專利名稱：一種南瓜膳食纖維的制備方法及南瓜膳食纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于以農(nóng)副產(chǎn)品為原料的食品加工技術(shù)和功能性食品添加劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種酶法制備南瓜膳食纖維的方法。
背景技術(shù)：
膳食纖維(Dietary Fiber, DF)—詞最早由Hipsley于1953年提出，它是指不能被人體內(nèi)源酶消化吸收的可食用細(xì)胞、多糖、木質(zhì)素、膠質(zhì)、改性纖維素、黏質(zhì)、寡糖、果膠以及少量組成成分如蠟質(zhì)、角質(zhì)、軟木質(zhì)等。根據(jù)在水中的溶解性可以分為水溶性膳食纖維(SDF)和水不溶性膳食纖維(IDF)兩大類。不溶性膳食纖維是指不被人體消化道酶消化且不溶于熱水的那部分膳食纖維，是構(gòu)成細(xì)胞壁的主要成分，包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、原果膠和動(dòng)物性的甲殼素和殼聚糖，其木質(zhì)素不屬于多糖類，是使細(xì)胞壁保持一定韌性的芳香族碳?xì)浠衔铩Ｋ苄陨攀忱w維是指不被人體消化酶消化，但溶于溫水或熱水且其水 溶性又被乙醇再沉淀的那部分膳食纖維。主要包括存在于蘋果、橘類中的果膠，植物種子中的膠，海藻中的海藻膠、卡拉膠、瓊脂和微生物發(fā)酵產(chǎn)物黃原膠等。按膳食纖維的來(lái)源分，可分成植物來(lái)源膳食纖維、動(dòng)物性來(lái)源膳食纖維、海藻類多糖類膳食纖維、微生物多糖、合成半合成類膳食纖維等來(lái)源不同的膳食纖維。其化學(xué)本質(zhì)差異很大，但基本組成成分則較相似，相互間的主要區(qū)別表現(xiàn)在各組成成分的相對(duì)含量，分子的糖苷鏈、聚合度以及支鏈結(jié)構(gòu)方面的差異。人們對(duì)膳食纖維的認(rèn)識(shí)經(jīng)歷了一個(gè)曲折的過(guò)程。最初認(rèn)為膳食纖維不能被人體吸收利用，對(duì)人體沒(méi)有用處。隨著人類認(rèn)識(shí)的不斷發(fā)展，發(fā)現(xiàn)膳食纖維對(duì)人體有非常重要的生理功能。不溶性膳食纖維具有預(yù)防肥胖癥、便秘、結(jié)腸癌等功效，可溶性膳食纖維能夠降低血清膽固醇、抑制餐后血糖、改善腸道菌群。目前多個(gè)國(guó)家對(duì)它的攝入量也做了相關(guān)規(guī)定。美國(guó)FDA推薦的總膳食纖維的攝入量為成人20 35g/d，加拿大推薦每人膳食纖維的攝入量為22 24g/d。中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)2000年提出，成年人膳食纖維適宜攝入30. 2g/d。目前，人們發(fā)現(xiàn)并開發(fā)的膳食纖維有幾十種之多。通常按溶解性劃分，膳食纖維分水溶性和水不溶性兩種。水溶性膳食纖維的代表有葡聚糖、果膠、瓜爾膠和真菌多糖等；水不溶性膳食纖維主要以大豆膳食纖維、殼聚糖和半纖維素為主。南瓜，一年生草本爬蔓植物，屬葫蘆科，南瓜屬。中國(guó)每年的南瓜產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的13%以上，居于世界第一位，其資源十分豐富。在《本草綱目》中，李時(shí)珍將南瓜與靈芝放在一起，說(shuō)它有“補(bǔ)中、補(bǔ)肝氣、益心氣、益肺氣、益桔氣”的作用。目前國(guó)內(nèi)外的研究表明，南瓜在驅(qū)蟲、保護(hù)視力、降低膽固醇、防癌、抗癌、清除體內(nèi)的重金屬等方面都具有很好的藥用價(jià)值，尤其是在防治糖尿病方面有顯著功效，此外，南瓜淀粉中抗性淀粉含量較高，在抗消化性方面有著一定的優(yōu)勢(shì)，因此，南瓜具有廣泛的醫(yī)療和保健作用，是一種理想的天然保健食療品。目前現(xiàn)有的商業(yè)膳食纖維種類主要有小麥麩纖維、大豆膳食纖維、香蕉纖維、蘋果纖維、胡蘿卜纖維等，但市售的膳食纖維有的活性不是很好，有的由于研究工藝過(guò)程復(fù)雜，成本太高，大多仍停留在實(shí)驗(yàn)室小樣研試階段。因此，改進(jìn)膳食纖維的制備工藝、開拓制備膳食纖維的更多種資源，進(jìn)一步研究適合工業(yè)化生產(chǎn)的方法和條件具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。南瓜中含有豐富的膳食纖維，膳食纖維能吸附膽汁酸、膽固醇變異原的有機(jī)分子，食用膳食纖維后，能顯著抑制總膽固醇濃度升高。膳食纖維還能降低膽酸及其鹽類的合成與吸收，從而阻礙中性脂肪和膽固醇再吸收，限制膽酸肝腸循環(huán)，進(jìn)而加快了脂肪物的排泄，因而可預(yù)防膽石癥。膳食纖維還能減緩血糖的上升從而減少血脂的生成?？扇苄陨攀忱w維的作用是延緩食物中葡萄糖的吸收，消除餐后高血糖，對(duì)糖尿病患者具有平穩(wěn)血糖和減輕癥狀的作用，對(duì)正常人也可起到預(yù)防作用。金萍等也研究證實(shí)，南瓜中的一些可溶性多糖具有降血糖和升胰島素的作用。此外，南瓜中豐富的可溶性膳食纖維還能夠降低血漿和肝臟的膽固醇水平，促進(jìn)體內(nèi)膽固醇的排出。南瓜中的果膠、環(huán)丙基氨基酸(CTY)及某些 微量元素Zn、Cr等對(duì)預(yù)防和治療糖尿病和高血糖癥起著重要作用。果膠能夠結(jié)合膽固醇，降低人體內(nèi)膽固醇含量，預(yù)防和治療動(dòng)脈粥樣硬化；果膠纖維還能減少胃腸道激素“胃抑多肽”(Gastric inhitory polyperide, GIP)的分泌,使餐后血糖及血清胰島素水平下降，同時(shí)果膠有極好的吸附性能，能粘結(jié)并有效的消除體內(nèi)的細(xì)菌毒性和鉛、汞等重金屬及放射性元素。但目前未見關(guān)于南瓜膳食纖維的相關(guān)技術(shù)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是針對(duì)現(xiàn)有膳食纖維制備技術(shù)的不足，尤其是南瓜膳食纖維的技術(shù)不足，提供一種南瓜膳食纖維的制備方法，成功制備得到南瓜水溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維，制備方法簡(jiǎn)單易行，工藝條件容易控制，生產(chǎn)成本低，易于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明同時(shí)提供了所述制備方法制備得到的南瓜膳食纖維，無(wú)論是水溶性膳食纖維或不溶性膳食纖維，都具有純度高、性能好的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的上述目的通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)
提供一種南瓜膳食纖維的制備方法，包括以下步驟
(1)取新鮮南瓜，洗凈、去皮、去籽后搗碎得南瓜果肉；
(2)在搗碎后的南瓜果肉中加入pH值為5 7的磷酸緩沖液，南瓜果肉與磷酸緩沖液的重量比為1:6，得南瓜果肉和磷酸緩沖液的混合物；
(3)在步驟(2)所得南瓜果肉和磷酸緩沖液的混合物中加入α-淀粉酶和糖化酶酶解；
(4)往步驟(3)酶解所得酶解液中加入蛋白酶酶解；
(5)將步驟(4)酶解所得酶解液煮沸滅酶、抽濾，得到濾液和濾渣；
用清水將濾渣洗至中性，烘干，得到不溶性膳食纖維；將所得濾液乙醇溶液在室溫下沉淀處理后抽濾，將濾渣烘干得到水溶性膳食纖維。步驟(2)所述磷酸緩沖液的組成為IL磷酸鹽緩沖液中含O. 2Μ磷酸氫二鈉123ml, O. 2M 磷酸二氫鈉 877ml ；
優(yōu)選地，步驟(2)所述磷酸緩沖液的pH值為6。在優(yōu)選的條件下，能為本發(fā)明后續(xù)步驟的酶解處理提供最佳的酶解環(huán)境。優(yōu)選地，步驟(3)中α -淀粉酶和糖化酶的添加量分別為55. 335 719. 355U/g和412. 5 5362. 5U/g。步驟(3)所述酶解的時(shí)間為15 105min ；更為優(yōu)選地，步驟(3)中α -淀粉酶和糖化酶的添加量分別為608. 685U/g和4537. 5U/go步驟(3)所述酶解的時(shí)間為90min。優(yōu)選地，步驟(4)所述酶解的時(shí)間為15 105min，酶解更為優(yōu)選的時(shí)間為75min。優(yōu)選地，步驟(4)所述蛋白酶的添加量為2500 12500 U/g。最為優(yōu)選地，步驟(4)中蛋白酶的添加量為7500U/g，酶解時(shí)間為75min。進(jìn)一步地，所述α -淀粉酶和糖化酶的總添加量可按照南瓜果肉重量的O. 5 I. 1%確定；所述α-淀粉酶和糖化酶的重量比例優(yōu)選為1:1 1:9，最優(yōu)選為I: 7。步驟(3)所述酶解的溫度為40 80°C，優(yōu)選60°C 對(duì)于步驟(3)，本發(fā)明提供了一個(gè)最為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述α-淀粉酶和糖化酶的添加量分別為608. 685U/g和4537. 5U/g，二者的比例為1:7，酶解的溫度為60°C，時(shí)間為90min.
步驟(4)所述蛋白酶優(yōu)選風(fēng)味蛋白酶、堿性蛋白酶或木瓜蛋白酶，更為優(yōu)選的是堿性蛋白酶。采用堿性蛋白酶的話,在步驟(3)酶解后滅酶,使α -淀粉酶和糖化酶失活，然后冷卻至40 50°C，調(diào)節(jié)pH值為9 10后再加入堿性蛋白酶，調(diào)節(jié)pH值優(yōu)選采用氫氧化鈉，氫氧化鈉的濃度不做嚴(yán)格限定，優(yōu)選2M。所述α -淀粉酶、糖化酶和蛋白酶均可以采用市購(gòu)常規(guī)產(chǎn)品。優(yōu)選地，步驟(5)所述乙醇的用量?jī)?yōu)選為所得濾液的4倍體積，乙醇的體積比濃度為95%，所述沉淀處理的時(shí)間為I小時(shí)；
本發(fā)明所述制備方法還可以包括步驟(6)，將步驟(5)所得不溶性膳食纖維和可溶性膳食纖維粉碎，即得到粉末狀的膳食纖維。本發(fā)明提供所述制備方法制備得到的南瓜膳食纖維，包括不溶性南瓜膳食纖維和水溶性南瓜膳食纖維。水溶性南瓜膳食纖維的溶解性為83. 19%,持油力為O. 7221 ±0. 0252g/g，膨脹力為 5. 9919±0· 0003mL/g，持水性為 I. 5524±0· 3288g/g ;不溶性南瓜膳食纖維持油力為2. 644±O. 048g/g，膨脹力為 8. 4587 ±O. 0080mL/g，持水性為8. 2642±0. 3196g/g。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明成功采用資源量大、價(jià)廉質(zhì)優(yōu)的南瓜作為原材料，綜合加工提取得到高附加值、高活性的膳食纖維，充分發(fā)揮南瓜中功能物質(zhì)含量豐富、綜合營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高的有點(diǎn)，為深入開發(fā)南瓜的膳食纖維提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)，增加了一種優(yōu)良的膳食纖維新品種，具有巨大的消費(fèi)市場(chǎng)和很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本發(fā)明基于對(duì)南瓜纖維的長(zhǎng)期大量研究和分析實(shí)驗(yàn)，提供了針對(duì)性的酶解工藝，首先利用α-淀粉酶和糖化酶酶解去除南瓜中的淀粉，然后采用蛋白酶去除南瓜中的蛋白質(zhì)，酶的專一'I"生高，可專一的降解南瓜中的淀粉、蛋白質(zhì)，而不破壞其他成分，這樣使得可溶性纖維素、半纖維素等活性成分可有效地保存，使膳食纖維的生理活性大大提高。本發(fā)明制備得到的南瓜膳食纖維純度高，不溶性膳食纖維的純度達(dá)到85%以上，水溶性膳食纖維的純度達(dá)到90. 5%。膳食纖維的膨脹力達(dá)每克5. 99毫升以上；此外，南瓜膳食纖維具有很好的吸附膽固醇、亞硝酸鈉的能力及陽(yáng)離子交換能力，具有南瓜的降脂、減月巴、防癌等作用。
本發(fā)明操作步驟簡(jiǎn)單，工藝條件溫和，設(shè)備簡(jiǎn)單，成本低廉，適合工業(yè)性推廣和大規(guī)模生產(chǎn)，為我國(guó)大量的南瓜資源的利用提供有力支持。


圖I α -淀粉酶和糖化酶的添加量對(duì)TDF得率的影響 圖2 α -淀粉酶和糖化酶的比值對(duì)TDF得率的影響
圖3 α -淀粉酶和糖化酶的酶解溫度對(duì)TDF得率的影響 圖4 α -淀粉酶和糖化酶的酶解時(shí)間對(duì)TDF得率的影響 圖5蛋白酶添加量對(duì)TDF得率的影響 圖6蛋白酶酶解時(shí)間對(duì)TDF得率的影響 圖7膽固醇標(biāo)準(zhǔn)曲線 圖8南瓜膳食纖維對(duì)膽固醇的吸附 圖9亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)曲線
圖10南瓜膳食纖維(IDF)對(duì)亞硝酸鈉的吸附(ρΗ=2)
圖11南瓜膳食纖維(SDF)對(duì)亞硝酸鈉的吸附(ρΗ=2)
圖12南瓜膳食纖維(IDF)對(duì)亞硝酸鈉的吸附(ρΗ=7)
圖13南瓜膳食纖維(SDF)對(duì)亞硝酸鈉的吸附(ρΗ=7 )
圖14南瓜膳食纖維陽(yáng)離子交換能力 圖15南瓜膳食纖維陽(yáng)離子交換能力。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。除非特別說(shuō)明，本發(fā)明采用的原料和設(shè)備為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)市購(gòu)的原料和設(shè)備。實(shí)施例I南瓜纖維制備原料配方和工藝單因素研究實(shí)驗(yàn)
α -淀粉酶能將南瓜原料中的淀粉水解成糊精和低聚糖，糖化酶能專一地水解糊精、低聚糖成為葡萄糖而溶于有機(jī)溶劑。所以，本發(fā)明擬采用α-淀粉酶和糖化酶水解南瓜。但是酶解去除淀粉的效果除了跟酶的種類密切相關(guān)外，與每一種酶的添加量、混合酶的添加總量、混合酶中各種酶之間的相互配比、酶解時(shí)間、酶解溫度等因素密切相關(guān)，這些因素之間還存在交互的影響作用，作用機(jī)制比較復(fù)雜。同時(shí)，酶解淀粉步驟操作結(jié)果對(duì)南瓜膳食纖維后續(xù)的制備步驟也存在著重要的影響，需要科學(xué)地綜合考慮。本申請(qǐng)人首先基于對(duì)南瓜組成成分的針對(duì)性研究，確定采用α -淀粉酶和糖化酶作為混合酶水解南瓜中的淀粉，獲得理想的效果。確定混合酶(α -淀粉酶和糖化酶)的添加量為O. 1%、0. 3%、0. 5%、0. 7%、0. 9%、1. 1%。按酶活計(jì)算，α -淀粉酶的添加量則為55. 335U/g、166. 005U/g、276. 675U/g、387. 345U/g、498. 015U/g、608. 685U/g 和 719. 355U/g,糖化酶的添加量為 412. 5U/g、1237. 5U/g、2062. 5U/g、2887. 5U/g、3712. 5U/g、4537. 5U/g 和 5362. 5U/go附圖I提供了本發(fā)明混合酶不同添加量去除南瓜淀粉的結(jié)果，以TDF(總膳食纖維，TDF=IDF+SDF)得率為指標(biāo)。隨著混合酶用量的增加，TDF先增加后減少，這是因?yàn)榛旌厦竸┑募尤?，酶迅速地將南瓜果肉中的部分淀粉分解，提取的膳食纖維含一定的淀粉，所以得率高，隨著酶劑量的增加和反應(yīng)的進(jìn)行，南瓜中的淀粉被充分降解，得率下降，本發(fā)明選用了這兩種酶組成混合酶去除淀粉。以上實(shí)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)SPSS分析，選擇了 α -淀粉酶和糖化酶的添加量分別為608. 685U/g 和 4537. 5U/g，即為 I. 1%，二者的比值可選擇 I: I、1: 3、1: 5、1: 7、1:9，既可以有效除去淀粉，又能除去可溶性纖維中的糊精和低聚糖。附圖2提供了混合酶的比值對(duì)TDF得率的影響結(jié)果。實(shí)驗(yàn)表明，1:3為最佳比值。本發(fā)明中，采用不同的酶解時(shí)間進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。這里選取了 15、30、45、60、75、90、105min為例進(jìn)行說(shuō)明。附圖4提供了酶解時(shí)間的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。隨著時(shí)間的增加，TDF的得率增加，到90min以后呈下降的趨勢(shì)，經(jīng)過(guò)SPSS分析，75min和90min無(wú)顯著差異，75min跟其他都有顯著差異，為節(jié)約時(shí)間，減少生產(chǎn)成本，選擇75min。淀粉水解后，針對(duì)南瓜果肉蛋白質(zhì)的去除，本實(shí)施例進(jìn)行了酶解效果的研究實(shí)驗(yàn)。本實(shí)施例提供了優(yōu)選的三種蛋白酶的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，見表I所示。即風(fēng)味蛋白酶、木瓜蛋白酶和堿性蛋白酶。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，所述三種蛋白酶中，堿性蛋白酶的效果更好，蛋白質(zhì)去處效果更徹底。
權(quán)利要求
1.一種南瓜膳食纖維的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)取新鮮南瓜，洗凈、去皮、去籽后搗碎得南瓜果肉； (2)在步驟(I)搗碎后的南瓜果肉中加入pH值為5 7的磷酸緩沖液，南瓜果肉與磷酸緩沖液的重量比為1:6，得南瓜果肉和磷酸緩沖液的混合物； (3)在步驟(2)所得南瓜果肉和磷酸緩沖液的混合物中加入α-淀粉酶和糖化酶酶解； (4)往步驟(3)酶解所得酶解液中加入蛋白酶酶解； (5)將步驟(4)酶解所得酶解液煮沸滅酶、抽濾，得到濾液和濾渣； 用清水將濾渣洗至中性，烘干，得到不溶性膳食纖維； 將所得濾液乙醇溶液在室溫下沉淀處理后抽濾，將濾渣烘干得到水溶性膳食纖維； 其中，步驟(3)所述α -淀粉酶和糖化酶的添加量分別為55. 335 719. 355U/g和412. 5 5362. 5U/g ;所述酶解的時(shí)間為15 105min ； 步驟(4)所述酶解的時(shí)間為15 105min。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述南瓜膳食纖維的制備方法，其特征在于步驟(3)所述α-淀粉酶和糖化酶的添加量分別為608. 685U/g和4537. 5U/g。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述南瓜膳食纖維的制備方法，其特征在于步驟(3)所述酶解的時(shí)間為90min。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述南瓜膳食纖維的制備方法，其特征在于步驟(4)所述酶解的時(shí)間為75min。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述南瓜膳食纖維的制備方法，其特征在于步驟(4)所述蛋白酶的添加量為2500 12500 U/g。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述南瓜膳食纖維的制備方法，其特征在于所述α-淀粉酶和糖化酶的總添加量可按照南瓜果肉重量的O. 5 I. 1%確定；所述α -淀粉酶和糖化酶的重量比例為1:1 1:9，優(yōu)選1:7。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述南瓜膳食纖維的制備方法，其特征在于步驟(4)所述蛋白酶的添加量為7500U/g，酶解時(shí)間為75min。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述南瓜膳食纖維的制備方法，其特征在于步驟(3)所述酶解的溫度為40 80°C。
9.權(quán)利要求I 8任一項(xiàng)所述制備方法制備得到的南瓜膳食纖維。
10.權(quán)利要求9所述的制備方法制備得到的膳食纖維，其特征在于包括不溶性南瓜膳食纖維和/或水溶性南瓜膳食纖維；所述水溶性南瓜膳食纖維的溶解性為83. 19%，持油力為 O. 7221 ±0. 0252g/g，膨脹力為 5. 9919±0· 0003mL/g，持水性為 I. 5524±0· 3288g/g ； 所述不溶性南瓜膳食纖維持油力為2. 644±0· 048g/g，膨脹力為8. 4587±0· 0080mL/g，持水性為 8. 2642±0. 3196g/g。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種南瓜膳食纖維的制備方法以及制備得到的南瓜膳食纖維。本發(fā)明以南瓜果肉為原料，采用適宜的工藝去除淀粉和蛋白質(zhì)后制備得到得到不溶性膳食纖維和水溶性膳食纖維，不溶性膳食纖維的純度達(dá)到85%以上；水溶性膳食纖維的純度達(dá)到90.5%。本發(fā)明所制得的膳食纖維品質(zhì)優(yōu)良，持水力、膨脹力、持油力良好，此外，亞硝酸鈉吸附能力、膽固醇吸附能力及陽(yáng)離子交換能力更優(yōu)于市售大豆膳食纖維，具有南瓜的降脂、減肥、防癌等作用，可作功能性食品原料。
文檔編號(hào)A23L1/308GK102960644SQ20121043004
公開日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者周愛(ài)梅, 石曉玲, 劉欣 申請(qǐng)人:華南農(nóng)業(yè)大學(xué)