[发明专利]高活性紫甘薯膳食纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于功能性食品配料加工及副产物综合利用领域。

背景技术

膳食纤维是指在人体内难以被酶解消化的高分子多糖类物质的总称，它包括纤维素、半纤维素、果胶和甲壳素等物质。膳食纤维虽不能被人体消化吸收，但其在维持人体健康方面有着不可代替的生理作用。因此，很多科学家将膳食纤维推崇为是蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、矿物质和水之后的第七大营养素。目前，随着人们生活水平的不断提高，生活方式、膳食模式和疾病谱均发生了重大的转变，人群膳食结构逐渐与健康的膳食结构相偏离，总的趋势是以粮食为主的碳水化合物摄入量明显减少，而动物脂肪和动物蛋白质的消费量大幅度上升，这样造成了现代人的膳食结构中食用纤维的摄取量相对减少。与此同时，各种慢性病的发生率和死亡率呈逐年上升趋势，慢性病已成为威胁各国人民健康的全球性公共卫生问题。关于膳食纤维与人类疾病的关系研究，已经有较为深入的认识，有大量资料表明，被称之为“现代文明病”的高血压、高血脂、肥胖症、冠心病、糖尿病、便秘、结肠癌等慢性病都与膳食纤维的摄入量不足有关。

根据在水中溶解性的不同，膳食纤维的可分为可溶性膳食纤维（SDF）和不溶性膳食纤维（IDF）。可溶性膳食纤维（SDF）是指不能被人体消化道分泌的消化酶所消化，但可溶于温水或热水，且其水溶液又能被相当于四倍乙醇再沉淀的那部分膳食纤维，主要包括聚葡萄糖、胶体(果胶、树胶、豆胶等)、微生物多糖、耐消化淀粉、部分半纤维素(含低聚糖)等。与不溶性膳食纤维相比，可溶性膳食纤维具有很高的生理活性，能明显降低饭后血糖水平，具有预防肥胖的作用；能促进新陈代谢，降低甘油和胆固醇含量，具有降低血脂和预防心脑血管疾病的作用；具有与阳离子结合和交换的能力，能够解毒和降血压；能促进肠道双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌的产生，同时产生大量的短链脂肪酸和抑制肿瘤细胞生长的丁酸，能预防结肠癌，具有清除自由基和抗癌的作用。同时，可溶性膳食纤维还有良好的理化性质，是用来制造低热量，低胆固醇低钠健康食品的重要功能性配料，目前广泛应用于食品加工中，如制备高纤维面包，饼干、饮料、糖果等健康食品。高品质的膳食纤维产品应满足可溶性膳食纤维的组成含量达10％以上。目前，我国市场上的膳食纤维，绝大多数是不溶性的，开发可溶性膳食纤维含量高的高活性膳食纤维产品具有广阔的市场前景。

紫甘薯（purple sweet potato）是指薯肉颜色为紫色的甘薯，紫甘薯纤维素含量高，可增强肠道功能，有利于粪便排出，控制体重和减肥，可降低血糖和血胆固醇等。在日本国家蔬菜癌症研究中心公布的抗癌蔬菜中紫甘薯名列榜首，而膳食纤维是其重要的生理活性因子。由于紫甘薯是优质的植物色素源，紫甘薯色素在食品、化妆品、医药等领域具有较高的利用价值，目前，紫甘薯已被作为色素生产的重要原料。然而，紫甘薯色素生产后的废渣大多只能以饲料低价出售，如何提高其综合利用价值成为生产企业面临的主要难题。已有研究表明，紫甘薯色素生产废渣食用安全，含丰富的膳食纤维。利用紫甘薯色素生产废渣制备高活性的膳食纤维产品具有很好的开发前景，是提高紫甘薯色素生产副产物综合利用价值的有效途径。

 目前，提取膳食纤维的方法有化学分离法、酶法、微生物发酵法、膜分离法等。其中化学分离法应用最普遍，但其反应时间长，转化率低，对设备和温度要求都很高，并且大量有毒有害化学物质和外源离子的引进也给下一步食品加工下游处理带来不便。因此，化学处理法在实际应用中具有较大的局限性。自然界天然的植物原料中，可溶性膳食纤维所占比例都很低，仅为3％-4％，远远不能满足高品质膳食纤维的要求。为此，很多学者一直致力于膳食纤维的改性研究，设法使膳食纤维中不溶性的大分子物质分子键发生断裂，转变成可溶性的小分子成分；目前，使不溶性膳食纤维转变为可溶性膳食纤维普遍采用的改性处理方法有化学处理法、微生物发酵法、机械降解处理法和酶法。酶法在我国还是新工艺，膳食纤维提取过程中，可采用α-淀粉酶、糖化酶、蛋白酶来降解分离植物原料中的宏量营养组分淀粉和蛋白质。在膳食纤维改性过程中，纤维素酶和木糖酶能够使部分纤维素大分子连接键糖苷键断裂，转变成小分子成分，增大溶解性，将不溶性膳食纤维转变成成可溶性膳食纤维。酶法用于膳食纤维的提取和改性中，具有选择性强、不破坏天然纤维结构、不损失其重要生理功能的可溶性纤维素和半纤维素的特点，制成的产品膳食纤维纯度高，品质好。此外，酶法不需要高温、高压的水解条件，还具有反应条件温和、可控性较强、节约能源、操作方便的优点，用于膳食纤维产品的制备中是一种较佳的选择。