一种大豆膳食纤维的制备方法与流程

本发明属于食品加工领域，具体涉及一种大豆膳食纤维的制备方法。

背景技术：

膳食纤维(dietaryfiber,df)是一类植物碳水化合物混合物的总称,因对人体有着重要的生理功能而被誉为“第七营养素”。因此，高活性膳食纤维的研发以及应用于食品加工和作为保健（功能）食品成为目前食品行业关注的热点。

我国是世界上最早种植大豆的国家，同时也是世界上少数的非转基因大豆生产区。大豆是植物性食物中蛋白质最多（35%-40%）的食品，可以作为动物性蛋白的替代品食用。大豆中含有许多人体必需氨基酸，尤其富含谷类蛋白缺乏的赖氨酸，同时大豆中还含有丰富的矿物质和维生素。此外，大豆中不含胆固醇且大豆异黄酮类物质的含量丰富，因而具有预防骨质疏松症，降低人体血清胆固醇，防止脑溢血和动脉硬化的功效，因此，将大豆开发成新型大豆食品已越来越受人们关注。目前大豆制品种类层出不穷，大豆制品的加工会产生大量的豆渣副产物，如加工大豆分离蛋白会产生约30%-35%的豆渣，加工豆浆豆腐会产生约50%的豆渣，据统计，我国每年当作废弃物的豆渣可达几百万吨，每100万吨豆渣的价值相当于10万吨大豆，而对豆渣的利用也仅限于当作动物饲料或肥料。豆渣是大豆加工副产品，所含的热量特别少，膳食纤维却占了干基一多半。临床实验证明，大豆膳食纤维具有较强的生理与医疗功能。膳食纤维具有吸附留在十二指肠内的内源性胆固醇，对于来自其他食物的内源性胆固醇同样具有吸附能力，这样便阻止了人体对胆固醇的吸收，进而能够有效的降低血浆和肝脏中的胆固醇含量，因此具有控制高血压、预防冠心病等功能。膳食纤维能够抑制胰高血糖素的分泌，同是还能够降低餐后的碳水化合物吸收速度，能够起到控制进食后血糖的迅速升高现象，这样就具有了使胰岛素的分泌兴奋度降低的功能，同时能够使氨基酸的代谢，因此，豆渣具有一定治疗糖尿病的作用。豆渣中的膳食纤维食用后具有一定的饱腹感，因此对于想限制自己饮食的人很有用，少吃一点就能够产生饱腹感。因此食用含豆渣的食品能够有效的抑制肥胖，队友那些通过节食控制体重的人们非常有效果。而且纤维素还具有促进肠蠕动的作用，有通便效果，能够缓解便秘、预防肠癌。

膳食纤维的提取方法大致分为四类：化学提取法、酶提取法、化学试剂－酶结合提取法、膜分离法、发酵提取法。其中，化学法容易有化学试剂残留的问题，产品有异味。酶法中的酶不容易渗透入纤维结晶区，对于纤维结合较紧密的蛋白质清除效果较差且酶的价格相对较高、生产中成本大。常用的酶包括α-淀粉酶、糖化酶、胰蛋白酶、碱性蛋白酶、木瓜蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶、阿拉伯聚糖酶等。膜分离法对设备要求较高，且不能制备不溶性膳食纤维。目前，用微生物发酵法提取大豆渣膳食纤维的研究工艺尚未成熟。与化学分离法、化学试剂-酶结合分离法、超声波辅助提取法和膜分离法相比，用发酵法提取的膳食纤维更安全、纯度高，更重要的是提取过程简单、成本低、易实现工业化生产。

近年来，马克斯克鲁维酵母(kluyveromycesmarxianus)，越来越受到人们的关注。不同的来源的马克斯克鲁维酵母k.marxianus，相似于酿酒酵母和乳酸克鲁维酵母是食品安全级的，并且在欧洲已经被列入食品安全生物制剂的权威名单上，可以添加到食品和饲料中。因为其含有多种对人体健康有益的生物活性成分。马克斯克鲁维酵母k.marxianus在适宜的条件与培养基下，能够发酵产生有益身心健康的有机物质（矿物质、小分子肽等）、各种生理活性物质（核糖核酸、谷胱甘肽等）和一些风味物质（醇、酯等），并且在马克斯克鲁维酵母k.marxianus发酵过程中会产生丰富的酶系统，如β-葡萄糖苷酶、蛋白酶、葡聚糖酶、脂肪酶等，是工业过程中理想的微生物原料。

技术实现要素：

本发明目的是为解决现有的大豆膳食纤维提取方法成本较高、安全性低、工艺复杂或不易工业化等问题，而提供一种大豆膳食纤维的制备方法。

一种大豆膳食纤维的制备方法，它包括：

1）浸泡：选取大豆，洗涤，加3~7倍重量的水浸泡，浸泡时间为8~16h；

2）磨浆：浸泡好的大豆，沥干水，按豆水重量比为1:7~10加75~85℃水，磨浆2~4min，过滤，得豆渣；

3）接种：步骤2）所得豆渣，于115~125℃下灭菌，接种活化的马克斯克鲁维酵母菌，接种量为3~10%；4）一次发酵：加入无菌水，添加量是豆渣质量的4~6倍，在25~32℃、100~150r/min下摇床发酵48~96h；

5）二次发酵：升温至40~50℃、100~150r/min下摇床发酵20~40min；

6）洗涤：将步骤5）的发酵液过滤，收集固体，用65~75℃水洗涤，过滤，收集发酵物；

7）粉碎：降温，干燥，粉碎，得到一种大豆膳食纤维；

步骤3）所述的接种，接种量为8%；

步骤4）所述的一次发酵发酵，是在30℃、120r/min下摇床发酵72h；

步骤5）所述的二次发酵，是升温至45℃、120r/min下摇床发酵30min；

步骤7）所述的干燥，是真空或冷冻干燥，再于55~70℃烘干2~3h；

步骤3）所述的马克斯克鲁维酵母菌，它的保藏编号为cgmccno.13907；所述的活化，是将马克思克鲁维酵母菌置于配制好的mrs培养基中，在25~32℃、100~150rpm下摇床培养过夜，并在相同条件下进行传代，将菌液于5000~6000rpm/min下冷冻离心8~12min，用无菌水清洗、重悬，调整菌液浓度在10⁷cfu/ml以上；

所述的过滤，是用120-160目的滤布过滤。

本发明提供了一种大豆膳食纤维的制备方法，它包括：1）浸泡：选取大豆，洗涤，加3~7倍重量的水浸泡，浸泡时间为8~16h；2）磨浆：浸泡好的大豆，沥干水，按豆水重量比为1:7~10加75~85℃水，磨浆2~4min，过滤，得豆渣；3）接种：步骤2）所得豆渣，于115~125℃下灭菌，接种活化的马克斯克鲁维酵母菌，接种量为3~10%；4）一次发酵：加入无菌水，添加量是豆渣质量的4~6倍，在25~32℃、100~150r/min下摇床发酵48~96h；5）二次发酵：升温至40~50℃、100~150r/min下摇床发酵20~40min；6）洗涤：将步骤5）的发酵液过滤，收集固体，用65~75℃水洗涤，过滤，收集发酵物；7）粉碎：降温，干燥，粉碎，得到一种大豆膳食纤维；本发明制备的膳食纤维膨胀力、持油力、持水力均明显提高，粒径减小，粗糙的口感得到改善；同时，用保藏的马克斯克鲁维菌发酵大豆豆渣，制备的膳食纤维的膨胀力、持油力、持水力均比其他对比的酵母菌高。

附图说明

图1黑河43号大豆不同处理方式豆渣的扫描电镜图；（a）未经任何处理的豆渣sds-l；（b）大豆膳食纤维esds-l；图（c）：经过马克斯克鲁维酵母发酵豆渣fsds-l；

图2绥无腥大豆2号不同处理方式豆渣的扫描电镜图；（a）未经任何处理的豆渣sds-dl；（b）大豆膳食纤维esds-dl；图（c）：经过马克斯克鲁维酵母发酵豆渣fsds-dl；

图3不同处理后加工特性分析；（a）经不同处理后豆渣不溶性膳食纤维的膨胀力；（b）经不同处理后豆渣不溶性膳食纤维的持油力；（c）经不同处理后豆渣不溶性膳食纤维的持水力。

具体实施方式

本发明所用的大豆为：黑河43号大豆（lipoxygenase，l）与绥无腥大豆2号（deficiencylipoxygenase，dl），由国家大豆产业技术研发中心产后处理和加工研究室提供。

实施例1一种大豆膳食纤维的制备方法

分别选取颗粒饱满、无杂质、无霉变的大豆作为原料，并用清水洗涤大豆表面附着的尘土；在100g大豆中加入500ml水（豆:水=1:5），在春秋冬季，浸泡时间为12h~16h，而在夏季，水温会因为室温而改变，只需浸泡8h；水沥干后，向浸泡好的大豆中加入900ml、80℃蒸馏水，在料理机中进行充分磨浆3min；用120-160目的滤布过滤，使浆渣分离，每次挤豆渣时尽量力道保持一致，挤到基本没有豆浆即可；将处理后的鲜豆渣称取80g，在115℃下灭菌20min，灭菌结束后，放置在超净台中冷却至室温；

活化马克斯克鲁维酵母菌：将马克思克鲁维酵母在配制好的mrs培养基中活化（mrs直接买市售的，按照说明加蒸馏水配制），并在预设温度30℃的摇床中以120rpm培养一夜，并在相同条件下进行传代，将菌液于5500rpm/min的高速冷冻离心机中离心10min，用无菌水清洗菌泥2次后重悬，调整菌液浓度在10⁷cfu/ml以上，作为发酵剂；

向上述已经灭好菌的豆渣中加入6.4ml上述菌液（菌液按8%接种），再加入400ml的蒸馏水（湿豆渣:蒸馏水=1:5），在30℃、120rpm恒温摇床中对豆渣进行为期72h的液态发酵；发酵结束后，将摇床温度直接调为45℃，120r/min，保持30min；用120-160目的滤布过滤豆渣，液渣分离，分离后豆渣用70℃水洗涤两遍后，用120-160目的滤布过滤豆渣，将豆渣放置至室温，再放入-80℃冰箱冷冻3h；放入真空冷冻干燥机干燥，再用鼓风机中60℃烘干2h，直至水分完全消失；干燥完成后，对样品进行超微粉碎处理，得到一种大豆膳食纤维，即豆渣不溶性膳食纤维；

所述的马克斯克鲁维酵母菌，它的保藏编号为cgmccno.13907；

所述的大豆，为黑河43号大豆，或绥无腥大豆2号。

实施例2一种大豆膳食纤维的制备方法

分别选取颗粒饱满、无杂质、无霉变的大豆作为原料，并用清水洗涤大豆表面附着的尘土；在150g大豆中加入1050ml水（豆:水=1:7），在春秋冬季，浸泡时间为12h~16h，而在夏季，水温会因为室温而改变，只需浸泡8h；水沥干后，向浸泡好的大豆中加入700ml、75℃蒸馏水，在料理机中进行充分磨浆2min；用120-160目的滤布过滤，使浆渣分离，每次挤豆渣时尽量力道保持一致，挤到基本没有豆浆即可；将处理后的鲜豆渣称取100g，在121℃下，灭菌15min，灭菌结束后，放置在超净台中冷却至室温；

活化马克斯克鲁维酵母菌：将马克思克鲁维酵母菌在配制好的mrs培养基中活化（mrs直接买市售的，按照说明加蒸馏水配制），并在预设温度30℃的摇床中以120rpm培养一夜，并在相同条件下进行传代，将菌液于5500rpm/min的高速冷冻离心机中离心10min，用无菌水清洗菌泥2次后重悬，调整菌液浓度在10⁷cfu/ml以上，作为发酵剂；

向上述已经灭好菌的豆渣中加入5ml上述菌液（菌液按5%接种），与600ml的蒸馏水加入到1000ml的三角瓶中（湿豆渣:蒸馏水=1:6），在32℃，120rpm恒温摇床中对豆渣进行为期72h的液态发酵；发酵结束后，将摇床温度直接调为45℃，100r/min，保持40min；用120-160目的滤布过滤豆渣，液渣分离，分离后豆渣用75℃水洗涤两遍后，用120-160目的滤布过滤豆渣，将豆渣放置至室温，再放入-80℃冰箱冷冻3h；放入真空冷冻干燥机干燥，再用鼓风机中55℃烘干3h，直至水分完全消失；干燥完成后，对样品进行超微粉碎处理，得到一种大豆膳食纤维，即豆渣不溶性膳食纤维；

所述的马克斯克鲁维酵母菌，它的保藏编号为cgmccno.13907；

所述的大豆，为黑河43号大豆，或绥无腥大豆2号。

实施例3不同处理方式的样品制备

样品的原料均为黑河43号大豆，或绥无腥大豆2号。

1、大豆膳食纤维的制备

制备方法同实施例1，制备的黑河43号大豆的豆渣不溶性膳食纤维，命名为esds-l；制备的绥无腥大豆2号的豆渣不溶性膳食纤维，esds-dl；

2、发酵豆渣的制备

黑河43号大豆和绥无腥大豆2号制备方法相同，具体如下：

分别选取颗粒饱满、无杂质、无霉变的大豆作为原料，并用清水洗涤大豆表面附着的尘土；在100g大豆中加入500ml水（豆:水=1:5），在春秋冬季，浸泡时间为12h~16h，而在夏季，水温会因为室温而改变，只需浸泡8h；水沥干后，向浸泡好的大豆中加入900ml、80℃蒸馏水，在料理机中进行充分磨浆3min；用120-160目的滤布过滤，使浆渣分离，每次挤豆渣时尽量力道保持一致，挤到基本没有豆浆即可；将处理后的鲜豆渣称取80g，在115℃下灭菌20min，灭菌结束后，放置在超净台中冷却至室温；

活化马克斯克鲁维酵母菌方法，同实施例1；向上述已经灭好菌的豆渣中加入6.4ml上述菌液（菌液按8%接种），再加入400ml的蒸馏水（湿豆渣:蒸馏水=1:5），在30℃、120rpm恒温摇床中对豆渣进行为期72h的液态发酵；发酵结束后，用120-160目的滤布过滤豆渣，液渣分离，分离后豆渣用70℃水洗涤两遍后，用120-160目的滤布过滤豆渣，将豆渣放置至室温，再放入-80℃冰箱冷冻3h；放入真空冷冻干燥机干燥，再用鼓风机中60℃烘干2h，直至水分完全消失；干燥完成后，对样品进行超微粉碎处理；

制备的黑河43号大豆的发酵豆渣，命名为fsds-l；制备的绥无腥大豆2号的发酵豆渣，命名为fsds-dl；

3、未经发酵豆渣的制备

分别选取颗粒饱满、无杂质、无霉变的大豆作为原料，并用清水洗涤大豆表面附着的尘土；在100g大豆中加入500ml水（豆:水=1:5），在春秋冬季，浸泡时间为12h~16h，而在夏季，水温会因为室温而改变，只需浸泡8h；水沥干后，向浸泡好的大豆中加入900ml、80℃蒸馏水，在料理机中进行充分磨浆3min；用120-160目的滤布过滤，使浆渣分离，每次挤豆渣时尽量力道保持一致，挤到基本没有豆浆即可；将豆渣放置至室温，再放入-80℃冰箱冷冻3h；放入真空冷冻干燥机干燥，再用鼓风机中60℃烘干2h，直至水分完全消失；干燥完成后，对样品进行超微粉碎处理；

制备的黑河43号大豆的未经发酵豆渣，命名为sds-dl；制备的绥无腥大豆2号的未经发酵豆渣，命名为sds-dl；

实施例4不同处理方式的样品微观结构变化分析

按实施例3制备各样品，同时对各样品分别做出超微粉碎和未粉碎的两组对比；微观结构如图1、2所示；经不同处理后，在不同放大倍数下呈现了表面较光滑的片状结构，如图1可知，与sds-l、fsds-l相比，esds-l在扫描电镜下表现出明显的不同，esds-l的微观结构呈现出了一种纤维片状结构，片状结构中有无数不规则的空隙，这些空隙相比其他来说，变得细小了，而且其网络结构也更加紧密了，在10μm的情况明显看出，esds-l表面形成许多褶皱，而fsds-l的微观结构图则显示出其结构较松散，空隙则变得更大一些；同样，如图2可知，在绥无腥大豆中最为明显的也是esds-dl，它的微观结构则呈现出了蜂窝状，孔状结构比sds-dl、fsds-dl明显增多，可能在二次发酵时，会进一步影响豆渣的纤维结构，从而使其结构发生了变化。

实施例5不同处理的豆渣加工特性分析

经不同处理后，加工特性测定结果如图3所示；由图可知esds-l与esds-dl的膨胀力、持油力、持水力等加工特性均有不同程度的改善，且差异显著(p<0.05)；与sds-l相比，esds-l的膨胀力、持油力、持水力分别提高了75.7%、28.5%、39.1%，且不同处理方式之间差异显著(p<0.05)；与sds-dl相比，esds-dl的膨胀力、持油力、持水力分别提高了84.3%、30.5%、31.3%，差异也很显著(p<0.05)，豆渣的加工特性显著改善。

这可能与豆渣不溶性膳食纤维的微观结构变化有关，经过二次发酵的豆渣不溶性膳食纤维esds其表面积增大，从而影响豆渣不溶性膳食纤维的加工特性，但是会有对于豆渣不溶性膳食纤维持油力、持水力、膨胀力的说法不一致的现象出现，可能是由于样品的预处理不同，也可能是因为粉碎的方式不同。

实施例6不同处理的豆渣粒径分析

如表1所示，是在干法模式下测得不同处理方式的豆渣的粒径分布；在粒径的分析中发现esds-l、fsds-l的中位径分别比sds-l降低了37.83%、28.35%；esds-dl、fsds-dl的中位径分别比sds-dl分别降低了11.26%、4.57%。六种豆渣的中位径变化明显，并且有显著的差异性，其中esds的中位径相比于sds、fsds显著减小，表明二次发酵可以有效的降低豆渣不溶性膳食纤维的粒径，而豆渣不溶性膳食纤维粒径的大小往往会影响其加工特性，如持水力、持油力、膨胀力等；esds的持水力、持油力、膨胀力比sds大，可能是由于在二次发酵过程中不溶性膳食纤维比表面积增大，使膳食纤维结构发生了变化，增加了其吸附力。

另一方面，试验也测定了豆渣的比表面积，有表3-1可知，esds-l、fsds-l的比表面积比sds-l分别增加了16.87%、25.91%；esds-dl、fsds-dl的比表面积比sds-dl分别增加了0.64%、0.63%，说明比表面积的增大可能会影响豆渣不溶性膳食纤维加工性能发生改变；由于比表面积和中位径的改变，豆渣粗糙的口感也会由此改变。

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注：图中完全不同的小写字母代表差异显著性(p<0.05)。

实施例7不同菌株发酵对豆渣加工特性影响

膨胀力、持油力、持水力反映了食品原料的加工特性，同时也决定了如何应用；为比较不同菌种发酵对豆渣不溶性膳食纤维加工特性的影响，分别选用了酿酒酵母和市场购买的k.marxianus对两种豆渣进行发酵，与保藏菌种k.marxianus发酵豆渣的加工特性进行对比；由表2可以发现，保藏菌种发酵两种豆渣得到不溶性膳食纤维的加工特性均高于酿酒酵母和市场购买的k.marxianus发酵的两种豆渣；其中，保藏菌种k.marxianus发酵传统大豆豆渣比酿酒酵母和市场购买k.marxianus的持水力增加了约34%；持油力增加了约25.6%；膨胀力增加了约42.1%；由此可以发现，保藏的k.marxianus发酵豆渣得到的不溶性膳食纤维加工特性高于酿酒酵母和市场购买k.marxianus。

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