专利名称：海带膳食纤维及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种海藻化工的综合利用工程的改进，具体讲是利用提胶后海带弃渣生产的海带膳食用纤维及其生产方法。
背景技术：
在八十年代初，我国在膳食纤维的生理功能方面已有过报道，但一直未进行深入研究和规模生产。先后有报道利用麦麸、大豆、甜菜、香菇、蔗渣和柿子皮等提取膳食纤维的研究，并在局部范围内得到了规模化生产。目前，我国膳食纤维的研究绝大部分停留在陆生植物方面，而在海洋领域中，尤其对海藻海带类资源进行研究开发高活性膳食纤维，在我国还是开创性的研究工作。
目前我国褐藻胶的年产量已达10000吨以上，跃居世界第二位。海带加工废弃物占总产量的三分之一，数量巨大。显然，综合利用海带资源，开发海带中的新活性物质，拓宽海带资源的应用范围，是解决海带养殖效益低下的一条重要途径。海带加工的废弃物，即由海带提胶后废弃的海带渣，其主要成分为包含有水溶性纤维素和水不溶性纤维素的总纤维素70％，蛋白质8％，海藻多糖5％，其它成分17％。对这些活性成分进行提取分离纯化，并进行生理功能活性试验，使其进一步为开发成医药、食品、精细化工和饲料的基础原料及产品奠定基础。
膳食纤维(Dietary Fiber，简称DF)系指在人体内难以被酶消化的高分子多糖类物质的总称。膳食纤维具有多种生理功能和作用，是维系人类身体健康所必不可少的营养要素之一，也是一类理想的功能保健性食品原料，故膳食纤维在世界食品工业中已获得了广泛的应用。膳食纤维在焙烤食品中的应用比较广泛，西方膳食纤维食品的最大市场当属。选择膳食纤维的种类可以从以下几个方面考虑一、生理活性好，能保持食品的香味和风味；二、有一定的膨胀性能，具有良好的保水性和吸油性；三、对人体无不良影响；四、原料来源丰富，生产成本低。目前普遍选用的膳食纤维是小麦麸皮纤维，它在制成食品后口感、香味都较好，但是小麦麸皮颜色较深，水溶性纤维含量还不够高，要加工某些糕点有一定影响。膳食纤维对人体健康有很多重要的生理功能，这已被国内外大量的研究与流行病学调查结果所证实，并被现代医学和营养学认为与传统的六大营养素并列的“第七营养素”。虽然膳食纤维在人体内不能被消化吸收，但却具有多种特殊的功能和生理作用，对人们的身体健康起着举足轻重的作用。
至今，国内外均未见，有关从提胶后的海带渣中提取膳食纤维，并用于生产保健食品的报道。随着人民生活水平的不断提高，精细食品种类逐渐增加，肉食和素食逐渐失去平衡，膳食纤维的摄入量正日趋降低(蔬菜中食物纤维的平均含量为3％，人们靠食用蔬菜远未达到WHO规定的16～24g/人d摄入标准)，膳食不平衡造成的文明病(肥胖、高血压、糖尿病等)已经出现，这种情况在经济比较发达的沿海城市尤显得严重。因此，充分开发利用海带加工废弃物中巨大的膳食纤维资源，真正使其变废为宝，并为食品工业提供优质原料，这对于改善人们的膳食结构，提高全民的健康水平，提高水产功能性食品在国内外市场上的竞争力有极其重要的现实意义。
有中国专利02134879.0公开了一种从海带中提取膳食纤维的生产工艺，包括如下步骤1.海带原料经洗净、干燥后粉碎；2.海带粉用复合酶酶解后再用盐酸处理；3.经酶和酸处理过的海带粉用碳酸钠提取、过滤后分成滤液和滤渣；4.滤液中和后加入氯化钙凝胶；5.滤渣用氢氧化钠和盐酸处理；6.合并凝体和滤渣，用次氯酸钠漂白，然后经活化、脱水、烘干、粉碎，得海带膳食纤维。这种方法存在的不足之处是其直接以海带为原料，海带中甘露醇和碘等重要的产品没有利用，而且工艺过程复杂，用复合酶来酶解海带在大生产中是不可行的。因为酶的来源一般是非常昂贵的，而生产出的海带膳食纤维，其市场价格不可能过高，生产成本大大超过市场价格；其次上述生产工艺需用稀酸和稀碱多次蒸煮，再用清水多次洗涤，这样耗用大量的酸碱，其对环境污染较严重，而且采用次氯酸钠漂白剂也会在该膳食纤维中残留氯或形成有机氯残留，食用对人体健康不利。
发明内容本发明的目的是为了改进上述现有技术的不足之处，经过研究和探索，找到了一种处理方法简单、酸、碱用量少、产品质量好，成本低，食用安全的高活性海带膳食纤维及其生产方法。
本发明的技术方案是这样实现的，研制了一种海带膳食纤维，其是由海带提胶后废弃的海带渣为原料制取的膳食纤维。该膳食纤维的外观呈粉术状，色泽呈微白色至白色，纤维含量在50-94％，持水力在700-2100％，膨胀力在10-30ml/g。
所述海带膳食纤维的生产方法的工艺步骤如下一、絮凝收集将提胶后的海带渣胶液加入10％浓度的氯化钙，搅拌后静置絮凝，再收集絮凝物；二、加酸脱钙再将上述絮凝物置入到反应罐中，按海带渣胶液重量的1-15％加入酸液，并加入清水，再加热至30～60℃，搅拌脱钙2～8小时，使上述絮凝物充分浸泡；三、碱处理在充分浸泡的絮凝物中加入按海带渣胶液重量0.5-10％的碳酸钠，并加水至该絮凝物吸附饱和，加热保持该絮凝物浸泡液30～65℃并搅拌2-8小时成为黑液，再冷却、水洗该黑液至室温，直至该黑液呈中性，然后用离心机滤干，取滤干物；四、漂白处理按上述滤干物重量加入10倍水入上述滤干物中，再按海带渣胶液重量的0.5-4％加入漂白剂双氧水(H2O2)，和按海带渣胶液重量的0.2-1.0％加入稳定剂；加入漂白剂和稳定剂时，要边搅拌，边加入，并加热保持该漂白液的温度在80-100℃，恒温漂白处理2-8小时；五、洗涤处理将上述漂白后的海带渣胶液用去离子水洗涤干净，直至无双氧水气味，并检测滤液中无双氧水存在；六、干燥粉碎处理将上述洗涤干净的海带渣胶液用离心机脱水并烘干，再粉碎烘干滤饼至160-200目，得到外观呈粉末状、色泽呈微白色至白色的海带膳食纤维产品。
所述的一、步氯化钙的加入量为海带渣胶液重量的0.5～10％。
所述的二、步加入的酸液或为盐酸，或为硫酸，或为醋酸。
所述的四、步所使用的稳定剂为水溶性磷酸盐，或/和硫酸盐，或/和醋酸盐。
所述的四、步所使用的稳定剂为水溶性磷酸盐，其包括在磷酸钠，磷酸铵，磷酸钾中选取一种或几种。
所述的四、步所使用的稳定剂为硫酸盐，其包括在硫酸钠，硫酸铵，硫酸钾，硫代硫酸钠，连二硫酸钠中选取一种或几种。
所述的四、步所使用的稳定剂为醋酸盐，其包括在醋酸钠，醋酸铵，醋酸钾中选取一种或几种。
上述所说的稳定剂水溶性磷酸盐可在磷酸钠、磷酸铵、磷酸钾中选取，所说的硫酸盐可在硫酸钠、硫酸铵、硫酸钾、硫代硫酸钠、连二硫酸钠中选取。
本发明的海带膳食纤维产品与已有海带生产膳食纤维的方法相比，其优点在于1、本发明的海带膳食纤维不是直接以海带为原料，而是以褐藻胶厂提醇、碘和褐藻胶后的废弃海带渣混浊胶液为原料，省去了后者的碱处理以及酸处理工序，简化了生产工艺。使海带中的重要成分得到充分利用，作为废弃物的海带渣也得到了利用，生产的海带膳食纤维成本低。
2、本发明的海带膳食纤维的生产方法在加酸、加稀碱的加入量处理上，控制在最低的浓度范围，分别为原料——海带渣胶液重量的1-15％和0.5-10％，比现有技术的处理方法大大降低了酸和碱的用量，减少了废酸、废碱液的排放和洗涤用水的消耗。
3、本发明的海带膳食纤维的生产方法，所采用的漂白剂是双氧水-H2O2，又采用易溶于水，无毒、无害的水溶性稳定剂—磷酸盐、硫酸盐、醋酸盐，它不仅能提高漂白效果，还能有效杀菌，无污染，无残毒，有利于后处理。由于采用的漂白剂是双氧水-H2O2，从而避免了采用次氯酸钠漂白剂会残留氯或形成有机氯残留，对人体健康不利的弊端。
4、本发明的海带膳食纤维的生产方法，整个生产处理在常压下进行，利用常规的化工设备就可满足要求，而且收率可观，具有价值经济效益，很容易实现工业化生产。本发明的海带膳食纤维的产品的纯度和活性纤维含量在50-94％，持水力在700-2100％，膨胀力在10-30ml/g，显著优于已报道的现有技术(小麦麸皮膳食纤维含量47.09％)等相关产品。
具体实施方式
本发明的实施例说明了本专利的保护范围，但本发明的保护范围不仅局限于以下实施例。
实施例1将褐藻胶厂排放的1000m3的海带渣混浊胶液水池中，加入10％浓度的氯化钙溶液，直至海带渣絮凝，用离心机收集海带渣絮凝物。取20公斤收集好的湿海带渣絮凝物放入搅拌反应罐内，加入100-120公斤水和1500g盐酸，加热至30～60℃，搅拌脱钙2～3小时，用离心机离心，收集海带渣固体；再重复一次(加入100-120公斤水和1500g盐酸，加热至30～60℃，搅拌脱钙2～3小时)，用水冲洗至海带渣胶液pH值呈中性，再离心得海带渣固体。将该固体再放入搅拌反应罐中，加入100-120公斤水和100-120g碳酸钠，在搅拌反应釜内加热至45～55℃，保温2-3小时成为黑液，然后用水洗涤该黑液至pH值为中性，离心脱水，取滤饼。再在该滤饼中加入110-180公斤水，使80克稳定剂—硫酸钠和3公斤的漂白剂H2O2在边搅拌，边加入中，漂白处理2-3小时，并使漂白液保温80-100℃。然后将该漂白液水洗—过滤—烘干，用超微粉碎机粉碎至200目细粉，得到微黄色或近白色的海带膳食纤维产品4.58公斤，纤维含量为91％，其收率为21.34％(以湿料计算)。该海带膳食纤维可用于方便面，饼干，面条等的添加剂，以及作为改善胃肠道功能和减肥等的海洋功能食品制造。
实施例2取20公斤按实施例1絮凝收集的湿海带渣放入搅拌反应罐内，加入120-140公斤水和270-660g浓盐酸，加热至40～65℃，搅拌脱钙3～4小时，离心并收集海带渣固体；再重复一次(加入120-140公斤水和270-660g浓盐酸，加热至40～65℃，搅拌脱钙3～4小时)，并用水冲洗至中性，离心得海带渣固体。将该固体再放入搅拌反应罐中，加入110-130公斤水和90-110g碳酸钠，在搅拌反应釜内加热至40～50℃，保温3-3.5小时，然后用水洗去黑液至pH值为中性，离心脱水取滤饼；再将该滤饼中加入120-160公斤水和50-85克稳定剂磷酸钠，以及1公斤的漂白剂H2O2，在85-95℃下漂白2.5-3.5小时。一次漂白后，继续对纤维进行深度漂白，同例1漂白步骤，加入120-180公斤水，70-90g硫酸钠，30-50g磷酸钠，和1公斤的漂白剂H2O2，在85-100℃下漂白3-5小时，共进行二到三次漂白处理。然后将该漂白液水洗—过滤—烘干，用超微粉碎机粉碎至150目细粉，经以上深度漂白可得白色膳食纤维产品4.23公斤，其纤维含量为93％，收率19.2％(以湿料计算)。该海带膳食纤维可用于方便面，饼干，面条等的添加剂，以及作为改善胃肠道功能和减肥等的海洋功能食品制造。
实施例3，取20公斤按实施例1絮凝收集的湿海带渣放入搅拌反应罐内，加入100-120公斤水和300-600g浓盐酸，加热至50～70℃，搅拌脱钙3～6小时，离心，收集海带渣固体；再重复(加入100-120公斤水和300-600g浓盐酸，加热至50～70℃，搅拌脱钙3～6小时)二次，并用水冲洗至中性，离心得海带渣固体。将该海带渣固体再放入搅拌反应罐中，加入120-140公斤水和50-70g碳酸钠，在搅拌反应釜内加热至55～75℃，保温3-5小时，然后用水洗去黑液至pH值为中性，离心脱水，再加入130-160公斤水和70-130克稳定剂硫酸钠，以及(1公斤的漂白剂)H2O2，在90-100℃下漂白4-7小时。一次漂白后，继续对纤维进行深度漂白，同例1漂白步骤(加入80克稳定剂—硫酸钠和1公斤的漂白剂H2O2)，共进行三次，然后将该漂白液水洗—过滤—烘干，用超微粉碎机粉碎至200目细粉，得到微白色的膳食纤维产品4.10公斤，纤维含量为92.5％，收率20.5％(以湿料计算)。该海带膳食纤维可用于方便面，饼干，面条等的添加剂，以及作为改善胃肠道功能和减肥等的海洋功能食品制造。
实施例4，取20公斤收集好的湿海带渣放入搅拌反应罐内，加入120-160公斤水和200-400g浓盐酸，加热至30～60℃，搅拌脱钙2～3小时，离心，收集海带渣固体；再重复二次，并用水冲洗至中性，离心得固体。固体再放入搅拌反应灌中，加入130-150公斤水和110-130g碳酸钠，在搅拌反应釜内加热至50～75℃，保温2-3小时，然后用水洗去黑液至pH值为中性，离心脱水，再加入120-170公斤水和85-110克稳定剂磷酸钠，以及(1公斤的漂白剂)H2O2，在90-95℃下漂白4-8小时。一次漂白后，继续对纤维进行深度漂白，同实施例1漂白步骤(加入80克稳定剂硫酸钠和1公斤的漂白剂H2O2)，共进行三次，然后将该漂白液水洗—过滤—烘干，用超微粉碎机粉碎至200目细粉，得到白色的膳食纤维产品4.17公斤，纤维含量为93.5％，收率20.85％(以湿料计算)。该海带膳食纤维可用于方便面，饼干，面条等的添加剂，以及作为改善胃肠道功能和减肥等的海洋功能食品制造。
本发明的海带膳食纤维产品生化成分分析表1 以上四例生产的海带膳食纤维产品主要成分分析(％w/w) 本发明的4个实施例生产的膳食纤维产品中的蛋白、脂肪和淀粉含量都很低，说明提取工艺可行，能有效地除去海带加工废弃物中的蛋白、脂肪和淀粉等。该4例膳食纤维产品的纤维含量分别为91％、93％、92.5％和93.5％，比西方国家常用的小麦麸皮膳食纤维含量(47.09％)要高出很多，比中国专利02134879.0报道的也显著提高。
本发明的海带膳食纤维产品的矿物质含量测定如下表2 四例生产的海带膳食纤维产品主要无机元素含量分析(％w/w)
本发明的海带膳食纤维产品的4例膳食纤维中均含有Ca、Fe、Na、K和P，可作为人体中这些元素的很好的来源，膳食纤维中钙含量较高，不仅可以补充人体对钙的需求，还可以包埋膳食纤维中羟基或羧基等侧链基团，避免这些基团影响人体肠道内矿物质的代谢平衡。并且4例膳食纤维中K高于Na含量，有助于改善人体钾钠平衡的作用，对防止高血压等心血管疾病有重要意义。
本发明的海带膳食纤维产品的功能性指标测定1、测定方法(1)膨胀力测定称取1g膳食纤维粉放入量筒中，读取干纤维粉的体积，然后加入20℃水，使总体积达到50ml，摇匀后于20℃下放置24h，再读取量筒中纤维物料的体积数，最后将膨胀后纤维物料的体积数减去干纤维物料体积，即得。
(2)持水力测定称取1g膳食纤维粉放入量筒中，然后加入20℃水，饱和纤维1h，将纤维放在滤纸上沥干后，把保留在滤纸上结合了水的纤维转移到一表面皿中称重，计算持水力。
持水力/％＝[(纤维湿重/g-纤维干重/g)/纤维干重/g]×(％)。
2、功能性指标测定结果，见表3表3 4例海带膳食纤维产品功能性指标测定
本发明的海带膳食纤维产品的4例海带膳食纤维产品的膨胀力分别为23.1ml/g、25.4ml/g、26.3ml/g，28.1ml/g持水力分别为1765％、1855％、1960％、2101％，这两项功能指标比实验室制备的小麦麸皮膳食纤维功能指标(其膨胀力仅7.8ml/g，持水力仅675％)要高出很多。生物实验证明，膳食纤维较高的膨胀力、持水力与其消化特征，与造成较大体积和重量的粪便、以及与降低血清三甘酯和胆固醇有很大的关系。
本发明的海带膳食纤维产品的极性毒性试验(由青岛市药检所完成)1、样品制备取海藻膳食纤维15g，加蒸馏水至60ml，研磨混匀，使成浓度0.25g/ml，作为测试液。
2、试验与结果取18-22g小鼠20只(昆明种，雌雄各半)，于1日内每只小鼠灌胃1次，每次给药0.8ml/20g，按体重计算即一日给药剂量为10g/kg。临床成人(按体重60kg计)0.7-2.1g/次，口服用药，1次/日，即一日给药剂量为0.035g/kg。每只小鼠一日耐受量为临床成人一日用量的285.7倍，灌胃后动物无不良反应，继续观察14天，动物均健康生存。其外观、行为活动、精神状态、饮食、大、小便及其颜色、被毛、呼吸等均正常，鼻、眼、口腔无异常分泌物，体重增长正常。经解剖观察动物心、肝、脾、肺、肾等主要脏器无异常。
3、结论本品对小鼠口服的一日最大耐受量为10g/kg，为临床成人一日用量的285.7倍，为无毒性物质。
本发明的海带膳食纤维产品的卫生学试验见表4(由青岛市卫生防疫站完成)，表4检测结果
本领域的普通技术人员都会理解，在本发明的保护范围内，对于上述实施例进行修改，添加和替换都是可能的，但其都没有超出本发明的保护范围。
权利要求
1.一种海带膳食纤维，其是由海带提胶后废弃的海带渣为原料制取的膳食纤维，其特征在于该膳食纤维的外观呈粉末状，色泽呈微白色至白色，纤维含量在50-94％，持水力在700-2100％，膨胀力在10-30ml/g。
2.根据权利要求1所述海带膳食纤维的生产方法，其特征在于该方法的工艺步骤如下一、絮凝收集将提胶后的海带渣胶液加入10％浓度的氯化钙，搅拌后静置絮凝，再收集絮凝物；二、加酸脱钙再将上述絮凝物置入到反应罐中，按海带渣胶液重量的1-15％加入酸液，并加入清水，再加热至30～60℃，搅拌脱钙2～8小时，使上述絮凝物充分浸泡；三、碱处理在充分浸泡的絮凝物中加入按海带渣胶液重量0.5-10％的碳酸钠，并加水至该絮凝物吸附饱和，加热保持该絮凝物浸泡液30～65℃并搅拌2-8小时成为黑液，再冷却、水洗该黑液至室温，直至该黑液呈中性，然后用离心机滤干，取滤干物；四、漂白处理按上述滤干物重量加入10倍水入上述滤干物中，再按海带渣胶液重量的0.5-4％加入漂白剂双氧水(H2O2)，和按海带渣胶液重量的0.2-1.0％加入稳定剂；加入漂白剂和稳定剂时，要边搅拌，边加入，并加热保持该漂白液的温度在80-100℃，恒温漂白处理2-8小时；五、洗涤处理将上述漂白后的海带渣胶液用去离子水洗涤干净，直至无双氧水气味，并检测滤液中无双氧水存在；六、干燥粉碎处理将上述洗涤干净的海带渣胶液用离心机脱水并烘干，再粉碎烘干滤饼至160-200目，得到外观呈粉末状、色泽呈微白色至白色的海带膳食纤维产品。
3.根据权利要求2所述海带膳食纤维的生产方法，其特征在于所述的一、步氯化钙的加入量为海带渣胶液重量的0.5％～10％。
4.根据权利要求2所述海带膳食纤维的生产方法，其特征在于所述的二、步加入的酸液或为盐酸，或为硫酸，或为醋酸。
5.根据权利要求2所述海带膳食纤维的生产方法，其特征在于所述的四、步所使用的稳定剂为水溶性磷酸盐，或/和硫酸盐，或/和醋酸盐。
6.根据权利要求2或5所述海带膳食纤维的生产方法，其特征在于所述的四、步所使用的稳定剂为水溶性磷酸盐，其包括在磷酸钠，磷酸铵，磷酸钾中选取一种或几种。
7.根据权利要求2或5所述海带膳食纤维的生产方法，其特征在于所述的四、步所使用的稳定剂为硫酸盐，其包括在硫酸钠，硫酸铵，硫酸钾，硫代硫酸钠，连二硫酸钠中选取一种或几种。
8.根据权利要求2或5所述海带膳食纤维的生产方法，其特征在于所述的四、步所使用的稳定剂为醋酸盐，其包括在醋酸钠，醋酸铵，醋酸钾中选取一种或几种。
全文摘要
本发明的海带膳食纤维及其生产方法，是由海带渣为原料制取。其外观呈粉末状，色泽呈微白色至白色。纤维含量50－94％，持水力700－2100％，膨胀力10－30ml/g。该产品纯度和活性高，明显优于一般的膳食纤维含量47.09％的产品。其生产方法经一、絮凝收集；二、加酸脱钙；三、碱处理；四、漂白处理；五、洗涤处理；六、干燥粉碎处理的步骤，得160－200目的外观呈粉末状、色泽呈微白色至白色的海带膳食纤维产品。该方法简化工艺，充分利用海带，生产成本低，废水排放量减少，所用漂白剂无毒、无害，还有杀菌效果，无污染，无残毒，对人体健康有利。该产品收率可观具有较高的经济效益，很易实现工业化。
文档编号A23L3/358GK1557211SQ200410023528
公开日2004年12月29日 申请日期2004年1月15日 优先权日2004年1月15日
发明者缪锦来, 李光友, 张波涛 申请人:国家海洋局第一海洋研究所