一种水溶性青稞膳食纤维的提取方法与流程

本发明属于食品领域，具体涉及一种水溶性青稞膳食纤维的提取方法。

背景技术：

膳食纤维是一种多糖，它既不能被胃肠道消化吸收，也不能产生能量。因此，曾一度被认为是一种无营养的物质而长期得不到足够的重视。然而，随着营养学和相关科学的深入发展，人们逐渐发现了膳食纤维具有相当重要的生理作用。以致于膳食纤维成为学术界和普通百姓关注的物质，并被营养学界补充认定为第七类营养素，和传统的六类营养素——蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素、矿物质与水并列。

青稞具有丰富的营养价值和突出的医药保健作用。在高寒缺氧的青藏高原，为何不乏百岁老人，这与青稞突出的医疗保健功能作用是分不开的。据《本草拾遗》记载：青稞，下气宽中、壮精益力、除湿发汗、止泻。藏医典籍《晶珠本草》更把青稞作为一种重要药物，用于治疗多种疾病。

近代研究表明，青稞膳食纤维含量丰富青稞的总疗效纤维含量16％，其中不可溶性疗效纤维9.68％，可溶性疗效纤维6.37％，前者是小麦的8倍，后者是小麦的15倍；一葡聚糖含量6.57％，仅比燕麦低0.1百分点，是小麦的50倍。青稞膳食纤维是可溶解于水又可吸水膨胀，并能被大肠中微生物酵解的一类纤维，常存在于植物细胞液和细胞间质中，主要有果胶、植物胶、黏胶等。这类物质能刺激肠道蠕动，有利于粪便排出，可预防便秘、直肠癌、痔疮及下肢静脉曲张；可预防动脉粥样硬化和冠心病等心血管疾病的发生；预防胆结石的形成。产生饱腹感，对肥胖病人进食有利，可作为减肥食品。改善耐糖量，可调节糖尿病人的血糖水平，可作为糖尿病人的食品；改善肠道菌群，预防肠癌、阑尾炎等。

近年来，随着膳食纤维的深入研究，相关功能性产品的研发受到广泛关注，并且传统的青稞膳食纤维提取方法步骤繁琐，提取率较低，因此本发明具有较大实际使用价值。更具体地，目前提取膳食纤维的方法主要有化学分离法、酶试剂法、化学试剂和酶试剂结合法、膜分离法。但是这些方法提取率较低，成本较高，提取步骤繁琐，同时对膳食纤维的理化性质和生理功能均有影响，不适用于工业化提取青稞膳食纤维。现阶段，对青稞膳食纤维提取方法的优化研究较少，对青稞膳食纤维过氧化氢法提取的优化研究更少，目前青稞膳食纤维的提取仍然有许多地方需要改进。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种水溶性青稞膳食纤维的提取方法，具体是采用创新的过氧化氢法提取水溶性青稞膳食纤维，优化青稞膳食纤维提取条件，提高青稞的利用率，减少废料的产生，进而降低生产成本。本发明反应条件温和，对环境污染较小，另外一方面也使得提取率高于现有水平，同时，使用本发明的各项参数可以使目前青稞膳食纤维提取率提高到56.66％，已经属于突破性进展。本发明为青稞膳食纤维饮料及其他相关功能性食品的研发和生产提供一定的理论基础和技术支持。

在先期实验中申请人测定了来自迪庆地区的九种青稞的水溶性膳食纤维含量和水不溶性膳食纤维含量，发现其中南龙格纳青稞的膳食纤维含量最高，因此选择南龙格纳青稞作为提取材料。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种水溶性青稞膳食纤维的提取方法，所述提取方法包括如下步骤：

首次酶解：向青稞粉和水的混合液中加入α-淀粉酶，酶解，得首次酶解液；

再次酶解：向所述首次酶解液中加入木瓜蛋白酶，酶解，得再次酶解液；

首次灭活：对所述再次酶解液进行灭活处理，得灭活的再次酶解液；

三次酶解：向所述灭活的再次酶解液中加入糖化酶，酶解，得三次酶解液；

再次灭活：将所得三次酶解液水浴条件下灭活，调节其ph值，加过氧化氢提取得提取液；

乙醇沉淀：离心所述提取液得上清液，加入乙醇，静置得醇沉液；

复溶蒸发：离心所述醇沉液得沉淀，沉淀于水浴下用水复溶、蒸发，即得水溶性青稞膳食纤维溶液；其中，蒸发后所得水溶性青稞膳食纤维溶液的体积为：每80毫升的首次酶解液最终获得水溶性青稞膳食纤维溶液的体积为25ml；所述复溶的用水量与首次酶解步骤中的水量相同。

优选地，首次酶解的步骤中，所述混合溶液的制备为：每10克青稞粉加水80毫升(即固液比为1:8)；所述水为去离子水；下述用量以水的体积为80毫升计算。因为大部分青稞粉末中的物质在静置条件下都会以沉淀物的形式沉在容器底部，这些物质都要舍去，实验过程中得到的膳食纤维水溶液约等于80ml，故按水的体积来算。

优选地，首次酶解的步骤中，所述α-淀粉酶为耐高温α-淀粉酶；所述α-淀粉酶用量为：每80毫升水对应α-淀粉酶的用量为50微升；所述酶解的条件为：80℃下水浴1小时。

优选地，再次酶解的步骤中，所述木瓜蛋白酶用量为：每80毫升水对应木瓜蛋白酶的用量为50微升；所述酶解得条件为：60℃下水浴1小时。

优选地，再次酶解前还需将首次酶解液冷却至室温。

优选地，首次灭活的步骤中，所述灭活的具体条件为：100℃水浴条件下30min；灭活后还需冷却至适宜温度，其中适宜温度小于60℃。

优选地，三次酶解的步骤中，所述糖化酶用量为：每80毫升水对应糖化酶的用量为400微升；所述酶解的条件为：60℃水浴1小时。

优选地，再次灭活的步骤中，所述灭活的条件为：100℃水浴30min；所述ph值为6.5～12；所述过氧化氢含量为0.5～1.5％，该百分比表示的是重量百分比；氧化氢含量是实验预设值；所述提取的时间为10～14小时；过氧化氢提取是在常温下进行的。

更优选地，所述ph值包括6.5、9.2、11.8；所述过氧化氢含量包括0.5％、1.0％、1.5％；所述提取的时间包括10小时、12小时、14小时。

优选地，乙醇沉淀的步骤中，所述离心的条件包括3000转/分钟离心15分钟；加入乙醇的体积为上清液体积的3倍；所述静置需过夜；乙醇是在上清液搅拌的过程中加入的；所述乙醇具体指无水乙醇。

优选地，复溶蒸发的步骤中，所述离心的条件包括3000转/分钟离心15分钟；复溶、蒸发的温度为80℃。

优选地，所述制备方法还包括对所述水溶性青稞膳食纤维溶液进行冻结、冷冻干燥的步骤。

冻结、冷冻干燥的步骤具体为：用封口膜将装有水溶性青稞膳食纤维溶液的器皿封口，放入冷冻室中，使上述复溶液结冻；待其结冻后，在封口膜上戳孔，并放入冷冻干燥机中冷冻干燥24h；将器皿取出，器皿底部的蓬松饼状固体即为水溶性膳食纤维，将其刮下，置于保鲜袋中，并放置在干燥器中保存，得到水溶性青稞膳食纤维。

与传统技术相比，本发明具有如下的有益效果：

(1)通过对青稞膳食纤维的称量和与传统方法的对比，本发明方法显著提升水溶性青稞膳食纤维的提取率；

(2)本发明方法容易实现，生产效率高、运行成本低(例如本发明与水法提取相比，提取率大大提高，与碱法提取相比，不需要透析过程)，为相关功能性食品的开发提供了原料基础。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为六种具体实施方式的提取率比较图；

图2为水法、碱法和过氧化氢法中提取率最高的实施例或对比例。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

对比例1

本对比例涉及一种水溶性青稞膳食纤维提取方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1、称取10g南龙格纳青稞干重粉末(青稞打磨后用5mm孔径筛过筛)，置于烧杯中，加入40毫升的去离子水，用玻璃棒搅拌均，置于水浴锅中保温到80℃；

步骤2、加入50微升耐高温α-淀粉酶，在80℃水浴条件下酶解1h；

步骤3、将水浴温度调至60℃，称取木瓜蛋白酶15mg并加入酶解液，在60℃水浴条件下酶解1h；

步骤4、在100℃水浴条件下灭活30min，再把温度调回60℃；

步骤5、加入400微升糖化酶，在60℃水浴条件下酶解1h；

步骤6、再次在100℃水浴条件下灭活30min，之后再在60℃下保温提取3小时；

步骤7、提取结束之后，将酶解液全部倒入离心瓶中，3000转离心15分钟，取上清液于洁净的烧杯中，同时烧杯中放入搅拌子，在磁力搅拌器的作用下，缓慢滴入3倍体积无水乙醇醇沉，放置过夜；

步骤8、将步骤7所得醇沉液完全放入离心瓶中，3000转离心15分钟，上清液弃去，沉淀用原先加入毫升数的去离子水在水浴条件下复溶，并在水浴条件下蒸发至25ml；

步骤9、用封口膜将烧杯封口，放入冷冻室中，使上述复溶液结冻；

步骤10、待其结冻后，在封口膜上戳孔，并放入冷冻干燥机中冷冻干燥24h；

步骤11、将烧杯取出，烧杯底部的蓬松饼状固体即为膳食纤维，将其刮下，置于保鲜袋中，并放置在干燥器中保存，同时根据称量结果计算青稞膳食纤维提取率；

实施效果：本对比例水溶性青稞膳食纤维的提取率为13.34％。

对比例2

本对比例是对比例1的变化例，变化之处仅在于：

步骤6、再次在100℃水浴条件下灭活30min，之后再在80℃下保温提取5小时；

实施效果：本对比例水溶性青稞膳食纤维的提取率为17.21％。

对比例3

本对比例涉及一种水溶性青稞膳食纤维提取方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1、称取10g南龙格纳青稞干重粉末，置于烧杯中，加入40毫升的蒸馏水，用玻璃棒搅拌均，置于水浴锅中保温到80℃；

步骤2、加入50微升耐高温α-淀粉酶，在80℃水浴条件下酶解1h；

步骤3、将水浴温度调至60℃，称取木瓜蛋白酶15㎎并加入酶解液，在60℃水浴条件下酶解1h；

步骤4、在100℃水浴条件下灭活30min，再把温度调回60℃；

步骤5、加入400微升糖化酶，在60℃水浴条件下酶解1h；

步骤6、再次在100℃水浴条件下灭活30min，之后3000转离心15分钟，上清液弃去，沉淀用40毫升的0.5mol/l的氢氧化钠溶液洗出，并将洗涤液体倒回原烧杯中，然后在60℃水浴温度下保温3小时，接着立刻调节ph为6.5-6.8；

步骤7、调节ph之后，将提取液全部倒入离心瓶中，3000转离心15分钟，取上清液于洁净的烧杯中，装入透析袋中，并将透析袋置于清水中，每12小时换一次水，放置24小时；

步骤8、将透析袋中的液体倒于洁净的烧杯中，同时烧杯中放入搅拌子，在磁力搅拌器的作用下，缓慢滴入3倍体积无水乙醇醇沉，放置过夜；

步骤9、将步骤7所得醇沉液完全放入离心瓶中，3000转离心15分钟，上清液弃去，沉淀用原先加入毫升数的水在80℃水浴条件下复溶，并在水浴条件下蒸发至25ml；

步骤10、用封口膜将烧杯封口，放入冷冻室中，使上述复溶液结冻；

步骤11、待其结冻后，在封口膜上戳孔，并放入冷冻干燥机中冷冻干燥24h；

步骤12、将烧杯取出，烧杯底部的蓬松饼状固体即为不可溶性膳食纤维，将其刮下，置于保鲜袋中，并放置在干燥器中保存；

实施效果：本对比例非水溶性青稞膳食纤维的提取率为21.57％。

对比例4

本对比例是对比例3的变化例，变化之处仅在于：

步骤6、再次在100℃水浴条件下灭活30min，之后3000转离心15分钟，上清液弃去，沉淀用40毫升的0.5mol/l的氢氧化钠溶液洗出，并将洗涤液体倒回原烧杯中，然后在80℃水浴温度下保温5小时，接着立刻调节ph为6.5-6.8；

实施效果：本对比例非水溶新青稞膳食纤维的提取率为27.61％。

实施例1

本实施例涉及一种水溶性青稞膳食纤维的提取方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1、称取10g的青稞粉末，置于烧杯中，加入80毫升的去离子水，用玻璃棒搅拌均；

步骤2、加入50微升的耐高温α-淀粉酶，在80℃下水浴1小时；

步骤3、取出烧杯使其冷却至常温，称取15毫克的木瓜蛋白酶并加入酶解液中，在60℃下水浴1小时；

步骤4、在100℃水浴条件下灭活30min，再冷却至60℃以下；

步骤5、加入400微升的糖化酶后在60℃下水浴1小时；

步骤6、在100℃水浴条件下灭活30min，用0.256mol/l的氢氧化钠溶液调节ph值至6.5，加入相应量的过氧化氢使体系的过氧化氢浓度为0.5％，常温下保温提取10小时；

步骤7、提取结束之后，将所得酶解进行离心处理，取上清液于洁净的烧杯中，同时烧杯中放入搅拌子，在磁力搅拌器的作用下，缓慢滴入3倍体积无水乙醇醇沉，放置过夜；

步骤8、将所得醇沉液进行离心处理，弃去上清液，沉淀用原先加入毫升数的水在80℃水浴条件下复溶，并在水浴条件下蒸发至25ml；

步骤9、用封口膜将烧杯封口，放入冷冻室中，使上述复溶液结冻；

步骤10、待其结冻后，在封口膜上戳孔，并放入冷冻干燥机中冷冻干燥24h；

步骤11将烧杯取出，烧杯底部的蓬松饼状固体即为水溶性膳食纤维，将其刮下，置于保鲜袋中，并放置在干燥器中保存，得到水溶性青稞膳食纤维。

实施效果：本实施例水溶性青稞膳食纤维的提取率为36.05％，提取率与水法、碱法相比升高。

实施例2

本实施例是实施例1的变化例，变化之处仅在于：

步骤6、在100℃水浴条件下灭活30min，用0.256mol/l的氢氧化钠溶液调节ph值至9.15，加入相应量的过氧化氢使体系的过氧化氢浓度为0.5％，常温下下保温提取12小时；

实施效果：本实施例水溶性青稞膳食纤维的提取率为44.54％，提取率与水法、碱法相比升高。

实施例3

本实施例是实施例1的变化例，变化之处仅在于：

步骤6、在100℃水浴条件下灭活30min，用0.256mol/l的氢氧化钠溶液调节ph值至6.5，加入相应量的过氧化氢使体系的过氧化氢浓度为0.5％，常温下保温提取12小时；

实施效果：本实施例水溶性青稞膳食纤维的提取率为38.12％，提取率与水法、碱法相比升高。

本发明在实施的过程中，步骤6在如下条件下均可实现：ph值为6.5～12、过氧化氢含量为0.5～1.5％、提取的时间为10～14小时。

实施例2为本发明的最优实施例，水溶性青稞膳食纤维提取率为44.54％，是所有案例中的最大值。而对比例水溶性青稞膳食膳食纤维的最高提取率仅为27.61％，提取率显著升高。本发明在显著提升水溶性青稞膳食纤维提取率，为大豆淀粉相关的功能性食品的开发提供了原料基础。

将对比例和实施例提取得到的水溶性青稞膳食纤维，采用重量法计算提取率，结果如图1、图2所示。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。