本发明涉及一种提高米糠可溶性膳食纤维抗氧化性的方法，具体涉及一种先利用脂肪氧合酶催化反应，然后低温脱脂，再利用葡萄糖氧化酶催化反应，最后碱溶醇沉提取可溶性膳食纤维的方法。
背景技术
米糠是稻谷加工中最重要的一类副产物，包括稻谷籽粒的果皮层、种皮层、糊粉层和部分胚乳细胞等。我国是全球最大的稻谷生产国，稻谷产量达2亿吨左右，米糠年产量1400万吨左右。我国米糠资源稳居世界首位，但大部分米糠都被用作动物饲料，综合利用水平较低，造成了严重的资源浪费。膳食纤维是米糠中含量最高的营养成分，约为20～27%，在脱脂米糠中更是高达30%以上。米糠膳食纤维具有多种生理活性功能，包括抑制血清胆固醇上升、降低血脂水平和调节肠道功能等，对预防冠心病、糖尿病和某些癌症具有重要作用。目前，米糠膳食纤维已被广泛应用于焙烤食品、面制品、乳制品、肉制品和饮料等，以改善食品质构、口感和营养，研究和开发米糠膳食纤维及相关产品对提高米糠综合利用水平具有重要意义。
根据溶解性不同，米糠膳食纤维分为不溶性膳食纤维和可溶性膳食纤维。相比于米糠不溶性膳食纤维，米糠可溶性膳食纤维具有更强的生理活性作用，可以作为营养强化剂、免疫调节剂等用于食品和医药行业。但是，米糠膳食纤维中90%以上为不溶性膳食纤维，主要包括纤维素、半纤维素和木质素，而可溶性膳食纤维仅占米糠膳食纤维总量的6%左右，主要由水溶性半纤维素构成。因此，米糠可溶性膳食纤维很有利用价值却又难以制备得到。
目前常用的米糠可溶性膳食纤维提取方法主要有：（1）经典的水溶醇沉法，提取率太低，通常仅为2～3%（以米糠计），开发应用价值不大；（2）碱溶醇沉法，提取率较高，但强碱作用下容易破坏活性多糖的结构和生理活性；（3）采用纤维素酶提取，提取率可高达8%以上，但会极大地改变米糠可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维的结构和性质；（4）利用超微粉碎、双螺杆挤压、超声波等辅助方法，在一定程度上可以提高米糠可溶性膳食纤维的提取率，但对提高其抗氧化性没有明显作用，甚至可能会有负面影响。抗氧化性是米糠可溶性膳食纤维最主要的生理活性之一，但是米糠膳食纤维结构致密，很难直接发挥其生理活性作用，通常都要通过物理法、化学法、酶法改性来提高其生理活性。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种方法简单、易于控制的提高米糠可溶性膳食纤维抗氧化性的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种提高米糠可溶性膳食纤维抗氧化性的方法，按照以下方法制成：（1）在新鲜米糠中加入脂肪氧合酶控温控湿反应；（2）采用低温浸出法脱脂得到脱脂米糠，（3）先在脱脂米糠中加入葡萄糖氧化酶控温反应，再采用碱溶醇沉法提取米糠可溶性膳食纤维，冷冻干燥，即得到抗氧化性较好的米糠可溶性膳食纤维。
具体按照以下方法制成：
（1）米糠预处理：将新鲜米糠粉碎，得到平均细度为100～120目的米糠细粉（优选采用高速万能粉碎机粉碎）；以ph6.5～7.0的磷酸缓冲液为溶剂，配制脂肪氧合酶浓度为4～6mg/l的脂肪氧合酶溶液（优选其中酶活为2×105～3×105u/l）；将脂肪氧合酶溶液与米糠细粉按质量比50～60:100混合，并搅拌均匀（优选用悬臂式搅拌器搅拌），搅拌速率100～200r/min，搅拌时间30～60min，得混合后的米糠；将混合后的米糠放于人工气候箱的托盘中，温度25～40℃，相对湿度85～95%，反应16～18h，得到酶催化反应后的米糠；
（2）脱脂米糠的制备：将步骤（1）所得酶催化反应后的米糠用正己烷进行低温脱脂，料液质量体积比为1:2～4（g:ml），温度15～20℃，时间30～60min，重复脱脂2～4次，将脱脂后的米糠置于烘箱中，在40～45℃下干燥6～8h（以去除残留溶剂），得到脱脂米糠；
（3）米糠可溶性膳食纤维的制备：以ph5.5～6.5的磷酸缓冲液为溶剂，配制葡萄糖氧化酶浓度为2～4g/l的葡萄糖氧化酶溶液（优选其中酶活为4×105～8×105u/l）；再将步骤（2）所得脱脂米糠和本步骤中所得葡萄糖氧化酶溶液以料液质量体积比1:10～12（g:ml）混合，在温度30～40℃下搅拌反应2～4h；维持温度不变，调混合液ph至9.0～9.2（优选用1～2mol/l的naoh溶液），搅拌4～6h后，将悬浮液在4～6℃条件下、8000～10000r/min离心20～30min，取上清液，调节ph至4.0～4.2（优选用1～2mol/l的hcl溶液），静置30～40min，然后在4～6℃条件下、8000～10000r/min离心20～30min，去除沉淀，再往上清液中加入相当于上清液体积4～6倍的体积浓度为95%的乙醇溶液，静置8～12h，抽滤去除乙醇后，用蒸馏水洗涤沉淀2～4次，所得沉淀室温下真空干燥12～16h，即得米糠可溶性膳食纤维。
进一步，步骤（1）中，所述新鲜米糠的酸值≤4mgkoh/g油。
本发明得到的米糠可溶性膳食纤维的提取率为8.2～8.6%，得到的米糠可溶性膳食纤维具有较好的抗氧化性，还原力0.955～0.978，金属螯合率56.12～62.13%，abts+、dpph•、•oh、o2-•清除率分别为54.33～60.15%、85.42～87.31%、35.99～36.44%、79.15～82.37%。
本发明利用脂肪氧合酶产生的自由基，促使米糠可溶性膳食纤维中的阿拉伯木聚糖、α-葡聚糖、β-聚半乳糖等活性多糖与谷维素中的阿魏酸通过酯键氧化交联，从而提高米糠可溶性膳食纤维中的抗氧化基团——酚类基团的含量。然后通过低温脱脂，保护米糠可溶性膳食纤维中的抗氧化基团不被高温降解或氧化。再利用葡萄糖氧化酶消耗体系中的氧气，一方面保护抗氧化基团在可溶性膳食纤维提取过程中不被氧化，另一方面可产生少量过氧化氢。随后，过氧化氢在较温和的碱性（ph9.0～9.2）条件下，促使部分不溶性半纤维素转变为水溶性半纤维素，一定程度上可提高米糠可溶性膳食纤维的提取率。另外，过氧化氢通过对米糠不溶性膳食纤维高级结构中主要分子间作用力——氢键的影响，还可改善米糠不溶性膳食纤维的持水力、持油力、膨胀力等性质。
本发明的有益效果如下：
（1）通过采用低温脱脂法结合较温和的碱溶醇沉法，并辅以脂肪氧合酶和葡萄糖氧化酶处理，使提取的米糠可溶性膳食纤维的还原力、金属离子螯合能力和自由基清除能力均显著提高。
（2）通过利用葡萄糖氧化酶产生的少量过氧化氢，在较温和的碱性条件下，适度改性不溶性半纤维素，转化为可溶性半纤维素，一定程度上提高了米糠可溶性膳食纤维的提取率，同时还改善了米糠不溶性膳食纤维的功能性质。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例所使用的原料新鲜米糠购自湖南长沙霞凝国家粮食储备库；脂肪氧合酶（cas编号9029-60-1）、葡萄糖氧化酶（cas编号9001-37-0）和其它化学试剂，均通过常规商业途径获得。
实施例1
本实施例之提高米糠可溶性膳食纤维抗氧化性的方法，具体操作步骤如下：
（1）米糠预处理：将100g新鲜米糠（酸值3.5mgkoh/g油）用高速万能粉碎机粉碎，得到平均细度为100目的米糠细粉；以ph6.5的磷酸缓冲液为溶剂，配制脂肪氧合酶浓度为4mg/l（酶活为2×105u/l）的脂肪氧合酶溶液，将脂肪氧合酶溶液与米糠细粉按质量比50:100混合，并用悬臂式搅拌器搅拌均匀，搅拌速率100r/min，搅拌时间30min，得混合后的米糠；将混合后的米糠放于人工气候箱的托盘中，温度25℃，相对湿度85%，反应18h，得到酶催化反应后的米糠。
（2）脱脂米糠的制备：将步骤（1）得到的酶催化反应后的米糠用正己烷进行低温脱脂，料液质量体积比为1:2（g:ml），温度15℃，时间60min，重复脱脂2次，将脱脂后的米糠置于烘箱中，在40℃下干燥8h（以去除残留溶剂），得到脱脂米糠；
（3）米糠可溶性膳食纤维的制备：以ph5.5的磷酸缓冲液为溶剂，配制葡萄糖氧化酶浓度为2g/l（酶活为4×105u/l）的葡萄糖氧化酶溶液，再将步骤（2）得到的脱脂米糠和本步骤中所得葡萄糖氧化酶溶液以料液质量体积比以1:10（g:ml）混合，在温度30℃下搅拌反应4h；维持温度不变，用1mol/l的naoh溶液调ph至9.0，搅拌6h后，将悬浮液在4℃条件下、8000r/min离心30min，取上清液，用1mol/l的hcl溶液调ph至4.0，静置40min，然后在4℃条件下、8000r/min离心30min，去除沉淀，再往上清液中加入相当于上清液体积4倍的体积浓度为95%的乙醇溶液，静置12h，抽滤去除乙醇后，用蒸馏水洗涤沉淀2次，所得沉淀室温下真空干燥16h，即得米糠可溶性膳食纤维，提取率为8.2%。
本实施例以上方法制备的米糠可溶性膳食纤维为试验组。同时，以相同批次新鲜米糠为原料，不添加脂肪氧合酶和葡萄糖氧化酶，并采用常规方法制取米糠可溶性膳食纤维，作为对照组，具体方法如下：
（1）米糠预处理：将100g新鲜米糠（酸值3.5mgkoh/g油）用高速万能粉碎机粉碎，得到平均细度为100目的米糠细粉；
（2）脱脂米糠的制备：将步骤（1）得到的米糠细粉用正己烷进行常温脱脂，料液质量体积比为1:2（g:ml），温度25℃，时间60min，重复脱脂2次，将脱脂后的米糠置于烘箱中，在40℃下干燥8h，去除残留溶剂，得到脱脂米糠；
（3）米糠可溶性膳食纤维的制备：将步骤（2）得到的脱脂米糠与蒸馏水以1:10（g:ml）料液比混合，用1mol/lnaoh溶液调ph至9.0，搅拌6h后将悬浮液在4℃条件下8000r/min离心30min，取上清液，用1mol/l的hcl溶液调ph至4.0，静置40min，然后在4℃条件下8000r/min离心30min，去除沉淀，再在上清液中加入4倍体积的95%乙醇，静置12h，抽滤去除乙醇后用蒸馏水洗涤沉淀2次，所得沉淀室温下真空干燥16h，即得米糠可溶性膳食纤维，提取率为5.3%。
对照组和试验组米糠可溶性膳食纤维的抗氧化性测定操作如下：
取3g米糠可溶性膳食纤维于锥形瓶中，加入30ml体积浓度为80%的甲醇溶液，室温下磁力搅拌提取2h后过滤，将滤液转入50ml棕色容量瓶中，定容至刻度，作为测定抗氧化性的待测液。
1、米糠可溶性膳食纤维还原力测定
取0.4ml米糠可溶性膳食纤维待测液于试管中，加入2.5ml0.2mol/l的ph6.6的磷酸盐缓冲液，再加入2.5ml1%铁氰化钾溶液，混合均匀后置于50℃水浴中，反应20min，再加入2.5ml10%三氯乙酸，混匀后6000r/min离心10min。取上清液2.5ml，加2.5ml超纯水和0.5ml0.1%fecl3，混合均匀静置10min后，测定700nm处吸光值od700，即为还原力值。
2、米糠可溶性膳食纤维金属离子螯合能力测定
取3ml米糠可溶性膳食纤维待测液于10ml试管中，加入0.2ml2mol/l的硫酸亚铁溶液，再加入0.4ml5mmol/l菲啰嗪溶液，混合均匀，室温条件下静置10min，测定其在562nm的吸光值a1，对照组以80%甲醇代替样液，测定对照组的吸光值a0。米糠可溶性膳食纤维金属螯合率计算公式如下：
3、米糠可溶性膳食纤维清除abts+•能力测定
取5ml7mmol/labts和88μl140mmol/l的过硫酸钾混合均匀，锡箔纸包裹后置于4℃冰箱中过夜，形成abts+•自由基储备液。使用前用0.05mol/lph7.4磷酸盐缓冲液稀释成工作液，要求其在30℃、734nm波长下的吸光度为0.70±0.02。取40μl的米糠可溶性膳食纤维待测液，加入3ml的abts+•工作液，25℃条件下反应6min，测定734nm处吸光度，记为a1；用等体积无水乙醇作空白，测定734nm处的吸光度，记为a0。abts+•清除率计算公式如下：
4、米糠可溶性膳食纤维清除dpph•能力测定
准确称量dpph标准品2.56mg，用无水甲醇溶解后定容至100ml，使用前将其稀释至6.5×10-5mol/l。取0.2ml米糠可溶性膳食纤维待测液于试管中，加入3.8mldpph溶液，25℃下避光反应30min，测定517nm的吸光值ai，同时测定3.8mldpph溶液与0.2ml无水甲醇混合液的吸光度ac，以及0.2ml米糠可溶性膳食纤维抗氧化物质的提取液与3.8ml无水甲醇混合液的吸光度aj，根据下式计算dpph•清除率：
5、米糠可溶性膳食纤维清除•oh能力测定
准确称量米糠可溶性膳食纤维0.100g，用蒸馏水溶解后定容至50ml，然后取1.0ml溶液于试管中，按顺序分别加入0.5ml9mmol/l水杨酸-乙醇溶液、0.5ml9mmol/lfeso4溶液和5.0ml0.5%h2o2溶液，25℃条件下反应20min，在510nm处测定吸光度，记为a1，以不加可溶性膳食纤维溶液作为空白，记录吸光度a0。根据以下公式计算•oh清除率：
6、米糠可溶性膳食纤维清除o2-•能力测定
将米糠可溶性膳食纤维待测液稀释5倍，然后取1ml稀释液，加入1ml超纯水和1.8ml0.1mol/lph8.2tris-hcl-edta缓冲液，25℃条件下反应10min，加入0.2ml5mmol/l邻苯三酚溶液，迅速摇匀于320nm处每隔30s测吸光度一次，连续测定5min，计算吸光值随时间变化的斜率δa0（r2>0.99），对照组以80%甲醇代替样品计算斜率δa1，样品管相比对照管斜率下降的百分比反映其对o2-•清除能力。
经测定，本实施例试验组米糠可溶性膳食纤维的还原力0.955，金属螯合率56.12%，abts+、dpph•、•oh、o2-•清除率分别为54.33%、85.42%、35.99%、79.15%。
对照组米糠可溶性膳食纤维的还原力0.500，金属螯合率17.15%，abts+、dpph•、•oh、o2-•清除率分别为19.22%、52.00%、12.11%、51.87%。
试验组米糠可溶性膳食纤维的还原力是对照组的1.91倍，金属螯合率是对照组的3.27倍，abts+、dpph•、•oh、o2-•清除率分别是对照组的2.83倍、1.64倍、2.97倍、1.53倍。
实施例2
本实施例之提高米糠可溶性膳食纤维抗氧化性的方法，具体操作步骤如下：
（1）米糠预处理：将100g新鲜米糠（酸值3.6mgkoh/g油）用高速万能粉碎机粉碎，得到平均细度为110目的米糠细粉，以ph6.8的磷酸缓冲液为溶剂，配制脂肪氧合酶浓度为5mg/l的脂肪氧合酶溶液（酶活为2.5×105u/l），将脂肪氧合酶溶液与米糠细粉按质量比55:100（w:w）混合，并用悬臂式搅拌器搅拌均匀，搅拌速率150r/min，搅拌时间45min，得混合后的米糠；将混合后的米糠放于人工气候箱的托盘中，温度32℃，相对湿度90%，反应17h，得到酶催化反应后的米糠；
（2）脱脂米糠的制备：将步骤（1）得到的酶催化反应后的米糠用正己烷进行低温脱脂，料液质量体积比为1:3（g:ml），温度18℃，时间45min，重复脱脂3次，将脱脂后的米糠置于烘箱中，在42℃下干燥7h（以去除残留溶剂），得到脱脂米糠；
（3）米糠可溶性膳食纤维的制备：以ph6.0的磷酸缓冲液为溶剂，配制葡萄糖氧化酶浓度为3g/l的葡萄糖氧化酶溶液（酶活为6×105u/l），再将步骤（2）得到的脱脂米糠和本步骤中所得葡萄糖氧化酶溶液以料液质量体积比1:11（g:ml）混合，在温度35℃下搅拌反应3h；维持温度不变，用1.5mol/l的naoh溶液调ph至9.1，搅拌5h后，将悬浮液在5℃条件下、9000r/min离心25min，取上清液，用1.5mol/l的hcl溶液调ph至4.1，静置35min，然后在5℃条件下、9000r/min离心25min，去除沉淀，再往上清液中加入相当于上清液体积5倍的体积浓度为95%的乙醇溶液，静置10h，抽滤去除乙醇后，用蒸馏水洗涤沉淀3次，所得沉淀室温下真空干燥14h，即得米糠可溶性膳食纤维，提取率为8.5%。
以上方法制备的米糠可溶性膳食纤维为试验组。同时，以相同批次新鲜米糠为原料，不添加脂肪氧合酶和葡萄糖氧化酶，并采用常规方法制取米糠可溶性膳食纤维，作为对照组，具体方法如下：
（1）米糠预处理：将100g新鲜米糠（酸值3.6mgkoh/g油）用高速万能粉碎机粉碎得到平均细度为110目的米糠细粉；
（2）脱脂米糠的制备：将步骤（1）得到的米糠细粉用正己烷进行常温脱脂，料液比1:3（g:ml），温度30℃，时间45min，重复脱脂3次，将脱脂后的米糠置于烘箱中在42℃下干燥7h，去除残留溶剂，得到脱脂米糠。
（3）米糠可溶性膳食纤维的制备：将步骤（2）得到的脱脂米糠与蒸馏水以1:11（m:v）料液比混合，用1.5mol/l的naoh溶液调ph至9.1，搅拌5h后将悬浮液在5℃条件下9000r/min离心25min，取上清液，用1.5mol/l的hcl溶液调ph至4.1，静置35min，然后在5℃条件下9000r/min离心25min，去除沉淀，再在上清液中加入相当于上清液体积5倍的体积浓度为95%的乙醇溶液，静置10h，抽滤去除乙醇后用蒸馏水洗涤沉淀3次，所得沉淀室温下真空干燥14h，即得米糠可溶性膳食纤维，提取率为5.4%。
对照组和试验组米糠可溶性膳食纤维的抗氧化性测定方法与实施例1中的测定方法相同。
经测定，试验组米糠可溶性膳食纤维的还原力0.972，金属螯合率60.15%，abts+、dpph•、•oh、o2-•清除率分别为59.22%、87.07%、36.15%、81.52%。
对照组米糠可溶性膳食纤维的还原力0.512，金属螯合率17.19%，abts+、dpph•、•oh、o2-•清除率分别为19.77%、52.33%、15.41%、52.66%。
试验组米糠可溶性膳食纤维的还原力是对照组的1.90倍，金属螯合率是对照组的3.50倍，abts+、dpph•、•oh、o2-•清除率分别是对照组的3.17倍、1.66倍、2.35倍、1.55倍。
实施例3
本实施例之提高米糠可溶性膳食纤维抗氧化性的方法，具体操作步骤如下：
（1）米糠预处理：将100g新鲜米糠（酸值4.0mgkoh/g油）用高速万能粉碎机粉碎，得到平均细度为120目的米糠细粉；以ph7.0磷酸缓冲液为溶剂，配制脂肪氧合酶浓度为6mg/l（酶活为3×105u/l）的脂肪氧合酶溶液，将脂肪氧合酶溶液与米糠细粉按质量比60:100（w:w）混合，并用悬臂式搅拌器搅拌均匀，搅拌速率200r/min，搅拌时间30min，得混合后的米糠；将混合后的米糠放于人工气候箱的托盘中，温度40℃，相对湿度95%，反应16h，得到酶催化反应后的米糠；
（2）脱脂米糠的制备：将步骤（1）得到的酶催化反应后的米糠用正己烷进行低温脱脂，料液质量体积比为1:4（g:ml），温度20℃，时间30min，重复脱脂4次，将脱脂后的米糠置于烘箱中，在45℃下干燥6h（以去除残留溶剂），得到脱脂米糠；
（3）米糠可溶性膳食纤维的制备：以ph6.5的磷酸缓冲液为溶剂，配制葡萄糖氧化酶浓度为4g/l（酶活为8×105u/l）的葡萄糖氧化酶溶液，再将步骤（2）得到的脱脂米糠和本步骤中所得葡萄糖氧化酶溶液以料液质量体积比1:12（g:ml）混合，在温度40℃下搅拌反应2h，维持温度不变，用2mol/l的naoh溶液调ph至9.2，搅拌4h后，将悬浮液在6℃条件下、10000r/min离心20min，取上清液，用2mol/l的hcl溶液调ph至4.2，静置30min，然后在6℃条件下、10000r/min离心20min，去除沉淀，再往上清液中加入相当于上清液体积6倍的体积浓度为95%的乙醇溶液，静置8h，抽滤去除乙醇后，用蒸馏水洗涤沉淀4次，所得沉淀室温下真空干燥12h，即得米糠可溶性膳食纤维，提取率为8.6%。
以上方法制备的米糠可溶性膳食纤维为试验组。同时，以相同批次新鲜米糠为原料，不添加脂肪氧合酶和葡萄糖氧化酶，并采用常规方法制取米糠可溶性膳食纤维，作为对照组，具体方法如下：
（1）米糠预处理：将100g新鲜米糠（酸值4.0mgkoh/g油）用高速万能粉碎机粉碎得到平均细度为120目的米糠细粉。
（2）脱脂米糠的制备：将步骤（1）得到的米糠细粉用正己烷进行常温脱脂，料液质量体积比1:4（g:ml），温度35℃，时间30min，重复脱脂4次，将脱脂后的米糠置于烘箱中在45℃下干燥6h，去除残留溶剂，得到脱脂米糠。
（3）米糠可溶性膳食纤维的制备：将步骤（2）得到的脱脂米糠与蒸馏水以1:12g:ml料液比混合，用2mol/l的naoh溶液调ph至9.2，搅拌4h后将悬浮液在6℃条件下、10000r/min离心20min，取上清液，用2mol/l的hcl溶液调ph至4.2，静置30min，然后在6℃条件下10000r/min离心20min，去除沉淀，再在上清液中加入相当于上清液体积6倍的体积浓度为95%的乙醇溶液，静置8h，抽滤去除乙醇后用蒸馏水洗涤沉淀4次，所得沉淀室温下真空干燥12h，即得米糠可溶性膳食纤维，提取率为5.5%。
对照组和试验组米糠可溶性膳食纤维的抗氧化性测定方法与实施例1中的测定方法相同。
经测定，试验组米糠可溶性膳食纤维的还原力0.978，金属螯合率62.13%，abts+、dpph•、•oh、o2-•清除率分别为60.15%、87.31%、36.44%、82.37%。
对照组米糠可溶性膳食纤维的还原力0.517，金属螯合率18.64%，abts+、dpph•、•oh、o2-•清除率分别为20.55%、53.42%、16.45%、56.00%。
试验组米糠可溶性膳食纤维的还原力是对照组的1.89倍，金属螯合率是对照组的3.33倍，abts+、dpph•、•oh、o2-•清除率分别是对照组的2.93倍、1.63倍、2.22倍、1.47倍。