專利名稱：山茱萸水溶性膳食纖維的制備及纖維飲用水的應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及膳食纖維的制備，特別是一種山茱萸果渣水溶性膳食纖維的制備方法及采用該水溶性膳食纖維制備的飲用水。
背景技術(shù)：
膳食纖維是人類健康飲食的重要組成部分，可分為可溶性膳食纖維(SDF)和不溶性膳食纖維(IDF)兩部分。其中SDF包括木葡聚糖、半乳甘露聚糖半纖維素、β-葡聚糖、果膠質(zhì)、樹膠和黏膠(Jim6nez-Escrig and Scinchez-Muniz，2000)，它廣泛存在于蔬菜和糧食作物中，是植物細胞壁的重要成分。眾所周知，SDF對降低血清膽固醇水平有顯著的作用(Xu et al. 2010 ； Schwesinger et al. 1999, Arjmandi et al. 1992，Jensen et al. 1997)，高 SDF 含量的日常飲食可以降低人們患心血管疾病的風險(Theuwissen and Mensink 2008)，降低高血壓患者的血壓水平(Burke et al. 2001)。膳食纖維所具有的粘性對人體健康代謝有很大的益處(JENKINS et al. 2004)，它也可能有效降低肥胖患者的體重水平(Artiss et al. 2006)。SDF通過改善小腸粘膜萎縮癥狀和加強腸道菌群正?；絹碜园l(fā)的控制腸道蠕動(Nakao et al. 2002)。SDF的攝入還可以明顯增加短鏈脂肪酸的產(chǎn)生，有助于提高消化活力。因此攝入膳食纖維潛在的作用遠遠超過了它對人體的短期影響。此外，SDF中包括的阿拉伯樹膠，可以減少人體對致癌物質(zhì)的吸收；給懷孕母豬喂食大豆殼SDF和IDF有助于增加母豬哺乳前期和哺乳期的進食量(Renteria-Flores et al. 2008)；在嬰幼兒配方奶粉中增加SDF的濃度可能對鈣、鐵、鋅有效吸收具有一定的影響 (Bosscher et al. 2001 ；Bosscher et al. 2003)。由于目前食品加工越來越精細化，食品中膳食纖維含量達不到要求，加上SDF所具備的潛在健康作用，因此促進了高膳食纖維產(chǎn)品的不斷開發(fā)?，F(xiàn)在很多食品加工副產(chǎn)物已經(jīng)被開發(fā)成膳食纖維產(chǎn)品，如蘋果渣、柑橘果皮和甘藍(Chantaro et al. 2008)，這些產(chǎn)品作為食品添加劑被加入到烘焙食品、面條、乳制品及飲料中以提高這些食品的品質(zhì)。山茱萸作為傳統(tǒng)中藥已有兩千多年的歷史。在我國，山茱萸產(chǎn)品如山茱萸酒、飲料、蜜餞和口服液等發(fā)展良好。在日本和韓國它還被廣泛用作滋補品、鎮(zhèn)痛劑和利尿劑。半干燥去籽后的山茱萸還可以用來治療肝功能衰竭、腎虛以及糖尿病(mi et al.，2008)。山茱萸中環(huán)烯醚萜總甙被證實可以抑制高級糖基化終產(chǎn)物的形成，恢復血管活性因子和細胞因子的活性水平(Xu et al.，2004)。山茱萸齊墩果酸可以提高大鼠胰島素的分泌(Hsu et al.，2006)。目前，大部分研究集中于山茱萸果實提取物中，而忽略了果渣作為膳食纖維資源的開發(fā)。根據(jù)申請人所作的資料檢索，目前還沒有關(guān)于山茱萸果渣作為膳食纖維的生產(chǎn)方法。礦泉水是日常生活最常見的飲品，它可以為人體正常代謝提供礦質(zhì)元素和水，但目前市場上還沒有類似含有膳食纖維的飲用水問世。膽固醇是動物細胞膜分子重要的生物組成部分，人體內(nèi)正常的水平是MOg，大部分血液膽固醇結(jié)合脂肪轉(zhuǎn)化為膽固醇酯，剩余的小部分則成游離態(tài)。人體中膽固醇可以轉(zhuǎn)化為一系列的具有生物活性的化合物，如膽酸維生素D2、類膽固醇激素等。膽固醇的代謝紊亂會導致血液膽固醇含量升高，導致其在血管中沉淀，形成動脈硬化。膽固醇和一系列心血管疾病都有關(guān)，人體內(nèi)總膽固醇正常含量低于200mg/dL，超過M0mg/dL就偏高了 ；高密度脂蛋白膽固醇正常水平是大于45mg/dL，低于35mg/dL就是異常的；低密度脂蛋白膽固醇低于 130mg 是正常的，超過 160mg/dL 就偏高了(Wang Lin et al. 2000)。隨著人民生活水平的普遍提高，人們在攝入營養(yǎng)物質(zhì)的同時也吸收了一定量的膽固醇，使人體血液中的膽固醇、低密度脂蛋白、甘油三酯過量。這些剩余的類脂物質(zhì)就會沉積在血管壁上，導致血管變窄、變硬、變脆、彈性變小，嚴重影響血液循環(huán)，久而久之形成動脈硬化。由膽固醇引起的高脂蛋白血癥是世界上危害最大、流行最廣的慢性非傳染性疾病之一，也是目前臨床上的疑難病癥(Liu Man-ying et al.，1999)。國外上世紀70年代就開始研究體外凈化血液膽固醇的方法，已先后報道通過血漿置換、膜過濾、免疫親和吸附等方法，其中免疫親和吸附的選擇性較高，但其制備工藝繁瑣，存在較大的局限性(Fang Bo et al.，1998)。目前，國內(nèi)外大多采用吸附法來清除體內(nèi)多余的膽固醇。所選擇的吸附劑，如肝素-脂糖凝膠吸附劑、磺化葡聚糖一維生素吸附劑，雖能較好的選擇吸附膽固醇，但這些吸附劑部分是將大型聚陰離子配基固定在載體上，因此存在配基的固定化及防止配基脫落等安全問題，且其價格昂貴，在人體內(nèi)使用存在安全問題，因而有待進一步研究(Hu Guo-hua and Huang Shao-hua, 2001 :Agnieszka Nawitsk and Monika Kwasniewska,2005)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于，提供一種山茱萸水溶性膳食纖維的制備方法，該方法以山茱萸榨汁后的果渣為原料，利用星點設(shè)計優(yōu)化山茱萸可溶性膳食纖維(CSDF)的制備條件，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和純度，確定其化學成分和部分功能特性。本發(fā)明的另一個目的在于，利用制備的上述山茱萸水溶性膳食纖維制備低熱量 “可以喝飽”的纖維飲用水。為了實現(xiàn)上述任務，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案
一種山茱萸果渣水溶性膳食纖維的制備方法，其特征在于按下列步驟制備 步驟一，將去核擠壓果汁后剩余的山茱萸果渣用純凈水洗凈，干燥，粉碎至380 μ m，5°C 下儲存?zhèn)溆茫?br> 步驟二，取粉碎后的山茱萸果渣粉末，用濃度為70% (v/v)的酒精在70°C下回流提取三次，第一次回流60min，第二次和第三次回流時間為20min，然后合并回流液和果渣，3000r/ min離心lOmin，回收酒精，收集沉淀物；
步驟三，在沉淀物中加入蒸餾水，液料比為25mL/g，80°C下置于超聲波提取器中，調(diào)節(jié)超聲波頻率至40KHz，功率250W，提取60min，靜置后倒出上層提取液，重復提取兩次，合并提取液后在3000r/min下離心5min，上清液減壓濃縮，得濃縮液；
步驟四，在濃縮液中加入適量α淀粉酶，60°C下水解4h，pH值調(diào)至6.5，然后在30001·/ min下離心30min，得到上清液；在上清液中加入氯仿和正丁醇混合溶液除去蛋白，其中，氯仿正丁醇=5 :1，在搖床上震蕩池后再次在3000r/min下離心IOmin ；如果上清液還有沉淀存在，則再次離心，直到上清液無沉淀為止；
步驟五，將無沉淀上清液減壓蒸餾除去氯仿和正丁醇，然后在上清液中加入4倍量的體積濃度為95% (ν/ν)的酒精，在恒溫振蕩器中20°C下維持12h，最后在3000r/min下離心 5min，得沉淀物；
步驟六，將沉淀物用正己烷浸泡，除去脂類物質(zhì)，用體積濃度為95% (ν/ν)的酒精沖洗兩遍，再次在3000r/min下離心，離心后的沉淀物按體積比1 :5加入水中充分溶解，過濾后濾液噴霧干燥，得到山茱萸果渣水溶性膳食纖維粉末。本發(fā)明的山茱萸果渣水溶性膳食纖維的制備方法，得到的產(chǎn)品呈淺白色粉末、無異味，經(jīng)申請人的實驗證明，上述方法制備的山茱萸果渣水溶性膳食纖維能夠制備纖維飲用水。


圖1是本發(fā)明的山茱萸果渣水溶性膳食纖維提取流程圖2分別是處理溫度、料液比、時間對山茱萸果渣水溶性膳食纖維(CSDF)提取率的影響；其中，圖加是溫度的影響，圖2b是料液比的影響，圖2c是時間的影響。圖3是液料比和時間對CSDF綜合指標值的影響，此時處理溫度控制在75°C ； 圖4是處理溫度和時間對對CSDF綜合指標值得影響，此時液料比控制在30 mL/g ； 圖5是處理溫度和液料比對綜合指標的影響，此時時間定在IlOmin ；
圖6是膽固醇標準曲線； 圖7是標品穩(wěn)定性實驗曲線；
以下結(jié)合附圖和相關(guān)實驗對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
具體實施例方式本實施例給出了一種山茱萸果渣水溶性膳食纖維的制備方法，以山茱萸榨汁后的果渣為原料，利用星點設(shè)計優(yōu)化山茱萸可溶性膳食纖維(CSDF)的制備條件，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和純度，確定其化學成分和部分功能特性。并嘗試制備低熱量“可以喝飽”的纖維飲用水， 并利用高效液相法測定束縛膽固醇能力。星點設(shè)計-響應曲面法(RSM)是一個多變量系統(tǒng)中高效率的優(yōu)化方法， 可以用來評估幾個影響因素的相對重要性。該方法已成功用于優(yōu)化培養(yǎng)基組成、熱水提取條件和光誘導脫色分析(Liew et al.，2005 ；Lee et al.，2006 ；K
Orbahti et al.，2008)。它可以提供變量之間以及設(shè)計和工藝優(yōu)化間必要的信息，同時給
予多個響應分析。以下給出具體的實驗過程 1、材料和方法
1.1材料
新鮮山茱萸購買自陜西漢中，除雜、去籽水洗干凈后，榨汁后的山茱萸果渣在烘箱內(nèi)干燥，粉碎指380 μ m，5 °C下儲存?zhèn)溆谩?. 2 方法
1. 2. 1材料的預處理取50g粉碎后的山茱萸用200mL的濃度為70% (ν/ν)的酒精在70°C下回流提取三次， 第一次提取時間60min，第二次和第三次提取時間均為20min，合并回流液和果渣，然后將提取液以3000r/min離心lOmin，收集沉淀物并回收酒精；
在沉淀物中加入1250mL蒸餾水，80°C下置于超聲波提取器中，調(diào)節(jié)超聲波頻率為 40KHz，功率250W，提取60min，重復提取兩次，提取結(jié)束后合并提取液，在3000r/min下離心 5min，減壓，濃縮至lOOmL。1. 2. 2濃縮液中提取CSDF
在IOOmL濃縮液中加入0. 25g的α淀粉酶，60°C下維持4h，pH值調(diào)節(jié)到6.5，然后 3000r/min下離心30min，得到上清液；
在上清液中加入氯仿和(氯仿正丁醇=5 :1, v/v) 30mL除去蛋白，在搖床上震蕩池后再次在3000r/min下離心IOmin ；如果上清液還有沉淀則再次離心，直到無沉淀為止；
得到的無沉淀上清液減壓蒸餾除去氯仿和正丁醇，然后加入4倍體積的濃度95% (ν/ ν)的酒精在恒溫振蕩器中沉淀，在20°C條件下維持12 h，最后3000r/min下離心5min，得沉淀物；
沉淀物用正己烷浸泡，除去脂類物質(zhì)，用體積濃度為95% (ν/ν)酒精沖洗兩次，再次以 3000r/min離心，離心后的沉淀物按體積比1 :5加入水中充分溶解，過濾后濾液噴霧干燥， 得到山茱萸果渣水溶性膳食纖維粉末(SDF)，其工藝流程圖如圖1所示。1.2.3化學組分測試
水分測試在105°C下干燥至恒重計算得出；灰分的測定根據(jù)文獻(A0AC法，1995)在馬弗爐550°C下灼燒至恒重所得；
SDF測定根據(jù)文獻(AACC method 32-06,2000)酶-重量法進行； 粗脂肪測定在索氏提取器中進行，用石油醚做提取劑，40°C 60°C下維持12h，回收石油醚，稱重計算得出。1.2.4 溶解度
溶解度的計算按參考文獻(Wang et al. 2008)的方法稍作改變。在三角瓶中制備1% (w/w)的CSDF懸浮液，恒溫搖床40°C下每隔5min震蕩一次，冷卻至室溫，然后在3000r/min 離心30min，上清液在105°C下烘干稱重，根據(jù)前后質(zhì)量差計算溶解度。1. 2. 5纖維飲用水透光度測定
以礦泉水作為溶劑，加入0. 25%(w/v)的CSDF粉末，在振蕩器中25°C下震蕩30min后抽濾后制備CSDF水溶液，該溶液的透光度測定條件是在25°C下，Imm比色皿(石英)中，752 紫外分光光度計波長620nm下測定，平行三次測定。1. 2. 6束縛膽固醇實驗
HPLC條件高效液相色譜分離采用Symmery C18 (4. 6 X 750mm, 3. 5 μ m)色譜柱，以色譜甲醇和雙蒸水(99 1, ν/ν)作為流動相，流速為0. 9mL/min，每次樣品注射量為10μ L，紫外光檢測器設(shè)定波長為 210nm (Wang Yong-sheng et al. 2008)。繪制標準曲線配置0. 3mg/mL，0. 6 mg/mL，0. 9 mg/mL，1. 2 mg/mL，1. 5 mg/mL， 1. 8mg/mL和2. lmg/mL膽固醇標準溶液，以樣品濃度和峰面積做標準曲線。待測樣品的制備稱取500mg CSDF粉末，加入IOmL的1. 5mg/mL膽固醇標準溶液， 分別在pH=2和pH=7條件下，37°C水浴震蕩汕，然后4000rpm下離心lOmin，上清液微孔過濾后測定膽固醇含量。穩(wěn)定性實驗精密吸取供試樣品10 μ L，分別在0、4、8、16h進樣，按膽固醇峰面積計算穩(wěn)定性結(jié)果其RSD=2. 18%，表明供試樣品在16h內(nèi)穩(wěn)定。1. 2. 7數(shù)據(jù)處理
所有數(shù)據(jù)以算術(shù)平均值表示，通過統(tǒng)計分析系統(tǒng)(SAS 8.01)擬合方程生成三維曲面圖。擬合方程在定義域內(nèi)的極值用MATLAB 7.0軟件運行得出。2、結(jié)果和討論
2. 1單因素對CSDF提取率的影響
精確稱取5. Og山茱萸果渣粉末，轉(zhuǎn)移至三角瓶內(nèi)，以料液比1 :20 g/mL加入蒸餾水，放在超聲波提取器內(nèi)，調(diào)節(jié)超聲波頻率40KHz、功率250w，維持lOOmin，控制處理溫度分別為 20°C，40°C，60°C，8(rC，9(rC和 100°C。提取液濃縮至 30mL 后，用 4 倍量的 95% (ν/ν)酒精沉淀，記錄沉淀物質(zhì)量，結(jié)果如圖加所示，由圖可知在80°C 100°C時CSDF質(zhì)量比較高。為了測定液料比對CSDF提取率的影響，類似上述的操作，控制處理溫度80°C，液料比分別是5 :1，10 1,15 1,20 1,25 :1，30 1和35 :lmL/g，結(jié)果如圖2b?？梢钥闯鲈谝毫媳却笥?0 :1時CSDF質(zhì)量比較高；類似操作來測定時間對CSDF提取率的影響，控制處理溫度80°C，液料比是30 1 mL/g，時間分別設(shè)定在O HOmin之間，結(jié)果如圖2c，可以看出在90min之后CSDF質(zhì)量基本保持在一個水平。2. 2星點設(shè)計優(yōu)化CSDF提取條件
為了找出優(yōu)化CSDF制備的最佳工藝條件，必須找到關(guān)鍵影響因素的變量范圍?；趩我蛩貙嶒灲Y(jié)果，選擇主要影響因素的變化區(qū)間。根據(jù)星點實驗要求，設(shè)計3因素5水平20 組實驗，主要因素分別是處理溫度U1)、液料比U2)和時間(X3)，如表1所示。表1 星點設(shè)計實驗及實驗結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種山茱萸果渣水溶性膳食纖維的制備方法，其特征在于按下列步驟制備 步驟一，將去核擠壓果汁后剩余的山茱萸果渣用純凈水洗凈，干燥，粉碎至380 μ m，5°C下儲存?zhèn)溆茫徊襟E二，取粉碎后的山茱萸果渣粉末，用濃度為70%的酒精在70°C下回流提取三次，第一次回流60min，第二次和第三次回流時間為20min，然后合并回流液和果渣，3000r/min離心lOmin，收集沉淀物；步驟三，在沉淀物中加入蒸餾水，液料比為25mL/g，80°C下置于超聲波提取器中，調(diào)節(jié)超聲波頻率至40KHz，功率250W，提取60min，靜置后倒出上層提取液，重復提取兩次，合并提取液后在3000r/min下離心5min，上清液減壓濃縮，得濃縮液；步驟四，在濃縮液中加入適量α淀粉酶，60°C下水解4h，pH值調(diào)至6.5，然后在30001·/ min下離心30min，得到上清液；在上清液中加入氯仿和正丁醇混合溶液除去蛋白，其中，氯仿正丁醇=5 :1，在搖床上震蕩池后再次在3000r/min下離心IOmin ；如果上清液還有沉淀存在，則再次離心，直到上清液無沉淀為止；步驟五，將無沉淀上清液減壓蒸餾除去氯仿和正丁醇，然后在上清液中加入4倍量的體積濃度為95%的酒精，在恒溫振蕩器中20°C下維持12h，最后在3000r/min下離心5min， 得沉淀物；步驟六，將沉淀物用正己烷浸泡，除去脂類物質(zhì)用體積濃度為95%的酒精沖洗兩遍，再次在3000r/min下離心，離心后的沉淀物按體積比1 :5加入水中充分溶解，過濾后濾液噴霧干燥，得到山茱萸果渣水溶性膳食纖維粉末。
2.權(quán)利要求1所述方法制備的山茱萸果渣水溶性膳食纖維用于制備纖維飲用水的應用。
3.如權(quán)利要求2所述的應用，其特征在于，所述的纖維飲用水中的山茱萸果渣水溶性膳食纖維的含量為0. 25%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種山茱萸果渣可溶性膳食纖維的制備方法及其采用該山茱萸可溶性膳食纖維制作的飲用水。該方法用星點設(shè)計優(yōu)化山茱萸可溶性膳食纖維(CSDF)的制備條件，提高產(chǎn)品產(chǎn)量和純度，并測定其化學成分和部分功能特性。采用山茱萸果渣可溶性膳食纖維制備的纖維飲用水，有良好的溶解性和透光性，無異味，有較長的儲存期。
文檔編號A23L1/308GK102224909SQ201110122520
公開日2011年10月26日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者任戰(zhàn)軍, 張?zhí)m茜, 張存莉, 邵宜添 申請人:西北農(nóng)林科技大學