一种从海洋红藻中提取膳食纤维的方法

文档序号:1837112 发布日期:2021-11-16 浏览:23次 >En<

阅读说明:本技术 一种从海洋红藻中提取膳食纤维的方法 (Method for extracting dietary fiber from marine red algae ) 是由 姜泽东 倪辉 董玉婷 郑明静 李清彪 李志朋 陈艳红 杜希萍 杨远帆 李利君 于 2021-07-27 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种从海洋红藻中提取膳食纤维的方法,其包括:将紫菜和红毛藻制得紫菜溶液和红毛藻溶液;向紫菜溶液和红毛藻溶液中分别添加德氏乳杆菌或植物乳杆菌,发酵,得到四种发酵液;将四种发酵液离心、过滤,烘干,得到四种发酵固形物;向四种发酵固形物中分别加入水,并于水浴条件下,分别加入木瓜蛋白酶和热稳定性淀粉酶进行酶解,调节pH,再分别加入纤维素酶进行酶解,灭活酶,离心,收集沉淀和滤液;将沉淀干燥,获得海洋红藻的不溶性膳食纤维;将滤液浓缩后,用乙醇醇沉、离心,收集沉淀,干燥,获得海洋红藻的可溶性膳食纤维。该方法可有效提高海洋红藻膳食纤维的提取得率和品质,促进海藻深加工产品的多元化和加工技术的多层次化。(The invention discloses a method for extracting dietary fiber from marine red algae, which comprises the following steps: preparing laver and red hair algae into laver solution and red hair algae solution; adding Lactobacillus delbrueckii or Lactobacillus plantarum into the laver solution and the red hair algae solution respectively, and fermenting to obtain four kinds of fermentation liquor; centrifuging, filtering and drying the four fermentation liquors to obtain four fermentation solid substances; adding water into the four fermentation solid substances respectively, adding papain and thermostable amylase respectively under the condition of water bath for enzymolysis, adjusting pH, adding cellulase for enzymolysis, inactivating enzyme, centrifuging, and collecting precipitate and filtrate; drying the precipitate to obtain insoluble dietary fiber of marine red algae; concentrating the filtrate, precipitating with ethanol, centrifuging, collecting precipitate, and drying to obtain soluble dietary fiber of oceanic red algae. The method can effectively improve the extraction yield and quality of marine red algae dietary fiber, and promote the diversification of deep-processed marine algae products and the multilevel processing technology.)

一种从海洋红藻中提取膳食纤维的方法

技术领域

本发明涉及食品加工技术领域,具体涉及一种从海洋红藻中提取膳食纤维的方法。

背景技术

膳食纤维被誉为“第七大营养素”,不能被人体小肠吸收消化但可以平衡营养结构。按溶解特性,膳食纤维可分为水溶性膳食纤维(Soluble dietary fiber,SDF)和水不溶性膳食纤维(Insolouble dietary fiber,IDF),它们都不能被人体消化酶降解。不溶性膳食纤维主要作用于肠道,产生机械蠕动效果;而可溶性膳食纤维则更多地发挥代谢功能,如影响糖类和脂类代谢等。已有研究证明,膳食纤维具有多种优良的功能特性,尤其在预防人类胃肠道疾病和维护肠道微生态方面功能突出。平衡的膳食纤维组成要求可溶性纤维占膳食纤维总量的10%以上。多数天然膳食纤维中可溶性膳食纤维的含量远低于10%,从而影响其应用。因此,将总膳食纤维中可溶性纤维含量提升到10%以上是实现其高值化的关键。

海藻是自然界中富含膳食纤维的重要生物资源,相比其他膳食纤维资源,其价格低廉,同时海藻相对简单的组成也使其膳食纤维更容易被提取和利用。

目前,我国紫菜加工业整体处于加工品种单一,开发利用程度较低,市售主要为干制品,产品附加值低等问题。

目前,红毛藻加工行业存在原料昂贵、产品种类单一、附加值低和竞争力弱的问题,开发利用程度较低,影响红毛藻增养殖产业的发展。

发明内容

为了解决上述问题,本发明提出一种从海洋红藻中提取膳食纤维的方法,该方法可有效提高海洋红藻膳食纤维的提取得率和品质,开发海洋红藻中高品质膳食纤维,有效促进海藻深加工产品的多元化和加工技术的多层次化,推动我国海藻精深加工产业的快速发展。

为了实现上述目的,本发明的实施例在一方面提出了一种从海洋红藻中提取膳食纤维的方法,其包括:

(1)挑选新鲜紫菜和红毛藻洗净,干燥至恒重;

(2)将所述紫菜和所述红毛藻分别与水以1:100~3:100的比例混合得到紫菜溶液和红毛藻溶液;

(3)在所述紫菜和所述红毛藻溶液中加入2%~5%的葡萄糖,于60℃~65℃下灭菌30min后,降温至37℃以下;

(4)向步骤(3)处理后的紫菜和红毛藻溶液中分别添加2%~5%的德氏乳杆菌菌液或植物乳杆菌菌液作为发酵剂,发酵24~72h后,得到紫菜-徳氏乳杆菌发酵液、紫菜-植物乳杆菌发酵液、红毛藻-徳氏乳杆菌发酵液和红毛藻-植物乳杆菌发酵液;

(5)将步骤(4)的四种发酵液离心、过滤,去除上清液和乳杆菌菌体,烘干至恒重,得到四种发酵固形物;

(6)按照料液比1:25~1:150向步骤(5)获得的四种发酵固形物中分别加入水,并于50℃的水浴条件下,分别加入1.0%~2.0%的木瓜蛋白酶和0.6%的热稳定性淀粉酶进行酶解1~2h,调节pH至5.0~6.0,再分别加入1.0%~2.0%的纤维素酶进行酶解1~2h,酶解反应结束后,煮沸灭活酶,离心,收集沉淀和滤液;

(7)将步骤(6)所得的沉淀干燥,获得海洋红藻的不溶性膳食纤维;将步骤(6)所得的滤液浓缩后,用4倍体积的95%乙醇醇沉12h、离心,收集沉淀,干燥,获得海洋红藻的可溶性膳食纤维。

根据本发明实施例的一种从海洋红藻中提取膳食纤维的方法,该方法通过乳杆菌对紫菜或红毛藻进行发酵前处理,再酶解,可有效提高红藻总膳食纤维提取得率,并且可提高膳食纤维的溶解度和持水力。

根据本发明实施例提出的一种从海洋红藻中提取膳食纤维的方法,还包括以下特征:

可选地,步骤(5)还包括按照料液比1:50~1:100向四种发酵固形物中分别加入水,得到紫菜-徳氏乳杆菌发酵溶液、紫菜-植物乳杆菌发酵溶液、红毛藻-徳氏乳杆菌发酵溶液和红毛藻-植物乳杆菌发酵溶液;使用高剪切分散机对四种发酵溶液进行处理,分散转速为18000~24000rpm、时间为5~20min,将分散后的发酵溶液进行离心、烘干至恒重。

可选地,步骤(4)中,德氏乳杆菌菌液和植物乳杆菌菌液的活菌数为1×106~3×1010CFU/g。

可选地,步骤(6)中,料液比为1:25。

可选地,步骤(6)中,木瓜蛋白酶的添加量为1.0%,纤维素酶的添加量为1.1%。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1为根据本发明实施例的不同处理方式对紫菜或红毛藻膳食纤维提取得率的影响;

图2为根据本发明实施例的不同处理方式对紫菜或红毛藻膳食纤维溶解度的影响;

图3为根据本发明实施例的不同处理方式对紫菜或红毛藻膳食纤维持水性的影响。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解,本发明提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤;还应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。而且,除非另有说明,各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具,而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容的情况下,当亦视为本发明可实施的范畴。

为了更好的理解上述技术方案,下面更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然显示了本发明的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明,并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明采用的试材皆为普通市售品,皆可于市场购得。

热稳定淀粉酶、木瓜蛋白酶、纤维素酶购买于美国Sigma公司;其余化学试剂均为分析纯。

下面参考具体实施例,对本发明进行描述,需要说明的是,这些实施例仅仅是描述性的,而不以任何方式限制本发明。

实施例1

挑选新鲜紫菜和红毛藻将其洗净后分别放入烘箱,60℃下干燥至恒重。准确称取上述紫菜和红毛藻各5.0g,分别按料液比1:25(g/mL)加入蒸馏水,在水浴温度50℃条件下,分别添加1.0%的木瓜蛋白酶和0.6%的热稳定性淀粉酶进行酶解1h后,调节pH至5.5,再分别加入1.1%的纤维素酶进行酶解1.5h,酶解反应结束后,煮沸灭酶10min。将灭酶的样品4500rpm转速下离心20min后,分别收集滤液和沉淀。将沉淀干燥后分别得到酶辅助提取法制备的紫菜和红毛藻的不溶性膳食纤维(IDF)。将两种滤液分别浓缩后,分别用4倍体积的95%(v/v)乙醇醇沉12h、离心、干燥分别得到酶辅助提取法制备的紫菜和红毛藻的水溶性膳食纤维(SDF)。

实施例2

挑选新鲜紫菜和红毛藻将其洗净后分别放入烘箱,60℃下干燥至恒重后,分别与纯净水以1:50(g/mL)的比例混合得到紫菜溶液和红毛藻溶液。使用高剪切分散机对两种溶液进行前处理,分散转速为20000rpm、时间为10min,将分散后的样品在4000rpm转速下进行离心、60℃烘干至恒重,备用。

分别准确称取上述经前处理后的干燥紫菜和红毛藻样品各5.0g,分别按料液比1:25(g/mL)加入蒸馏水,在水浴温度50℃条件下,分别添加1.0%的木瓜蛋白酶和0.6%的热稳定性淀粉酶进行酶解1h后,调节pH至5.5,再加入1.1%的纤维素酶进行酶解1.5h。酶解反应结束后,煮沸灭酶10min,将灭酶的样品4500rpm转速下离心20min后,分别收集滤液和沉淀。将沉淀干燥后分别得到高速剪切分散-酶辅助联用提取法制备的紫菜和红毛藻的不溶性膳食纤维(IDF)。将两种滤液分别浓缩后,分别用4倍体积的95%(v/v)乙醇醇沉12h、离心、干燥分别得到高速剪切分散-酶辅助联用提取法制备的紫菜和红毛藻的水溶性膳食纤维(SDF)。

实施例3

挑选新鲜紫菜和红毛藻,将其洗净后分别放入烘箱,60℃下干燥至恒重。分别将紫菜和红毛藻与纯净水以1:100的料液比(g/mL)混合得到紫菜溶液和红毛藻溶液。在紫菜溶液和红毛藻溶液中分别加入2.0%的葡萄糖,然后在65℃条件下保持30min进行灭菌;之后,降温至37℃以下,再分别向紫菜溶液和红毛藻溶液中添加5.0%的德氏乳杆菌菌液或植物乳杆菌菌液作为发酵剂。在37℃下静止发酵48h后,得到四种红藻-乳杆菌发酵溶液,即紫菜-徳氏乳杆菌发酵液、紫菜-植物乳杆菌发酵液、红毛藻-徳氏乳杆菌发酵液和红毛藻-植物乳杆菌发酵液。分别将上述的四种发酵液在4000rpm转速下离心20min后,去除上清液和乳杆菌菌体,放置烘箱60℃烘干至恒重,得到四种海藻发酵固形物:紫菜-徳氏乳杆菌发酵固形物、紫菜-植物乳杆菌发酵固形物、红毛藻-徳氏乳杆菌发酵固形物和红毛藻-植物乳杆菌发酵固形物。

分别准确称取上述紫菜和红毛藻发酵固形物各5.0g,按料液比1:25(g/mL)加入纯净水,在水浴温度50℃条件下,分别添加1.0%的木瓜蛋白酶和0.6%的热稳定性淀粉酶进行酶解1h后,调节pH至5.5,再加入1.1%的纤维素酶酶解1.5h。酶解反应结束后,煮沸灭酶10min。将灭酶的样品4500rpm转速下离心20min后,分别收集滤液和沉淀。将沉淀干燥后分别得到发酵-酶辅助联用提取法制备的紫菜和红毛藻的不溶性膳食纤维(IDF)。将两种滤液分别浓缩后,分别用4倍体积的95%(v/v)乙醇醇沉12h、离心、干燥分别得到发酵-酶辅助联用提取法制备的紫菜和红毛藻的水溶性膳食纤维(SDF)。

实施例4

挑选新鲜紫菜和红毛藻,将其洗净后分别放入烘箱,60℃下干燥至恒重。分别将紫菜和红毛藻与纯净水以1:100的料液比(g/mL)混合得到紫菜溶液和红毛藻溶液。在紫菜溶液和红毛藻溶液中分别加入2.0%的葡萄糖,然后在65℃条件下保持30min进行灭菌;之后,降温至37℃以下,再分别向紫菜溶液和红毛藻溶液中添加5.0%的德氏乳杆菌菌液或植物乳杆菌菌液作为发酵剂。在37℃下静止发酵48h后,得到四种红藻-乳杆菌发酵溶液,即紫菜-徳氏乳杆菌发酵液、紫菜-植物乳杆菌发酵液、红毛藻-徳氏乳杆菌发酵液和红毛藻-植物乳杆菌发酵液。分别将上述的四种发酵液在4000rpm转速下离心20min后,去除上清液和乳杆菌菌体,放置烘箱60℃烘干至恒重,得到四种海藻发酵固形物:紫菜-徳氏乳杆菌发酵固形物、紫菜-植物乳杆菌发酵固形物、红毛藻-徳氏乳杆菌发酵固形物和红毛藻-植物乳杆菌发酵固形物。将上述紫菜和红毛藻发酵固形物分别与纯净水以1:50(g/mL)的比例混合得到四种发酵溶液。使用高剪切分散机对其进行前处理,分散转速为20000rpm、时间为10min,将分散后的样品在4000rpm转速下进行离心、60℃烘干至恒重,备用。

分别准确称取上述经剪切分散前处理后的干燥紫菜和红毛藻发酵固形物各5.0g,按料液比1:25(g/mL)加入纯净水,在水浴温度50℃条件下,分别添加1.0%的木瓜蛋白酶和0.6%的热稳定性淀粉酶进行酶解1h后,调节pH至5.5,再加入1.1%的纤维素酶进行酶解1.5h。酶解反应结束后,煮沸灭酶10min。将灭酶的样品4500rpm转速下离心20min后,分别收集滤液和沉淀。将沉淀干燥后分别得到发酵-高速剪切分散-酶辅助联用提取法制备的紫菜和红毛藻的不溶性膳食纤维(IDF)。将两种滤液分别浓缩后,分别用4倍体积的95%(v/v)乙醇醇沉12h、离心、干燥分别得到发酵-高速剪切分散-酶辅助联用提取法制备的紫菜和红毛藻的水溶性膳食纤维(SDF)。

试验例

为判定实施例1-4的四种提取方法对红藻中膳食纤维提取得率及品质的影响,现测定各提取制备方法对总膳食纤维(TDF)提取得率、溶解度和持水力的影响。

1、膳食纤维(TDF)得率计算

膳食纤维(TDF)得率=[IDF干质量(g)+SDF干质量(g)]/海藻样品干质量(g)×100。

结果如图1所示,方法1表示海藻原料直接烘干后采用酶解辅助提取法(对应实施例1),方法2表示海藻原料直接烘干后,采用高速剪切分散-酶辅助联用提取法(对应实施例2),方法3-D表示德氏乳杆菌发酵-酶辅助联用提取法(对应实施例3),方法3-P表示植物乳杆菌发酵-酶辅助联用提取法(对应实施例3),方法4-D表示德氏乳杆菌发酵-高速剪切分散-酶辅助联用提取法(对应实施例4),方法4-P表示植物乳杆菌发酵-高速剪切分散-酶辅助联用提取法(对应实施例4)。由图1可知,相比于其他实施例,应用实施例4中乳杆菌发酵-高速剪切分散-酶辅助联用提取法对红藻总膳食纤维提取效果最佳,该方法对紫菜总膳食纤维提取率高达46.96±0.73%(德氏乳杆菌发酵)和45.22±0.80%(植物杆菌发酵),相较于实施例1总膳食纤维提取率提高了81.7~89.5%;对红毛藻总膳食纤维提取得率达45.22±1.67%(德氏乳杆菌发酵)和41.92±1.28%(植物杆菌发酵),相较于实施例1总膳食纤维提取率提高了81.7~89.5%;其次为乳杆菌发酵-酶辅助联用提取法,该方法对紫菜总膳食纤维提取率高达39.13±1.57%(德氏乳杆菌发酵)和37.74±0.83%(植物杆菌发酵),相较于实施例1总膳食纤维提取率提高了47.02~58.68%;对红毛藻总膳食纤维提取得率达40.59±1.59%(德氏乳杆菌发酵)和38.66±0.32%(植物杆菌发酵),相较于实施例1总膳食纤维提取率提高了62.42~70.55%。

大量研究表明摄入膳食纤维对于维持消化道健康、降低血脂、降低血糖、提高免疫力、控制体重等具有积极的作用。此外,膳食纤维还可用于改善食品的感官品质和加工特性。酶辅助提取法比热水浸提制备方法的得率高。通过与酶辅助提取法的提取的率相比较,本发明所采用的方法发酵-高速剪切分散-酶辅助联用提取法可有效提高红藻总膳食纤维提取得率,在食品工业有较大的应用前景。

2、膳食纤维溶解度计算

溶解度:X(%)=IDF干质量(g)/总膳食纤维干质量(g)×100。

结果如图2所示,实施例3能够显著提高膳食纤维的溶解度,最高可达14.50±0.56%,相较于实施例1膳食纤维的溶解度提高了19.54%。与实施例1相比,实施例2和实施例4制备的膳食纤维的溶解度相比较显著下降,由此可知高速剪切分散预处理样品会降低膳食纤维溶解度。

3、不溶性膳食纤维(IDF)持水力测定

准确称取0.5g的红藻不溶性膳食纤维,分别置于100mL离心管,加入12mL蒸馏水,搅拌均匀,置于室温下浸泡24h后将其放于离心机内,用3500r/min的速度离心30min,静置5min,将上清液倒掉,用滤纸将管内的多余水分吸干,称量管内剩余物质,重复试验3次,取平均值。

持水力计算公式如下:

持水力(%)=[样品湿质量(g)-样品干质量(g)]/样品干质量(g)×100。

结果如图3所示,与实施例1和实施例2相比较,实施例3及实施例4的持水力都有所增加,其中实施例3所提取的膳食纤维持水力效果最佳,实施例3中的德氏乳杆菌发酵-酶辅助联用提取法提取制备的紫菜膳食纤维,持水力高达17.90±1.16g/g,相较于实施例1持水力提高了58.63%。实施例3中德氏乳杆菌发酵-酶辅助联用提取法提取制备的红毛藻膳食纤维的持水力次之,为17.48±0.69g/g。良好的持水力可防止食品脱水收缩提高产品品质,且高持水性的膳食纤维更有利于食物的膨胀,增加人体的饱腹感。

综上,根据本发明实施例的一种从海洋红藻中提取膳食纤维的方法,该方法通过乳杆菌对紫菜或红毛藻进行发酵前处理,再酶解,可有效提高红藻总膳食纤维提取得率,并且可提高膳食纤维的溶解度和持水力。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不应理解为必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

10页详细技术资料下载
上一篇:一种医用注射器针头装配设备
下一篇:一种根据TIR值进行糖尿病患者营养干预配方

网友询问留言

已有0条留言

还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!

精彩留言,会给你点赞!