CN114868868B - 一种高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
发明提供了一种高戊聚糖含量的麸皮纤维粉原料的制备方法及应用，本方法原料来源丰富，条件温和，工艺简单，对小麦麸皮资源化综合利用具有重要意义，具有广阔的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明属于应用生物技术领域，具体涉及一种高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉及其制备方法和应用。
背景技术
我国小麦总产量、小麦粉产量和消费量稳居世界首位，小麦加工的过度加工即“过精过细”，片面追求白度、细度、低灰分，这不仅造成营养物质如维生素、矿物质、微量元素和功能性活性成分(酚类、黄酮类、植物甾醇、植酸等)、膳食纤维的大量损失，造成粮食资源浪费、加工能耗增加。
全国年小麦加工产生的麦麸达到3000万吨以上，仅山东省年麦麸产出达500万吨左右，世界每年麦麸产生量更是高达1.5亿吨。现在我国麦麸的主要用途是作为制作饲料，导致其经济利用价值不高。研究表明，麦麸中含有大量可利用的生理活性膳食纤维，其中富含纤维素、半纤维素、木质素，所以麦麸是一种优质的膳食纤维来源。国内外相继报道了麦麸膳食纤维中多糖的降血糖、调血脂、抗氧化、抗菌、抗病毒、抗肿瘤、预防动脉硬化、防止基因突变、调节免疫力等药理作用。虽然麦麸具有充足的来源和良好的功能性质，作为基础加工原料存在巨大潜力，在食品加工及相关领域也具有广阔的前景，小麦麸皮作为面粉加工业的主要副产物，大多作为饲料或酿造原料，很少进入食品加工。导致麦麸膳食纤维不能够满足食品加工领域开发应用的需求，在一定程度上制约了麦麸膳食纤维在食品领域的深加工与应用。
由于麸皮的粗纤维造成食用口感差，导致多数麸皮被用作饲料，无法成为广泛食用的物料，即使掺加在面粉中制作高纤维麸皮面包、饼干等食品，其加入量也是受到限制，极大浪费了麸皮中的营养成分。因此，多层次开发及深加工利用麦麸皮的食用价值，使其能够广泛用作食品原料，迫在眉睫。
戊聚糖又被称为阿拉伯木聚糖，在不同谷物中的含量差异很大，在黑麦中的含量最高 (7.6-12.1％)，其次是小麦(4.8-7.6％)、大麦(4.4-8.1％)和燕麦(1.7-2.7％)。小麦中的戊聚糖主要存在于麸皮中，含量在20％以上。麦麸戊聚糖(Wheat branpentosan，WBP)可以被人体小肠消化吸收，同时可以影响肠道内微生物发酵的环境。麦麸戊聚糖对人类健康有许多益处，包括降低胆固醇含量、减轻II型糖尿病、免疫调节、润肠通便、抗结肠癌等。
发明内容
本发明采用物理和生物联合加工工艺，在不添加防腐剂、乳化剂等食品添加剂和加工助剂的提前下使小麦麸皮吸水指数、水溶性指数和膨胀度显著提升，改善了成品的稳定性以及食用口感；终产品能达到不低于56％的膳食纤维、8.5％左右的碳水化合物、19％左右的蛋白质，既得到了高膳食纤维含量的小麦膳食纤维粉，又使产品富含蛋白质等，达到营养多样化的目的。其中超微粉碎处理可以将小麦麸皮粒径控制在100μm以下，不仅有助于提高其抗氧化、功能性成分的溶出及对重金属离子的吸附能力，提高麸皮的利用率和加工适用性。
本发明原料为小麦麸皮，其来源丰富且价廉，本发明所使用操作条件温和，工艺简单，对小麦麸皮资源化综合利用具有实践运用价值，因此，本发明制备的麸皮可作为全麦食品、谷物乳饮料添加原料，及酱油、酱香型酱料等酿造产品的原材料，具有广阔的市场应用前景。
一方面，本发明提供了一种制备高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)选取小麦麸皮，进行粉碎；优选的，粉碎后，过50目-100目筛，例如，60目筛；
(2)高温降解：将小麦麸皮与水混合，加热煮沸；优选的，麸皮与水的比例为1:8(质量比)，加热煮沸的时间为30-45min；
(3)清洗：步骤(2)得到的物料脱水后进行清洗；优选的，物料经过卧式螺杆离心机脱水后再次进入搅拌罐，湿物料与水比例为1:8，边加水边搅拌；
(4)脱水：步骤(3)得到的物料进行固液分离；优选的，物料经卧式螺杆离心机脱水后得到初次分离浆料，再将初次分离浆料送至真空脱水机，进行再次固液分离；
(5)干燥：将步骤(4)得到的固相物料干燥；优选的，在电磁炒货机中进行烘炒干燥；例如，将电磁炒货机预热至150℃后，将物料加入至电磁炒货机中进行烘炒得到干燥的物料；所述干燥的物料即为高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉。
进一步的，所述方法还包括将步骤(5)得到的干燥的物料进行粉碎过筛的步骤；优选过80目-120目筛。
进一步的，本发明上述制备高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉的方法的步骤(2)-步骤(4) 还可以替换为如下的步骤：
酶解：将过筛后的小麦麸皮和水按照1:8-12(质量比)混合，然后加热至58-62℃，并调节混合液pH值为5.0-5.2；添加α-淀粉酶，酶解2.0-2.5h；然后调节pH至10.8-11.0，温度调节至43-47℃；添加碱性蛋白酶，酶解1.0-1.5h；
发酵：将复合酿酒高活性干酵母(酿酒酵母)加入酶解液中，保持28-32℃，发酵45-50h；在一个实施方式中，将复合酿酒高活性干酵母(酿酒酵母)按原料的0.1-0.2‰加入酶解液中，保持28-32℃，发酵45-50h；
蒸馏：经过蒸馏、精馏将酒精分离后收集；
脱水：将精馏后的料液经卧式离心机高速离心，收集沉淀。
一个实施方式中，本发明提供了一种制备高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)选取小麦麸皮，进行粉碎过筛；
(2)将过筛后的小麦麸皮和水按照1:8-12混合，然后加热至58-62℃，并调节混合液pH值为5.0-5.2；添加α-淀粉酶，酶解2.0-2.5h；然后调节pH至10.8-11.0，温度调节至43-47℃；添加碱性蛋白酶，酶解1.0-1.5h；
(3)将酿酒酵母加入步骤(2)得到的酶解液中，保持28-32℃，发酵45-50h；
(4)将步骤(3)得到的产物经过蒸馏、精馏将酒精分离后收集；
(5)将步骤(4)精馏后的固液分离，取固相；
(6)将步骤(5)得到的物料干燥，即为高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉。
另一方面，本发明还提供了由上述方法制备得到的高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉，所述高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉的总戊聚糖含量不低于30％。
另一方面，本发明还提供了上述高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉在降血糖和/或降血脂和/或降低胰岛素抵抗中的应用。
另一方面，本发明还提供了上述高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉在制备具有降血糖和/或降血脂和/或降低胰岛素抵抗作用的组合物中的应用。
在一个实施方式中，所述组合物为食品或药品。
本发明中，所述高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉通过降低TC、TG从而实现降血脂的目的。
另一方面，本发明还提供了一种具有降血糖和/或降血脂和/或降低胰岛素抵抗作用的功能性食品，所述食品包括上述高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉。
本发明提供了一种高戊聚糖含量的麸皮原料的制备方法及应用，本方法原料来源丰富，条件温和，工艺简单，对小麦麸皮资源化综合利用具有重要意义，具有广阔的市场应用前景。
实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，以下所述，仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做其他形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更为同等变化的等效实施例。凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明的技术实质对以下实施例所做的任何简单修改或等同变化，均落在本发明的保护范围内。
实施例1、小麦膳食纤维纯物理加工工艺
本实施方式中提供了小麦膳食纤维的加工工艺，具体而言，所述工艺包括以下步骤：
(1)麸皮预处理：将小麦麸皮进行适度粉碎，过60目筛；
(2)高温降解：将小麦麸皮与水混合进入搅拌罐内，麸皮与水的比例为1:8，通蒸汽搅拌加热煮沸，加热时间为30-45min；
(3)清洗：物料经过卧式螺杆离心机脱水后再次进入搅拌罐，湿物料与水比例为1:8，边加水边搅拌；
(4)脱水：物料经卧式螺杆离心机脱水后得到初次分离浆料，再将初次分离浆料送至真空脱水机，进行再次固液分离；
(5)烘炒：将电磁炒货机预热至150℃后，将物料加入至电磁炒货机中进行烘炒得到干燥的小麦膳食纤维；
(6)超微粉碎：将干燥的小麦膳食纤维加入至超微粉碎机的螺旋输送料斗内，粉碎得到80～120目的小麦膳食纤维粉，此方法得到的高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉，称之为麦香纤维粉。
另外，将上述实施方式中的，步骤(2)-(4)替换为如下的步骤：
酶解：将过筛后的小麦麸皮和水按照1:8-12(质量比)混合，然后加热至58-62℃，并调节混合液pH值为5.0-5.2；添加α-淀粉酶，酶解2.0-2.5h；然后调节pH至10.8-11.0，温度调节至43-47℃；添加碱性蛋白酶，酶解1.0-1.5h；
发酵：将复合酿酒高活性干酵母(酿酒酵母)按原料的0.1-0.2‰加入酶解液中，保持 28-32℃，发酵45-50h；
蒸馏：经过蒸馏、精馏将酒精分离后收集；
脱水：将精馏后的料液经卧式离心机高速离心；此方法得到的高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉，称之为发酵纤维粉。
经上述工艺处理后，小麦麸皮加工前后营养物质的变化情况如下：
上述总戊聚糖含量的测定方法为：NY/T 2335-2013谷物中戊聚糖含量的测定分光光度法；上述脱氧雪腐镰刀菌烯醇的方法为：GB 5009.111-2016食品安全国家标准食品中脱氧雪腐镰刀菌烯醇及其乙酰化衍生物的测定。
实施例2、小麦膳食纤维的降血糖、降血脂作用
本实施方式中采用实施例1中采用小麦麸皮制备的小麦膳食纤维(以发酵纤维粉为例) 研究其降血糖、降血脂作用。
2.1、小鼠降血糖试验用鼠饲料制备：发酵纤维粉、维持料、碳酸钙、羧甲基纤维素钠自制。
高剂量特制饲料(发酵高剂量)：发酵纤维粉66份、维持料33份、碳酸钙1份、5％浓度的羧甲基纤维素钠100份
中剂量特制饲料(发酵中剂量)：发酵纤维粉49份、维持料49份、碳酸钙1份、5％浓度的羧甲基纤维素钠100份
低剂量特制饲料(发酵低剂量)：发酵纤维粉33份、维持料66份、碳酸钙1份、5％浓度的羧甲基纤维素钠100份
高热能饲料：维持料52.6％、猪油10％、蔗糖15％、蛋黄粉15％、酪蛋白5％、胆固醇1.2％、胆酸钠0.2％、碳酸氢钙0.6％、石粉0.4％
阳性对照组：称取盐酸二甲双胍0.10g，以纯水稀释至10ml，混匀，浓度约为10mg/ml。
模型对照组溶液、溶媒对照组溶液：采用纯水，无需配制。
2.2、降血糖试验方案：
分组后，模型组小鼠(26±2g)，普通维持料适应饲养3天，禁食(不禁水)24小时，注射四氧嘧啶(用前新鲜配制)，小鼠45mg/kg BW.静脉注射，注射量10ml/kg体重。注射后继续给予高热能饲料喂饲7天辅助造模。7天后动物禁食约4h，测血糖，血糖值10－ 33.3mmol/L为高血糖模型成功动物。
模型动物分为5个组：模型对照组、阳性对照组、样品低、中、高剂量组。正常动物分成3组：空白对照组、空白高热能组、空白高剂量组，每组10只动物，均为雄性。
模型对照组和阳性对照组在试验期间小鼠饲喂基础维持料，阳性对照组每天灌胃二甲双胍，样品低、中、高剂量组特制饲料饲喂小麦麸皮纤维粉特制饲料。
2.3、实验结束后检测指标
糖耐量指标检测：
各组动物禁食4小时，测定空腹血糖即0小时血糖值，剂量组给予不同浓度受试样品，模型对照组给予同体积溶剂，空白对照组不做处理，20分钟后各组经口给予葡萄糖2.5g/kg BW，测定给葡萄糖后各组0.5、2小时的血糖值，计算血糖下降率、血糖曲线下面积。
血糖下降率％＝(实验前血糖值－实验后血糖值)/实验前血糖值×100％
血糖曲线下面积＝(0小时血糖+0.5小时血糖)×0.25+(2小时血糖+0.5小时血糖)×0.75
脂指标检测
试验结束后，各组小鼠断头采血，4000转10min离心，取血清，生化分析仪检测葡萄糖含量(GLU)、总胆固醇(TC)、总甘油三酯(TG)。
胰岛素检测
试验结束后，取血清，酶标法检测血清胰岛素，胰岛素抵抗指数。
胰岛素抵抗指数≈血糖×胰岛素/22.5
结果统计：采用方差分析，先进行方差齐性检验，方差齐，计算F值。F值<F0.05，各组均数间差异无显著性；F值≥F0.05，P≤0.05，用多个实验组和一个对照组间均数的两两比较方法进行统计；对非正态数据采用秩和检验进行统计。各饲料组与模型对照组比较，各空白饲料组与空白对照组比较，P＜0.05认为有统计学意义。
2.4、试验结果
(1)血糖值
与空白对照组比较，空白发酵高剂量组基础血糖值未见显著差异(P＞0.05)；空白高热组、模型对照组基础血糖值均明显升高，差异具有显著性(P＜0.05)。说明实验性糖尿病模型成立；发酵纤维粉发酵无降低正常小鼠基础血糖作用。
与模型对照组比较，发酵低剂量、中剂量、高剂量基础血糖值、2h血糖值均显著降低，差异具有显著性(P＜0.05)。高剂量0.5h血糖值显著降低，差异具有显著性(P＜0.05)。说明发酵纤维粉对糖尿病模型小鼠具有降低血糖作用。数据见表1。
表1血糖值
注：各组与模型对照组比较，*P<0.05，**P<0.01；各空白饲料组与空白对照组比较，#P<0.05， ##P<0.01。
(2)糖耐量
与空白对照组比较，空白发酵高剂量组血糖下降率无明显升高(P＞0.05)，血糖曲线下面积明显降低，差异具有显著性(P＜0.01)；模型对照组血糖下降率明显降低，曲线下面积明显升高，差异均具有显著性(P＜0.05)。空白高热组血糖下降率明显降低，差异具有显著性(P＜0.05)。说明发酵纤维粉不影响正常小鼠血糖调节。
与模型对照组比较，发酵低剂量、中剂量、高剂量血糖下降率均显著升高，差异具有显著性(P＜0.01)。发酵低剂量、高剂量血糖曲线下面积明显降低，差异具有显著性(P＜0.05)。说明发酵纤维粉能显著降低糖尿病模型小鼠空腹血糖，能降低葡萄糖摄入量。数据见表2。
表2糖耐量
注：各组与模型对照组比较，*P<0.05，**P<0.01；各空白饲料组与空白对照组比较，#P<0.05， ##P<0.01。
(3)血脂生化指标
与空白对照组比较，空白发酵高剂量组TC无明显降低(P＞0.05)，但引起TG明显降低，差异具有显著性(P＜0.01)；模型对照组TC明显升高，差异具有显著性(P＜0.01)；空白高热组TC明显升高、TG明显降低，差异具有显著性(P＜0.05，P＜0.01)。说明脂代谢紊乱动物模型成立。
与模型对照组比较，阳性对照组TC、发酵低剂量、中剂量、高剂量TC、TG均明显降低，差异具有显著性(P＜0.05，P＜0.01)。说明发酵纤维粉通过降低TC、TG具有显著降血脂作用。数据见表3。
表3血脂生化检查
注：各组与模型对照组比较，*P<0.05，**P<0.01；各空白饲料组与空白对照组比较，#P<0.05， ##P<0.01。
(4)胰岛素指标
与空白对照组比较，空白发酵高剂量组GLU、胰岛素、胰岛素抵抗指数均未见有显著性差异(P＞0.05)；模型对照组GLU明显升高；空白高热组GLU、胰岛素明显升高，差异具有显著性(P＜0.05)。说明发酵纤维粉不引起正常小鼠胰岛素抵抗。空白高热饲料组胰岛素分泌功能正常，胰岛素抵抗指数显著升高；模型组胰腺损伤胰岛素分泌不足，胰岛素抵抗指数相对升高，说明胰岛素抵抗糖\脂代谢紊乱模型成立。
与模型对照组比较，阳性对照组GLU明显降低、胰岛素明显升高，差异具有显著性(P ＜0.01)。发酵低剂量、中剂量、高剂量GLU、胰岛素抵抗指数均明显降低，差异具有显著性(P＜0.05，P＜0.01)。说明发酵纤维粉主要通过降低葡萄糖摄入，调节胰岛素水平方面，具有降低胰岛素抵抗具有显著作用。数据见表4。
表4胰岛素指标
注：各组与模型对照组比较，*P<0.05，**P<0.01；各空白饲料组与空白对照组比较，#P<0.05， ##P<0.01。
本申请通过建立胰岛素抵抗糖脂代谢紊乱模型，探究了发酵纤维粉对胰岛素抵抗糖脂代谢紊乱小鼠模型的降血糖、降血脂作用。本试验条件下，结果表明：发酵纤维粉无降低正常小鼠基础血糖(空腹血糖)作用，不影响正常小鼠血糖调节。本发明条件下制备的发酵纤维粉能显著降低糖尿病模型小鼠空腹血糖，而且表现出可以通过降低TC、TG对血脂有调节作用。
Claims (7)
1.一种制备高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉的方法，所述方法包括以下步骤：
(1)选取小麦麸皮，进行粉碎过筛；
(2)将过筛后的小麦麸皮和水按照1:8-12混合，然后加热至58-62℃，并调节混合液pH值为5.0-5.2；添加α-淀粉酶，酶解2.0-2.5h；然后调节pH至10.8-11.0，温度调节至43-47℃；添加碱性蛋白酶，酶解1.0-1.5h；
(3)将酿酒酵母加入步骤(2)得到的酶解液中，保持28-32℃，发酵45-50h；所述酿酒酵母按原料的0.1-0.2‰加入酶解液中；
(4)将步骤(3)得到的产物经过蒸馏、精馏将酒精分离后收集；
(5)将步骤(4)精馏后的固液分离，取固相；
(6)将步骤(5)得到的物料干燥，即为高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)粉碎后，过50目-100目筛。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(5)采用离心的方式进行固液分离。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将步骤(6)得到的干燥的物料进行粉碎过筛的步骤。
5.一种高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉，其特征在于，所述高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉由权利要求1-4任一所述的方法制备得到。
6.权利要求5所述的高戊聚糖的小麦麸皮纤维粉在制备具有降血糖和/或降血脂和/或降低胰岛素抵抗作用的组合物中的应用。
7.根据权利要求6的应用，其特征在于，所述组合物为药品。
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| 麦麸改性后营养成分变化及对发酵面团品质的影响;雷雅男;《河南工业大学学报（自然科学版）》;第50-57页 * |
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