本发明涉及农产品深加工
技术领域：
，特指利用大蒜皮为原料，采用蒸汽爆破处理后，联合酶解制备蒜皮可溶性膳食纤维。
背景技术：
：：我国大蒜种植面积广，产量巨大，大蒜年产量高达1100万吨，同时也是大蒜消费大国，因此在大蒜加工过程产生大量废弃物蒜皮，造成大量资源浪费，甚至污染环境。因此随着大蒜深加工领域的飞速发展,其废弃物产量愈来愈多，对于蒜皮的升值利用需求愈来愈迫切。膳食纤维作为一种新型营养素，其诸多的生理功能如减肥、降血压、预防便秘、清除外源有害物质正受到消费者和食品企业加工者越来越多的重视。膳食纤维按其溶解性可分为可溶性膳食纤维(solubledietaryfiber，SDF)和不溶性膳食纤维(insolubledietaryfiber，IDF)。由于可溶性膳食纤维发挥主要的生理功效及其优良的加工品质,富含可溶性膳食纤维的功能性食品市场需求日益增加。CN105146356A公开了一种膳食纤维薏仁片及制备方法，CN105146311A公开了一种青稞膳食纤维速溶粉及其制作方法，CN105146664A公开了一种膳食纤维饮料及其制备方法，CN105167093A公开了一种大豆膳食纤维饮料及其制备方法，CN105104655A公开了一种含可溶性膳食纤维的栀子花茶及其制备方法，CN105166684A公开了一种低血糖生成指数空心宫面及其制备方法。蒜皮中含有丰富的纤维素、半纤维素和木质素，是一种优质的膳食纤维来源。然而，蒜皮中的膳食纤维绝大部分都是不溶性膳食纤维。CN102154400A公开了一种以豆渣为原料蒸汽爆破结合酶解制取膳食纤维的方法，快速提高了可溶性膳食纤维的含量。CN104905278A公开了一种甘薯渣膳食纤维的提取方法，采用碱法-蒸汽爆破-发酵法结合方法提取甘薯渣膳食纤维,使甘薯渣膳食纤维中可溶性膳食纤维比例显著提升。本发明采用蒸汽爆破处理来源广，成本低的蒜皮，联合酶法制备蒜皮可溶性膳食纤维，不仅解决了蒜皮废料被浪费问题，变废为宝，还扩充了可溶性膳食纤维的原料来源，制备出优质的可溶性膳食纤维。技术实现要素：：本发明的目的是采用蒸汽爆破处理蒜皮，联合酶法制备可溶性膳食纤维，旨在提高蒜皮可溶性膳食纤维含量，提升蒜皮膳食纤维品质，提高大蒜的附加值和综合利用率。蒜皮膳食纤维，其基本成分如下：上述蒜皮膳食纤维的蒸汽爆破进行改性的方法，按照以下步骤完成：(1)除杂：去除枯黄叶及其他杂物；(2)干燥：将蒜皮放置在60～80℃烘箱中18～24h，烘至恒重后，粉碎，过60目筛；(3)蒸汽爆破处理：将蒜皮粉末调节水分含量为10％～50％，控制维压时间10～50s，保持蒸汽压力0.5～2.5MPa，在此条件下进行爆破处理后，自然冷却，冷冻干燥24～36h，冻干后粉碎，过60目筛，制得改性蒜皮膳食纤维。上述蒜皮膳食纤维的蒸汽爆破和联合酶解技术进行改性的方法，按照以下步骤完成：(1)除杂：去除枯黄叶及其他杂物；(2)干燥：将蒜皮放置在60～80℃烘箱中18～24h，烘至恒重后，粉碎，过60目筛；(3)蒸汽爆破处理：将蒜皮粉末调节水分含量为10％～50％，控制维压时间10～50s，保持蒸汽压力0.5～2.5MPa，在此条件下进行爆破处理后，自然冷却，冷冻干燥24～36h，冻干后粉碎，过60目筛，制得改性蒜皮膳食纤维a；(4)联合酶解处理：将步骤(3)得到的改性蒜皮膳食纤维a置于高脚烧杯中，按照料液比1：40g/mL添加MES-TRIS缓冲溶液，按照底物与酶料液比为1:50g/μL添加耐高温α淀粉酶，盖上锡箔纸，在温度为95℃的水浴锅中水浴35min，反应结束立即将烧杯置于60℃的水浴锅中，待溶液冷却至60℃后，按照底物与酶料液比为1:100g/uL添加碱性蛋白酶继续反应30min，该酶解过程完成后，向烧杯中加入5mL3mol/L乙酸溶液，用10mol/LNaOH溶液在酶解液温度为60℃条件下调节溶液pH值至4.5，最后按照底物与酶料液比为1:50g/μL添加糖化酶，60℃水浴反应30min，至此酶解过程结束，得到酶解液；(5)离心：将步骤(4)得到的酶解液在5000×g的离心机中离心20min，取上清液；(6)醇沉：将步骤(5)得到的上清液按照上清液和乙醇体积比1:4(v/v)添加预热至60℃的无水乙醇，室温静置1h后，在5000×g的离心机中离心5min除去上清，得到沉淀物；(7)干燥：将步骤(6)得到的沉淀物冻干36h，得改性蒜皮膳食纤维b。其中步骤(4)中的MES-TRIS缓冲溶液配制方法如下：称取19.52g2-(N-吗啉代)乙烷磺酸和12.2g三羟甲基氨基甲烷，用1.7L蒸馏水溶解，用6mol/L氢氧化钠调pH至8.2，加水稀释至2L。上述蒜皮膳食纤维的应用，能抑制食物中铅离子的吸收。本发明所具有的优点是：本发明采用蒸汽爆破技术处理蒜皮，对爆破处理后的蒜皮可溶性膳食纤维含量进行研究，其含量达到17.55％，而未经蒸汽爆破处理的蒜皮，可溶性膳食纤维含量仅仅5.31％，且得到的蒜皮可溶性膳食纤维表面疏松多孔，吸水性好，抗氧化性强，是一种高品质膳食纤维。下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述，但发明的实施方式不限于此。具体实施方式对照例：未进行蒸汽爆破处理。称取蒜皮粉末1g置于100mL高脚烧杯中，加入40mLpH为8.2的MES-TRIS缓冲液和50μL耐高温α-淀粉酶进行第一次酶解，反应条件为：酶解温度95℃，酶解时间35min，反应结束后将烧杯立即置于60℃的水浴锅中，待溶液冷却至60℃后添加100μL碱性蛋白酶继续60℃水浴反应30min进行第二次酶解，待第二次酶解结束，向烧杯中加入3mol/L乙酸溶液5mL，用10mol/LNaOH溶液在酶解液温度为60℃条件下调节溶液pH值至4.5，最后加50μL的糖苷酶继续60℃水浴30min进行第三次酶解，将三次酶解反应结束后的酶解液于5000×g的离心机中离心20min，取上清液，按照上清液和乙醇体积比1:4(v/v)添加预热至60℃的无水乙醇，室温静置1h后以5000×g离心5min除去上清，将沉淀物冷冻干燥36h得到蒜皮可溶性膳食纤维成品。经测定，蒜皮可溶性膳食纤维的含量为5.31％。实施例1：蒸汽爆破处理蒜皮后，进行酶解制备蒜皮可溶性膳食纤维。调节蒜皮水分含量10％，固定维压时间20s，保持汽爆压力0.5MPa，在此条件下汽爆处理蒜皮粉，冷冻干燥汽爆后的蒜皮粉36h，制得汽爆蒜皮粉，粉碎该样品后，过60目筛，制得改性蒜皮膳食纤维a，接着进行联合酶解实验，酶解过程及后续步骤同对照例，得改性蒜皮膳食纤维b，经测定，蒜皮可溶性膳食纤维的含量为11.37％。实施例2：试验过程同实施例1，其不同为调节蒜皮水分含量20％。得改性蒜皮膳食纤维b，经测定，蒜皮可溶性膳食纤维的含量为14.87％。实施例3：试验过程同实施例1，其不同为调节蒜皮水分含量30％。得改性蒜皮膳食纤维b，经测定，蒜皮可溶性膳食纤维的含量为13.6％。实施例4：试验过程同实施例1，其不同为调节蒜皮水分含量40％。得改性蒜皮膳食纤维b，经测定，蒜皮可溶性膳食纤维的含量为14.02％。实施例5：试验过程同实施例1，其不同为调节蒜皮水分含量50％。得改性蒜皮膳食纤维b，经测定，蒜皮可溶性膳食纤维的含量为13.65％。实施例6：蒸汽爆破处理蒜皮后，进行酶解制备蒜皮可溶性膳食纤维。调节蒜皮水分含量20％，固定维压时间20s，保持汽爆压力1MPa，在此条件下汽爆处理蒜皮粉，冷冻干燥汽爆后的蒜皮粉36h，制得汽爆蒜皮粉，粉碎该样品后，过60目筛，制得改性蒜皮膳食纤维a，接着进行酶解实验，酶解过程及后续步骤均同对照例，得改性蒜皮膳食纤维b，经测定，蒜皮可溶性膳食纤维的含量为17.55％。实施例7：试验过程同实施例6，其不同为汽爆压力1.5MPa。得改性蒜皮膳食纤维b，经测定，蒜皮可溶性膳食纤维的含量为17.34％。实施例8：试验过程同实施例6，其不同为汽爆压力2.0MPa。得改性蒜皮膳食纤维b，经测定，蒜皮可溶性膳食纤维的含量为16.47％。实施例9：试验过程同实施例6，其不同为汽爆压力2.5MPa。得改性蒜皮膳食纤维b，经测定，蒜皮可溶性膳食纤维的含量为15.53％。实施例10：蒸汽爆破处理蒜皮后，进行酶解制备蒜皮可溶性膳食纤维。调节蒜皮水分含量20％，固定维压时间10s，保持汽爆压力1.0MPa，在此条件下汽爆处理蒜皮粉，然后冷冻干燥汽爆后的蒜皮粉36h，粉碎该冻干样品，过60目筛，制得改性蒜皮膳食纤维a，接着进行酶解实验，酶解过程及后续步骤均同对照例，得改性蒜皮膳食纤维b，经测定，蒜皮可溶性膳食纤维的含量为13.53％。实施例11：试验过程同实施例10，其不同为维压时间30s。得改性蒜皮膳食纤维b，经测定，蒜皮可溶性膳食纤维的含量为13.6％。实施例12：试验过程同实施例10，其不同为维压时间40s。得改性蒜皮膳食纤维b，经测定，蒜皮可溶性膳食纤维的含量为14.02％。实施例13：试验过程同实施例10，其不同为维压时间50s。得改性蒜皮膳食纤维b，经测定，蒜皮可溶性膳食纤维的含量为13.65％。实施例14：蒸汽爆破处理蒜皮后，进行酶解制备蒜皮可溶性膳食纤维。调节蒜皮水分含量30％，固定维压时间20s，保持汽爆压力1.0MPa，在此条件下汽爆处理蒜皮粉，然后冷冻干燥汽爆后的蒜皮粉36h，粉碎该冻干样品，过60目筛，制得改性蒜皮膳食纤维a，接着进行酶解实验，酶解过程及后续步骤均同对照例，得改性蒜皮膳食纤维b，经测定，蒜皮膳食纤维的各成分如下。表1.0基本成分表试验例1：蒜皮膳食纤维对大鼠体内铅离子吸收及其在组织中分布的影响研究1.1.1试验材料5周龄雄性SD大鼠由江苏大学动物实验中心提供(合格证编号：NO.201601301)，随机分配成10组，每组6只；饲料按照等热量的原则，由开源动物饲料(常州)有限公司加工制作，分成10组，饲料成分表如表1.1所示；乙酸铅，分析纯，国药化工制剂有限公司。表1.1饲料成分表(注：全营养组饲料成分表如表所示，其余各组不添加纤维素，按分组要求添加蒜皮膳食纤维或者乙酸铅。膳食纤维和乙酸铅不计算能量值。)1.1.2仪器设备ContrAA300连续光源原子吸收光谱仪，德国耶拿公司；XserieserⅡ电感耦合等离子体质谱仪，美国ThermalFisher；DK-98-Ⅱ电子调温万用电炉，天津泰斯特仪器有限公司；SP-100通风橱，无锡普瑞达试验装备有限公司。1.2试验方法1.2.1样品制备按照实施例14的所示方法进行多种酶的酶解、分离后，分别制得SDF与IDF，然后按照SDF:IDF＝1:3比例复配后制得膳食纤维(DF)，用于后续试验。1.2.2饲料配制以乙酸铅为铅离子(Pb)的暴露来源，添加到成分表1.1的饲料中，分为四大组：第一组为全营养组的饲料(Controldiet，如表1.1)，第二组为缺失膳食纤维的饲料(DF0％)，第三组为缺失膳食纤维且添加乙酸铅的饲料(分别为DF0％+Pb20mg/kg、DF0％+Pb100mg/kg、DF0％+Pb200mg/kg)，第四组为添加乙酸铅同时添加蒜皮蒸汽爆破膳食纤维的饲料(DF2.5％+Pb100mg/kg、DF5.0％+Pb100mg/kg、DF10.0％+Pb100mg/kg、DF5.0％+Pb20mg/kg、DF5.0％+Pb200mg/kg)。为保证大鼠年龄及重量在试验过程中没有显著性变化，试验周期为一周。试验结束后，测定铅的表观吸收率及在各组织中分布情况，观察各组之间铅的吸收率的变化。1.2.3动物饲养方法动物每两只一笼饲养，自由饮用双蒸水，自由摄食，并记录日进食量。饲养第1天和第7天称重，收集第七天的粪便和尿液，冻存于-20℃冰箱。从第七日结束禁食12h后，以5mL/kg鼠重注射10％水合氯醛麻醉后，腹腔静脉取血至肝素钠采血管，放血处死动物后，取肝、肾、脑、脾和股骨称重，冻存于-20℃冰箱。1.2.4铅含量测定方法测定粪便、尿液、血液和组织铅含量，在进行样品铅含量测定前，均先进行消化试验。具体如下：参照国标GB5009.12-2010中湿法消解法，取适量样品于100mL三角瓶中，放3至4粒玻璃珠，加混合酸(硝酸：高氯酸体积比9:1)10mL，加盖静置过夜，加一小漏斗在三角瓶上于电炉上消解，先微微加热至不再冒稠密泡沫后，中火消化，并不时地补充混合酸至瓶内出现密集的白烟，再继续中火消化一会至瓶内液体少量，冷却，加少量双蒸水，此时消化液呈无色透明，然后驱酸，最后试样消化液洗入或过滤入10mL容量瓶中，用水少量多次洗涤三角瓶，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀备用；同时作试剂空白。然后，用原子吸收光谱仪测定粪便、尿液和血液中铅含量，用电感耦合等离子体质谱仪测定肝、脾、骨、脑、肾中铅含量。料重比(R)、脏器指数(I)、日铅吸收率(A)、日铅进食量(F1)、日粪铅排出量(E1)、日尿铅排出量(E2)、组织铅含量(C)计算公式分别如下：R＝(F/G)(1.1)式(1.1)中R为料重比，g/g，；F为日饲料进食量，g；G为日增重，g。I＝(M1/M1)*1000(1.2)式(1.2)中I为脏器指数，g/g，；M1为脏器重，g；M1为鼠重，g。A＝(F1-E1-E2)/F1(1.3)式(1.3)中A为日铅吸收率，％，；F1为日铅进食量，mg；E1为日粪铅排出总量，mg；E2为日尿铅排出总量，mg。F1＝F×C1÷1000(1.4)式(1.4)中F1为日铅进食量，mg；F为日进食量，g；C1为饲料铅含量，mg/kg。E1＝G1×C2(1.5)式(1.5)中E1为日粪铅排出总量，mg；G1为日粪便排出总量，g；C2为粪便中铅含量，mg/g。E2＝V1×C3(1.6)式(1.6)中E2为日尿铅排出总量，mg；V1为日尿液排出总量，mL；C3为尿液中铅含量，mg/mL。C＝(M3/M1)(1.7)式(1.7)中C器脏铅含量，μg/g；M3为器脏铅总质量，mg；M1为脏器重，g。1.3统计处理：用SPSS软件做方差分析和检验各指标均数组间差异的显著性分析。1.4结果和讨论1.1.1饲料中铅对鼠生长性能的影响料重比、脏器指数测试结果分别如表1.2和表1.3所示。表1.2始重、终重，日增重和料重比始重(g)终重(g)料重比(g/g)日增重(g/d)对照215.83±1.04261.83±1.663.01±0.146.57±1.16DF0％216.33±6.25260.50±7.213.69±0.856.31±2.20DF0％+Pb(20mg/kg)217.33±7.75258.67±11.723.57±0.115.90±1.48DF0％+Pb(100mg/kg)209.50±6.38256.83±8.333.34±0.446.76±1.82DF0％+Pb(200mg/kg)217.00±1.82257.83±10.133.55±0.405.83±1.31DF2.5％+Pb(100mg/kg)215.50±3.77261.50±11.463.65±1.136.00±2.25DF5.0％+Pb(100mg/kg)215.50±5.27251.50±29.323.30±0.215.57±2.54DF10.0％+Pb(100mg/kg)212.50±1.36258.00±6.563.04±0.166.50±2.92DF5.0％+Pb(20mg/kg)215.33±5.48265.17±8.172.93±0.367.12±1.38DF5.0％+Pb(200mg/kg)211.67±1.04266.17±1.043.30±0.727.36±1.01由表1.2及表1.3可知，各项生理指标均无显著性差异。表明20mg/kg，100mg/kg，200mg/kg三种浓度的铅添加量均对鼠生长性能不产生影响。通过文献报道的短期铅盐饲喂动物实验，最低致死剂量在为300～400mg/kg范围内。所以本试验的铅离子暴露水平符合慢性中毒的过程。而实验选用三个浓度，是因为在进行体外吸附试验时，随着基底浓度的增加，吸附效率增加，当基底浓度达到一定浓度时，吸附效率增长缓慢至不再增加(数据未给出)。表1.3器脏指数1.1.2膳食纤维对粪铅、尿铅排出量的影响日粪铅和日尿铅的试验数据见表1.4。由表可知粪铅排出量远远大于尿铅，所以铅主要以粪便形式排出。在本试验浓度范围内，铅离子添加量为20mg/kg时，铅离子吸收率为53.6％，当添加量增加到200mg/kg时，吸收率增加到91.63％。表明随着铅离子暴露浓度的增加，铅离子吸收率逐步增加。Breton等人研究指出，肠道微生物对重金属离子的吸收起到非常重要的屏障作用。因此，这可能是由于铅离子浓度的增加，加大了对动物肠道微生物及肠道上皮细胞的毒性，破坏了动物肠道的微生物屏障等功能，致使吸收率增加。表1.4第七日粪铅、尿铅排出量分组日粪铅排出量(mg)日尿铅排出(μg)日铅吸收(％)对照0.050a±0.0750.090a±0.001-DF0％0.034a±0.0040.095a±0.005-DF0％+Pb20mg/kg0.342ab±0.0590.465b±0.06553.6a±5.68DF0％+Pb100mg/kg1.610c±0.2830.467b±0.00767.1b±8.03DF0％+Pb200mg/kg1.590b±0.0900.778cd±0.06991.63c±1.10DF2.5％+Pb100mg/kg2.543d±0.2731.575e±0.26945.4a±1.91DF5.0％+Pb100mg/kg2.092d±0.0480.996d±0.02553.0a±5.07DF10.0％+Pb100mg/kg2.089d±0.3741.577e±0.00645.6a±6.50DF5.0％+Pb20mg/kg0.606b±0.0390.576bc±0.17817.7e±1.38DF5.0％+Pb200mg/kg1.931d±0.3201.551e±0.43070.10b±6.64(注：显著性水平p<0.05)添加蒸汽爆破蒜皮膳食纤维组的铅排出量相比较于未添加组，粪铅及尿铅排出量均有所增加。5％蒸汽爆破蒜皮膳食纤维添加组相比于未添加组，铅离子添加量分别为20mg/kg，100mg/kg，200mg/kg时，铅离子的吸收率分别从53.6％，67.1％，91.3％降到17.7％，53.0％，70.10％，下降幅度将近20％。但是，膳食纤维添加量不同并没有引起粪铅和尿铅排出量的显著性差异。这和张立实等人研究魔芋精粉对铅离子吸收率结果一致。总之，上述结果表明，蒜皮膳食纤维对铅离子肠道吸收有一定的抑制作用，但是不存在剂量-反应关系。1.1.3膳食纤维对大鼠血铅和组织铅含量的影响各组织铅含量数据结果见表1.5。由表可知，血液中铅离子浓度在铅离子添加量为100mg/kg时最大，和组织中铅离子含量结果一致。在铅离子添加量为100mg/kg时，分别添加2.5％、5.0％、10.0％的蒜皮蒸汽爆破膳食纤维均使得血铅含量显著降低，但三组之间没有显著性差异关系，和粪铅、尿铅排出量结果一致。在铅离子添加量分别为20mg/kg、100mg/kg、200mg/kg时，添加5.0％的膳食纤维均能显著降低血铅浓度。表1.5组织铅含量(注：显著性水平p<0.05)在各个组织铅含量中，试验组各个组织中铅暴露量均大于对照组，其中组织铅含量按大到小依次是股骨>肾>肝>脾>脑。这与有关报道的进入体内铅主要蓄积在骨骼中是一致地。铅离子暴露量为20mg/kg时，添加5％的膳食纤维对脾铅含量起减少作用，股骨、肾、肝和脑铅含量没有显著性差异。铅离子暴露量为100mg/kg时，饲料中添加膳食纤维能使肾、股骨中铅含量显著减少，但加大膳食纤维剂量不会增大降低的幅度，这和铅吸收率结果一致。但是当铅离子暴露量达到200mg/kg时，5％的膳食纤维添加量使肾、骨和肝中铅含量显著增加，且当膳食纤维添加量为5％时，铅离子添加量越高，其肾、肝和股骨中铅含量越高，脾和脑中铅含量没有显著性差异。在本试验范围内，膳食纤维对一定浓度的铅离子有抑制吸收的作用，但是铅离子浓度过高反而有促进其累积的作用。这一现象出现的原因还有待进一步研究。临床上采用排铅药物进行螯合治疗来改善尿酸盐的排泄，与血液、肾脏、肝脏和脑组织中等靶器官中的众多金属离子产生强大的络合力，形成络合物，随尿、粪等排出体外。也有报道表明，二巯基丁二酸这种螯合剂，当血铅达到一定水平时，再使用反而效果不明显。在所有重金属中，以铅和镉迁移性强，毒性大成为备受关注的对象。自然饲养过程中的报道更为少见。本试验在自然进食状态证明通过蒸汽爆破改性的蒜皮膳食纤维能抑制铅离子的吸收。(1)饲料中铅离子添加量为20mg/kg、100mg/kg、200mg/kg时，蒸汽爆破改性的蒜皮膳食纤维能显著地提高粪铅、尿铅排出量，降低铅吸收率。但是增大蒜皮膳纤维的添加量不能更大程度的降低吸收率。(2)蒸汽爆破改性的蒜皮膳食纤维会不同程度地改变铅离子在组织中分布情况。5％的蒜皮膳食纤维添加量在铅离子添加量为100mg/kg时，能够降低其在肾、股骨中的蓄积量；但铅离子添加量为200mg/kg时，反而会增加其在肝、肾和股骨中的蓄积量。当前第1页1 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