专利名称：一种南瓜膳食纤维的制备方法及南瓜膳食纤维的制作方法
技术领域：
本发明属于以农副产品为原料的食品加工技术和功能性食品添加剂技术领域，具体涉及一种酶法制备南瓜膳食纤维的方法。
背景技术：
膳食纤维(Dietary Fiber, DF)—词最早由Hipsley于1953年提出，它是指不能被人体内源酶消化吸收的可食用细胞、多糖、木质素、胶质、改性纤维素、黏质、寡糖、果胶以及少量组成成分如蜡质、角质、软木质等。根据在水中的溶解性可以分为水溶性膳食纤维(SDF)和水不溶性膳食纤维(IDF)两大类。不溶性膳食纤维是指不被人体消化道酶消化且不溶于热水的那部分膳食纤维，是构成细胞壁的主要成分，包括纤维素、半纤维素、木质素、原果胶和动物性的甲壳素和壳聚糖，其木质素不属于多糖类，是使细胞壁保持一定韧性的芳香族碳氢化合物。水溶性膳食纤维是指不被人体消化酶消化，但溶于温水或热水且其水 溶性又被乙醇再沉淀的那部分膳食纤维。主要包括存在于苹果、橘类中的果胶，植物种子中的胶，海藻中的海藻胶、卡拉胶、琼脂和微生物发酵产物黄原胶等。按膳食纤维的来源分，可分成植物来源膳食纤维、动物性来源膳食纤维、海藻类多糖类膳食纤维、微生物多糖、合成半合成类膳食纤维等来源不同的膳食纤维。其化学本质差异很大，但基本组成成分则较相似，相互间的主要区别表现在各组成成分的相对含量，分子的糖苷链、聚合度以及支链结构方面的差异。人们对膳食纤维的认识经历了一个曲折的过程。最初认为膳食纤维不能被人体吸收利用，对人体没有用处。随着人类认识的不断发展，发现膳食纤维对人体有非常重要的生理功能。不溶性膳食纤维具有预防肥胖症、便秘、结肠癌等功效，可溶性膳食纤维能够降低血清胆固醇、抑制餐后血糖、改善肠道菌群。目前多个国家对它的摄入量也做了相关规定。美国FDA推荐的总膳食纤维的摄入量为成人20 35g/d，加拿大推荐每人膳食纤维的摄入量为22 24g/d。中国营养学会2000年提出，成年人膳食纤维适宜摄入30. 2g/d。目前，人们发现并开发的膳食纤维有几十种之多。通常按溶解性划分，膳食纤维分水溶性和水不溶性两种。水溶性膳食纤维的代表有葡聚糖、果胶、瓜尔胶和真菌多糖等；水不溶性膳食纤维主要以大豆膳食纤维、壳聚糖和半纤维素为主。南瓜，一年生草本爬蔓植物，属葫芦科，南瓜属。中国每年的南瓜产量约占世界总产量的13%以上，居于世界第一位，其资源十分丰富。在《本草纲目》中，李时珍将南瓜与灵芝放在一起，说它有“补中、补肝气、益心气、益肺气、益桔气”的作用。目前国内外的研究表明，南瓜在驱虫、保护视力、降低胆固醇、防癌、抗癌、清除体内的重金属等方面都具有很好的药用价值，尤其是在防治糖尿病方面有显著功效，此外，南瓜淀粉中抗性淀粉含量较高，在抗消化性方面有着一定的优势，因此，南瓜具有广泛的医疗和保健作用，是一种理想的天然保健食疗品。目前现有的商业膳食纤维种类主要有小麦麸纤维、大豆膳食纤维、香蕉纤维、苹果纤维、胡萝卜纤维等，但市售的膳食纤维有的活性不是很好，有的由于研究工艺过程复杂，成本太高，大多仍停留在实验室小样研试阶段。因此，改进膳食纤维的制备工艺、开拓制备膳食纤维的更多种资源，进一步研究适合工业化生产的方法和条件具有重要的现实意义。南瓜中含有丰富的膳食纤维，膳食纤维能吸附胆汁酸、胆固醇变异原的有机分子，食用膳食纤维后，能显著抑制总胆固醇浓度升高。膳食纤维还能降低胆酸及其盐类的合成与吸收，从而阻碍中性脂肪和胆固醇再吸收，限制胆酸肝肠循环，进而加快了脂肪物的排泄，因而可预防胆石症。膳食纤维还能减缓血糖的上升从而减少血脂的生成。可溶性膳食纤维的作用是延缓食物中葡萄糖的吸收，消除餐后高血糖，对糖尿病患者具有平稳血糖和减轻症状的作用，对正常人也可起到预防作用。金萍等也研究证实，南瓜中的一些可溶性多糖具有降血糖和升胰岛素的作用。此外，南瓜中丰富的可溶性膳食纤维还能够降低血浆和肝脏的胆固醇水平，促进体内胆固醇的排出。南瓜中的果胶、环丙基氨基酸(CTY)及某些 微量元素Zn、Cr等对预防和治疗糖尿病和高血糖症起着重要作用。果胶能够结合胆固醇，降低人体内胆固醇含量，预防和治疗动脉粥样硬化；果胶纤维还能减少胃肠道激素“胃抑多肽”(Gastric inhitory polyperide, GIP)的分泌,使餐后血糖及血清胰岛素水平下降，同时果胶有极好的吸附性能，能粘结并有效的消除体内的细菌毒性和铅、汞等重金属及放射性元素。但目前未见关于南瓜膳食纤维的相关技术报道。
发明内容
本发明的一个目的是针对现有膳食纤维制备技术的不足，尤其是南瓜膳食纤维的技术不足，提供一种南瓜膳食纤维的制备方法，成功制备得到南瓜水溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维，制备方法简单易行，工艺条件容易控制，生产成本低，易于工业化大规模生产。本发明同时提供了所述制备方法制备得到的南瓜膳食纤维，无论是水溶性膳食纤维或不溶性膳食纤维，都具有纯度高、性能好的优点。本发明的上述目的通过如下技术方案予以实现
提供一种南瓜膳食纤维的制备方法，包括以下步骤
(1)取新鲜南瓜，洗净、去皮、去籽后捣碎得南瓜果肉；
(2)在捣碎后的南瓜果肉中加入pH值为5 7的磷酸缓冲液，南瓜果肉与磷酸缓冲液的重量比为1:6，得南瓜果肉和磷酸缓冲液的混合物；
(3)在步骤(2)所得南瓜果肉和磷酸缓冲液的混合物中加入α-淀粉酶和糖化酶酶解；
(4)往步骤(3)酶解所得酶解液中加入蛋白酶酶解；
(5)将步骤(4)酶解所得酶解液煮沸灭酶、抽滤，得到滤液和滤渣；
用清水将滤渣洗至中性，烘干，得到不溶性膳食纤维；将所得滤液乙醇溶液在室温下沉淀处理后抽滤，将滤渣烘干得到水溶性膳食纤维。步骤(2)所述磷酸缓冲液的组成为IL磷酸盐缓冲液中含O. 2Μ磷酸氢二钠123ml, O. 2M 磷酸二氢钠 877ml ；
优选地，步骤(2)所述磷酸缓冲液的pH值为6。在优选的条件下，能为本发明后续步骤的酶解处理提供最佳的酶解环境。优选地，步骤(3)中α -淀粉酶和糖化酶的添加量分别为55. 335 719. 355U/g和412. 5 5362. 5U/g。步骤(3)所述酶解的时间为15 105min ；更为优选地，步骤(3)中α -淀粉酶和糖化酶的添加量分别为608. 685U/g和4537. 5U/go步骤(3)所述酶解的时间为90min。优选地，步骤(4)所述酶解的时间为15 105min，酶解更为优选的时间为75min。优选地，步骤(4)所述蛋白酶的添加量为2500 12500 U/g。最为优选地，步骤(4)中蛋白酶的添加量为7500U/g，酶解时间为75min。进一步地，所述α -淀粉酶和糖化酶的总添加量可按照南瓜果肉重量的O. 5 I. 1%确定；所述α-淀粉酶和糖化酶的重量比例优选为1:1 1:9，最优选为I: 7。步骤(3)所述酶解的温度为40 80°C，优选60°C 对于步骤(3)，本发明提供了一个最为优选的技术方案，所述α-淀粉酶和糖化酶的添加量分别为608. 685U/g和4537. 5U/g，二者的比例为1:7，酶解的温度为60°C，时间为90min.
步骤(4)所述蛋白酶优选风味蛋白酶、碱性蛋白酶或木瓜蛋白酶，更为优选的是碱性蛋白酶。采用碱性蛋白酶的话,在步骤(3)酶解后灭酶,使α -淀粉酶和糖化酶失活，然后冷却至40 50°C，调节pH值为9 10后再加入碱性蛋白酶，调节pH值优选采用氢氧化钠，氢氧化钠的浓度不做严格限定，优选2M。所述α -淀粉酶、糖化酶和蛋白酶均可以采用市购常规产品。优选地，步骤(5)所述乙醇的用量优选为所得滤液的4倍体积，乙醇的体积比浓度为95%，所述沉淀处理的时间为I小时；
本发明所述制备方法还可以包括步骤(6)，将步骤(5)所得不溶性膳食纤维和可溶性膳食纤维粉碎，即得到粉末状的膳食纤维。本发明提供所述制备方法制备得到的南瓜膳食纤维，包括不溶性南瓜膳食纤维和水溶性南瓜膳食纤维。水溶性南瓜膳食纤维的溶解性为83. 19%,持油力为O. 7221 ±0. 0252g/g，膨胀力为 5. 9919±0· 0003mL/g，持水性为 I. 5524±0· 3288g/g ;不溶性南瓜膳食纤维持油力为2. 644±O. 048g/g，膨胀力为 8. 4587 ±O. 0080mL/g，持水性为8. 2642±0. 3196g/g。本发明的有益效果
本发明成功采用资源量大、价廉质优的南瓜作为原材料，综合加工提取得到高附加值、高活性的膳食纤维，充分发挥南瓜中功能物质含量丰富、综合营养价值高的有点，为深入开发南瓜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。本发明基于对南瓜纤维的长期大量研究和分析实验，提供了针对性的酶解工艺，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质，酶的专一'I"生高，可专一的降解南瓜中的淀粉、蛋白质，而不破坏其他成分，这样使得可溶性纤维素、半纤维素等活性成分可有效地保存，使膳食纤维的生理活性大大提高。本发明制备得到的南瓜膳食纤维纯度高，不溶性膳食纤维的纯度达到85%以上，水溶性膳食纤维的纯度达到90. 5%。膳食纤维的膨胀力达每克5. 99毫升以上；此外，南瓜膳食纤维具有很好的吸附胆固醇、亚硝酸钠的能力及阳离子交换能力，具有南瓜的降脂、减月巴、防癌等作用。
本发明操作步骤简单，工艺条件温和，设备简单，成本低廉，适合工业性推广和大规模生产，为我国大量的南瓜资源的利用提供有力支持。
图I α -淀粉酶和糖化酶的添加量对TDF得率的影响 图2 α -淀粉酶和糖化酶的比值对TDF得率的影响
图3 α -淀粉酶和糖化酶的酶解温度对TDF得率的影响 图4 α -淀粉酶和糖化酶的酶解时间对TDF得率的影响 图5蛋白酶添加量对TDF得率的影响 图6蛋白酶酶解时间对TDF得率的影响 图7胆固醇标准曲线 图8南瓜膳食纤维对胆固醇的吸附 图9亚硝酸钠标准曲线
图10南瓜膳食纤维(IDF)对亚硝酸钠的吸附(ρΗ=2)
图11南瓜膳食纤维(SDF)对亚硝酸钠的吸附(ρΗ=2)
图12南瓜膳食纤维(IDF)对亚硝酸钠的吸附(ρΗ=7)
图13南瓜膳食纤维(SDF)对亚硝酸钠的吸附(ρΗ=7 )
图14南瓜膳食纤维阳离子交换能力 图15南瓜膳食纤维阳离子交换能力。
具体实施例方式下面结合具体实施例详细说明本发明。除非特别说明，本发明采用的原料和设备为本技术领域常规市购的原料和设备。实施例I南瓜纤维制备原料配方和工艺单因素研究实验
α -淀粉酶能将南瓜原料中的淀粉水解成糊精和低聚糖，糖化酶能专一地水解糊精、低聚糖成为葡萄糖而溶于有机溶剂。所以，本发明拟采用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种类密切相关外，与每一种酶的添加量、混合酶的添加总量、混合酶中各种酶之间的相互配比、酶解时间、酶解温度等因素密切相关，这些因素之间还存在交互的影响作用，作用机制比较复杂。同时，酶解淀粉步骤操作结果对南瓜膳食纤维后续的制备步骤也存在着重要的影响，需要科学地综合考虑。本申请人首先基于对南瓜组成成分的针对性研究，确定采用α -淀粉酶和糖化酶作为混合酶水解南瓜中的淀粉，获得理想的效果。确定混合酶(α -淀粉酶和糖化酶)的添加量为O. 1%、0. 3%、0. 5%、0. 7%、0. 9%、1. 1%。按酶活计算，α -淀粉酶的添加量则为55. 335U/g、166. 005U/g、276. 675U/g、387. 345U/g、498. 015U/g、608. 685U/g 和 719. 355U/g,糖化酶的添加量为 412. 5U/g、1237. 5U/g、2062. 5U/g、2887. 5U/g、3712. 5U/g、4537. 5U/g 和 5362. 5U/go附图I提供了本发明混合酶不同添加量去除南瓜淀粉的结果，以TDF(总膳食纤维，TDF=IDF+SDF)得率为指标。随着混合酶用量的增加，TDF先增加后减少，这是因为混合酶剂的加入，酶迅速地将南瓜果肉中的部分淀粉分解，提取的膳食纤维含一定的淀粉，所以得率高，随着酶剂量的增加和反应的进行，南瓜中的淀粉被充分降解，得率下降，本发明选用了这两种酶组成混合酶去除淀粉。以上实验，经过SPSS分析，选择了 α -淀粉酶和糖化酶的添加量分别为608. 685U/g 和 4537. 5U/g，即为 I. 1%，二者的比值可选择 I: I、1: 3、1: 5、1: 7、1:9，既可以有效除去淀粉，又能除去可溶性纤维中的糊精和低聚糖。附图2提供了混合酶的比值对TDF得率的影响结果。实验表明，1:3为最佳比值。本发明中，采用不同的酶解时间进行了实验。这里选取了 15、30、45、60、75、90、105min为例进行说明。附图4提供了酶解时间的实验结果。随着时间的增加，TDF的得率增加，到90min以后呈下降的趋势，经过SPSS分析，75min和90min无显著差异，75min跟其他都有显著差异，为节约时间，减少生产成本，选择75min。淀粉水解后，针对南瓜果肉蛋白质的去除，本实施例进行了酶解效果的研究实验。本实施例提供了优选的三种蛋白酶的实验结果，见表I所示。即风味蛋白酶、木瓜蛋白酶和碱性蛋白酶。实验结果显示，所述三种蛋白酶中，碱性蛋白酶的效果更好，蛋白质去处效果更彻底。
权利要求
1.一种南瓜膳食纤维的制备方法，其特征在于包括以下步骤 (1)取新鲜南瓜，洗净、去皮、去籽后捣碎得南瓜果肉； (2)在步骤(I)捣碎后的南瓜果肉中加入pH值为5 7的磷酸缓冲液，南瓜果肉与磷酸缓冲液的重量比为1:6，得南瓜果肉和磷酸缓冲液的混合物； (3)在步骤(2)所得南瓜果肉和磷酸缓冲液的混合物中加入α-淀粉酶和糖化酶酶解； (4)往步骤(3)酶解所得酶解液中加入蛋白酶酶解； (5)将步骤(4)酶解所得酶解液煮沸灭酶、抽滤，得到滤液和滤渣； 用清水将滤渣洗至中性，烘干，得到不溶性膳食纤维； 将所得滤液乙醇溶液在室温下沉淀处理后抽滤，将滤渣烘干得到水溶性膳食纤维； 其中，步骤(3)所述α -淀粉酶和糖化酶的添加量分别为55. 335 719. 355U/g和412. 5 5362. 5U/g ;所述酶解的时间为15 105min ； 步骤(4)所述酶解的时间为15 105min。
2.根据权利要求I所述南瓜膳食纤维的制备方法，其特征在于步骤(3)所述α-淀粉酶和糖化酶的添加量分别为608. 685U/g和4537. 5U/g。
3.根据权利要求I所述南瓜膳食纤维的制备方法，其特征在于步骤(3)所述酶解的时间为90min。
4.根据权利要求I所述南瓜膳食纤维的制备方法，其特征在于步骤(4)所述酶解的时间为75min。
5.根据权利要求I所述南瓜膳食纤维的制备方法，其特征在于步骤(4)所述蛋白酶的添加量为2500 12500 U/g。
6.根据权利要求I所述南瓜膳食纤维的制备方法，其特征在于所述α-淀粉酶和糖化酶的总添加量可按照南瓜果肉重量的O. 5 I. 1%确定；所述α -淀粉酶和糖化酶的重量比例为1:1 1:9，优选1:7。
7.根据权利要求I所述南瓜膳食纤维的制备方法，其特征在于步骤(4)所述蛋白酶的添加量为7500U/g，酶解时间为75min。
8.根据权利要求I所述南瓜膳食纤维的制备方法，其特征在于步骤(3)所述酶解的温度为40 80°C。
9.权利要求I 8任一项所述制备方法制备得到的南瓜膳食纤维。
10.权利要求9所述的制备方法制备得到的膳食纤维，其特征在于包括不溶性南瓜膳食纤维和/或水溶性南瓜膳食纤维；所述水溶性南瓜膳食纤维的溶解性为83. 19%，持油力为 O. 7221 ±0. 0252g/g，膨胀力为 5. 9919±0· 0003mL/g，持水性为 I. 5524±0· 3288g/g ； 所述不溶性南瓜膳食纤维持油力为2. 644±0· 048g/g，膨胀力为8. 4587±0· 0080mL/g，持水性为 8. 2642±0. 3196g/g。
全文摘要
本发明公开了一种南瓜膳食纤维的制备方法以及制备得到的南瓜膳食纤维。本发明以南瓜果肉为原料，采用适宜的工艺去除淀粉和蛋白质后制备得到得到不溶性膳食纤维和水溶性膳食纤维，不溶性膳食纤维的纯度达到85%以上；水溶性膳食纤维的纯度达到90.5%。本发明所制得的膳食纤维品质优良，持水力、膨胀力、持油力良好，此外，亚硝酸钠吸附能力、胆固醇吸附能力及阳离子交换能力更优于市售大豆膳食纤维，具有南瓜的降脂、减肥、防癌等作用，可作功能性食品原料。
文档编号A23L1/308GK102960644SQ20121043004
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者周爱梅, 石晓玲, 刘欣 申请人:华南农业大学