一种含有功能性低聚糖的无蔗糖果丹皮及其制备方法与应用

本发明属于食品领域，涉及一种含有功能性低聚糖的无蔗糖果丹皮及其制备方法与应用。

背景技术：

山楂(crataeguspinnatifidabunge)为蔷薇科山楂属植物，营养丰富且含有山楂多糖、山楂果酸、山楂总黄酮、维生素c等功能因子(zhangetal.,hebeijournalofforestryandorchardresearch,2009)。山楂在食品工业中应用广泛，其中以果丹皮、山楂糕为代表的山楂蜜饯类食品尤其受广大消费者的欢迎。但果丹皮的白砂糖(蔗糖)含量高达50％以上，极易被肠道消化的特性导致其易引发便秘、肥胖、高血压、糖尿病、龋齿等一系列健康风险(gundogduetal.,biologicalresearch,2014,47:21)。高含糖量的果丹皮令肥胖和糖尿病患者等特定人群望而却步，严重限制了包括果丹皮在内高糖食品的消费，不利于行业的可持续发展。

目前，高糖食品中蔗糖替代和功能化已成为新兴的研究热点，主要的蔗糖替代物有功能性低聚糖及糖醇。功能性低聚糖是由2～10个单糖通过糖苷键连接形成直链或支链的低度聚合糖，它们在人体胃与小肠内不被消化吸收而直接进入大肠被肠道益生菌所利用。研究表明功能性低聚糖能降低小鼠血清甘油三酯和胆固醇水平，促进肠道双歧杆菌和乳酸杆菌的增殖，对便秘小鼠具有润肠通便的功能(lietal.,internationaljournaloffoodsciencesandnutrition,2015,66:919-922；wangetal.,journaloffunctionalfoods,2017,38:486-496)。木糖醇具有降低胆固醇和改善肝功能等功效，可作为肥胖人群的食用甜味剂，同时能够提高便秘小鼠的小肠推进率、缩短排便时间，增加粪便湿重等(专利号:cn101683138-a,申请日:20071228；专利号:cn107789348-a,申请日:20171107)。

目前，已有一些科研工作者使用低聚糖或糖醇等替代部分蔗糖进行了低糖化果丹皮的研究。例如，研究人员将马铃薯淀粉、木糖醇、麦芽糖醇、蔗糖等作为原料制作了低糖甘薯果丹皮(王华杰.,食品与发酵科技,2011,47:28-31)。陈兰等人则以大枣为主要原料，以高麦芽糖浆代替蔗糖，添加适量复合胶、柠檬酸等辅料制成低糖果丹皮(陈兰等.,中国果菜,2014:18-21)。苏刘花以山楂和红枣为主要原料，并添加了异麦芽低聚糖、低聚果糖、蔗糖等制成了含有益生元的低糖红枣山楂果丹皮(申请号:cn104970168-a,申请日:20150528)。以上均立足于低糖化的目标进行了果丹皮配方的改进，且添加淀粉、蔗糖和大枣等，未实现无蔗糖化和功能化。为了适应大健康产业的时代要求，实现果丹皮无蔗糖化已成为行业可持续发展的方向。目前无蔗糖果丹皮的制备仅局限在利用普通无糖类甜味剂替代蔗糖或与甜度较大的食品原料复配来实现无糖化，并未体现功能性。通过山楂与罗田甜柿复合可制备不用添加糖浆即可达到食用甜度的无蔗糖果丹皮(申请号:cn104431229-a,申请日:20141110)；冯洪新使用麦芽糖醇或木糖醇替代蔗糖制作了无蔗糖的山楂果丹皮，并未对其制备的果丹皮进行功能性研究(申请号:cn101554199-a,申请日:20080410)。综上研究发现目前尚无以功能性低聚糖为主要原料的无蔗糖山楂果丹皮，且未见无蔗糖果丹皮改善便秘和肥胖的报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对传统果丹皮蔗糖含量高，提供一种含有功能性低聚糖的无蔗糖果丹皮及其制备方法与应用。本发明使用功能性低聚糖或与木糖醇复配完全替代传统果丹皮中的蔗糖，实现了果丹皮的无蔗糖化，并以小鼠模型证明了其具有预防便秘和肥胖的功能。

本发明要求保护一种低聚糖在制备无蔗糖果丹皮中的应用。

本发明还要求保护一种含有低聚糖的无蔗糖果丹皮。

上述应用和无蔗糖果丹皮中，所述低聚糖具体为低聚木糖或魔芋甘露寡糖；

所述低聚糖的聚合度为2-10。

所述魔芋甘露寡糖可由各种公开途径获得，如可按照公开号为cn108060149-a的中国专利申请中的方法制备而得：称取100ml蒸馏水(蒸馏水亦可换为ph7.0的磷酸缓冲液或柠檬酸磷酸缓冲液)，加入20g魔芋粉充分搅拌，按照与魔芋粉的比例为1000u/g加入β-甘露聚糖酶突变体，置于50℃下水解8h，酶解后沸水浴灭活20min，得到酶解液。所得酶解液于10000rpm离心10min后，收集上清液，即粗糖液。粗糖液经过真空冷冻干燥后，得到粉末状产品，即为魔芋甘露寡糖。

制备所述无蔗糖果丹皮的原料为如下各重量比的原料：

山楂果80-120重量份

水50重量份

低聚糖30-70重量份。

所述原料还包括调味剂；

所述调味剂具体选自木糖醇、山梨糖醇和甘露糖醇中至少一种；

所述调味剂与所述山楂果的质量比具体为20-40:80-120；具体可为35:100；

具体的，所述山楂果的重量份可为100份；

所述水的重量份可为60份；

所述低聚糖的重量份可为70份或35份；

更具体的，制备所述无蔗糖果丹皮的原料为如下各重量比的原料：

本发明提供的制备所述无蔗糖果丹皮的方法，包括：将所述各原料按照配比混合后蒸煮，捣碎、去籽、打浆，将所得无山楂籽的果浆用滤网过滤后，铺片，烘干，启片，卷制，得到所述无蔗糖果丹皮。

上述方法所述蒸煮步骤中，还加入蒸煮用水；

所述蒸煮用水与所述山楂果的质量比具体为250-350:80-120；

蒸煮的时间为20-30min；

所述蒸煮在高压锅中进行；所述蒸煮步骤中，压强具体为65-75kpa或70kpa；

所述铺片为将所述所得无山楂籽的果浆倒在锡纸上，固定刮板和锡纸之间的高度为3-5mm，拖动锡纸完成铺片；

所述烘干步骤中，烘干的条件为使得烘干后产品中的水分含量不高于30％；所述烘干的条件具体为温度为50℃-70℃；时间为7-10h；

所述启片为将烘干后的产品从锡纸上揭下，按照不同的规格进行切割。

另外，上述本发明提供的无蔗糖果丹皮在制备能够预防肥胖和/或便秘的产品中任意一种中的应用及所述无蔗糖果丹皮在提高胃动素含量、提高p物质含量、增殖肠道益生菌、降低血清甘油三酯、降低胆固醇和降低体脂率中至少一种中的应用，也属于本发明的保护范围。

此外，含有所述无蔗糖果丹皮的能够预防肥胖和/或便秘的产品及含有所述无蔗糖果丹皮的能够提高胃动素含量、提高p物质含量、增殖肠道益生菌、降低血清甘油三酯、降低胆固醇和降低体脂率中至少一种的产品，也属于本发明的保护范围。

具体的，所述产品为食品、保健品或药品。

本发明与传统果丹皮相比具有以下显著优点：

(1)本发明不添加蔗糖，使用功能性低聚糖和木糖醇作为甜味剂，适宜“三高”人群食用。

(2)本发明所用的功能性低聚糖和木糖醇具有增殖肠道益生菌和降低血清甘油三酯及胆固醇等功能，使得本发明中的果丹皮具有预防便秘和肥胖的功效。

附图说明

图1为含有功能性低聚木糖的无蔗糖果丹皮对便秘小鼠粪便中短链脂肪酸含量的影响；

图2为含有功能性低聚木糖的无蔗糖果丹皮对肥胖小鼠肝脏和皮下脂肪组织形态的影响；

a：正常组肝脏形态；b：模型组肝脏形态；c：二甲双胍组肝脏形态；d：传统果丹皮组肝脏形态；e：实施例3样品组肝脏形态；a：正常组皮下脂肪形态；b：模型组皮下脂肪形态；c：二甲双胍组皮下脂肪形态；d：传统果丹皮组皮下脂肪形态；e：实施例3样品组皮下脂肪形态。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步阐述，但本发明并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。下述实施例所用低聚木糖的聚合度为2-10，均为山东龙力生物科技股份有限公司生产的生产编号为a001的产品；所用魔芋甘露寡糖为按照公开号为cn108060149-a的中国专利申请中的方法制备而得：称取100ml蒸馏水(蒸馏水亦可换为ph7.0的磷酸缓冲液或柠檬酸磷酸缓冲液)，加入20g魔芋粉充分搅拌，按照与魔芋粉的比例为1000u/g加入β-甘露聚糖酶突变体，置于50℃下水解8h，酶解后沸水浴灭活20min，得到酶解液。所得酶解液于10000rpm离心10min后，收集上清液，即粗糖液。粗糖液经过真空冷冻干燥后，得到粉末状产品，即为魔芋甘露寡糖。

实施例1100％低聚木糖制备功能性低聚糖果丹皮

一种含有功能性低聚木糖的无蔗糖果丹皮，是由以下原料按重量份配比制成：

山楂果100重量份

水60重量份

低聚木糖70重量份

进一步的，一种含有功能性低聚木糖的无蔗糖果丹皮的制备方法包括如下步骤：

(1)洗果：将腐烂、霉变的山楂果剔除，洗净、沥干水分；

(2)调配：将低聚木糖加入水中，充分溶解后加入山楂果；

(3)蒸煮：将调配物料倒入高压锅(压强为70kpa)中，加入300重量份的水，蒸煮20min；

(4)去籽、打浆：将蒸煮物料捣碎，倒入压泥器进行挤压得果浆；

(5)过滤：将果浆用滤网进行一次过滤；

(6)铺片：将过滤果浆倒在锡纸上，固定刮板和锡纸之间的高度为3-5mm，拖动锡纸完成铺片；

(7)烘干：将铺片果浆放入烤箱，设置烤箱的上下火温度均为60℃，烘烤8h至水分降到30％以下；

(8)启片：将烘干后的果丹皮从锡纸上揭下，进行切割；

(9)包装入库：将切割好的果丹皮卷起，包装入库。

实施例2100％魔芋甘露寡糖制备功能性低聚糖果丹皮

一种含有功能性魔芋甘露寡糖的无蔗糖果丹皮，是由以下原料按重量份配比制成：

山楂果100重量份

水60重量份

魔芋甘露寡糖70重量份

实施例2提供的一种含有功能性魔芋甘露寡糖的无蔗糖果丹皮与实施例1提供的制备方法基本一致，不同之处在于：将低聚木糖替换为魔芋甘露寡糖。

实施例350％低聚木糖+50％木糖醇复配制备功能性低聚糖果丹皮

一种含有功能性低聚木糖的无蔗糖果丹皮，是由以下原料按重量份配比制成：

实施例3提供的一种含有功能性低聚木糖的无蔗糖果丹皮与实施例1提供的制备方法基本一致，不同之处在于：将低聚木糖与木糖醇复配作为蔗糖替代物，且复配比例为1：1，蒸煮时间为25min，烤箱的上下火温度为65℃，烘烤7.5h。

实施例450％魔芋甘露寡糖+50％木糖醇复配制备功能性低聚糖果丹皮

一种含有功能性魔芋甘露寡糖的无蔗糖果丹皮，是由以下原料按重量份配比制成：

实施例4提供的一种含有功能性低聚糖的无蔗糖果丹皮与实施例3提供的制备方法基本一致，不同之处在于：将魔芋甘露寡糖和木糖醇复配作为蔗糖替代物，且复配比例为1：1。

实施例5理化指标测定

按照gb/t31318-2014《蜜饯山楂制品》规定的蜜饯类山楂制品的理化指标(水分、灰分、总糖)进行测定，按照gb/t5009.8-2003《食品中蔗糖的测定》测定蔗糖含量。结果如表1所示，4组含功能性低聚糖的无蔗糖果丹皮的水分、灰分和总糖含量均符合国家标准[水分含量(％)≤30.0；灰分含量(％)≤1.5；总糖含量(％，以葡萄糖计)≤75.0]。与传统果丹皮相比，含有功能性低聚糖的无蔗糖果丹皮总糖含量显著减低(p＜0.05)，且未检出蔗糖成分。

表1、含有功能性低聚糖的无蔗糖果丹皮的理化性质

注：×表示没有检出。数据表示为平均值±标准差(n＝3)；同一列肩标字母中，相同表示差异不显著(p>0.05)，不同表示差异显著(p<0.05)。

实施例6预防便秘功能评价

动物饲养的温度维持在25±5℃，湿度维持在50±10％，灯光保持12h明暗交替状态(7:00-19:00为白昼时间)。选取四周龄雌性昆明小鼠70只，适应性喂养一周后随机分为7组，每组10只。分别为健康组、模型组、阳性对照药物比沙可啶组(0.1g/kg)、传统果丹皮组、实施例3功能性低聚木糖果丹皮低剂量组(3g/kg)、实施例3功能性低聚木糖果丹皮中剂量组(6g/kg)、实施例3功能性低聚木糖果丹皮高剂量组(9g/kg)。

实验周期为17天。前14天灌胃相应的样品，在第15、16天灌胃样品后对除健康组以外的其他各组灌胃30mg/kg的盐酸地芬诺酯，健康组灌胃蒸馏水作为对照。第17天进行小肠推进率、首粒黑便排出时间和6h排出黑便湿重的实验，同时收集粪便及血液进行短链脂肪酸(scfas)、胃动素(mtl)及p物质(sp)的elisa测定。

小鼠的排便参数主要包括小肠推进率、首粒黑便排出时间及6h排出黑便湿重，这三项指标反映了便秘的严重程度。如表2所示，健康组及阳性对照比沙可啶组的各排便参数相比模型组出现了显著提高(p＜0.05)，这说明该小鼠的便秘模型建立成功。实施例3功能性低聚木糖果丹皮的低、中、高剂量组的各排便参数相对模型组均出现了显著改善(p＜0.05)，并且在小肠推进率及首粒黑便排出时间方面相比传统果丹皮组出现显著改善(p＜0.05)。其中，在改善小肠推进率方面效果最显著的是实施例3功能性低聚木糖果丹皮中剂量组，其相比模型组的增加率为108.7％；在改善首粒黑便排出时间方面效果最显著的是实施例3功能性低聚木糖果丹皮中剂量组，其相比模型组的缩短率为39.2％；在改善6h排出黑便湿重方面效果最显著的是实施例3功能性低聚木糖果丹皮高剂量组，其相比模型组的增加率为93.3％。这说明实施例3功能性低聚木糖果丹皮可以显著改善便秘小鼠的排便参数来减缓其便秘程度。

表2含有功能性低聚木糖的无蔗糖果丹皮对便秘小鼠排便参数的影响

注：在同一列中，标有不同字母的数据表示具有显著性差异(p＜0.05)，组间数据的显著性分析采用一维方差分析(one-wayanova)中的duncan(d)多重比较进行。

胃动素(mtl)及p物质(sp)是人体内的两种多肽类物质，分子量分别为2700da及1347da，这两种物质可以促进胃、肠道的蠕动并刺激消化液的分泌，因此其含量可以反映消化道的蠕动能力。如表3所示，实施例3功能性低聚木糖果丹皮的低、中、高剂量组的胃动素及p物质含量相比模型组均出现了显著增加(p＜0.05)。其中在改善血清因子方面效果最显著的是实施例3功能性低聚木糖果丹皮中剂量组，其胃动素及p物质含量相比模型组的增加率分别为26.6％和49.4％。这说明实施例3功能性低聚木糖果丹皮可以显著提高便秘小鼠血清中的胃动素及p物质含量，从而促进消化道的蠕动。

表3含有功能性低聚木糖的无蔗糖果丹皮对便秘小鼠血清因子含量的影响

注：在同一列中，标有不同字母的数据表示具有显著性差异(p＜0.05)，组间数据的显著性分析采用一维方差分析(one-wayanova)中的duncan(d)多重比较进行。

小鼠肠道中的短链脂肪酸(scfas)可以降低肠道内环境的ph，抑制有害菌增殖，从而维持肠道微生态的平衡。因此小鼠粪便中的短链脂肪酸含量可反映便秘对肠道微生态的影响程度。本实验测定的短链脂肪酸含量指粪便中的乙酸、丙酸及丁酸含量之和。如图1所示，模型组的的粪便中短链脂肪酸含量相比健康组出现了显著下降(p＜0.05)，这说明便秘会降低肠道内的短链脂肪酸含量。实施例3功能性低聚木糖果丹皮的低、中、高剂量组粪便中的短链脂肪酸含量相比模型组及传统果丹皮组均出现了显著增加(p＜0.05)，其中效果最显著的是实施例3功能性低聚木糖果丹皮高剂量组，其短链脂肪酸含量相比模型组的增加率为121.6％，这说明实施例3功能性低聚木糖果丹皮可以显著改善便秘小鼠的肠道微生态环境。

实施例7预防肥胖功能评价

6周龄的c57bl/6j清洁级雄性小鼠50只，饲养于标准条件动物房中(湿度：50±15％，温度：22±2℃，光暗周期：12h/12h，自由取食、饮水)。适应性喂养1周后，将50只小鼠随机分为5组。正常组饲喂标准饲料(3.6kcal/g)，其他各组饲喂60％高脂高果糖饲料(6.0kcal/g)。正常组及模型组每日灌胃蒸馏水(10ml/kg·bw)，阳性对照组灌胃二甲双胍(400mg/kg·bw)，样品组分别灌胃传统果丹皮匀浆液和实施例3功能性低聚木糖果丹皮匀浆液(9g/kg·bw)。

实验周期为12周。实验结束时，禁食12h，小鼠摘眼球取血后脱颈椎处死，快速解剖取出肝脏、肾脏、脾脏、附睾和肾周脂肪组织称质量。血液离心测定血清中谷丙/谷草转氨酶(alt/ast)、总胆固醇(tc)、甘油三酯(tg)和高低密度脂蛋白(hdl/ldl)和游离脂肪酸(nefa)含量，同时将小鼠肝脏和皮下脂肪组织进行苏木精-伊红染色，观察脏器组织中细胞变形、变性、坏死等情况。

高脂饮食易引起脂肪组织的膨胀，与模型组相比，传统果丹皮的摄入导致小鼠总脂肪重量增加11.5％；而实施例3功能性低聚木糖果丹皮组和阳性对照二甲双胍组均明显抑制了脂肪组织的扩张，具体表现为肾周脂肪和附睾脂肪的显著降低(p＜0.05)。模型组与传统果丹皮组小鼠摄入过多的果糖易使机体代谢紊乱，导致体重增加。由表4可以看出，与模型组相比，传统果丹皮的摄入导致体重增加6.0％；灌胃实施例3样品的小鼠体重降低7.2％，二甲双胍组则明显降低小鼠的体重(p＜0.05)。体脂率是反应肥胖最直接的指标之一。与健康组相比，其他各组小鼠体脂率均显著增加，表明小鼠肥胖模型建立成功。其中，实施例3功能性低聚木糖果丹皮组和二甲双胍组均出现改善小鼠肥胖的功效，表现为体脂率显著降低(p＜0.05)。综上所述，制备的功能性低聚木糖果丹皮可明显改善肥胖小鼠的脂肪及体脂率。

表4含有功能性低聚木糖的无蔗糖果丹皮对肥胖小鼠的脂肪及体重的影响

注：在同一列中，标有不同字母的数据表示具有显著性差异(p＜0.05)，组间数据的显著性分析采用一维方差分析(one-wayanova)中的duncan(d)多重比较进行。

谷丙/谷草转氨酶(alt/ast)水平主要用来检测肝细胞损伤程度，脂肪肝患者的alt和ast含量会明显升高。由表5所知，与模型组相比，灌胃二甲双胍和功能性低聚木糖果丹皮小鼠的alt和ast含量均明显降低(p＜0.05)。血液中脂质积累水平是反应肝脏脂质代谢的重要指标。与模型组相比，功能性低聚木糖果丹皮灌胃后明显改善了肥胖小鼠的血脂水平，其中tc、tg和ldl含量显著降低；而hdl含量相比模型组增加了20.1％，且差异显著(p＜0.05)。血清中游离脂肪酸(nefa)的浓度与脂类代谢、糖代谢等功能密切相关。由表5可知，实验组均比正常组nefa含量显著升高(p＜0.05)，但各组间无明显差异。综上所述，制备的功能性低聚木糖果丹皮通过改善小鼠肝细胞损伤和调节血液中脂质代谢来预防肥胖。

表5含有功能性低聚木糖的无蔗糖果丹皮对肥胖小鼠血液指标的影响

注：在同一列中，标有不同字母的数据表示具有显著性差异(p＜0.05)，组间数据的显著性分析采用一维方差分析(one-wayanova)中的duncan(d)多重比较进行。

肝脏与皮下脂肪的组织形态反应小鼠的健康状况。健康组小鼠肝细胞完整，肝索排列整齐，大小较均一，核清晰可见。模型组(图2中b)表明小鼠肝脏受损严重，大面积坏死，脂肪变性程度严重，出现大小不等的脂肪空泡，肝小叶结构模糊，肝索结构凌乱，肝窦不明显。相对于模型组来说，阳性药物二甲双胍组(图2中c)小鼠的肝小叶结构基本正常，肝血窦较明显，肝索结构基本恢复正常放射状。当用蔗糖果丹皮果浆液灌喂肥胖小鼠时(图2中d)，小鼠肝脏结构受损更加严重，肝细胞存在大量空泡，表明高脂高糖饮食会导致小鼠脂肪积累加大，表现出轻度炎症。与传统果丹皮组相比，含功能性低聚木糖的无蔗糖果丹皮灌喂肥胖小鼠后(图2e)，发现小鼠肝细胞脂肪变性程度较模型组明显降低，肝细胞排列整齐，变性程度轻，且肝细胞的空泡明显减少。

图2中a-e是皮下脂肪组织he的染色结果。从图中可以看出，正常组小鼠的脂肪细胞体积小而紧密，染色明显(图2中a)；而模型组小鼠的脂肪细胞体积大而疏松，且染色不明显(图2中b)；二甲双胍的摄入明显改善了肥胖小鼠皮下脂肪细胞的体积(图2中c)。当肥胖小鼠灌胃蔗糖果丹皮果浆时(图2中d)，导致皮下脂肪细胞体积较模型组增大，且脂肪细胞之间界限模糊，说明脂肪组织受损严重。当灌胃含功能性低聚木糖的无蔗糖果丹皮果浆时(图2中e)，肥胖小鼠的皮下脂肪形态与模型组的相比有显著的改善，表现为脂肪细胞体积减小而紧密，且细胞间的界限明显。综上表明本发明制备的含功能性低聚木糖的无蔗糖果丹皮能够明显改善小鼠的肝脏与皮下脂肪的组织形态，而传统果丹皮会加重肥胖小鼠的病状。