本發(fā)明涉及一種通過棗皮纖維與卡拉膠構(gòu)建中空多孔材料的方法及所得產(chǎn)品、應(yīng)用，屬于食品加工。

背景技術(shù)：

1、由于現(xiàn)代快節(jié)奏的生活環(huán)境和不良的飲食、作息習(xí)慣，糖尿病、脂代謝紊亂、心腦血管疾病等發(fā)病風(fēng)險逐年升高，而通過合理飲食，攝入適當?shù)墓δ苄誀I養(yǎng)成分可以降低患病風(fēng)險。而許多功能性成分為疏水性成分，如姜黃素、白藜蘆醇、胡蘿卜素等，具有光熱條件敏感、易分解、水溶性差、胃腸道吸收能力弱等缺點，在胃腸道條件下其生理活性容易被破壞，生物利用度低，而利用包埋技術(shù)可以有效改善這些疏水性成分的不良特性。目前常見的包埋方法有很多，例如利用纖維-蛋白制備乳液、利用果膠制備凝膠、通過微球和納米球包裹脂溶性成分形成微米或納米顆粒、在環(huán)糊精其疏水性內(nèi)部空腔中包入脂溶性成分、通過脂質(zhì)體包裹脂溶性和水溶性成分或采用微膠囊技術(shù)通過噴霧干燥、噴霧冷凍干燥、共沉淀等方法，將脂溶性成分包裹在壁材中。

2、由于纖維和蛋白的兩親性質(zhì)，能夠包埋一定量的疏水性成分，但是蛋白質(zhì)材料參與構(gòu)建的體系主要存在不穩(wěn)定的問題，當暴露于酶、極端?ph、高離子強度、溫度脅迫等條件下時，易發(fā)生變性，而體系的ph達到等電點時還會發(fā)生蛋白質(zhì)聚沉這可能嚴重破壞體系的空間結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致整個體系的崩潰。天然的單一多糖制備的凝膠，例如卡拉膠、可得然膠等能負載一定量的疏水性成分，但是由于其主要由親水基團構(gòu)成。與疏水性成分的相容性較差。疏水性成分可能無法很好地溶解在卡拉膠中，導(dǎo)致不均勻分布或沉淀。疏水性成分的存在也會導(dǎo)致凝膠的機械性能、黏度降低，失水等問題。利用單一材料構(gòu)建生物聚合物顆粒往往會存在一定的缺陷。比如天然的多糖材料分子在提取和純化過程中存在困難，分子量大小和電荷量不易控制，缺乏疏水基團難以形成顆粒以及包封效率低等難題。因此當?shù)鞍踪|(zhì)基生物聚合物顆粒載體經(jīng)過消化道時，在胃部就可能發(fā)生崩解，釋放絕大部分的功能因子，失去保護效果。而微球和納米球包裹形成的顆粒的制備工藝比較復(fù)雜，且需要嚴格控制條件以避免成分降解。環(huán)糊精的包合效率和成分的釋放控制相對有限，且不適用于所有類型的脂溶性成分。脂質(zhì)體的穩(wěn)定性有限，容易發(fā)生泄漏或融合；此外，其制備和儲存成本較高。微膠囊的壁材選擇和制備條件需要精確控制，以確保有效的包埋效率和成分釋放特性。

3、棗皮是棗類產(chǎn)品深加工中的主要廢棄物之一，其中大部分被廢棄或者堆積焚燒，造成資源浪費和環(huán)境污染。如果可以實現(xiàn)棗皮的廢物利用，將對棗區(qū)經(jīng)濟的資源利用和實現(xiàn)“碳達峰”、“碳中和”產(chǎn)生積極的作用和深遠的影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種通過棗皮纖維與卡拉膠構(gòu)建中空多孔材料的方法。

2、本發(fā)明還提供了一種利用上述方法制備得到的中空多孔材料。

3、本發(fā)明進一步的提供了上述中空多孔材料的應(yīng)用。

4、本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為：

5、本發(fā)明提供了一種通過棗皮纖維與卡拉膠構(gòu)建中空多孔材料的方法，包括以下步驟：

6、（1）將棗皮用粉碎，過篩得棗皮粉，加入去離子水，攪拌狀態(tài)下進行水浴處理，處理結(jié)束后抽濾得到濾渣；

7、（2）將濾渣中加入纖維素酶和去離子水，酶解，抽濾得到二次濾渣；

8、（3）將二次濾渣加入去離子水，進行膠體磨處理，然后高壓均質(zhì)，抽濾得到棗皮不溶性膳食纖維，凍干后過篩得到棗皮纖維粉末；

9、（4）將卡拉膠溶液中加入棗皮纖維粉末，混合均勻后加熱，然后冰浴中冷卻成型，得凝膠；將凝膠中加入去離子水，高速剪切后進行高壓均質(zhì)得中控多孔材料。

10、進一步的，步驟（1）中，所述棗皮粉和去離子水的質(zhì)量比為1:10；所述水浴處理為在100℃溫度下處理1h。

11、進一步的，步驟（2）中，按干重計，纖維素酶的加入量為2.5g/100g濾渣；所述濾渣和去離子水的質(zhì)量比為1:10；所述酶解為在攪拌狀態(tài)，50℃水浴4?h。

12、進一步的，步驟（3）中，所述二次濾渣和去離子水的質(zhì)量比為1:10；所述膠體磨處理30min；所述高壓均質(zhì)為在120mpa下均質(zhì)3次。

13、進一步的，步驟（4）中，所述卡拉膠溶液的濃度為1.5-3.5%；所述卡拉膠和棗皮纖維粉末得質(zhì)量比為1.5-3.5：2.5-0.5。

14、進一步的，所述加熱為在100℃水浴條件下加熱3-6min；所述高速剪切為在5000-20000轉(zhuǎn)速下剪切1-20?min；所述高壓均質(zhì)為100-120?mpa條件下均質(zhì)10?min。

15、本發(fā)明還提供了一種利用上述方法制備得到的中空多孔材料。

16、本發(fā)明進一步的提供了上述中空多孔材料作為疏水性成分載體中的應(yīng)用，所述疏水性成分為姜黃素、葉黃素或胡蘿卜素。

17、優(yōu)選的，應(yīng)用時，在油相（亞麻籽油）中添加0.1-0.3%的疏水性成分，300?r?/min攪拌6?h，所得混合物以3500rpm離心10分鐘以除去沉淀物。將所得混合物添加到中空多孔材料中，其中添加量為中空多孔材料的45-55%；優(yōu)選的，添加量為50%。

18、本發(fā)明的有益效果為：

19、（1）本發(fā)明通過將棗皮纖維與卡拉膠結(jié)合，纖維能夠作為骨架支撐，形成較為穩(wěn)定的中空多孔結(jié)構(gòu)，中空多孔結(jié)構(gòu)提供了更大的表面積和孔隙體積，有助于增加疏水性活性成分的負載量。

20、（2）本發(fā)明制備的中空多孔結(jié)構(gòu)材料，其內(nèi)表面能夠通過物理吸附、范德華力等非共價相互作用吸附疏水性活性成分。該結(jié)構(gòu)能夠有效保護疏水性活性成分免受外界環(huán)境的影響，從而提高其穩(wěn)定性和生物利用度。該結(jié)構(gòu)不僅能夠有效地裝載和保護疏水性成分，還能通過調(diào)節(jié)纖維與卡拉膠的比例調(diào)節(jié)孔徑大小，較小的孔徑可以減緩疏水性活性成分的擴散速度，延長釋放時間，使其在需要時釋放。提升了疏水性營養(yǎng)成分的生物利用率。

21、（3）本發(fā)明提供的中空多孔結(jié)構(gòu)材料，其制備工藝簡單，且能夠提高棗皮等的利用率，為其應(yīng)用開辟了新的途徑，并擴展了副產(chǎn)物的應(yīng)用領(lǐng)域；且負載疏水性成分后應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，能夠以添加劑的形式應(yīng)用于食品、生物醫(yī)藥等領(lǐng)域，應(yīng)用范圍廣。

技術(shù)特征：

1.一種通過棗皮纖維與卡拉膠構(gòu)建中空多孔材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（1）中，所述棗皮粉和去離子水的質(zhì)量比為1:10；所述水浴處理為在100℃溫度下處理1h。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟（2）中，按干重計，纖維素酶的加入量為2.5g/100g濾渣；所述濾渣和去離子水的質(zhì)量比為1:10；所述酶解為在攪拌狀態(tài)，50℃水浴4?h。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（3）中，所述二次濾渣和去離子水的質(zhì)量比為1:10；所述膠體磨處理30min；所述高壓均質(zhì)為在120mpa下均質(zhì)3次。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的方法，其特征在于，步驟（4）中，所述卡拉膠溶液的濃度為1.5-3.5%；所述卡拉膠和棗皮纖維粉末得質(zhì)量比為1.5-3.5：2.5-0.5。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述加熱為在100℃水浴條件下加熱3-6min；所述高速剪切為在5000-20000轉(zhuǎn)速下剪切1-20?min；所述高壓均質(zhì)為100-120?mpa條件下均質(zhì)10?min。

7.一種利用權(quán)利要求1-6任一項所述的方法制備得到的中空多孔材料。

8.一種如權(quán)利要求7所述的中空多孔材料作為疏水性成分載體中的應(yīng)用，其特征在于，所述疏水性成分為姜黃素、葉黃素或胡蘿卜素。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述應(yīng)用，其特征在于，將油相中添加0.1-0.3%%的疏水性成分，300r?/min攪拌6?h，得混合物；將混合物離心除去沉淀物，然后按照45-55%的添加量添加到中空多孔材料中。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種通過棗皮纖維與卡拉膠構(gòu)建中空多孔材料的方法及所得產(chǎn)品、應(yīng)用，屬于食品加工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過將棗皮纖維與卡拉膠結(jié)合，纖維能夠作為骨架支撐，形成較為穩(wěn)定的中空多孔結(jié)構(gòu)，中空多孔結(jié)構(gòu)提供了更大的表面積和孔隙體積，有助于增加疏水性活性成分的負載量。本發(fā)明制備的中空多孔結(jié)構(gòu)材料，其內(nèi)表面能夠通過物理吸附、范德華力等非共價相互作用吸附疏水性活性成分。該結(jié)構(gòu)能夠有效保護疏水性活性成分免受外界環(huán)境的影響，從而提高其穩(wěn)定性和生物利用度。該結(jié)構(gòu)不僅能夠有效地裝載和保護疏水性成分，還能通過調(diào)節(jié)纖維與卡拉膠的比例調(diào)節(jié)孔徑大小，較小的孔徑可以減緩疏水性活性成分的擴散速度，延長釋放時間，使其在需要時釋放。提升了疏水性營養(yǎng)成分的生物利用率。

技術(shù)研發(fā)人員：張仁堂,王宇曉,張鑫,牛夢媛,高琳
受保護的技術(shù)使用者：樂陵市泰樂堂食品科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6