一种梨膳食纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及一种梨膳食纤维的制备方法技术领域，尤其涉及一种梨膳食纤维的制备方法。

背景技术

膳食纤维（dietaryfibre,DF）被称为人体第七大营养素，在预防人体胃肠道疾病，维护胃肠道健康，调节人体血糖、血脂水平、预防糖尿病方面具有一定的积极功效。按照溶解性大小，膳食纤维分为可溶性膳食纤维（solubledietaryfiber,SDF）和不溶性膳食纤维（insolubledietaryfiber,IDF）。其中可溶性半纤维素、果胶、葡聚糖、大多低聚糖、琼脂、稜甲基纤维素等都属于SDF，能在人体肠道中保持高黏度，吸附有害物质，促进肠道蠕动排出废物。IDF一般存在于植物细胞壁中，具有很强的吸水性和膨胀性，在胃肠中吸水膨胀使人体产生饱腹感，具有减肥功效。此外IDF能够促进胃肠蠕动，刮肠排便。优质的膳食纤维具有较好的吸油性、持水力、膨胀性以及对有害物质的吸附性，表现出理想的加工特性和生理活性，可作为食品添加剂加入到馒头、面条等主食中，改善主食的营养、口感和组织结构。水溶性膳食纤维可作为天然稳定剂添加到乳制品、植物饮料、运动型饮料中，既提高饮料的稳定性，防止生成沉淀，又可以提高饮品的营养性和功能性。从果蔬加工副产物如果皮、果核、果渣、种子、叶、茎等提取膳食纤维具有重要研究价值和现实意义。

目前，传统膳食纤维制备方法包括粗提法、酸提法和碱提法等，各有其优劣。其中，唐孝青用化学法对梨渣中可溶性膳食纤维进行提取，在最优提取条件下的提取率为14.12%。董娟等以库尔勒香梨酿酒皮渣为原料，使用超生碱法提取水溶性膳食纤维，最终得率为13.4%。

这种化学提取法虽然操作简便，但盐酸、氢氧化钠等提取试剂易对膳食纤维造成破坏，所得的膳食纤维纯度较低，且所用试剂量大，生产过程产生大量污水而对环境造成污染。

现有专利技术中，公告号为104187456B的中国发明专利公开了一种提取梨渣中膳食纤维的方法。以烘干的梨渣为原料，采用超声辅助酶解，乙醇沉淀，获得梨渣中的膳食纤维。所制备得到的梨渣纤维虽具有持水能力以及膨胀能力强的优点，但流程繁琐，需要醇沉、除蛋白等操作，且醇沉过程中需要大量的乙醇。常用的除蛋白方法之一Sevag试剂法需要用到的三氯甲烷，会与空气中的O

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种梨膳食纤维的制备方法，解决梨渣原料利用率低、加工成本高及产品得率低等问题，且制成品梨渣膳食纤维具有粒径小、成色好、持水能力以及膨胀能力强，活性好的优点。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：一种梨膳食纤维的制备方法，

步骤一：收集榨汁后的梨渣，按照料液比1：10-1：25加入蒸溜水，进行高压均质，均质压力控制在20MPa至50MPa，得到超细纤维浆液；

步骤二：将经过步骤一得到的超细纤维浆液进行酶解，调节pH值为4.5-6.5，加入糖化酶后搅拌酶解；经得到梨渣酶解液；

步骤三：将步骤二得到的梨渣酶解液进行真空抽滤，分别收集滤渣和滤液；

步骤四：将步骤三得到的滤渣进行干燥、粉碎，得到不可溶性膳食纤维；

将步骤三得到的滤液，加入硫酸铵，再加入与滤液相同体积的叔丁醇，于室温中搅拌30-60min，离心10分钟，取下层硫酸铵溶液，经高压平板膜（8kDa），收集流出液，经浓缩、干燥制得性可溶性膳食纤维。

进一步的，步骤四中得到的可溶性膳食纤维用于作为饮料或饼干或面包或面条或糕点或冰淇淋或速溶咖啡或巧克力或奶片中的食品添加剂，或制备成片剂或胶囊或颗料剂；

进一步的，步骤四中得到的不可溶性膳食纤维用于制作膳食纤维饼干或面包或面条或糕点，或制成片剂或胶囊或颗料剂。

进一步的，将步骤四中得到的可溶性膳食纤维与不可溶性膳食纤维混合制成片剂或胶囊或颗料剂。

进一步的，步骤四中的干燥形式采用烘干或真空干燥或冷冻干燥。

进一步的，步骤二中的灭酶温度为90℃，灭酶时间5 min。

进一步的，步骤四中的硫酸铵质量为20%。

进一步的，步骤二中的糖化酶的质量百分含量为0.5-2%。

进一步的，步骤二中的搅拌酶解温度为40-60℃，搅拌酶解时间为1-3 h。

进一步的，步骤一中的梨渣采用原料品种采用安梨。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、以废弃的鲜安梨渣为原料，通过高压匀质处理，断裂膳食纤维的糖苷键，增加物料的比表面积，减少粒径，提高水溶性膳食纤维的提取量。

、利用三相制备分离技术同时脱色脱蛋白，高效短时，用较低的成本、较简单的工艺制备出纯度高活性强的安梨渣膳食纤维，且整个制备过程无需使用如氯仿等毒性高的有机溶剂，叔丁醇可以回收再利用，更加环保节能，而且叔丁醇还能够使蛋白质得结构稳定不使其不会变性，安全且应用前景广阔。

、可以根据药剂浓度、水质硬度、自来水流量，对需要添加的药剂进行实时现场调整，适应性广泛，精度值高，不同水质，不同压力，不同PH值之间均可使用。

附图说明

图1为本实施例安梨果渣膳食纤维对胆固醇吸附能力比较的柱形图（PH=2）；

图2为本实施例安梨果渣膳食纤维对胆固醇吸附能力比较的柱形图（PH=7）；

图3为实施例对照组扫描电镜5000倍安梨果渣膳食纤维表面形貌；

图4为本实施例对照组扫描电镜10000倍安梨果渣膳食纤维表面形貌；

图5为本实施例安梨果渣膳食纤维对DPPH自由基清除活性折线图；

图6为本实施例安梨果渣膳食纤维对ABTS自由基清除活性折线图。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

一种梨膳食纤维的制备方法，采用资源量大、价廉质优的安梨作为原材料，综合加工提取得到高附加值、高活性的膳食纤维，充分发挥安梨中功能物质含量丰富、综合营养价值高的有点，为深入开发安梨的膳食纤维提供了重要的技术基础，增加了一种优良的膳食纤维新品种，具有巨大的消费市场和很高的经济价值。

具体制备方法如下：

步骤一：收集榨汁后的梨渣，按照料液比1：10-1：25加入蒸溜水，进行高压均质，均质压力控制在20 MPa至50 MPa，得到超细纤维浆液；

步骤二：将经过步骤一得到的超细纤维浆液进行酶解，调节pH值为4.5-6.5，加入糖化酶（α-淀粉酶）后搅拌酶解；经得到梨渣酶解液；

步骤三：将步骤二得到的梨渣酶解液进行真空抽滤，分别收集滤渣和滤液；

步骤四：将步骤三得到的滤渣进行干燥、粉碎，得到不可溶性膳食纤维；

将步骤三得到的滤液，加入硫酸铵，再加入与滤液相同体积的叔丁醇，于室温中搅拌30-60 min，离心10 min，取下层硫酸铵溶液，经高压平板膜（8 kDa），收集流出液，经浓缩、干燥制得性可溶性膳食纤维。

其中，本实施例可以根据需要，对得到的膳食纤维做成不同的产品，如将步骤四中得到的可溶性膳食纤维用于作为饮料或饼干或面包或面条或糕点或冰淇淋或速溶咖啡或巧克力或奶片中的食品添加剂，或制备成片剂或胶囊或颗料剂；

步骤四中得到的不可溶性膳食纤维用于制作膳食纤维饼干或面包或面条或糕点，或制成片剂或胶囊或颗料剂。

将步骤四中得到的可溶性膳食纤维与不可溶性膳食纤维混合制成片剂或胶囊或颗料剂。

其中，步骤四中的干燥形式采用烘干或真空干燥或冷冻干燥，均可实现制备。

此外，本实施例为得到最优质的膳食纤维，步骤二中的灭酶温度为90℃，灭酶时间5 min；步骤四中的硫酸铵质量为20%；步骤二中的糖化酶的质量百分含量为0.5-2%；步骤二中的搅拌酶解温度为40-60℃，搅拌酶解时间为1-3 h。

步骤一中的梨渣可以适用于其他品种的梨，由于安梨为梨属植物秋子梨的一个种，栽培历史在500年以上，主要分布于冀东北、辽西及京津等地的燕山一带，是燕山地区优质特有果品，在山区农业经济中占有重要地位。安梨果实富含多种人体所需的营养成份，多酚类、糖分、维生素、矿物质、有机脂肪酸、挥发油类和三萜类等，兼具食用和药用价值。安梨果肉具有改善呼吸系统功能和润肺的功效，梨皮和梨叶、花、根也均具有润肺、消痰、清热、解毒等功效，被称为“全方位的健康水果”。目前，燕山地区安梨年产量达到40万吨，主要用于深加工产品为安梨汁，安梨醋等果汁饮料。但是果汁加工时也伴随着大量的果渣废弃，每年仅燕山地区就会产生大量湿皮果渣废料。由于果汁生产的季节性以及研究技术的欠缺，每到生产旺季，只有20%左右的安梨果渣被用作肥料、饲料，绝大部分不得不被当作垃圾处理，不仅造成资源的浪费，同时也对环境造成污染，严重影响了安梨加工业的可持续发展，因此，本实施例选用安梨作为的研发、生产对象。

本实施例通过试验，从不同参数中得到制备具体工艺如下：

对照组1

步骤一：收集榨汁后的安梨渣，按照料液比1：10加入蒸溜水，进行高压均质，均质压力控制在40 MPa；

步骤二：将经过步骤一得到的超细纤维浆液进行酶解，调节pH值为5.5，加入质量百分含量为1%的α-淀粉酶，于45℃搅拌酶解1 h；90℃灭酶5 min，得到梨渣酶解液；将梨渣酶解液真空抽滤，分别收集滤渣和滤液；滤渣干燥、粉碎，即得不可溶性膳食纤维1（IDF1）；

步骤三：将步骤二所得的滤液，加入质量20%的硫酸铵，再加入相同体积的叔丁醇，室温搅拌60 min后离心，取下层硫酸铵溶液，经高压平板膜（8 kDa），收集流出液，浓缩、干燥制得可溶性膳食纤维粉1（SDF1）。

对照组2

步骤一：收集榨汁后的安梨渣，按照料液比1：15加入蒸溜水，进行高压均质，均质压力控制在30 MPa；

步骤二：将经过步骤一得到的超细纤维浆液进行酶解，调节pH值为5，加入质量百分含量为2%的α-淀粉酶，于50℃搅拌酶解1 h；90℃灭酶5 min，得到梨渣酶解液；将梨渣酶解液真空抽滤，分别收集滤渣和滤液；滤渣干燥、粉碎，即得不可溶性膳食纤维2（IDF2）；

步骤三：将步骤二所得的滤液，加入质量20%的硫酸铵，再加入相同体积的叔丁醇，室温搅拌60 min后离心，取下层硫酸铵溶液，经高压平板膜（8 kDa），收集流出液，浓缩、干燥制得可溶性膳食纤维粉2（SDF2）。

对照组3

步骤一：收集榨汁后的安梨渣，按照料液比1：20加入蒸溜水，进行高压均质，均质压力控制在50 MPa；

步骤二：将经过步骤一得到的超细纤维浆液进行酶解，调节pH值为5.5，加入质量百分含量为1%的α-淀粉酶，于55℃搅拌酶解1.5 h；90℃灭酶5 min，得到梨渣酶解液；将梨渣酶解液真空抽滤，分别收集滤渣和滤液；滤渣干燥、粉碎，即得不可溶性膳食纤维3（IDF3）；

步骤三：将步骤二所得的滤液，加入质量20%的硫酸铵，再加入相同体积的叔丁醇，室温搅拌60 min，离心，取下层硫酸铵溶液，经高压平板膜（8 kDa），收集流出液，浓缩、干燥制得可溶性膳食纤维粉3（SDF3）。

对照组4

步骤一：收集榨汁后的安梨渣，按照料液比1：25加入蒸溜水，进行高压均质，均质压力控制在20 MPa；

步骤二：将经过步骤一得到的超细纤维浆液进行酶解，调节pH值为6，加入质量百分含量为1.5%的α-淀粉酶，于60℃搅拌酶解2 h；90℃灭酶5 min，得到梨渣酶解液；将梨渣酶解液真空抽滤，分别收集滤渣和滤液；滤渣干燥、粉碎，即得不可溶性膳食纤维4（IDF4）；

步骤三：将步骤二所得的滤液，加入质量20%的硫酸铵，再加入相同体积的叔丁醇，室温搅拌60 min，离心，取下层硫酸铵溶液，经高压平板膜（8 kDa），收集流出液，浓缩、干燥制得可溶性膳食纤维粉4（SDF4）。

对照组5

步骤一：收集榨汁后的安梨渣，按照料液比1：15加入蒸溜水，调节pH值为6，加入质量百分含量为1.5%的α-淀粉酶，于60℃搅拌酶解2 h；90℃灭酶5 min，得到梨渣酶解液；

步骤二：将梨渣酶解液真空抽滤，分别收集滤渣和滤液；滤渣干燥、粉碎后，即得不可溶性膳食纤维5（IDF5）；

步骤三：将步骤二所得的滤液，按体积比1：4加入无水乙醇，静置沉淀24 h，温度20℃、离心，收集沉淀；

步骤四：将步骤三所得沉淀溶于蒸馏水中，用sevag法（三氯甲烷：正丁醇为3:1）脱除蛋白，磁力搅拌下反应半小时，离心，取上清液，浓缩干燥，即得可溶性膳食纤维5（SDF5）。

对上述5组对照组得到的产物进行检测如下：

1、白度（色差）测定

分别称取一定量的原料果渣及纯化后纤维素样品（过 60 目筛），置于 CM-5 型分光测色计上进行白度测定，记录读数。

表1 原料及可溶性膳食纤维白度分析

表1中白度的测定结果用L*、a*、b*表示。其中，L*表示亮度，值域为0至100，该数值越大，表明样品的亮度越高，越接近无色；a*指从绿色到洋红色的过渡，b*则指蓝色到黄色的过渡，两者值域均为-128至+127，该数值越接近0，表明样品颜色越浅。对比原料果渣及纯化后可溶性膳食纤维样品的色差值变化可看出，可溶性膳食纤维的L*值较原料果渣明显增大，a*值与b*值均减小且趋向于0。对照组1-4得到的用三项分离技术纯化后得到的水溶性膳食纤维的色度较用传统方法得到的膳食纤维亮度增大，颜色明显变淡。进一步说明，该三项分离技术有较为明显的脱色作用。

、持水力测定：

称取0.5 g水溶性膳食纤维粉末（SDF）放入烧杯中，然后加入水50 mL，在室温下，电磁搅拌24 h后，加入5倍体积的无水乙醇沉淀，抽滤，称质量。计算持水力。

准确称取0.5 g样品（IDF），置于试管中，加入50 mL蒸馅水，混匀后室温下静置24h ，4000 r/min离心20 min，除去上清液后称质量。

持水力=[(纤维湿重g - 纤维干重g)/纤维干重g] * 100%

持水性（WHC）是指一种材料在受到外部离心重力或压缩时保留水分的能力。包括连接水，流体动力水和物理捕集水。这项工作对食品工业来说是有意义的，因为具有高WHC的纤维可以用作食物中的功能成分，主要是因为它们能够避免脱水收缩并改变食物的粘度和质地。从表2中可以看出专利方法得到的IDF和SDF的持水力均显著高于果渣原料及传统方法得到的膳食纤维。

、膨胀力：

称取0.2 g水溶性膳食纤维粉末（SDF）放入量筒中，记录体积，加入10 mL蒸馏水，摇匀后于室温下放置24 h，然后加入5倍体积的无水乙醇，读取液体中沉淀的水溶性膳食纤维（SDF）的体积。

准确称取0.1 g不溶性膳食纤维粉末（IDF）置于具塞刻度试管中，加入10 mL蒸馅水，混匀后室温下静置24 h，读取样品沉降后体积。

膨胀力=[溶胀后体积(mL) - 干品体积(mL)]/样品干重(g)

膨胀性（SC）定义为在过量溶剂中达到平衡后，给定重量的干纤维的体积。从表2中可以看出专利方法得到的IDF和SDF的膨胀力均显著高于果渣原料及传统方法得到的膳食纤维。高SC值表明含有安梨果渣膳食纤维的食物可能增加饱腹感，因此，安梨果渣膳食纤维是一种潜在的功能性食品成分，特别是用于预防或限制肥胖。

、持油力：

称取1.0 g膳食纤维于50 mL离心管中，加入花生油10 mL，37℃静置1 h, 4000 r/min离心20 min，弃掉上层的油和残渣，用滤纸吸干游离的油，称重。

持油力(g/g) = [样品油重(g) - 样品干重(g)]/样品干重(g)

另一方面，持油性（OHC）是一个重要的特性，因为脂肪作为风味保持剂并增加了食物的口感，可以用作稳定一些含有高含量脂肪食品配方的成分。从表2中可以看出IDF的OHC高于SDF，且专利方法得到的膳食纤维高于普通方法得到的膳食纤维。

表2 安梨果渣膳食纤维水合性质分析

5、胆固醇的吸附：

取市售鲜鸡蛋的蛋黄，用9倍量蒸馅水充分搅打成乳液。分别取本实施例2.0 g待测样品于200 mL的三角瓶中，加入50g稀释蛋黄液，搅拌均匀，调节体系pH值至2.0和7.0，置摇床中，37℃振荡3 h，4000r/min下离心20 min（沉淀膳食纤维），吸取0.04mL上清液，采用邻苯二甲醛法在550 nm下比色测定胆固醇含量。

膳食纤维对胆固醇的吸附量(A) =（吸附前蛋黄液中胆固醇量-吸附后上清液中胆固醇量）/膳食纤维重量。

摄入胆固醇过多会与血液中的低密度脂蛋白形成低密度胆固醇脂蛋白，容易堵塞血管，引发心血管疾病，高胆固醇吸附能力（CAC）可降低患病风险。体外模拟胃肠道体系的酸碱性对膳食纤维吸附胆固醇的能力亦有较大影响，模拟小肠（pH=7.0）环境下安梨果渣对胆固醇的吸附能力强于模拟胃酸性（pH=2.0）条件下的吸附能力（图1、图2），其中水溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维的趋势一致，且同环境条件下安梨果渣SDF的吸附能力强于IDF。

、扫描电镜观察表面形貌

扫描电镜分别观察IDF和SDF的微观结构。取适量干燥样品经粘台、喷金等步骤后，置于扫描电子显微镜下拍照观察。

分别选取实验例中安梨果渣膳食纤维中水合性能最好的SDF3和IDF3与对照例SDF5和IDF5进行扫描电镜分析，具体见上图3和图4。由该图可知，由三相分离技术得到的SDF3程均匀的网孔状结构，表面结构疏松多，有较多的空腔和裂缝，具有更大的比表面积，验证了三相分离技术得到的安梨果渣水溶性膳食纤维具有很强的水合性能大的重要原因，并且其蓬松的结构具有更大的吸附容量，有助于吸附胆固醇等物质。而对照组SDF5结构致密，表面较为光滑。安梨果渣IDF3呈均匀的纺锤形颗粒状，而对照组IDF5历经不均匀，呈堆积状，这表明经高压均质改性处理后不可溶性膳食纤维的平均粒径显著减小，组织结构更加疏松，推测其具有更好的持水力、膨胀力和持油力等理化性质。

、抗氧化活性

(1). DPPH自由基清除率检测

精确称量2 0 mg DPPH，用甲醇定容于250 mL容量瓶中，浓度为200 µmol/L。将样品制备成不同浓度梯度，取50 M不同样品溶液，加入150 µL DPPH甲醇溶液，对照组用50 µL甲醇代替样品溶液，空白组用150 µL甲醇代替DPPH溶液，充分振荡混匀，避光反应30 min，在517 nm处测其吸光度值，计算自由基清除率。

自由基清除率% = [1-(A

式中，A

图5为安梨果渣膳食纤维对DPPH清除能力的结果，其清除DPPH自由基的能力随着浓度的增加而增强，其中可溶性膳食纤维的活性高于不可溶性膳食纤维。

ABTS

使用ABTS试剂盒，根据说明书按比例配好ABTS工作液，在30℃下避光孵育10 min-30 min，于96孔板中每孔加入100 µL ABTS工作液与60 µL不同浓度样品液进行混合，静置6min，在405 nm处测吸光度。按下式计算ABTS

式中，A

图6为安梨果渣膳食纤维对ABTS自由基清除活性的结果，由图可知，在实验浓度范围内，随着浓度提高，对ABTS•

体外降血糖活性

将α-葡萄糖苷酶溶解于磷酸缓冲液，使酶浓度达到0.2 IU/mL，再加入50 μL谷胱甘肽（1 mg/mL）和50 μL对硝基苯酚吡喃葡萄糖苷（0.1 M），最后再加入适量的不同浓度的提取物或者阳性对照（阿卡波糖）。将此混合溶液，置于37℃水浴锅（15 min）。加入10 mL，0.1 M碳酸钠终止反应，并将最终反应液置于分光光度计检测（400 nm），计算抑制率。

表3安梨果渣膳食纤维对α-葡萄糖苷酶的抑制活性

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发 明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实 质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。