海帶食用菌膳食纖維顆粒的制備

1、海帶食用菌膳食纖維顆粒的制備孟秀梅 作者簡(jiǎn)介：孟秀梅 (1980-) 女(漢)，山東東阿人，工程師，碩士，海洋食品生物技術(shù)基金項(xiàng)目：山東省科技攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目(2007GG10005020) * 通訊作者 劉昌衡 TelEmail：liuchh.,3 張綿松2.,3 袁文鵬1.,3 夏雪奎2.,3 劉新1.,3 張永剛2.,3 王小軍1.,3唐聚德4 胡煒4 孫永軍4 劉昌衡1.,3*(1.山東省科學(xué)院生物研究所 山東濟(jì)南250014；2.山東省科學(xué)院中日友好生物技術(shù)研究中心 山東濟(jì)南250014；3.山東省應(yīng)用微生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 山東濟(jì)南250014；4.山東省好當(dāng)家

2、集團(tuán)有限公司 山東榮成 264305)摘要：目的 海帶食用菌膳食纖維顆粒的制備。方法 以溶化率、成型率為指標(biāo)篩選膳食纖維顆粒的配方。結(jié)果 主輔料(膳食纖維：輔料)比例為11.5、輔料間(麥芽糊精微晶纖維素)比例91、乙醇濃度為50%、蛋白糖用量1%。結(jié)論 所制得的顆粒顆粒溶化率達(dá)98%，成型率達(dá)94%，吸濕率較低，臨界相對(duì)濕度(CRH)在70%左右，口感香甜適口。關(guān)鍵詞：海帶；食用菌；膳食纖維；顆粒 Preparation of dietary fiber granules of kelp and mushroomMeng Xiu-mei1,3, Zhang Mian-song2,3, Yua

3、n Wen-peng1,3, Xia Xue-kui2,3, Liu Xin1,3 , Zhang Yong-gang2,3, Wang Xiao-jun1,3, Tang Ju-de4, Hu Wei4, Sun Yong-jun4, Liu Chang-heng1,3* (1.Biology institute of Shandong academy of sciences, Jinan，250014; 2. Biotechnolegy center of Shandong academy of sciences, Jinan, 250014;3. Key laboratory for a

4、pplied microbiology of Shandong Province, Jinan, 250014; 4 Shandong Homey Group, Ltd. Rongcheng, 264305)Abstract: Objective To prepare granules of kelp and mushroom dietary fiber. Methods Using the melting rate and shaping rate of the granules as indexes to choose the optimum formula. Results The pr

5、oportion of dietary fiber and auxiliary ingredients was confirmed as1:1.5. The optimum ratio of maltodextrin and microcrystalline cellulose was 91. Ethanol concentration was 50% and the dosage of aspartame was 1%. Conclusion Melting rate, shaping rate and critical relative humidity of the granules t

6、hat prepared by the optimum formulation were 98%, 94% and about 70% respectively. The granules have lower moisture absorption rate and good taste.Keywords: kelp； mushroom； dietary fiber；granules膳食纖維作為功能性食品的重要原料，已被列為繼蛋白質(zhì)、脂肪、糖類(lèi)、維生素、礦物質(zhì)和水之后的第七大營(yíng)養(yǎng)素，適量地補(bǔ)充膳食纖維，可使腸道中的食物增大變軟，促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，從而加快了排便速度，防止便秘和降低腸癌的風(fēng)險(xiǎn)1。另

7、外膳食纖維還可調(diào)節(jié)血糖，有助預(yù)防糖尿病,又可減少消化過(guò)程對(duì)脂肪的吸收，從而降低血液中膽固醇、甘油三脂的水平，防治高血壓、心腦血管疾病的作用2。隨著我國(guó)人口的不斷老齡化, 心血管疾病、糖尿病、腫瘤與便秘等老年性疾病的預(yù)防迫在眉睫，對(duì)膳食纖維的需求日益增強(qiáng)。海帶(Laminaria japonica)是一種大型的褐藻，它含有豐富的海藻膠、纖維素、半纖維素、維生素和礦物質(zhì)等，是生產(chǎn)膳食纖維的好原料3。食用菌富含蛋白質(zhì)、多種氨基酸、維生素、多糖類(lèi)、礦物質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成份，并且脂肪含量低，纖維素含量豐富4，因此本研究以海帶和食用菌復(fù)合膳食纖維為原料，研制攜帶方便，易溶解、易吸收的膳食纖維顆粒劑。1 材料與方法

8、1.1材料及設(shè)備1.1.1 材料海帶下腳料 山東省好當(dāng)家集團(tuán)有限公司提供；食用菌靈芝和平菇 山東省科學(xué)院生物研究所提供；麥芽糊精 保齡寶生物有限公司，食品級(jí)；微晶纖維素 湖州市菱湖新望化學(xué)有限公司；蛋白糖 江西聰聰樂(lè)食品工業(yè)有限公司；食用95%乙醇、食用無(wú)水乙醇 臨沂盛鼎旺化工有限公司；馬鈴薯 市售；葡萄糖、硫酸銨 天津市廣成化學(xué)試劑有限公司，分析純；硫酸銅 煙臺(tái)三和化學(xué)試劑有限公司1.1.2設(shè)備電子天平FA1004N，上海精密科學(xué)儀器有限公司；全溫振蕩培養(yǎng)箱HZP-150，上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；高速離心機(jī)TDL-5-A，上海安亭科學(xué)儀器廠；增力電動(dòng)攪拌器JJ-1，江蘇金壇市金城國(guó)勝實(shí)驗(yàn)儀

9、器廠；真空干燥箱DZF-6050，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；恒溫恒濕培養(yǎng)箱SHH-150S，上海齊欣科學(xué)儀器有限公司；1.2方法1.2.1 海帶和食用菌復(fù)合膳食纖維的制備將活化好的食用菌靈芝和平菇分別接入馬鈴薯葡萄糖液體培養(yǎng)基(馬鈴薯20%，葡萄糖2%，其余為水)，150rpm、25培養(yǎng)48h作為種子。海帶下腳料與水的質(zhì)量比為1:18，氮源為1.5g/kg硫酸銨、無(wú)機(jī)離子為0.025g/kg硫酸銅，然后進(jìn)行滅菌121，15min即得海帶下腳料培養(yǎng)基。將馬鈴薯液體培養(yǎng)的種子按5%（V/V）的比例接入海帶下腳料培養(yǎng)基中，160rpm、27下培養(yǎng)72h得到海帶下腳料發(fā)酵液。將發(fā)酵液置于電熱蒸汽消毒器

10、中，105保溫15min，將菌體滅活。待發(fā)酵液溫度降至5060時(shí)，在高速組織搗碎機(jī)內(nèi)高速打漿20min，然后將打漿后的液體置于離心機(jī)中，離心去除不溶性雜質(zhì)以及細(xì)泥沙，上清液中加入食用95%乙醇至乙醇濃度達(dá)50%左右為宜，加入乙醇的上清液置于增力電動(dòng)攪拌器下進(jìn)行攪拌2h左右，使上清液中的膳食纖維充分沉淀，靜置過(guò)夜后進(jìn)行離心分離，得膳食纖維沉淀，采用無(wú)水乙醇進(jìn)行脫水，然后置于真空干燥箱55、真空度0.08MPa的負(fù)壓進(jìn)行干燥，干燥后進(jìn)行粉碎過(guò)100目篩，備用。試驗(yàn)方法以顆粒成型率和溶化率為指標(biāo)，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)確定本顆粒的最佳配方。成型率和溶化率的測(cè)定方法如下：成型率的測(cè)定5：稱取一定重量的顆粒樣

11、品，分別過(guò)一號(hào)篩和五號(hào)篩，收集能通過(guò)一號(hào)篩而不能通過(guò)五號(hào)篩的顆粒稱重，按以下公式計(jì)算成型率：成型率()=()×100溶化率的測(cè)定5：稱取顆粒樣品1.0 g，置于干燥至恒重的小燒杯中，加20倍顆粒體積的熱水(7080)，攪拌5 min，棄去上清液。將殘?jiān)稍镏梁阒?，按以下公式?jì)算溶化率：顆粒溶化率()=1×1001.2.3 膳食纖維顆粒的制備工藝根據(jù)顆粒的制做要求，加入適量的預(yù)先干燥并粉碎的蛋白糖、麥芽糊精、微晶纖維素，混合均勻，噴以一定濃度的酒精作為粘合劑，攪拌到手捏成團(tuán)，觸之即散時(shí)，過(guò)篩，置于干燥箱中進(jìn)行60真空干燥，待水分含量降至3%以下即可6。微晶纖維素(MCC)可大

12、幅度降低顆粒的吸濕性，增加樣品的穩(wěn)定性；麥芽糊精具有較強(qiáng)的粘結(jié)性，故選用微晶纖維素與麥芽糊精作為輔料。為了改善顆粒的口感加入適量的甜味劑，蛋白糖甜度是蔗糖的180300倍，甜味好，無(wú)異味，代謝不需胰島素參與，因此選擇蛋白糖作為甜味劑7。以膳食纖維與輔料之比、輔料間比、乙醇濃度、蛋白糖用量為因素，以顆粒的溶化率、成型率為指標(biāo)，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。見(jiàn)表1。表1因素水平表水 平因 素A主輔料比B輔料間比C乙醇濃度(%)D蛋白糖(%)111.08.51.5500.50211.39.01.0700.75311.59.50.5901.001. 2. 4吸濕性試驗(yàn)將恒溫恒濕培養(yǎng)箱打開(kāi)后，溫度調(diào)節(jié)為25，待相對(duì)

13、濕度(RH)上升到75%時(shí)備用。在已干燥至恒重的稱量瓶底部放入1.0g顆粒樣品，平鋪于瓶底，稱重并干燥至恒重，精密稱重后置于RH=75%的恒溫恒濕培養(yǎng)箱中(打開(kāi)稱量瓶蓋)，定時(shí)稱重并計(jì)算吸濕率按以下公式計(jì)算吸濕率：吸濕率()= ()×1001. 2. 5臨界相對(duì)濕度的測(cè)定顆粒在相對(duì)濕度較低的環(huán)境下，幾乎不吸濕，而當(dāng)相對(duì)濕度增大到一定值時(shí)，吸濕量急劇增加，一般把這個(gè)吸濕量開(kāi)始急劇增加的相對(duì)濕度稱為臨界相對(duì)濕度(CRH)。CRH值可作為顆粒吸濕性指標(biāo)，一般CRH愈大，愈不易吸濕；還可以為生產(chǎn)、貯藏的環(huán)境提供參考，應(yīng)將生產(chǎn)及貯藏環(huán)境的相對(duì)濕度控制在藥物的CRH值以下，以防止吸濕；另外為選擇

14、防濕性輔料提供參考，一般應(yīng)選擇CRH值大的物料作輔料。配制不同的飽和鹽溶液，分別置于玻璃干燥器中密閉放置48 h，使其內(nèi)部濕度平衡構(gòu)成不同相對(duì)濕度的環(huán)境(分別為9%, 32.5%, 66%, 75%, 92.5%)。在已干燥恒重的稱量瓶底部放入1.0g顆粒樣品，平鋪于瓶底，稱重并干燥至恒重，精密稱重后置于不同的濕度干燥器中(打開(kāi)稱量瓶蓋)，恒溫吸濕至恒重，精密稱重并計(jì)算吸濕百分率，測(cè)定其臨界相對(duì)濕度(CRH)。2 結(jié)果與分析2.1 膳食纖維顆粒制備表2 正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果水 平因 素實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 果實(shí)驗(yàn)號(hào)ABCD溶化率(%)成型率(%)1111198.6872.312122296.7685.943

15、133394.3786.574212397.9567.155223194.1595.886231296.7789.427313295.9273.388321398.7694.599332196.1584.63Kr96.6097.5298.0796.33Kr96.2996.5696.9596.48Kr96.9495.7694.8197.03Rr0.651.7543.260.70Kc81.6170.9585.4484.27Kc84.1592.1479.2482.91Kc84.2086.8785.2882.77Rc2.5921.196.201.50由表2可見(jiàn)，對(duì)溶化率進(jìn)行分析，由極差分析可見(jiàn)，其影響

16、順序依次為乙醇濃度>輔料間比例>蛋白糖用量>主輔料比例；由直觀分析可見(jiàn)，較佳的因素組合為A3B1C1D3即主輔料比例為11.5、輔料間比例8.51.5、乙醇濃度為50%、蛋白糖用量1%，此時(shí)溶化率達(dá)到98%以上。由溶化率結(jié)果分析，乙醇濃度50%、麥芽糊精微晶纖維素之比為8.51.5時(shí)，溶化率較高，主輔料比例以及蛋白糖用量對(duì)溶化率影響較小。對(duì)成型率進(jìn)行分析后，由極差分析可見(jiàn)，其影響順序依次為輔料間比例>乙醇濃度>主輔料比例>蛋白糖用量；由直觀分析可見(jiàn)，較佳的因素組合為A3B2C1D1即主輔料比例為11.5、輔料間比例91、乙醇濃度為50%、蛋白糖用量0.5%，

17、此時(shí)成型率達(dá)到94%以上。由成型率結(jié)果分析，乙醇濃度在50%時(shí)成型率較高，麥芽糊精微晶纖維素之比為91時(shí),成型率較高，主輔料比例以及蛋白糖用量對(duì)成型率影響較小。綜合考慮溶化率以及成型率確定較佳的因素組合為A3B2C1D3即主輔料比例為11.5、輔料間比例91、乙醇濃度為50%、蛋白糖用量1%時(shí)，此時(shí)溶化率達(dá)98%，成型率達(dá)94%。2. 2膳食纖維顆粒的吸濕曲線圖1顆粒的吸濕曲線由圖1可見(jiàn)，主輔料比例為11.5、輔料間比例91、乙醇濃度為50%、蛋白糖用量1%時(shí)制得的顆粒在溫度25、相對(duì)濕度75%的條件下，吸濕率在前50h上升得很快，所制得的顆粒產(chǎn)品需盡快包裝，盡量縮短產(chǎn)品暴露在空氣中的時(shí)間。2

18、. 3膳食纖維顆粒的臨界相對(duì)濕度表3顆粒臨界相對(duì)濕度相對(duì)濕度9%32.5%66%75%92.5%飽和鹽溶液H3PO4CaCl2NaNO2NaClKNO3吸濕率(%)1.053.576.8217.9325.26由表3可見(jiàn)，顆粒的臨界相對(duì)濕度在70%左右，因此顆粒的生產(chǎn)和貯藏環(huán)境的相對(duì)濕度應(yīng)控制在70%以下，以防止產(chǎn)品吸濕，另外說(shuō)明顆粒制作中選擇麥芽糊精以及微晶纖維素作為輔料比較合適。3小結(jié)本文主要對(duì)膳食纖維顆粒的主輔料比例、輔料間比、乙醇濃度、蛋白糖用量進(jìn)行了探索，獲得了適合膳食纖維顆粒的制劑工藝為主輔料比例11.5、輔料間比例91、乙醇濃度為50%、蛋白糖用量1%。通過(guò)對(duì)顆粒的吸濕性和臨界相對(duì)濕度的測(cè)定，顆粒進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)和貯藏時(shí)環(huán)境濕度應(yīng)控制在70%以下，并應(yīng)盡快進(jìn)行包裝縮短顆粒暴露時(shí)間。參考文獻(xiàn):1Aldoori W H, Giovannucci E L, Helaine RH, et al. A prospective study of dietary types and symptomatic diverticular disease in menJ. Am Soc Nutrition,1998,128(4):714-719