一種膳食纖維的改性方法及所得產(chǎn)物的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于食品加工領(lǐng)域，具體一種植物膳食纖維的改性方法及其產(chǎn)物。
【背景技術(shù)】
[0002] 孜然（Cuminum cyminum)，傘形科孜然序?qū)僖荒昊騼赡晟荼局参?，是除胡椒外?界第二大香料作物，同時(shí)也是傳統(tǒng)的藥食兩用植物，具有很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值。傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)為， 孜然味辛、性溫，具有醒腦通脈、降火平肝、祛寒除濕、理氣開胃等功效，對(duì)胃寒腹痛、消化不 良等也具有顯著療效。此外，孜然也是食品工業(yè)的天然原料，其營(yíng)養(yǎng)豐富，含有精油、油樹 月旨、蛋白質(zhì)、多酚、黃酮及微量礦物質(zhì)等，且富含膳食纖維。當(dāng)前我國(guó)有大量種植的孜然，但 只用來(lái)加工香料，對(duì)孜然含有的纖維沒(méi)有充分利用。
[0003] 膳食纖維被稱為人類"第七大營(yíng)養(yǎng)素"，在食品、保健品等行業(yè)具有較高的應(yīng)用價(jià) 值。已有報(bào)道指出，水溶性膳食纖維具有良好的持水性、保水性和吸水膨脹性，可以在腸道 中發(fā)酵，從而能夠增強(qiáng)飽腹感、抑制肥胖、改善腸道菌群、清除外源有害物質(zhì)、抑制和/或降 低結(jié)腸癌的發(fā)病率等；同時(shí)，水溶性膳食纖維能夠降低腸道及血液對(duì)脂肪、膽固醇、葡萄糖 及淀粉類物質(zhì)的吸收，從而可以預(yù)防和/或改善糖尿病、高血壓、高血脂及多種心腦血管疾 病。然而，孜然膳食纖維絕大部分是不溶性膳食纖維，因此，采用一定的方法對(duì)其進(jìn)行改性， 將孜然不溶性膳食纖維轉(zhuǎn)化為水溶性膳食纖維，不僅可以改善孜然膳食纖維的保健功效， 而且能夠提高孜然膳食纖維的附加值，有利于推動(dòng)孜然加工業(yè)的發(fā)展。
[0004] 本發(fā)明在超高壓下采用蟲漆酶和纖維素酶對(duì)孜然膳食纖維進(jìn)行改性，以降解孜然 膳食纖維中不溶于水的木質(zhì)素，使不溶性膳食纖維轉(zhuǎn)化為水溶性膳食纖維，提高酶解效率， 縮短改性時(shí)間。本發(fā)明所述的膳食纖維改性方法條件溫和、工藝簡(jiǎn)單、可溶性膳食纖維含量 較高，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)本領(lǐng)域存在的不足之處，本發(fā)明的目的是提供一種膳食纖維的改性方法。
[0006] 本發(fā)明的另一目的是提出所述改性方法獲得的膳食纖維。
[0007] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的的技術(shù)方案為：
[0008] -種膳食纖維的改性方法，包括步驟：
[0009] 1)將從孜然籽粒和/或孜然莖桿中提取的孜然膳食纖維與pH4. 5-8. 5的緩沖液以 I :8-12質(zhì)量體積比（w/v，g/mL)混勻，按酶與底物濃度比5-30U/g加入蟲漆酶放入超高壓 設(shè)備中，設(shè)置超高壓設(shè)備的壓力為0. l_400MPa，在20-60°C下酶解5-55min ;將所得酶解物 在沸水浴中加熱10_20min鈍化酶活后，離心，去除上清液，干燥沉淀；
[0010] 2)將步驟1)得到的沉淀粉碎后，與pH4. 5-6. 5的醋酸鈉緩沖溶液以I :8-12質(zhì)量 體積比（w/v，g/mL)混勻，按酶與底物濃度比30-330U/g加入纖維素酶后放入超高壓設(shè)備 中，設(shè)置超高壓設(shè)備的壓力為〇. l_400MPa，在45-65°C下酶解5-55min ;將所得酶解物在沸 水浴中加熱10_20min鈍化酶活后，離心，去除上清液，干燥沉淀，粉碎后，即得改性孜然膳 食纖維。
[0011] 所述步驟1)中，膳食纖維并不僅限于孜然膳食纖維，來(lái)源于水果、蔬菜、谷物及其 他香料作物的膳食纖維均適用此方法。
[0012] 所述質(zhì)量體積比也可以是kg/L、噸/m3。
[0013] 步驟1)首先在超高壓下采用蟲漆酶對(duì)孜然膳食纖維進(jìn)行改性預(yù)處理，降解膳食 纖維中的木質(zhì)素；然后步驟2)在超高壓下采用纖維素酶進(jìn)一步對(duì)預(yù)處理后的膳食纖維進(jìn) 行改性，使不溶性膳食纖維轉(zhuǎn)化為水溶性膳食纖維。在超高壓條件下進(jìn)行酶解改性，不僅可 以提高酶解效率，縮短改性時(shí)間，而且可以更大程度的降解木質(zhì)素和提高水溶性膳食纖維 的含量。
[0014] 其中，所述步驟1)中的緩沖溶液為醋酸鈉緩沖溶液、磷酸鹽緩沖溶液和TriS-HCl 緩沖液中的一種。優(yōu)選pH值為6. 0-6. 5。
[0015] 優(yōu)選地，所述步驟1)中所述酶與底物濃度比為15-20U/g。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟1)中所述超高壓壓力為180_210MPa;
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟1)中所述酶解溫度為30°C ;所述酶解時(shí)間為20-25min。
[0018] 其中，所述步驟2)中醋酸鈉緩沖溶液優(yōu)選的pH值為5. 5-6. 5。
[0019] 優(yōu)選地，所述步驟2)中所述纖維素酶的添加量為酶與底物濃度比為200-220U/g。
[0020] 優(yōu)選地，所述步驟2)中超高壓的壓力為280_310MPa。
[0021]優(yōu)選地，所述步驟2)中酶解溫度為48-52°C，酶解時(shí)間為15-20min。
[0022] 本發(fā)明所述的改性方法制得的膳食纖維。
[0023] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0024] 1)本發(fā)明選用的原材料來(lái)源廣泛、成本低廉、安全性高；
[0025] 2)本發(fā)明采用超高壓輔助酶解法對(duì)膳食纖維進(jìn)行改性，酶解時(shí)間較短，得到的水 溶性膳食纖維含量較多，改性效率較高；
[0026] 3)本發(fā)明只需要超高壓設(shè)備、離心機(jī)等裝置，且工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化；
[0027] 4)本發(fā)明所得的孜然膳食纖維顆粒細(xì)小、均勻，口感較好，且具有很好的生理活 性。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1為孜然膳食纖維改性工藝流程圖，
[0029] 圖2為改性前后孜然膳食纖維的粒徑分布圖，
[0030] 圖3為改性前后孜然膳食纖維含量分布圖，
[0031] 圖4為改性前后孜然膳食纖維照片，圖4(a)為改性前孜然膳食纖維，圖4(b)為改 性后孜然膳食纖維。
【具體實(shí)施方式】
[0032] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。應(yīng) 當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若 干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033] 所采用的方法如無(wú)特別說(shuō)明均為常規(guī)方法。
[0034] 本發(fā)明中所用蟲漆酶為植物漆酶，批號(hào)L2157,酶活彡50U/mg，購(gòu)于Sigma公司；所 述纖維素酶為R-10,批號(hào)130918-01，酶活彡12000U/g，購(gòu)于Yakult公司。其他試劑均為分 析純，購(gòu)于北京國(guó)藥集團(tuán)。所述原材料如無(wú)特別說(shuō)明均能從公開商業(yè)途徑而得。
[0035] 孜然膳食纖維采用剪切乳化輔助酶解法從孜然籽?；蜃稳唤諚U中提取。
[0036] 實(shí)施例1 :蟲漆酶酶解pH對(duì)木質(zhì)素降解效果的影響
[0037] 取孜然膳食纖維（見圖4(a))與pH4. 5、5. 5、6.5、7. 5和8. 5的醋酸鈉緩沖液以1: 10(g/mL)混勻后，按酶與底物濃度比20U/g加入蟲漆酶后倒入真空包裝袋內(nèi)、封口；將樣品 放入超高壓設(shè)備中，400MPa、25°C處理15min，將所得酶解物在沸水浴中加熱15min以鈍化 酶活，離心，去除上清液，將所得沉淀烘干、粉碎后，測(cè)定木質(zhì)素含量。
[0038] 木質(zhì)素含量測(cè)定參照Claye (1996)等人的方法進(jìn)行。具體步驟為：
[0039] 準(zhǔn)確稱取5g樣品（重量記為W1)與0. 2M磷酸緩沖液（pH 7. 0)按1:10 (w/v)比例 混合，室溫下攪拌提取2h，混合液3000g離心15min，樣品重復(fù)提取3次，收集沉淀；沉淀繼 續(xù)與0. 5%草酸銨溶液按1:10 (w/v)比例混合，85°C下提取2h，重復(fù)提取3次，收集沉淀，烘 干；將烘干殘?jiān)cIOOmL 5% (w/v)氫氧化鉀混勾，80°C提取24h，1500g離心10min，離心后 殘?jiān)谜麴s水清洗3次，干燥，為木質(zhì)纖維素；取木質(zhì)纖維素，用15mL 72%預(yù)冷濃硫酸4°C 下處理30h，后加入200mL蒸餾水，靜置Ih后，離心收集沉淀，沉淀用熱蒸餾水洗滌至中性， 凍干得木質(zhì)素，重量記為W 2。
[0040] 結(jié)果計(jì)算
[0041]木質(zhì)素含量（％ ) = 100XW2/Wi (1)
[0042] W廠樣品重量，g ;
[0043] W2-木質(zhì)素質(zhì)量，g。
[0044] 注：在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測(cè)定結(jié)果的絕對(duì)差值不得超過(guò)算術(shù)平均值的
[0045] 所得結(jié)果見表1，由表1可知，采用蟲漆酶對(duì)孜然膳食纖維中的木質(zhì)素進(jìn)行降解， 木質(zhì)素含量隨酶解PH的增大呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢(shì)，當(dāng)酶解pH為6. 5時(shí)，孜然膳食纖維 中的木質(zhì)素含量最低，為11. 20%，當(dāng)酶解pH進(jìn)一步增大，木質(zhì)素含量有一定程度的升高， 從11. 20 %提高至20. 97%，故蟲漆酶酶解pH最優(yōu)值為6. 5。
[0046]表1、酶解pH對(duì)木質(zhì)素降解效果的影響
[0047]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種膳食纖維的改性方法，其特征在于，包括步驟： 1) 將從孜然籽粒和/或孜然莖桿中提取的孜然膳食纖維與PH4. 5-8. 5的緩沖液以1 : 8-12質(zhì)量體積比混勻，按酶與底物濃度比5-30U/g加入蟲漆酶后放入超高壓設(shè)備中，設(shè)置 超高壓設(shè)備的壓力為〇.l_400MPa，在20-60°C下酶解5-55min;將所得酶解物在沸水浴中加 熱10-20min鈍化酶活后，離心，去除上清液，干燥沉淀； 2) 將步驟1)得到的沉淀粉碎后，與pH4. 5-6. 5的醋酸鈉緩沖溶液以I:8-12質(zhì)量體 積比混勻，按酶與底物濃度比30-330U/g加入纖維素酶后放入超高壓設(shè)備中，設(shè)置超高 壓設(shè)備的壓力為0.l-400MPa，在45-65°C下酶解5-55min;將所得酶解物在沸水浴中加熱 10-20min鈍化酶活后，離心，去除上清液，干燥沉淀，粉碎后，即得改性孜然膳食纖維。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步驟1)中的緩沖溶液為醋酸鈉 緩沖溶液、磷酸鹽緩沖溶液和Tris-HCl緩沖液中的一種，緩沖溶液的pH值為6. 0-6. 5。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步驟1)中所述酶與底物濃度比 為 15-20U/g。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步驟1)中所述超高壓壓力為 180-210MPa〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步驟1)中所述酶解溫度為30°C; 所述酶解時(shí)間為20-25min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步驟2)中醋酸鈉緩沖溶液的pH 值為 5. 5-6. 5。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步驟2)中所述纖維素酶的添加 量為酶與底物濃度比為200-220U/g。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步驟2)中超高壓的壓力為 280-310MPa〇
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性方法，其特征在于，所述步驟2)中酶解溫度為48-52°C， 酶解時(shí)間為15_20min。
10. 權(quán)利要求1-9任一所述的改性方法制得的膳食纖維。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種膳食纖維的改性方法，包括步驟：1)將孜然膳食纖維與pH4.5-8.5的緩沖液混勻，加入蟲漆酶后放入超高壓設(shè)備中，在20-60℃下酶解5-55min；在沸水浴中加熱鈍化酶活后，離心，干燥沉淀；2)沉淀粉碎后，與pH4.5-6.5的醋酸鈉緩沖溶液混勻，按酶與底物濃度比30-330U/g加入纖維素酶后倒入真空包裝袋內(nèi)、封口；將樣品放入超高壓設(shè)備中，設(shè)置超高壓設(shè)備的壓力為0.1-400MPa，在45-65℃下酶解。本發(fā)明選用的原材料來(lái)源廣泛、成本低廉、安全性高；采用超高壓輔助酶解法對(duì)膳食纖維進(jìn)行改性，酶解時(shí)間較短，得到的水溶性膳食纖維含量較多，改性效率較高；只需要超高壓設(shè)備、離心機(jī)等裝置，且工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。
【IPC分類】A23L1-308
【公開號(hào)】CN104757562
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510146178
【發(fā)明人】木泰華, 馬夢(mèng)梅, 張苗, 陳井旺, 孫紅男
【申請(qǐng)人】中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所
【公開日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月30日