本發(fā)明涉及一種制備堿蓬膳食纖維的方法，屬于食品加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

膳食纖維是當(dāng)前國(guó)際上公認(rèn)的一種功能性食品基料，被稱為除了水、蛋白質(zhì)、糖類、脂類、維生素、礦物質(zhì)6大營(yíng)養(yǎng)素之外的“第七營(yíng)養(yǎng)素”，并被譽(yù)為21世紀(jì)食品工業(yè)中最受關(guān)注、具有特殊保健功能和食品改性作用的一種食品添加劑。膳食纖維可以作為一種有效的功能性保健食品預(yù)防多種疾病，并具有保水性、保油性、改進(jìn)食品色澤及風(fēng)味等特殊功效，能夠改善人體消化吸收，增強(qiáng)人體排泄功能，促進(jìn)人體的膳食結(jié)構(gòu)平衡，阻礙人體對(duì)一些富營(yíng)養(yǎng)的過多吸收，保持機(jī)能平衡，具有抗癌、降壓、降血脂、減肥及預(yù)防各類結(jié)石等作用。因此，對(duì)于具有抗氧化作用的膳食纖維中的研究無疑對(duì)維系人體健康有著重要的意義。

目前我國(guó)膳食纖維的研究絕大部分停留在陸生植物方面，而對(duì)海洋領(lǐng)域資源研究較少。鹽地堿蓬又名鹽蒿,俗稱黃須菜,藜科堿蓬屬1年生草本植物。堿蓬具有典型的鹽生結(jié)構(gòu),葉肉質(zhì)無柄,條狀柱形。堿蓬的植株形態(tài)因生境不同而有差異。經(jīng)沿海地區(qū)農(nóng)科所測(cè)定,堿蓬的營(yíng)養(yǎng)成分全面而豐富,其鮮嫩莖葉的蛋白質(zhì)含量占干物質(zhì)的40%,與大豆相仿,且籽粒的脂肪含量很高,遠(yuǎn)高于大豆;另外,堿蓬莖葉中含有大量的人體所必需的氨基酸、維生素、胡蘿卜素和Ca、P、Fe、Cu、Zn、Mn、Se等微量元素,其中有許多指標(biāo)都高于螺旋藻。堿蓬除營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富,還可提高人體抗病防病能力,并有健美作用。因此，開發(fā)堿蓬膳食纖維具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述問題提供一種制備堿蓬膳食纖維的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明提供一種制備堿蓬膳食纖維的方法，其特征在于采用微發(fā)酵、超聲波輔助酶解與多菌種分段式發(fā)酵聯(lián)合工藝。

本發(fā)明提供一種生物法利用堿蓬制備膳食纖維的方法，其特征在于所述微發(fā)酵工藝具體包括以下步驟：

（1）堿蓬莖桿預(yù)處理：將堿蓬莖桿粉碎，過100目篩；加入3倍質(zhì)量比純凈水浸泡3～5h；

（2）蒸煮：將浸泡后的堿蓬懸浮液蒸煮1～2h，然后在密封條件下降溫至室溫；

（3）固液分離：將蒸煮液進(jìn)行固液分離，得堿蓬莖桿粉，分離后的水進(jìn)入步驟（1）進(jìn)行循環(huán)利用；

（4）微發(fā)酵：將堿蓬莖桿粉在28～35℃條件下自然發(fā)酵10～15d。

上述步驟（4）中的堿蓬莖桿粉含水量在30～40%。

本發(fā)明提供一種生物法利用堿蓬制備膳食纖維的方法，其特征在于所述超聲波輔助酶解具體包括以下步驟：

（1）水洗去鹽：微發(fā)酵結(jié)束后調(diào)整堿蓬莖稈與水的重量比為1:3～1:5，45～60℃攪拌2～4小時(shí)，水洗去鹽并用水洗至中性，調(diào)整堿蓬莖稈與水的重量比為1:8～1:10；

（2）超聲波輔助酶解去淀粉：調(diào)整堿蓬莖稈懸浮液的pH至5.5～7.5，按堿蓬莖稈質(zhì)量比3～5%的比例加入α～淀粉酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度70～80℃，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，利用碘液檢查至淀粉完全水解為止；

（3）超聲波輔助酶解去蛋白：調(diào)整懸浮液的pH至8.0～9.0，按堿蓬莖稈質(zhì)量比2～3%的比例加入堿性蛋白酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為60～90min；酶解結(jié)束后滅酶；

（4）超聲波輔助纖維素酶解：調(diào)整懸浮液的pH為6.0～7.0，按堿蓬莖稈質(zhì)量比2～3%的比例加入纖維素酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度40～50℃，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為60～90min；

（5）過濾：纖維素酶解后過濾，向?yàn)V渣中加入3～5倍質(zhì)量比的蒸餾水沖洗2～3次，過濾得堿蓬莖稈殘?jiān)?/p>

本發(fā)明提供一種生物法利用堿蓬制備膳食纖維的方法，其特征在于所述分段式發(fā)酵具體包括以下步驟：

（1）好氧生物發(fā)酵劑制備：取10～15份堿蓬莖稈、10～15份米糠、10～15份玉米粉、8～10份吸附劑、3～5份磷酸二氫鈣、6～8份葡萄糖、3～5份菜籽餅、2～3份黑曲霉、1～2份冷解糖芽孢桿菌，混合攪拌均勻；然后用含有2%糖蜜的水溶液將水分調(diào)整為35～40%，25～32℃下好氧發(fā)酵3～5d；

（2）混料：按質(zhì)量比堿蓬莖稈殘?jiān)?00份、生物發(fā)酵劑3～5份、植物乳桿菌粉1～2份、兩歧雙歧桿菌1～2份比例混合均勻，調(diào)整水分至35～40%；

（3）分段式發(fā)酵：將混合后的物料通風(fēng)發(fā)酵3h，控制發(fā)酵溫度28～32℃，期間攪拌1次；然后密封發(fā)酵12h；然后通風(fēng)發(fā)酵3h，接著密封發(fā)酵12h；如此反復(fù)3次。

上述步驟（5）中所述的吸附劑是沸石、活性炭、膨潤(rùn)土、蛭石中的一種或幾種。

本發(fā)明提供一種生物法利用堿蓬制備膳食纖維的方法，其特征在于還包括膳食纖維改性工藝：加入堿蓬莖稈質(zhì)量份數(shù)2～3%的木聚糖酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為20～30min。

本發(fā)明提供一種生物法利用堿蓬制備膳食纖維的方法，其特征在于還包括精制工藝，具體包括以下步驟：

（1）醇析：改性酶解結(jié)束后用5～8倍體積比的無水乙醇沉淀2～3h，收集過濾所得沉淀物即為改性后的堿蓬莖稈膳食纖維；

（2）脫色：用濃度0.8%的次氯酸鈉溶液，在1:8～10倍體積比、pH6.0條件下，漂洗沉淀物10～20min，水洗至中性；

（3）烘干粉碎：60℃條件下烘干，粉碎，過100目篩，即制得堿蓬莖稈膳食纖維。

本發(fā)明提供一種制備堿蓬膳食纖維的方法，提取的膳食纖維產(chǎn)品色澤呈米白色，產(chǎn)品膨脹力可達(dá)21.43mL/g，持水力可達(dá)14.67%，遠(yuǎn)高于西方國(guó)家常用的標(biāo)準(zhǔn)膳食纖維的功能性指標(biāo)，產(chǎn)品純度≥95%；可作為高品質(zhì)膳食纖維和理想的食品添加劑。通過對(duì)小鼠灌服膳食纖維后的毒性反應(yīng)，測(cè)定其LD₅₀以考察短時(shí)間內(nèi)秸稈膳食纖維的急性毒性強(qiáng)度、性質(zhì)和可能的靶器官。試驗(yàn)方法采用霍恩氏（Horn）法，結(jié)果表明，受試物的半數(shù)致死量LD₅₀大于50g/kg。根據(jù) GB15193.3—2014《急性毒性試驗(yàn)》頒布的化學(xué)物質(zhì)的急性毒性劑量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，LD 大于15g/kg為無毒。

本發(fā)明提供一種制備堿蓬膳食纖維的方法，膳食纖維產(chǎn)率達(dá)到98.7%，顯著高于目前報(bào)道技術(shù)水平；對(duì)所生產(chǎn)的膳食纖維進(jìn)行了抗氧化和膽酸鹽體外吸附的生物活性進(jìn)行研究，結(jié)果表明提取的膳食纖維對(duì)·OH 自由基和 O₂^～·自由基清除率的 IC₅₀值分別為1.89mg/mL和2.79mg/mL，對(duì)膽酸鹽的體外吸附能力為28.58 mg/g，功能性效果高于目前報(bào)道的秸稈膳食纖維。此外，試驗(yàn)結(jié)果表明改變工藝步驟及工藝條件對(duì)膳食纖維的提取得率及產(chǎn)品功能性具有顯著的影響(p<0.01)。

本發(fā)明提供一種生物法利用堿蓬莖稈提取膳食纖維的方法，其優(yōu)勢(shì)在于：一是采用微發(fā)酵、超聲波輔助酶解與多菌種分段式發(fā)酵聯(lián)合工藝提取堿蓬莖稈中的纖膳食纖維，提高了堿蓬莖稈膳食纖維得率；二是通過超聲波輔助酶解及微生物分段式發(fā)酵及酶解改性工藝，顯著提升了堿蓬膳食纖維的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，產(chǎn)品適口性好；三是工藝生產(chǎn)成本較低，利于工業(yè)化生產(chǎn)，建立一套效率較高、成本較低、安全可行的堿蓬莖稈膳食纖維開發(fā)利用途徑，成本較同類膳食纖維產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益提高30%以上，為堿蓬莖稈的進(jìn)一步資源化利用提供新的途徑。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：

一種制備堿蓬膳食纖維的方法，其特征在于具體包括以下步驟：

（1）堿蓬莖桿預(yù)處理：將堿蓬莖桿粉碎，過100目篩；加入3倍質(zhì)量比純凈水浸泡5h；

（2）蒸煮：將浸泡后的堿蓬懸浮液蒸煮1h，然后在密封條件下降溫至室溫；

（3）固液分離：將蒸煮液進(jìn)行固液分離，得堿蓬莖桿粉，分離后的水進(jìn)入步驟（1）進(jìn)行循環(huán)利用；

（4）微發(fā)酵：將堿蓬莖桿粉在28～35℃條件下自然發(fā)酵15d；

（5）水洗去鹽：微發(fā)酵結(jié)束后調(diào)整堿蓬莖稈與水的重量比為1:3，45～60℃攪拌4小時(shí)，水洗去鹽并用水洗至中性，調(diào)整堿蓬莖稈與水的重量比為1:10；

（6）超聲波輔助酶解去淀粉：調(diào)整堿蓬莖稈懸浮液的pH至5.5～7.5，按堿蓬莖稈質(zhì)量比3%的比例加入α～淀粉酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度70～80℃，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，利用碘液檢查至淀粉完全水解為止；

（7）超聲波輔助酶解去蛋白：調(diào)整懸浮液的pH至8.0～9.0，按堿蓬莖稈質(zhì)量比3%的比例加入堿性蛋白酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為60min；酶解結(jié)束后滅酶；

（8）超聲波輔助纖維素酶解：調(diào)整懸浮液的pH為6.0～7.0，按堿蓬莖稈質(zhì)量比3%的比例加入纖維素酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度40～50℃，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為60min；

（9）過濾：纖維素酶解后過濾，向?yàn)V渣中加入5倍質(zhì)量比的蒸餾水沖洗2次，過濾得堿蓬莖稈殘?jiān)?/p>

（10）好氧生物發(fā)酵劑制備：取15份堿蓬莖稈、10份米糠、15份玉米粉、8份沸石、5份磷酸二氫鈣、6份葡萄糖、5份菜籽餅、3份黑曲霉、2份冷解糖芽孢桿菌，混合攪拌均勻；然后用含有2%糖蜜的水溶液將水分調(diào)整為35～40%，25～32℃下好氧發(fā)酵3d；

（11）混料：按質(zhì)量比堿蓬莖稈殘?jiān)?00份、生物發(fā)酵劑5份、植物乳桿菌粉2份、兩歧雙歧桿菌2份比例混合均勻，調(diào)整水分至35～40%；

（12）分段式發(fā)酵：將混合后的物料通風(fēng)發(fā)酵3h，控制發(fā)酵溫度28～32℃，期間攪拌1次；然后密封發(fā)酵12h；然后通風(fēng)發(fā)酵3h，接著密封發(fā)酵12h；如此反復(fù)3次；

（13）膳食纖維改性：加入堿蓬莖稈質(zhì)量份數(shù)3%的木聚糖酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為20min；

（14）醇析：改性酶解結(jié)束后用8倍體積比的無水乙醇沉淀2h，收集過濾所得沉淀物即為改性后的堿蓬莖稈膳食纖維；

（15）脫色：用濃度0.8%的次氯酸鈉溶液，在1:10倍體積比、pH6.0條件下，漂洗沉淀物10min，水洗至中性；

（16）烘干粉碎：60℃條件下烘干，粉碎，過100目篩，即制得堿蓬莖稈膳食纖維。

實(shí)施例2：

一種制備堿蓬膳食纖維的方法，其特征在于具體包括以下步驟：

（1）堿蓬莖桿預(yù)處理：將堿蓬莖桿粉碎，過100目篩；加入3倍質(zhì)量比純凈水浸泡4h；

（2）蒸煮：將浸泡后的堿蓬懸浮液蒸煮1.5h，然后在密封條件下降溫至室溫；

（3）固液分離：將蒸煮液進(jìn)行固液分離，得堿蓬莖桿粉，分離后的水進(jìn)入步驟（1）進(jìn)行循環(huán)利用；

（4）微發(fā)酵：將堿蓬莖桿粉在28～35℃條件下自然發(fā)酵12d；

（5）水洗去鹽：微發(fā)酵結(jié)束后調(diào)整堿蓬莖稈與水的重量比為1:4，45～60℃攪拌3小時(shí)，水洗去鹽并用水洗至中性，調(diào)整堿蓬莖稈與水的重量比為1:9；

（6）超聲波輔助酶解去淀粉：調(diào)整堿蓬莖稈懸浮液的pH至5.5～7.5，按堿蓬莖稈質(zhì)量比4%的比例加入α～淀粉酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度70～80℃，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，利用碘液檢查至淀粉完全水解為止；

（7）超聲波輔助酶解去蛋白：調(diào)整懸浮液的pH至8.0～9.0，按堿蓬莖稈質(zhì)量比2.5%的比例加入堿性蛋白酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為75min；酶解結(jié)束后滅酶；

（8）超聲波輔助纖維素酶解：調(diào)整懸浮液的pH為6.0～7.0，按堿蓬莖稈質(zhì)量比2.5%的比例加入纖維素酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度40～50℃，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為75min；

（9）過濾：纖維素酶解后過濾，向?yàn)V渣中加入4倍質(zhì)量比的蒸餾水沖洗3次，過濾得堿蓬莖稈殘?jiān)?/p>

（10）好氧生物發(fā)酵劑制備：取12份堿蓬莖稈、13份米糠、12份玉米粉、9份活性炭、4份磷酸二氫鈣、7份葡萄糖、4份菜籽餅、2.5份黑曲霉、1.5份冷解糖芽孢桿菌，混合攪拌均勻；然后用含有2%糖蜜的水溶液將水分調(diào)整為35～40%，25～32℃下好氧發(fā)酵4d；

（11）混料：按質(zhì)量比堿蓬莖稈殘?jiān)?00份、生物發(fā)酵劑4份、植物乳桿菌粉1.5份、兩歧雙歧桿菌1.5份比例混合均勻，調(diào)整水分至35～40%；

（12）分段式發(fā)酵：將混合后的物料通風(fēng)發(fā)酵3h，控制發(fā)酵溫度28～32℃，期間攪拌1次；然后密封發(fā)酵12h；然后通風(fēng)發(fā)酵3h，接著密封發(fā)酵12h；如此反復(fù)3次；

（13）膳食纖維改性：加入堿蓬莖稈質(zhì)量份數(shù)2.5%的木聚糖酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為25min；

（14）醇析：改性酶解結(jié)束后用6.5倍體積比的無水乙醇沉淀2.5h，收集過濾所得沉淀物即為改性后的堿蓬莖稈膳食纖維；

（15）脫色：用濃度0.8%的次氯酸鈉溶液，在1:9倍體積比、pH6.0條件下，漂洗沉淀物15min，水洗至中性；

（16）烘干粉碎：60℃條件下烘干，粉碎，過100目篩，即制得堿蓬莖稈膳食纖維。

實(shí)施例3：

一種制備堿蓬膳食纖維的方法，其特征在于具體包括以下步驟：

（1）堿蓬莖桿預(yù)處理：將堿蓬莖桿粉碎，過100目篩；加入3倍質(zhì)量比純凈水浸泡3h；

（2）蒸煮：將浸泡后的堿蓬懸浮液蒸煮2h，然后在密封條件下降溫至室溫；

（3）固液分離：將蒸煮液進(jìn)行固液分離，得堿蓬莖桿粉，分離后的水進(jìn)入步驟（1）進(jìn)行循環(huán)利用；

（4）微發(fā)酵：將堿蓬莖桿粉在28～35℃條件下自然發(fā)酵10d；

（5）水洗去鹽：微發(fā)酵結(jié)束后調(diào)整堿蓬莖稈與水的重量比為1:5，45～60℃攪拌2小時(shí)，水洗去鹽并用水洗至中性，調(diào)整堿蓬莖稈與水的重量比為1:8；

（6）超聲波輔助酶解去淀粉：調(diào)整堿蓬莖稈懸浮液的pH至5.5～7.5，按堿蓬莖稈質(zhì)量比3%的比例加入α～淀粉酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度70～80℃，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，利用碘液檢查至淀粉完全水解為止；

（7）超聲波輔助酶解去蛋白：調(diào)整懸浮液的pH至8.0～9.0，按堿蓬莖稈質(zhì)量比2%的比例加入堿性蛋白酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為90min；酶解結(jié)束后滅酶；

（8）超聲波輔助纖維素酶解：調(diào)整懸浮液的pH為6.0～7.0，按堿蓬莖稈質(zhì)量比2%的比例加入纖維素酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度40～50℃，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為90min；

（9）過濾：纖維素酶解后過濾，向?yàn)V渣中加入3倍質(zhì)量比的蒸餾水沖洗3次，過濾得堿蓬莖稈殘?jiān)?/p>

（10）好氧生物發(fā)酵劑制備：取10份堿蓬莖稈、15份米糠、10份玉米粉、10份膨潤(rùn)土、3份磷酸二氫鈣、8份葡萄糖、3份菜籽餅、2份黑曲霉、1份冷解糖芽孢桿菌，混合攪拌均勻；然后用含有2%糖蜜的水溶液將水分調(diào)整為35～40%，25～32℃下好氧發(fā)酵5d；

（11）混料：按質(zhì)量比堿蓬莖稈殘?jiān)?00份、生物發(fā)酵劑3份、植物乳桿菌粉1份、兩歧雙歧桿菌1份比例混合均勻，調(diào)整水分至35～40%；

（12）分段式發(fā)酵：將混合后的物料通風(fēng)發(fā)酵3h，控制發(fā)酵溫度28～32℃，期間攪拌1次；然后密封發(fā)酵12h；然后通風(fēng)發(fā)酵3h，接著密封發(fā)酵12h；如此反復(fù)3次；

（13）膳食纖維改性：加入堿蓬莖稈質(zhì)量份數(shù)2%的木聚糖酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機(jī)勻速攪拌，酶解時(shí)間為30min；

（14）醇析：改性酶解結(jié)束后用5倍體積比的無水乙醇沉淀3h，收集過濾所得沉淀物即為改性后的堿蓬莖稈膳食纖維；

（15）脫色：用濃度0.8%的次氯酸鈉溶液，在1:8倍體積比、pH6.0條件下，漂洗沉淀物20min，水洗至中性；

（16）烘干粉碎：60℃條件下烘干，粉碎，過100目篩，即制得堿蓬莖稈膳食纖維。

以上實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其進(jìn)行限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)被發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而對(duì)這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明所要求保護(hù)的技術(shù)方案的精神和范圍。