一种天然浓缩膳食纤维及其制备方法技术

一种天然浓缩膳食纤维及其制备方法，所述天然浓缩膳食纤维是将富含膳食纤维素的松树皮粉碎后过筛，加水浸泡，浸泡完后排掉废水，然后将浸泡后的松树皮转移至反应器中，加入水，得到松树皮混合液，进行超声波辅助酶解处理，酶解后排干液体，接着将酶解后的物料接入植物乳杆菌HKB‑38进行发酵，将发酵后的物料进行高温高压热处理，冷却、干燥，即得天然浓缩膳食纤维。本发明专利技术还包括天然浓缩膳食纤维的制备方法。本发明专利技术选用价格低廉且资源丰富的松树皮作为生产原料，大大降低生产成本的同时，充分利用资源，创造高附加值。本发明专利技术显著提高了膳食纤维的纯度以及纤维产品的溶胀性和持水力。实验证明，本发明专利技术浓缩膳食纤维中粗纤维含量≥60％，中性洗涤纤维(NDF)含量≥86％，酸性洗涤纤维(ADF)含量≥70％，产品溶胀性≥5.0mL/g，持水力≥5.0g/g。

A natural concentrated dietary fiber and its preparation method

A natural concentrated dietary fiber and its preparation method. The natural concentrated dietary fiber is sifted after the pine bark rich in dietary cellulose, soaked in water, soaked and discharged from the waste water. Then, the soaked pine bark is transferred to the reactor, and the water is added to the pine bark mixture to carry out ultrasonic assisted enzyme. After enzymatic hydrolysis, the liquid was dried and then the hydrolyzed materials were fed into Lactobacillus plantarum HKB 38. The fermented materials were treated by high temperature and high temperature heat treatment, cooling and drying, that is, the natural concentrated dietary fiber was obtained. The invention also includes a method for preparing natural concentrated dietary fiber. The invention selects the pine bark which is cheap and rich in resources as the raw material, greatly reduces the production cost, and makes full use of the resources to create high added value. The invention significantly improves the purity of dietary fiber and the swelling and water holding capacity of fiber products. The experimental results show that the content of crude fiber in the concentrated dietary fiber is more than 60%, the content of neutral detergent fiber (NDF) is more than 86%, the content of acid washing fiber (ADF) is more than 70%, the swelling property of the product is more than 5.0mL/g, and the water holding capacity is more than 5.0g/g.

【技术实现步骤摘要】
一种天然浓缩膳食纤维及其制备方法
本专利技术涉及一种膳食纤维及其制备方法，具体涉及一种天然浓缩膳食纤维及其制备方法。
技术介绍
膳食纤维是不被人体所消化吸收的多糖类碳水化合物与木质素的统称，其生理学功能主要为以下几方面：1)促进胃肠蠕动，减少便秘；2)清道夫作用，减少病原菌从后肠向前肠转移，膳食纤维的某些成分结构还具有吸附毒素和病原菌的作用；3)膳食纤维可以稳定血糖浓度，降低血液胆固醇水平；4)可溶性/易发酵的膳食纤维在结肠中被发酵，并为结肠中微生物提供营养，有利于稳定肠道菌群平衡；5)纤维发酵产生的短链脂肪酸(乙酸、丙酸和丁酸)反过来抑制病原菌的生长，另外丁酸可以为结肠黏膜细胞提供能量，促进上皮细胞的增殖，维持肠黏膜的完整性，从而有益于养分的吸收并预防腹泻；6)膳食纤维具有持水膨胀的特性，可以增强饱腹感，减少动物饥饿引起的异常行为的发生。过去20年间，膳食纤维的使用在动物和人类营养领域受到越来越多的关注。膳食纤维虽然不能直接提供营养，但具有促进健康的生理特性，目前膳食纤维已被国内外医学和营养学专家视为“第七营养素”。尤其是膳食纤维所具有的发酵性、膨胀性、持水性、吸附性和离子交换作用等生理特性为其在动物中的积极作用提供了生理基础。越来越多的研究发现，适量的膳食纤维非但不会损害动物健康，还可以改善其生长状况并提高生产性能，为提供动物能量的同时，还能构成合理的日粮结构，维持动物机体的正常消化功能。膳食纤维对肠易激综合征、炎症性肠病和肠癌等常见肠道疾病也具有一定的预防和治疗作用，有利于保持肠道正常生理功能，修复和改善受损肠道环境，对于维护肠道健康有重要意义。目前，饲料中常用的纤维来源有小麦麸、大豆皮、甜菜渣、玉米麸皮等常规饲料原料，这些粗纤维原料中不仅纤维含量较低(如麸皮中粗纤维含量一般不超过10％)，添加量高时易导致饲料适口性差；而且这些原料中不溶性纤维含量较高，很难被发酵，导致利用率低。制备纤维素含量高、理化特性良好的膳食纤维得到越来越多的关注，例如CN105124134A公开了一种制备膳食纤维的方法，该方法包括如下步骤：1)将含有膳食纤维素的原料粉碎后过筛，加水浸泡，得到底物液；2)对底物液进行乳化，得到乳化后的底物液；3)向乳化后的底物液中加入酶进行酶解，将所得酶解液灭酶后，离心，收集沉淀，得到滤质；4)向滤质中接入益生菌发酵后，灭菌，干燥，得到所述膳食纤维。松树皮作为一种长期被人忽略的可创造高附加值的资源，不仅富含原花青素等成分，同时也可作为提取/制备浓缩膳食纤维的优质原料，但是相对于CN105124134A公开的花生壳、稻壳、玉米芯等原料而言，松树皮更为坚硬，木质化程度更高。因此，若想利用松树皮作为原料来制备膳食纤维，必须针对膳食纤维制备方法以及工艺参数进行改进，方可发挥松树皮的功效。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，一株植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)HKB-38，于2016年12月8日保藏于中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC)，保藏编号为CCTCCNO:M2016727，保藏单位地址：中国.武汉.武汉大学，邮编430072。进一步，所述植物乳杆菌HKB-38，其16SrRNA基因序列如SEQIDNO:1所示。本专利技术进一步的目的是通过以下技术方案实现的，一种天然浓缩膳食纤维，将富含膳食纤维素的松树皮(优选云南松树皮、落叶松树皮或马尾松树皮，更优选云南松树皮)粉碎后过筛，加水(优选常温清水)浸泡，浸泡完后排掉废水，然后将浸泡后的松树皮转移至反应器中，再次加入水(优选常温清水)，得到松树皮混合液，进行超声波辅助酶解处理，酶解后排干液体，接着将酶解后的物料接入植物乳杆菌HKB-38进行发酵，最后将发酵后的物料进行高温高压热处理，冷却、干燥，即得天然浓缩膳食纤维。本专利技术进一步的目的是通过以下技术方案实现的，一种天然浓缩膳食纤维的方法，包括以下步骤：1)将含有膳食纤维素的松树皮原料清洁除杂后，粉碎过20～60目筛，按照过筛松树皮与水的比为1g：5～20mL，加入水浸泡2～10h，浸泡完后排掉废水；该步骤加水浸泡可以除去一些水溶性杂质，例如泥土、粉尘、水溶性蛋白质和碳水化合物等，有利于后续酶解，提高膳食纤维产品的纯度；2)将步骤1)所得浸泡后的松树皮转移至反应器中，按照浸泡后的松树皮与常温清水的比为1g：10～30mL，再次加入水，得到松树皮混合液，进行超声波辅助酶解处理，酶解后排干液体，得到酶解后的物料；3)向步骤2)所得酶解后的物料中接入植物乳杆菌HKB-38进行发酵，得到发酵后的物料；4)将步骤3)所得发酵后的物料置于温度为350～400℃、压强为5～30MPa的条件下热处理100～60min，冷却、干燥，即成。进一步，步骤2)中，所述超声波辅助酶解处理是先超声2～10min，然后加入酶制剂进行酶解，酶解温度为35～55℃，酶解pH值为6.0～8.0，酶解时间为20～60min。进一步，所述酶制剂为果胶酶或/和木瓜蛋白酶；所述果胶酶的酶活为0.5～5.0U/mg(优选1.0U/mg)，果胶酶与松树皮混合液的比为1～2g：1L；所述木瓜蛋白酶的酶活为5～50U/mg(优选12U/mg)，木瓜蛋白酶与松树皮混合液的比为5～10g：1L。关于果胶酶的酶活的定义如下：在50℃和pH值为4.0条件下，1min分解聚半乳糖醛酸产生1μmol半乳糖醛酸所需的酶的量，即为1个酶活力单位；木瓜蛋白酶的酶活的定义如下：在40℃和pH值7.2的条件下，1min水解酪蛋白生成1μg酪氨酸所需的酶的量，即为1个酶活力单位。进一步，步骤3)中，所述植物乳杆菌HKB-38与酶解后的物料的质量比为1～3g：1kg，发酵温度为35～42℃，发酵时间为25～50min。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1)本专利技术选用的纤维原料来源丰富、价格低廉的松树皮，不仅降低生产成本，而且减少了因废弃、焚烧这些原料造成的资源浪费、环境污染等问题，从而实现了资源利用最大化的目的；2)本专利技术经过超声波辅助酶法处理，酶解掉松树皮细胞内容物及细胞壁中蛋白和可溶性多糖类物质(其中果胶酶水解了松树皮细胞壁的果胶质，木瓜蛋白酶水解了细胞壁中蛋白及蛋白聚糖等)，释放细胞内容物及细胞壁中蛋白和可溶性多糖类进入到水溶液中，通过排水排放掉，实现了膳食纤维的浓缩，同时超声波辅助在于提高酶解效率，达到耗能少、酶用量低的目的，从而降低成本；3)本专利技术选用的植物乳杆菌HKB-38为革兰氏阳性菌，具有耐酸、生长旺盛、产酸能力强、发酵能力强等特点；利用植物乳杆菌HKB-38进行发酵，不仅对松树皮原料发酵效果更好，而且缩短了发酵时间，有效地保障了浓缩膳食纤维产品功能的天然性和有效性，并进一步增强了膳食纤维的可发酵性、持水力、膨胀性等生理特性；4)本专利技术通过高温高压热处理打开原纤维，木质纤维素在高温高压过程中会成倍的增加吸附水的能力，从而大大提高膳食纤维产品的持水力，同时也达到了杀灭加入植物乳杆菌HKB-38的作用；5)与目前商业化中常用的碱法制备膳食纤维素相比，本专利技术有效地避免了碱液处理造成的膳食纤维素的损失和膳食纤维生理特性的破坏，同时也进一步减少了因大量排放碱性废液而造成严重的环境污染问题。实验证明，本专利技术制得的天然浓缩膳食本文档来自技高网...

【技术保护点】
一株植物乳杆菌(Lactobacillus plantarum)HKB‑38，其特征在于，于2016年12月8日保藏于中国典型培养物保藏中心，其简称为CCTCC，保藏编号为CCTCC NO:M2016727。

【技术特征摘要】
1.一株植物乳杆菌(Lactobacillusplantarum)HKB-38，其特征在于，于2016年12月8日保藏于中国典型培养物保藏中心，其简称为CCTCC，保藏编号为CCTCCNO:M2016727。2.根据权利要求1所述的植物乳杆菌HKB-38，其特征在于，其16SrRNA基因序列如SEQIDNO:1所示。3.一种天然浓缩膳食纤维，其特征在于，将富含膳食纤维素的松树皮粉碎后过筛，加水浸泡，浸泡完后排掉废水，然后将浸泡后的松树皮转移至反应器中，加入水，得到松树皮混合液，进行超声波辅助酶解处理，酶解后排干液体，接着将酶解后的底物料接入权利要求1或2所述的植物乳杆菌HKB-38进行发酵，最后将发酵后的底物料进行高温高压热处理，冷却、干燥，即得天然浓缩膳食纤维。4.根据权利要求3所述的天然浓缩膳食纤维，其特征在于，所述富含膳食纤维素的松树皮为云南松树皮、落叶松树皮或马尾松树皮，所述水为常温清水。5.根据权利要求4所述的天然浓缩膳食纤维，其特征在于，所述富含膳食纤维素的松树皮为云南松树皮。6.一种如权利要求3～5之一所述的天然浓缩膳食纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将富含膳食纤维素的松树皮原料清洁除杂后，粉碎过20～60目筛，按照过筛松树皮与水的比为1g：5～20mL，加入水浸泡2～10h，浸泡完后排掉废水；2)将步骤1)所得浸泡后的松树皮转移至反应器中...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺建华，伍小松，刘明，杨凤娟，董彦君，
申请(专利权)人：湖南农业大学，北京中农弘科生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43