一种猴头菇膳食纤维、制备方法及其应用

摘要

本发明公开了一种猴头菇膳食纤维、制备方法及其应用，属于食品加工技术领域，所述制备方法包括以下步骤：将提取多糖和蛋白后的猴头菇残渣水洗，粉碎，干燥，备用；按照1g：(30～40)mL的料液比加入蒸馏水，加入碱性蛋白酶酶解25～30min；调节pH至5～6，加入纤维素酶进行酶解，酶解的同时进行微波‑超声处理，沸水浴灭酶10～15min；加入乙醇溶液，经抽滤、洗涤、干燥得到猴头菇膳食纤维。所述猴头菇膳食纤维呈簇状结构，表面结构被破坏，可以束缚、破坏脂肪乳状液，提高粪便中胆汁酸排泄能力，改善胆汁酸的代谢，在小肠内延迟对脂类和胆固醇的扩散和吸收。

说明书

技术领域

本发明涉及食品加工技术领域，特别是涉及一种猴头菇膳食纤维、制备方法及其应用。

背景技术

猴头菇又称猴头菌、猴头蘑，是我国珍贵的药食兼用真菌。中医认为，猴头菇性平味甘，有利五脏、助消化、滋补身体等功效。近年来，关于猴头菇的研究主要集中在多糖、蛋白质等方面，研究表明，猴头菇多糖具有抗便秘、抗氧化、降血糖等活性，猴头菇蛋白具有良好的抗炎和提升免疫的活性，且免疫调节蛋白的相对分子质量为10-14kDa。但是提取水溶性多糖、蛋白质后会产生大量的猴头菇残渣，其主要成分包括膳食纤维(DF)、矿物质、少量蛋白质和色素，因此，从猴头菇残渣中制备高附加值和高品质的膳食纤维，不仅能够避免资源的大规模浪费，还可以开辟猴头菇产业发展的新途径。

膳食纤维根据溶解性可以分为水溶性膳食纤维(SDF)和水不溶性膳食纤维(IDF)，许多研究发现，DF中SDF含量在10％以上时才能视为高品质膳食纤维，因此SDF含量的高低通常是评价DF品质优劣的重要指标。此外，DF的功能特性往往受到其来源、组成和处理的影响，因此需要通过一定的处理来提升SDF的含量和DF的功能，进而提升天然DF的品质。

发明内容

本发明旨在提供一种猴头菇高品质膳食纤维及其制备方法，以解决目前猴头菇多糖及蛋白质提取过程中造成猴头菇资源利用率低、原料浪费严重等问题，提高猴头菇这一珍惜资源的利用效率，创造更大的经济与社会效益。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种猴头菇膳食纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)将提取多糖和蛋白后的猴头菇残渣水洗，粉碎，干燥，备用；

(2)在步骤(1)处理后的猴头菇残渣按照1：(30～40)(g/mL)的料液比加入蒸馏水，加入碱性蛋白酶酶解25～30min；

(3)调节pH至5～6，加入纤维素酶进行酶解，酶解的同时进行微波-超声处理，沸水浴灭酶10～15min；

(4)在步骤(3)得到的物质中加入乙醇溶液，经抽滤、洗涤、干燥得到猴头菇膳食纤维。

优选地，步骤(1)中将猴头菇残渣粉碎至40～120目。

优选地，步骤(1)中将猴头菇残渣粉碎至40目、60目、80目、100目或120目。更优选步骤(1)中将猴头菇残渣粉碎至80目。

优选地，步骤(2)所述碱性蛋白酶包括Alcalase FG 2.4L，酶活20×10

优选地，步骤(3)纤维素酶的加入量为猴头菇残渣的1～6wt％，酶解时间为15～90min。

优选地，步骤(3)纤维素酶的加入量为猴头菇残渣的1wt％、2wt％、3wt％、4wt％、5wt％或6wt％，酶解时间为15min、30min、45min、60min、75min或90min。更优选纤维素酶的加入量为猴头菇残渣的3wt％，酶解时间为75min。

优选地，步骤(3)微波温度为35～60℃，超声功率为250～500W。

优选地，步骤(3)微波温度为35℃、40℃、45℃、50℃、55℃或60℃，超声功率为250W、300W、350W、400W、450W或500W。更优选微波温度为55℃，超声功率为300W。

本发明还提供由所述猴头菇膳食纤维的制备方法制备得到的猴头菇膳食纤维。

本发明还提供所述的猴头菇膳食纤维在制备治疗降血脂药物中的应用。

本发明公开了以下技术效果：

超声-微波协同萃取有助于物料中活性成分的释放，酶法具有作用条件温和、专一性强、纯度高等优点。超声-微波辅助酶法改性作为一种联合技术，具有反应时间短、处理效果好等特点，超声和酶同时使用时，还可以改变纤维素酶结构，使酶的二级结构(α-螺旋、无规则卷曲)发生有利地变化。利用超声-微波辅助酶法对猴头菇残渣进行处理制备猴头菇高品质膳食纤维，对于制备高活性膳食纤维和提高猴头菇的利用效率具有重要意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为HE-DF

图2为HE-DF

图3为HE-DF

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

本发明抽滤、洗涤、干燥为本领域常规制备膳食纤维的方法，且并非发明要点，在此不做赘述。

准确称取提取多糖和蛋白后的猴头菇残渣5.0g，粉碎，按料液比1：40(g/mL)加入蒸馏水，60℃经碱性蛋白酶酶解30min，调节pH至5.5，加入纤维素酶，在一定的温度、时间和功率下对猴头菇残渣进行微波-超声处理，然后沸水浴灭酶15min，加入总反应液体积4倍的95％(体积分数)乙醇溶液醇沉，经抽滤、洗涤、干燥得到猴头菇膳食纤维。

单因素试验：

选取物料粒度、酶添加量、微波温度、超声功率、酶解时间为单因素考察因素。物料粒度40、60、80、100、120目，纤维素酶添加量1％、2％、3％、4％、5％、6％，微波温度35、40、45、50、55、60℃，超声功率250、300、350、400、450、500W，酶解时间15、30、45、60、75、90min，以SDF得率、HE-DF

正交试验：

根据单因素实验结果，以SDF得率、HE-DF

运用综合评价的方法，根据指标对工艺影响的贡献，给予不同的权重系数。SDF含量的高低通常是评价DF品质优劣的重要指标，因此将SDF得率的权重系数设为0.4。通常认为，膳食纤维与油脂和胆固醇的结合能力是评估其吸收亲脂性成分能力的重要因素，因此为获得具有辅助降血脂效果的高活性膳食纤维,将HE-DF

综合评分＝0.4×SDF得率/SDF得率最大值×100+0.3×持油力/持油力最大值×100+0.3×胆固醇吸附能力/胆固醇吸附能力最大值×100。

表1正交试验设计因素和水平

对比例1

将提取多糖和蛋白后的猴头菇残渣用大量水洗，在55℃条件下干燥，备用。参照GB5009.88-2014《食品中膳食纤维的测定》制备猴头菇膳食纤维，称取5.0g猴头菇残渣按1:40(g/mL)料液比加入蒸馏水，60℃经碱性蛋白酶酶解30min，沸水浴灭酶15min，用总反应液体积4倍的95％(体积分数)乙醇溶液醇沉，经抽滤、洗涤、干燥后得到HE-DF

实施例1

准确称取提取多糖和蛋白后的猴头菇残渣5.0g，粉碎至80目，按料液比1：40(g/mL)加入蒸馏水，60℃经碱性蛋白酶酶解30min，调节pH至5.5，加入3wt％纤维素酶，在微波温度55℃、超声功率300W的条件下对猴头菇残渣进行微波-超声处理75min，然后沸水浴灭酶15min，加入总反应液体积4倍的95％(体积分数)乙醇溶液醇沉，经抽滤、洗涤、干燥得到猴头菇膳食纤维，记为HE-DF

SDF得率的测定：

持油力的测定：

将50mL的离心管干燥至恒重，进行称量，然后准确称取0.5g(精确到0.001g)膳食纤维样品置于离心管中，再加入玉米油10g，在37℃水浴锅中静置3h，在3800r/min的转速下离心20min，弃其上层油，并且用滤纸小心擦拭吸干游离的油，进行称重。持油力的计算公式为：

式中：m

胆固醇吸附能力的测定：

(1)标准曲线的绘制：采用邻苯二甲醛法，以胆固醇为标准品，绘制标准曲线，标准曲线方程为：y＝0.012x+0.0499。

(2)胆固醇吸附能力的测定：取市售新鲜蛋黄混合搅拌均匀后，加入9倍体积的水，用超声波破壁机搅打成蛋黄乳液，分别取30mL乳液用1mol/L NaOH和1mol/L HCL溶液调pH＝7.0(模拟肠的环境)，37℃水浴震荡2h，4000r/min离心20min，收集上清液，定容至100mL，取1mL用冰醋酸稀释10倍后，取1mL稀释液测定胆固醇含量。根据反应前后的浓度差计算吸附量。

傅里叶红外光谱分析：

将膳食纤维样品置于烘箱中烘干至恒重后，称取干燥样品2mg与KBr粉末200mg于研钵中，充分混匀，研磨均匀后进行压片处理，采用傅立叶红外光谱仪进行分析，扫描波长为4000cm

X-射线衍射扫描：

取适量膳食纤维过200目筛，在65℃下烘干，在室温条件下置于干燥器中备用，取1～2g样品，在特定玻璃样品板(MiniFlx 600台式X射线衍射仪自带的玻璃样品板，尺寸为50mm×35mm)凹槽内将其装填好，用光滑干净的玻璃板将样品压紧，刮去玻璃板表面多出的粉末，重复2次左右后将制好的样品放入衍射仪扫描。

X衍射条件为：Cu福射，电压为40KV，电流为40mA，步长为0.02，扫描速率为12deg/min，连续扫描的2θ从3°到90°。

扫描电子显微镜观察：

将膳食纤维样品过筛后置于供箱中干燥至恒重，取适量进行黏台，采用溅射镀膜法对膳食纤维样品进行表面镀金，表面镀金的样品置于扫描电镜下观察，进行200、1000、5000倍微观结构观察拍照。

理化性质测定：

持水力的测定：

将50mL的离心管干燥至恒重，进行称量，然后准确称取0.5g(精确到0.001g)膳食纤维样品干粉置于离心管中，加入20mL蒸馏水，震荡摇匀，室温下浸泡24h后，在3800r/min的转速下离心20min，小心弃其上清液后进行称重。持水力按下式计算：

式中：m

持油力的测定：

同上述持油力的测定。

膨胀力的测定：

准确称取膳食纤维样品0.2g(精确到0.001g)，置于10mL的量筒中，测得样品干样体积，再加入5mL的蒸馏水，混匀，在室温条件下静置12h，观察记录样品吸水后的体积的变化情况。膨胀力的计算公式为：

式中：V

结合水力的测定：

称取膳食纤维干样品0.2g(精确到0.001g)，置于50mL的烧杯中，加入25mL蒸馏水，充分搅拌并密封，放在4℃冰箱中静置24h，在3800r/min条件下离心30min，弃去上清液，将其抽滤后进行称重，105℃条件下干燥至恒重，两者差值即为样品结合水的质量，结合水力计算公式如下：

式中：m

阳离子交换能力的测定：

将样品干燥至恒重，向50mL烧杯中加入0.500g样品，倒入20mL的0.1mol/L HCl溶液，放置在室温下，密封静置12小时，抽滤并用蒸馏水多次洗涤滤渣，再将滤渣放入250mL锥形瓶中，分别加入100mL质量分数5％Nacl溶液，充分搅拌30min，滴入少量0.5％的酚酞-乙醇溶液作为反应指示剂，用0.1mol/L的NaOH溶液进行滴定，边振荡锥形瓶边滴定，以溶液变色后3min不褪色为滴定终点，用蒸馏水代替0.1mol/L HCl溶液做空白试验。计算公式如下：

公式中：V

胆固醇吸附能力的测定

同上，并同时测定HE-DF

胆酸盐结合能力测定

(1)标准曲线的绘制：以pH 6.3的0.1mol/L PBS配制浓度为0.3mmol/L的甘氨胆酸钠、0.3mmol/L的牛磺胆酸钠溶液，分别取其0、0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5mL于25mL的比色管中，用pH 6.3的0.1mol/L PBS补加至2.5mL，分别加入7.5mL体积分数为60％的硫酸溶液，70℃下水浴20min，取出后冰浴5min，在387nm处测定吸光值。以胆酸盐含量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制胆酸盐含量的标准曲线，由标准曲线求得样液中胆酸盐的浓度。甘氨胆酸钠标准曲线：y＝0.624x+0.045；牛磺胆酸钠标准曲线：y＝0.043x+0.055。

(2)胆酸盐结合试验:分别称取150mg HE-DF

式中：C

式中：C

猴头菇渣基础成分分析见表2。

表2猴头菇渣基础成分

注：TDF为总膳食纤维；IDF为不溶性膳食纤维；SDF为水溶性膳食纤维。

猴头菇渣经干燥、粉碎后，其基础成分含量结果见表2。由表2可知，猴头菇渣中TDF含量高达87.35％，其中主要为IDF，SDF只达到3.63％。

超声微波辅助酶法处理条件的确定：

单因素试验结果：

物料粒度的影响：

表3物料粒度对SDF得率、HE-DF

注：同列小写字母不同表示差异显著(P＜0.05)，下同。

由表3可知，物料粒度对SDF得率有一定影响，随着粒度的变细，物料与溶剂接触的表面积增大，有助于SDF溶出，使得SDF得率增加。但当物料粒度继续增加，粒度过细使得物料容易粘聚成团，减小了与溶剂接触的表面积，SDF得率呈下降趋势。HE-DF

酶添加量的影响

表4酶添加量对SDF得率、HE-DF

由表4可知，随着纤维素酶添加量的增加，样品与酶的接触机会增大，可溶性部分因细胞纤维壁的破裂而大量溶出，并且得到的产物更加疏松，SDF得率、HE-DF

微波温度的影响

表5微波温度对SDF得率、HE-DF

由表5可知，随微波温度的升高，SDF得率和HE-DF

超声功率的影响：

表6为超声功率对SDF得率、HE-DF

酶解时间的影响：

表7酶解时间对SDF得率、HE-DF

实验结果表明，酶解时间对SDF得率和吸附性能有一定影响，SDF得率、持油力和胆固醇吸附能力都随酶解时间的延长先升高后降低。酶解时间为60min时，SDF得率达到最大，HE-DF

正交试验结果：

表8 L

表9正交试验方差分析结果

注：*.差异显著，P＜0.05；**.差异极显著，P＜0.01。

根据表8中的R值可知，各因素对综合评分的影响主次为A>C>E>B>D。由表9的方差分析结果可知，物料粒度、酶添加量、微波温度、酶解时间为极显著因素(P＜0.01)，超声功率为显著因素(P＜0.05)，这一结果与极差分析结果一致。最优方案为A

HE-DF

HE-DF

HE-DF

HE-DF

表10纤维样品的理化特性

由表10可知，超声-微波辅助酶法处理对猴头菇膳食纤维持水力、持油力、膨胀力、结合水力均有一定的改善作用，且对膳食纤维的理化性质均有显著性影响。与HE-DF

膳食纤维化学结构中所含有的羧基、羟基和氨基等侧链基团，可产生类似弱酸性阳离子交换树脂的作用，可与阳离子进行可逆的交换。表10还显示了，与HE-DF

膳食纤维降血脂的机理之一就是其对胆固醇的吸附，使其随粪便排出，降低体内胆固醇含量。表11是猴头菇膳食纤维的胆固醇吸附能力，胆固醇吸附能力主要模拟了胃部环境pH＝2和肠道环境pH＝7，由表中可以看出，HE-DF

表11纤维样品的胆固醇吸附能力

膳食纤维对胆酸盐的结合能力可以作为衡量降血脂功能特性的表征之一，在小肠中束缚胆酸盐和促进胆酸盐的排出被认为是膳食纤维降低胆固醇的主要原因。表12是猴头菇膳食纤维的胆酸盐结合能力，猴头菇膳食纤维对胆酸盐有一定的吸附能力，并且HE-DF

表12纤维样品的胆酸盐结合能力

通过超声-微波辅助酶法处理猴头菇渣，以制备猴头菇高品质膳食纤维，通过单因素和正交试验，确定了在物料粒度80目、酶添加量3％、微波温度55℃、超声功率300W、酶解时间75min时，SDF得率最高为(11.72±0.12)％，HE-DF

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。