CN113841903A - 一种以酱油渣为原料生产富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于食品加工领域，具体涉及一种以酱油渣为原料生产富含γ‑氨基丁酸水溶性膳食纤维的制备方法，采用连续相变技术将酱油渣进行脱脂，胶体磨研磨后进行酶解，再利用微生物发酵，生产出的水溶性膳食纤维，具有较高含量的γ‑氨基丁酸，同时实现酱油渣的高效回收利用，具有很好的市场应用价值。本发明生产过程的试剂消耗少且溶剂均可回收循环利用，能耗少，效率高，成本低，整个流程绿色环保。富含γ‑氨基丁酸水溶性膳食纤维可用于制备功能性食品，具有降血压、抗失眠、增强免疫力、抗肥胖等多种保健功效。
Description
技术领域
本发明属于食品加工领域，具体涉及一种以酱油渣为原料生产富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维的制备方法。
背景技术
酱油渣是酱油生产中的固态废弃物,含有大量营养物质和活性成分，我国年产酱油渣产量很大，而且每年以10％的速率在增长。但是，由于酱油渣水分及盐分含量高、运输困难、难以保存等原因，难以直接利用，酱油生产厂通常将酱油渣以低价售给当地农民作饲料或直接丢弃，从而造成了大量的资源浪费，处理不当还会造成环境污染。而酱油渣中含有50％-70％的膳食纤维，对其进行回收利用具有重要意义。
膳食纤维(dietary fiber，DF)分为可溶性膳食纤维soluble dietary fiber，SDF)和不可溶性膳食纤维(Insoluble dietary fiber，IDF)，SDF生理活性比IDF更好。在增强人体饱腹感的同时，可以调控胆固醇、胰岛素水平，降低血压，减少体重。其对微生物群有积极调节，作为益生元选择性地丰富有益的肠道细菌，增加结肠发酵/短链脂肪酸的产生。目前国内外制备膳食纤维的主要方法有化学法、物理法及生物法等。化学法用到的酸碱会对环境造成污染，且破坏膳食纤维的结构；物理法对设备要求高，成本高；酶法制备膳食纤维具有提取工艺简单，提取得到的膳食纤维具有水溶性好，纯度高、提取条件温和、成本低且无污染的优势。
γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)它主要以5'-磷酸吡哆醛(PLP)作为辅因子，通过谷氨酸脱羧酶(GAD)催化L-谷氨酸脱羧而成，存在于允许食品用的天然香料名单。具有调节血压、放松、抗失眠和抗抑郁、增强免疫力、增强应激能力和抗肥胖等作用。γ-氨基丁酸的合成方法主要有3种，分别是植物富集法、微生物发酵法和化学合成法。植物富集法是通过植物组织的应激代谢来富集GABA，通常植物体内富集的GABA含量较低，分离提纯很难；化学合成法制备GABA纯化技术复杂，污染性大；微生物发酵最早以大肠杆菌为生产菌株，进行食品开发，而使用大肠杆菌存在安全性问题。
因此，亟需一种生产富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维的制备方法，克服现有技术存在的问题，富含GABA的水溶性膳食纤维，可使其在制备具有降血压、抗失眠、增强免疫力、抗肥胖等功能性食品方面发挥重要应用。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种以酱油渣为原料生产富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种以酱油渣为原料生产富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维的制备方法，包括如下步骤：
S1、将酱油渣烘干粉碎，用连续相变技术萃取得到脱脂酱油渣；
S2、将步骤S1中得到的脱脂酱油渣加入MES-TRIS缓冲液，采用胶体磨研磨处理，然后加入木瓜蛋白酶酶解，再加入α-淀粉酶酶解；
S3、酶解完成后，收集滤液，洗涤滤渣，合并滤液，室温下醇沉，离心，沉淀物经干燥后即为水溶性酱油渣膳食纤维；
S4、将步骤S3所得水溶性酱油渣膳食纤维按配方制备成固体培养基，混匀灭活后，接种乳酸菌，进行发酵；
S5、将步骤S4中发酵后的膳食纤维辐照灭活20-30min，烘干，即得富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维。
优选地，步骤S1中所述连续相变技术萃取剂为丁烷，萃取温度为60℃，萃取压力为0.8MPa，萃取流速为100L/h，连续萃取时间为60min，解析温度为60℃，解析压力为0.3MPa。
优选地，步骤S2中所述脱脂酱油渣加入MES-TRIS缓冲液料液比为1:10。
优选地，步骤S2中所述胶体磨研磨时间为10-120min。
优选地，步骤S2中所述木瓜蛋白酶的添加量为0.05-0.2％，酶解时间为1-3h，酶解水浴温度为50-60℃；α-淀粉酶的添加量为0.1-0.5％，酶解时间为1-3h，酶解水浴温度为85-95℃。
优选地，步骤S3中所述滤渣用纯水洗涤3次，滤液加入4倍体积95％乙醇，室温下醇沉2h，转速为4000rpm离心10min。
优选地，步骤S4中所述配方如下，各组分按重量百分比计算为：水溶性酱油渣膳食纤维40％-60％，味精0.1-1.5％，面粉10-40％，5-磷酸吡哆醛10-100mg/kg，MgSO4 0.1-0.3％，(NH4)2SO4 0.1-0.3％，KH2PO4 0.15-0.35％，CaCl20.15-0.35％，水为20％-40％。
优选地，步骤S4中所述菌株为酵母菌Lactobacillus brevis A7，菌株在30℃下在MR3i培养基中常规繁殖24h，pH为5.1，接种量为总质量的1％，发酵时间为1-4d。
本发明还提供了上述方法制备的富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维在制备功能性食品方面的应用。
优选地，所述的功能性食品具有降血压、抗失眠、增强免疫力、抗肥胖的保健功效。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明以酱油渣为原料，采用连续相变萃取-酶解-微生物发酵三种方法联用，生产出一种富含γ-氨基丁酸的水溶性膳食纤维。同时生产中运用胶体磨研磨后发酵，显著提高了水溶性膳食纤维的含量，增大了膳食纤维的使用率；通过微生物作用，水溶性膳食纤维中γ-氨基丁酸含量可达981.23mg/kg，且无废弃物产生，从而实现了酱油渣的高效回收利用，具有很好的市场应用价值。
本发明生产过程的试剂消耗少、能耗少、效率高、回收率高，所使用溶剂只有乙醇和丁烷，易获得，且溶液均可回收循环利用，成本低，整个流程绿色环保。
附图说明
图1为生产一种富含γ-氨基丁酸的水溶性膳食纤维技术路线图(a为水溶性膳食纤维提取工艺；b为生产富含γ-氨基丁酸的水溶性膳食纤维工艺)；
图2为加了水溶性膳食纤维的培养基益生元作用(a为未加水溶性膳食纤维；b为加入水溶性膳食纤维)。水溶性膳食纤维具有益生元作用，相同时间下，可以促进乳酸菌的生长繁殖。
图3为γ-氨基丁酸标准曲线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明实验例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均为可从商业途径得到的试剂和材料。
实施例1
一种以酱油渣为原料生产富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维的制备方法，具体包括如下步骤：
1、将10kg烘干的酱油渣加入到萃取釜中，以丁烷为萃取剂，萃取温度为50℃，萃取压力为0.8MPa的条件下，以100L/h-的流速逆流流经萃取釜，连续萃取60min；萃取后的丁烷进入解析釜中后，解析温度75℃，解析压力0.2MPa，收集脱脂酱油渣。
2、将上述得到的脱脂酱油渣加入MES-TRIS缓冲液，料液比为1:10，混合均匀后胶体磨研磨20min；加入10g木瓜蛋白酶，酶解2h，酶解水浴温度为60℃；随后加入15gα-淀粉酶，酶解2h，酶解水浴温度为85℃。
3、酶解完成后，离心，取上清液，沉淀洗涤3次后合并上清液；上清液加入4倍体积95％乙醇，室温醇沉2h，然后以转速4000rpm离心10min，沉淀物经干燥后即为水溶性酱油渣膳食纤维。
4、取上述得到的水溶性酱油渣膳食纤维400g，味精10g，面粉180g，5-磷酸吡哆醛50mg，MgSO4 1.5g，(NH4)2SO4 2g，KH2PO4 2g，CaCl2 2.5g，水量为400g，混合均匀，于105℃灭活20min，接种10ml乳酸菌菌液，在50℃下发酵30h，发酵结束后辐照灭活30min，烘干，即得富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维。
实施例2
一种以酱油渣为原料生产富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维的制备方法，具体包括如下步骤：
1、将10kg烘干的酱油渣加入到萃取釜中，以丁烷为萃取剂，萃取温度为60℃，萃取压力为0.8MPa的条件下，以100L/h-的流速逆流流经萃取釜，连续萃取60min；萃取后的丁烷进入解析釜中后，解析温度75℃，解析压力0.2MPa，收集脱脂酱油渣。
2、将上述得到的脱脂酱油渣加入MES-TRIS缓冲液，料液比为1:10，混合均匀后胶体磨研磨40min；加入10g木瓜蛋白酶，酶解3h，酶解水浴温度为55℃；随后加入30gα-淀粉酶，酶解2h，酶解水浴温度为85℃。
3、酶解完成后，离心，取上清液，沉淀洗涤3次后合并上清液；上清液加入4倍体积95％乙醇，室温醇沉2h，然后以转速4000rpm离心10min，沉淀物经干燥后即为水溶性酱油渣膳食纤维。
4、取上述得到的水溶性酱油渣膳食纤维450g，味精10g，面粉180g，5-磷酸吡哆醛80mg，MgSO4 1.5g，(NH4)2SO4 2g，KH2PO4 2g，CaCl2 2.5g，水量为350g，混合均匀，于105℃灭活20min，接种10ml乳酸菌菌液，在50℃下发酵40h，发酵结束后辐照灭活30min，烘干，即得富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维。
实施例3
一种以酱油渣为原料生产富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维的制备方法，具体包括如下步骤：
1、将10kg烘干的酱油渣加入到萃取釜中，以丁烷为萃取剂，萃取温度为50℃，萃取压力为0.8MPa的条件下，以100L/h-的流速逆流流经萃取釜，连续萃取60min；萃取后的丁烷进入解析釜中后，解析温度75℃，解析压力0.2MPa，收集脱脂酱油渣。
2、将上述得到的脱脂酱油渣加入MES-TRIS缓冲液，料液比为1:10，混合均匀后胶体磨研磨60min；加入15g木瓜蛋白酶，酶解2h，酶解水浴温度为55℃；随后加入25gα-淀粉酶，酶解2h，酶解水浴温度为85℃。
3、酶解完成后，离心，取上清液，沉淀洗涤3次后合并上清液；上清液加入4倍体积95％乙醇，室温醇沉2h，然后以转速4000rpm离心10min，沉淀物经干燥后即为水溶性酱油渣膳食纤维。
4、取上述得到的水溶性酱油渣膳食纤维500g，味精10g，面粉130g，5-磷酸吡哆醛80mg，MgSO4 1.5g，(NH4)2SO4 2g，KH2PO4 2g，CaCl2 2.5g，水量为350g，混合均匀，于105℃灭活20min，接种10ml乳酸菌菌液，在50℃下发酵30h，发酵结束后辐照灭活30min，烘干，即得富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维。
实施例4
一种以酱油渣为原料生产富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维的制备方法，具体包括如下步骤：
1、将10kg烘干的酱油渣加入到萃取釜中，以丁烷为萃取剂，萃取温度为50℃，萃取压力为0.8MPa的条件下，以100L/h-的流速逆流流经萃取釜，连续萃取60min；萃取后的丁烷进入解析釜中后，解析温度75℃，解析压力0.2MPa，收集脱脂酱油渣。
2、将上述得到的脱脂酱油渣加入MES-TRIS缓冲液，料液比为1:10，混合均匀后胶体磨研磨20min；加入15g木瓜蛋白酶，酶解2h，酶解水浴温度为55℃；随后加入25gα-淀粉酶，酶解2h，酶解水浴温度为85℃。
3、酶解完成后，离心，取上清液，沉淀洗涤3次后合并上清液；上清液加入4倍体积95％乙醇，室温醇沉2h，然后以转速4000rpm离心10min，沉淀物经干燥后即为水溶性酱油渣膳食纤维。
4、取上述得到的水溶性酱油渣膳食纤维600g，味精10g，面粉130g，5-磷酸吡哆醛80mg，MgSO4 1.5g，(NH4)2SO4 2g，KH2PO4 2g，CaCl2 2.5g，水量为250g，混合均匀，于105℃灭活20min，接种10ml乳酸菌菌液，在50℃下发酵72h，发酵结束后辐照灭活30min，烘干，即得富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维。
对比例1
1、将10kg烘干的酱油渣加入到搅拌罐中，以石油醚为萃取剂，萃取温度为25℃，搅拌2h后，过滤，收集脱脂酱油渣。
2、将上述得到的脱脂酱油渣加入MES-TRIS缓冲液，料液比为1:10，混合均匀后胶体磨研磨40min；加入10g木瓜蛋白酶，酶解3h，酶解水浴温度为60℃；随后加入30gα-淀粉酶，酶解2h，酶解水浴温度为90℃。
3、酶解完成后，离心，取上清液，沉淀洗涤3次后合并上清液；上清液加入4倍体积95％乙醇，室温醇沉2h，然后以转速4000rpm离心10min，沉淀物经干燥后即为水溶性酱油渣膳食纤维。
4、取上述得到的水溶性酱油渣膳食纤维500g，味精10g，面粉180g，5-磷酸吡哆醛80mg，MgSO4 1.5g，(NH4)2SO4 2g，KH2PO4 2g，CaCl2 2.5g，水量为300g，混合均匀，于105℃灭活20min，接种10ml乳酸菌菌液，在50℃下发酵40h，发酵结束后辐照灭活30min，烘干，即得富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维。
对比例2
1、将10kg烘干的酱油渣加入到萃取釜中，以丁烷为萃取剂，萃取温度为60℃，萃取压力为0.8MPa的条件下，以100L/h-的流速逆流流经萃取釜，连续萃取60min；萃取后的丁烷进入解析釜中后，解析温度75℃，解析压力0.2MPa，收集脱脂酱油渣。
2、将上述得到的脱脂酱油渣加入MES-TRIS缓冲液，料液比为1:10，加入10g木瓜蛋白酶，酶解3h，酶解水浴温度为60℃；随后加入30gα-淀粉酶，酶解2h，酶解水浴温度为90℃。
3、酶解完成后，离心，取上清液，沉淀洗涤3次后合并上清液；上清液加入4倍体积95％乙醇，室温醇沉2h，然后以转速4000rpm离心10min，沉淀物经干燥后即为水溶性酱油渣膳食纤维。
4、取上述得到的水溶性酱油渣膳食纤维500g，味精10g，面粉230g，5-磷酸吡哆醛80mg，MgSO4 1.5g，(NH4)2SO4 2g，KH2PO4 2g，CaCl2 2.5g，水量为250g，混合均匀，于105℃灭活20min，接种10ml乳酸菌菌液，在50℃下发酵40h，发酵结束后辐照灭活30min，烘干，即得富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维。
对比例3
1、将10kg烘干的酱油渣加入到萃取釜中，以丁烷为萃取剂，萃取温度为50℃，萃取压力为0.8MPa的条件下，以100L/h-的流速逆流流经萃取釜，连续萃取60min；萃取后的丁烷进入解析釜中后，解析温度75℃，解析压力0.2MPa，收集脱脂酱油渣。
2、将上述得到的脱脂酱油渣加入MES-TRIS缓冲液，料液比为1:10，混合均匀后胶体磨研磨20min；加入10g木瓜蛋白酶，酶解2h，酶解水浴温度为60℃；随后加入15gα-淀粉酶，酶解2h，酶解水浴温度为95℃。
3、酶解完成后，离心，取上清液，沉淀洗涤3次后合并上清液；上清液加入4倍体积95％乙醇，室温醇沉2h，然后以转速4000rpm离心10min，沉淀物经干燥后即为水溶性酱油渣膳食纤维。
4、取上述得到的水溶性酱油渣膳食纤维400g，味精10g，面粉180g，5-磷酸吡哆醛50mg，MgSO4 1.5g，(NH4)2SO4 2g，KH2PO4 2g，CaCl2 2.5g，水量为400g，混合均匀，于105℃灭活20min，接种10ml短乳杆菌CD0817，，在50℃下发酵30h，发酵结束后辐照灭活30min，烘干，即得富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维。
为了说明本发明的技术效果，对本发明各实施例及对比例制备的水溶性膳食纤维进行了检测分析。
膳食纤维的测定参照GB500988-2014；
将γ-氨基丁酸进行高效液相色谱分析检测，检测方法如下：
色谱柱为Luna C 18色谱柱(250×4.6mm，5μm)，进样量为10μL.色谱柱保持在30℃，流动相由(A)甲醇和(B)四氢呋喃-甲醇-0.05mol/L乙酸钠(5:75:420,v/v/v)组成。梯度程序如下：0～6min，20％甲醇；6～20min，20％～50％甲醇；20～25min，50％～100％甲醇；25～30min，100％甲醇；30～35min，100％～20％甲醇；35～40min，20％甲醇。紫外检测器上的波长设置为254nm，流速为1.0mL/min。以外标法计算γ-氨基丁酸的纯度，检测结果见表1。
表1各实施例及对比组制备的水溶性膳食纤维检测结果
结果表明，本发明实施例的提取效果均优于对比例，在制备过程中，连续相变脱油效率高于传统溶剂萃取，脱脂酱油渣含油量低于传统溶剂萃取；胶体磨研磨可以增加水溶性膳食纤维的含量，同时提高发酵后γ-氨基丁酸的含量；对于利用酱油渣水溶性膳食纤维产γ-氨基丁酸，乳酸菌Lactobacillus brevis A7效果更优于短乳杆菌CD0817。
以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种以酱油渣为原料生产富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将酱油渣烘干粉碎，用连续相变技术萃取得到脱脂酱油渣；
S2、将步骤S1中得到的脱脂酱油渣加入MES-TRIS缓冲液，采用胶体磨研磨处理，然后加入木瓜蛋白酶酶解，再加入α-淀粉酶酶解；
S3、酶解完成后，洗涤滤渣，合并滤液，对滤液醇沉，离心，沉淀物经干燥后即为水溶性酱油渣膳食纤维；
S4、将步骤S3所得水溶性酱油渣膳食纤维按配方制备成固体培养基，混匀灭活后，接种乳酸菌，进行发酵；
S5、将步骤S4中发酵后的膳食纤维辐照灭活20-30min，烘干，即得富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述连续相变技术萃取剂为丁烷，萃取温度为60℃，萃取压力为0.8MPa，萃取流速为100L/h，连续萃取时间为60min，解析温度为60℃，解析压力为0.3MPa。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述脱脂酱油渣加入MES-TRIS缓冲液料液比为1:10，胶体磨研磨时间为10-120min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述木瓜蛋白酶的添加量为0.05-0.2％，酶解时间为1-3h，酶解水浴温度为50-60℃；α-淀粉酶的添加量为0.1-0.5％，酶解时间为1-3h，酶解水浴温度为85-95℃。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述滤渣用纯水洗涤3次，滤液加入4倍体积95％乙醇，室温下醇沉2h，转速为4000rpm离心10min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述配方为各组分按重量百分比计算：水溶性酱油渣膳食纤维40％-60％，味精0.1-1.5％，面粉10-40％，5-磷酸吡哆醛10-100mg/kg，MgSO4 0.1-0.3％，(NH4)2SO4 0.1-0.3％，KH2PO4 0.15-0.35％，CaCl2 0.15-0.35％，水为20％-40％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述接种菌株为乳酸菌Lactobacillus brevis A7，菌株在30℃下在MR3i培养基中常规繁殖24h，pH为5.1，接种量为总质量的1％，发酵时间为1-4d。
8.权利要求1-7任一权利要求制备的富含γ-氨基丁酸水溶性膳食纤维在制备功能性食品方面的应用。
9.权利要求8所述的功能性食品具有降血压、抗失眠、增强免疫力、抗肥胖的保健功效。
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