下述的组分制备得到：
赤藓糖醇45份、木糖醇35份、菊粉20份、抗性糊精25份、食用玉米淀粉285份、果粉10份、瑞士乳杆菌1.5份、植物乳杆菌2.5份、长双歧杆菌1.5份、鼠李糖乳杆菌1.5份、维生素C 1.5份；该益生菌组合物的制备方法为：将赤藓糖醇、木糖醇、维生素C和抗性糊精进行粉碎处理，过100目筛；将赤藓糖醇、抗性糊精、玉米淀粉经过热风循环干燥；将所有物料混合均匀，过60目筛，制得粉剂即可。
其中菊粉的制备方法为：
（1）将菊芋原料进行除杂、清洗、去皮前处理，获得物料A；
（2）将物料A进行切片处理得到物料B；
（3）将物料B进行超声波辅助热水处理，料液比为1:15，提取温度为85℃，提取时间为50min，超声波功率为500W，得到提取物C；
（4）对提取物C进行纯化处理；该纯化处理工艺包括除去蛋白质、脱色等常规的纯化处理工序；
（5）浓缩及干燥处理得到菊粉；所述干燥处理具体为：将菊粉进行初步干燥，所述干燥方式为喷雾干燥，温度为110℃，处理时间为2s；然后将菊粉置于0-5℃环境下，通过振动方式处理25min；然后将其置于15-20℃环境下，通过振动方式处理40min；将其置于50-80℃环境下，通过振动方式处理15min；再将其置于0-3℃环境下，通过振动方式处理15min；
将上述物料在180℃条件下进行喷雾干燥处理，终产品水分控制在5%以下。
对比例3
益生菌组合物，由下述的组分制备得到：
赤藓糖醇40份、木糖醇30份、菊粉25份、抗性糊精20份、食用玉米淀粉25份、果粉15份、瑞士乳杆菌2份、鼠李糖乳杆菌3份、维生素C 1.5份。
对比例4
益生菌组合物，由下述的组分制备得到：
赤藓糖醇40份、木糖醇30份、菊粉25份、抗性糊精20份、玉米淀粉25份、果粉15份、双歧杆菌2份、干酪乳杆菌3份、维生素C 1.5份。
对比例5
益生菌组合物，由下述的组分制备得到：
赤藓糖醇40份、木糖醇30份、菊粉5份、抗性糊精5份、食用玉米淀粉5份、果粉15份、瑞士乳杆菌1份、植物乳杆菌2份、长双歧杆菌1.5份、鼠李糖乳杆菌1.5份、维生素C 1.5份。
在下述实验中，对比例和实施例采用相同的制备方法制备得到。
试验
1、测定益生菌组合物的效果。将实施例3和对比例3、4制备得到的益生菌组合物，喂食小鼠，在7天后通过测定小鼠直肠粪便，检测肠道菌群，测定肠道内鼠李糖乳杆菌和长双歧杆菌增加的百分比，依次来确定益生菌是否具有改善肠道等功能。结果分别如下：
实施例3在7天后，鼠李糖乳杆菌增加的百分比为94.7%-98.7%；长双歧杆菌增加百分比为92.5%-94.6%；对比例3在7天后，鼠李糖乳杆菌增加的百分比为85.6%-88.1%；长双歧杆菌增加百分比为82.1%-83.9%。对比例4在7天后，鼠李糖乳杆菌增加的百分比为83.3%-85.1%；长双歧杆菌增加百分比为77.8%-80.4%。
根据上述的测定结果能够判断得出，本发明的益生菌组合物在改善肠道菌群方面效果明显，本发明所述的益生菌的组合带来了良好的技术效果。
2、测定菊粉的溶解度，来判定菊粉的可溶性
对于菊粉而言，一般难溶于冷水，随着温度的升高溶解度增加，现有技术中许威等研究在90℃时能够达到37.6%。本发明利用现有技术中的溶解度测试方法测试实施例1和对比例1和2的溶解度的情况。试验方法为：在50ml量瓶中加入15ml蒸馏水，然后加入菊粉，在80℃下的水浴中，先缓慢搅拌1h，然后静置8h，在这个过程中确保菊粉不能被完全溶解。移取1ml上清液（饱和溶液），测定菊粉含量。
经过测量，实施例1得到的菊粉的溶解度达到了38.2%，对比例1的溶解度为34.3%，对比例2的溶解度为31.1%。可以能够明显的看出实施例在富集γ型菊粉后溶解度明显增加，说明本发明的创新点之一干燥方式对于提升菊粉的质量有明显的促进作用。
3、结块性能。以实施例3和对比例5测定结块的情况，参照现有技术一般技术进行，称取50g益生菌粉，利用孔径为0.45mm的筛子进行筛分，称取筛网上的结块量。结果显示，实施例3与对比例5相比，结块性能具有一定的差异，实施例3的结块量非常少，仅仅占到了对比例5的16%。可以看出，本发明的各组分的合理配伍对于改善结块性能效果明显。
Claims (3)
1.一种益生菌产品，其特征在于各组分用量为：赤藓糖醇30-50份、木糖醇20-40份、菊粉15-25份、抗性糊精15-25份、食用玉米淀粉20-30份、果粉5-15份、瑞士乳杆菌0.5-2份、植物乳杆菌0.5-5份、长双歧杆菌0.5-2.5份、鼠李糖乳杆菌1-2.5份、维生素C 0.5-2.5份；其中所述的菊粉为富集β型分子构象的菊粉，制备方法为：（1）将菊芋原料进行除杂、清洗、去皮前处理，获得物料A；
（2）将物料A进行分切处理得到物料B；
（3）将物料B进行超声波辅助热水处理，料液比为1:10-1:15，提取温度为60-95℃，提取时间为15-150min，所述超声波功率为300-800W，得到提取物C；
（4）对提取物C进行纯化处理；
（5）浓缩及干燥处理得到菊粉；
所述干燥处理具体为：将菊粉进行初步干燥，所述初步干燥的方式为喷雾干燥，温度为100-150℃，处理时间为0.5-3s；然后将菊粉置于0-5℃环境下，通过振动方式处理20min-40min；然后将其置于15-20℃环境下，通过振动方式处理30-50min；将其置于50-80℃环境下，通过振动方式处理10-20min；再将其置于0-3℃环境下，通过振动方式处理10-20min；
将上述物料在150-180℃条件下进行喷雾干燥处理，水分控制在5%以下。
2.根据权利要求1所述的益生菌产品，其中所述的富集β型分子构象的菊粉的制备方法步骤（2）分切处理包括切片或切块；所述的步骤（4）中纯化处理包括除去蛋白质、脱色，所述的纯化处理包括絮凝、过滤工艺。
3.根据权利要求1所述的益生菌产品，其特征在于所述产品的剂型包括粉剂、片剂、颗粒剂，使用方式为口溶型产品。
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