一种杂豆膳食纤维及其酶法制备方法与应用与流程

本发明涉及杂豆膳食纤维领域，具体涉及一种杂豆膳食纤维及其酶法制备方法与应用。

背景技术：

膳食纤维是指不能被人体小肠消化吸收，而在大肠中发酵的可食用的植物性成分、碳水化合物及其相类似物质的总和。根据其溶解性一般分为可溶性和不溶性膳食纤维两大类。膳食纤维在蔬菜、水果、杂豆类食物中含量丰富，包含纤维素、半纤维素、木质素、果胶等。膳食纤维在保持消化系统健康上起到非常重要的作用，摄入足够的膳食纤维可以清洁肠道消化壁、增强消化及稀释和加速食物中的致癌物质和有毒物质的排出。抗性淀粉类似膳食纤维的作用，被认为属于膳食纤维的一种。抗性淀粉因为其不在小肠内消化而进入大肠，在大肠菌群的作用下进行发酵，从而调节大肠菌群，对人体产生有益影响。

杂豆淀粉已经过研究证明其含有大量的抗性淀粉，在大肠发酵时发酵速率较慢，产生丁酸量较多。但是由于抗性淀粉的原材料仍然是淀粉，淀粉进入小肠后会不可避免的被消化成葡萄糖，从而减少抗性淀粉的含量，降低了抗性淀粉在大肠发挥的益生作用。目前研究提高杂豆淀粉抗性淀粉含量的方法有在淀粉外部包裹其他材料，如海藻酸钠，对淀粉进行改性等。这些方法虽然达到了提高抗性淀粉含量的目的，但是在原料中又引入了新的物质，同时制备工艺较为复杂。而完整的杂豆细胞虽然含有大量的抗性淀粉，但是经过实验证实，杂豆细胞进入大肠后基本不会被肠道微生物发酵，发酵速率极慢，其发酵产物中仅含有少量的短链脂肪酸。短链脂肪酸是大肠发酵中作为重要的发酵产物，其中，丁酸又被认为是对人体健康最为有益的一种。丁酸是结肠细胞的能量来源，在人体内作为组蛋白去乙酰酶抑制剂与g蛋白偶联受体配体发挥作用，从而调节便秘、肥胖、胰岛素抵抗、炎症性肠病、结肠癌等多种代谢相关疾病。

在肠道菌群的发酵产气及产酸量方面，杂豆淀粉的优点在于产丁酸量多，杂豆细胞的优点在于发酵速率缓慢产气量少。本发明所制得的杂豆膳食纤维兼具两者的优点，同时制备工艺环保节能，在降低发酵产气量的同时发酵得到大量的丁酸，通过调节肠道菌群，在人体健康方面发挥益生作用。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种杂豆膳食纤维及其酶法制备方法与应用。本发明的杂豆膳食纤维能够调节肠道菌群发酵产气及提高丁酸产量，并可以特异性提高厚壁菌门细菌数量，抑制拟杆菌门和梭杆菌门细菌数量的用途。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种酶法制备杂豆膳食纤维的方法，包括以下步骤：

1)将杂豆浸泡于水中；

2)将浸泡吸水后的杂豆冲洗去皮，加入水煮后捣碎制成杂豆泥；

3)将所述杂豆泥加水过筛，得到杂豆粗颗粒与杂豆粗浆；

4)将步骤3)中的杂豆粗浆过筛，收集筛网上残余物并干燥，得到完整的杂豆细胞；

5)将步骤3)中的杂豆粗颗粒再次进行捣碎制泥，重复步骤3)、步骤4)，收集筛网上残余物并干燥，得到杂豆细胞；

6)将所得杂豆细胞在ph4.5-5.5的乙酸缓冲液中分散，添加杂豆细胞质量2％～10％的植物细胞壁降解酶(viscozymel)，维持恒定的低速搅拌，在37℃～44℃条件下温育1～3小时；

7)将步骤6)中经过酶解后的混合物，使用流水冲洗，过筛，收集筛网上沉淀物并干燥，得到除去细胞壁的杂豆细胞；

8)将步骤7)中得到的除去细胞壁的杂豆细胞烘烤，即得到杂豆膳食纤维。

进一步地，步骤1)所述杂豆是指除大豆以外的其他豆类。

优选的，所述杂豆为鹰嘴豆、红腰豆、红豆、绿豆、蚕豆、豌豆、豇豆、芸豆和扁豆中的一种或多种的混合物。

进一步地，步骤1)中，取成熟饱满的杂豆，用过量水浸泡12～24小时，料液比为1:15～25g/ml。

进一步地，步骤2)中，去皮后的杂豆于50～60℃下使用自来水或纯净水煮1～2小时，料液比为1:2～4g/ml；水煮完成后捣碎制成杂豆泥。

优选的，步骤2)中浸泡吸水后的杂豆经过冲洗去皮，于50℃，或55℃，或60℃下使用自来水或纯净水煮1h，或1.5h，或2h，料液比为1：3，单位g/ml；水煮完成后捣碎制成杂豆泥。作为一种优选，浸泡吸水后的杂豆经过冲洗去皮，于60℃下使用纯净水煮1h，料液比为1：3，单位g/ml；水煮完成后捣碎制成杂豆泥。

进一步地，步骤3)中，向所述杂豆泥中加入自来水或纯净水，料液比为1:7～13g/ml，再过80～120目筛网1～5次，得到杂豆粗颗粒与杂豆粗浆。

优选的，步骤3)中杂豆泥加自来水或纯净水，料液比为1：10，单位g/ml，过100目筛网1次，或2次，或3次，或4次，或5次，得到杂豆粗颗粒与杂豆粗浆。作为一种优选，杂豆泥加自来水或纯净水，料液比为1：10,，单位g/ml，过100目筛网5次得到杂豆粗颗粒与杂豆粗浆。

进一步地，步骤4)、步骤7)所述过筛是过275～325目筛网；其中，步骤4)过筛次数为1～5次，步骤7)过筛次数为5～10次。

优选的，步骤4)中步骤3)中的杂豆粗浆过300目筛网1次，或2次，或3次，或4次，或5次，收集筛网上残余物并干燥，得到杂豆细胞；作为一种优选，步骤3)中的杂豆粗浆过300目筛网5次，收集筛网上残余物并干燥，得到杂豆细胞。

进一步地，步骤5)中，重复步骤3)、4)3～5次。

优选的，步骤5)中步骤3)中的杂豆颗粒再次进行捣碎制泥，重复步骤3)～4)3次，或4次，或5次，收集杂豆细胞；作为一种优选，步骤3)中的杂豆颗粒再次进行捣碎制泥，重复步骤3)～4)3次，收集杂豆细胞。

进一步地，步骤6)中将杂豆细胞在ph4.5或ph5.0，或ph5.5的乙酸缓冲液中分散，添加杂豆细胞质量2％，或4％，或6％，或8％，或10％的植物细胞壁降解酶(viscozymel)，维持恒定的低速搅拌，在37℃，或40℃，或44℃的条件下温育1h，或2h，或3h；作为一种优选，将杂豆细胞在ph5.5的乙酸缓冲液中分散，添加杂豆细胞质量10％的植物细胞壁降解酶(viscozymel)，维持恒定的低速搅拌，在44℃的条件下温育1h。

优选的，步骤7)步骤6)中经过酶解后的混合物，使用流水冲洗，过300目筛网5次，或6次，或7次，或8次，或9次，或10次，收集筛网上沉淀物并干燥，得到除去细胞壁的杂豆细胞；作为一种优选，步骤6)中经过酶解后的混合物，使用流水冲洗，过300目筛网8次，收集筛网上沉淀物并干燥，得到除去细胞壁的杂豆细胞。

进一步地，步骤8)所述烘烤的温度为140℃-180℃，时间为15min～30min。

优选的，步骤8)步骤7)中得到的除去细胞壁的杂豆细胞，经过140℃，或150℃，或160℃，或170℃，或180℃烘烤15min，或20min，或25min，或30min，即得到杂豆膳食纤维；作为一种优选，步骤7)中得到的除去细胞壁的杂豆细胞，经过180℃烘烤20min，即得到杂豆膳食纤维。

由以上所述的方法制得的一种杂豆膳食纤维。

以上所述的一种杂豆膳食纤维应用于制备预防及治疗肠道菌群发酵产气量及产酸量异常所导致的多种代谢相关疾病的保健品及功能性食品中。

进一步地，将杂豆膳食纤维制成胶囊剂、或片剂、或颗粒剂、或作为食品原材料；所述杂豆膳食纤维单独使用或与其他成分配合使用，与其他成分配合使用时配方中杂豆膳食纤维质量含量为30～90％。

进一步，所述的杂豆膳食纤维在肠道中，发酵速度更加缓慢，发酵更加持久，在24h内产生丁酸的量与杂豆淀粉相似，并可以特异性提高厚壁菌门细菌数量，抑制拟杆菌门和梭杆菌门细菌数量。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明制备方法节能环保；

2、本发明的杂豆膳食纤维在肠道中缓慢持续发酵，产气量较少，并且可以大量到达结肠，能够有效发酵产生大量的丁酸，并可以特异性提高厚壁菌门细菌数量，抑制拟杆菌门和梭杆菌门细菌数量，可以发挥预防及治疗多种代谢相关疾病的益生功能。

附图说明

图1为实施例1所得杂豆膳食纤维显微镜照片。

图2为实施例2所得杂豆膳食纤维显微镜照片。

图3为实施例3所得杂豆膳食纤维显微镜照片。

图4为实施例2所得杂豆膳食纤维和杂豆淀粉随发酵时间的产气量曲线图。

图5为实施例2所得芸豆膳食纤维、芸豆淀粉和芸豆细胞产酸比较结果图。

具体实施方式

以下结合实例与附图对本发明的实施作进一步的说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

用于调节肠道菌群发酵产气产酸的杂豆膳食纤维的制备方法，依次包括如下步骤：

1)取成熟饱满的芸豆，用过量水浸泡12小时，料液比为1:15，单位g/ml；

2)浸泡吸水后的芸豆经过冲洗去皮，于50℃下使用自来水或纯净水煮1小时，料液比为1:2，单位g/ml；水煮完成后捣碎制成芸豆泥；

3)芸豆泥加自来水或纯净水，料液比为1:7，单位g/ml，过80目筛网1次，得到芸豆粗颗粒与芸豆粗浆；

4)步骤3)中的芸豆粗浆过275目筛网1次，收集筛网上残余物并干燥，得到芸豆细胞；

5)步骤3)中的芸豆颗粒再次进行捣碎制泥，重复步骤3)、步骤4)3次，收集筛网上残余物并干燥，得到芸豆细胞；

6)将芸豆细胞在ph4.5的乙酸缓冲液中分散，添加芸豆细胞质量2％的植物细胞壁降解酶(viscozymel)，维持恒定的80rpm/s低速搅拌，在37℃条件下温育1小时；

7)步骤6)中经过酶解后的混合物，使用流水冲洗，过275目筛网5次，收集筛网上沉淀物并干燥，得到除去细胞壁的芸豆细胞；

8)步骤7)中得到的除去细胞壁的芸豆细胞，经过140℃烘烤15min，即得到芸豆膳食纤维。图1为采用光学显微镜拍摄本实施例制备得到的芸豆膳食纤维的显微镜照片。从图中可以看出芸豆细胞表面仍然存在部分细胞壁，此种制备方法得到的芸豆膳食纤维为芸豆细胞与剥除细胞壁的芸豆细胞的混合物。

实施例2

用于调节肠道菌群发酵产气产酸的芸豆膳食纤维的制备方法，依次包括如下步骤：

1)取成熟饱满的芸豆，用过量水浸泡18小时，料液比为1:20，单位g/ml；

2)浸泡吸水后的芸豆经过冲洗去皮，于55℃下使用自来水或纯净水煮1.5小时，料液比为1:3，单位g/ml；水煮完成后捣碎制成芸豆泥；

3)芸豆泥加自来水或纯净水，料液比为1:10,，单位g/ml，过100目筛网3次，得到芸豆粗颗粒与芸豆粗浆；

4)步骤3)中的芸豆粗浆过300目筛网3次，收集筛网上残余物并干燥，得到芸豆细胞；

5)步骤3)中的芸豆颗粒再次进行捣碎制泥，重复步骤3)、步骤4)4次，收集筛网上残余物并干燥，得到芸豆细胞；

6)将芸豆细胞在ph5的乙酸缓冲液中分散，添加芸豆细胞质量6％的植物细胞壁降解酶(viscozymel)，维持恒定的80rpm/s低速搅拌，在40℃条件下温育2小时；

7)步骤6)中经过酶解后的混合物，使用流水冲洗，过300目筛网7次，收集筛网上沉淀物并干燥，得到除去细胞壁的芸豆细胞；

8)步骤7)中得到的除去细胞壁的芸豆细胞，经过160℃烘烤20min，即得到芸豆膳食纤维。图2为采用光学显微镜拍摄本实施例制备得到的芸豆膳食纤维的显微镜照片。从图中可以看出芸豆细胞表面细胞壁已经被酶解剥除，此种制备方法得到的芸豆膳食纤维为剥除细胞壁的芸豆细胞。

实施例3

用于调节肠道菌群发酵产气产酸的芸豆膳食纤维的制备方法，依次包括如下步骤：

1)取成熟饱满的芸豆，用过量水浸泡24小时，料液比为1:25，单位g/ml；

2)浸泡吸水后的芸豆经过冲洗去皮，于60℃下使用自来水或纯净水煮2小时，料液比为1：4，单位g/ml；水煮完成后捣碎制成芸豆泥；

3)芸豆泥加自来水或纯净水，料液比为1：13,，单位g/ml，过125目筛网5次，得到芸豆粗颗粒与芸豆粗浆；

4)步骤3)中的芸豆粗浆过325目筛网5次，收集筛网上残余物并干燥，得到芸豆细胞；

5)步骤3)中的芸豆颗粒再次进行捣碎制泥，重复步骤3)、步骤4)5次，收集筛网上残余物并干燥，得到芸豆细胞；

6)将芸豆细胞在ph5.5的乙酸缓冲液中分散，添加芸豆细胞质量10％的植物细胞壁降解酶(viscozymel)，维持恒定的80rpm/s低速搅拌，在44℃条件下温育3小时；

7)步骤6)中经过酶解后的混合物，使用流水冲洗，过325目筛网10次，收集筛网上沉淀物并干燥，得到除去细胞壁的芸豆细胞；

8)步骤7)中得到的除去细胞壁的芸豆细胞，经过180℃烘烤30min，即得到芸豆膳食纤维。图3为采用光学显微镜拍摄本实施例制备得到的芸豆膳食纤维的显微镜照片。从图中可以看出芸豆细胞表面细胞壁已经被酶解剥除，此种制备方法得到的芸豆膳食纤维为剥除细胞壁的芸豆细胞。并且此种方法制备的芸豆膳食纤维与实施例2中得到的芸豆膳食纤维没有明显差异。

实施例4

采用实施例2制得的芸豆膳食纤维和芸豆淀粉，每样50mg，在体外进行肠道菌群发酵24h，以人体的新鲜分泌物为肠道菌群代表，在厌氧条件中进行实验，在0、4、8、12和24h分别测定发酵瓶中气体的产量，结果如图4。

从图4中可以明显看出，芸豆膳食纤维的产气量低于芸豆淀粉，这又代表芸豆膳食纤维的发酵速率低于芸豆淀粉。芸豆膳食纤维和芸豆淀粉在12h仅被部分发酵，仍有大量样品在12-24h发酵产气。12h代表样品在体内到达远端结肠的分界线，这表示芸豆膳食纤维和芸豆淀粉可以在大肠内进行持续发酵，在大肠前后两段都可以发挥益生效果。而芸豆膳食纤维的产气量比芸豆淀粉更低，说明芸豆膳食纤维既可以在肠道中发酵，又不会像芸豆淀粉一样发酵较快产气量大，即达到了在大肠中缓慢持续发酵的效果，可以解决食用芸豆产品后胀气等问题。

实施例5

采用完整的芸豆细胞、实施例2制得的芸豆膳食纤维和芸豆淀粉，每样50mg，在体外进行肠道菌群发酵24h，以人体的新鲜分泌物为肠道菌群代表，在厌氧条件中进行实验，在24h发酵结束后，运用气相色谱法测定发酵产物上清液中乙酸、丙酸、丁酸的含量，并进行比较分析。结果见图5。

结果表明，芸豆膳食纤维、芸豆淀粉比芸豆细胞的产丁酸量更高，芸豆细胞在肠道中几乎不发酵，仅产生少量丁酸，芸豆膳食纤维的产酸量与芸豆淀粉的产酸量无显著性差异。这表示在更加缓慢发酵的条件下，芸豆膳食纤维与芸豆淀粉会发酵产生更多的丁酸。对预防或治疗肠道菌群发酵速率及产酸量异常所导致的便秘、肥胖、炎症性肠病、结肠癌发挥有益作用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行另外详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围中。