一种含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维及其制备方法和应用与流程

2021-01-07 10:01:36|

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本发明属于保健食品及天然高分子材料加工应用的技术领域，具体涉及一种含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维及其制备方法和应用。

背景技术：

膳食纤维(dietaryfiber，df)一词1953年由hipsley提出，2001年美国化学家协会给膳食纤维的最新生理学定义：df是具有抗消化特性且在小肠中不能消化的碳水化合物或其类似物。膳食纤维的定义在第26届ccnfdu会议中得到完善，食品法典委员会在化学定义的基础上阐述生理特性，即：膳食纤维指小肠内不能消化吸收，聚合度不小于3(或10)的碳水化合物聚合物。联合国粮农组织颁布的膳食食品指导大纲指出，健康成人每日常规饮食中应有30克～25克(干重)膳食纤维。根据目前分析方法测出的膳食纤维组分大致分为以下几类：总膳食纤维(tdf)、可溶性膳食纤维(sdf)、不可溶性膳食纤维(idf)、非淀粉多糖。不溶性部分以纤维素和木质素为主，结构粗糙难以消化，降低了食用者的肠胃耐受性和口感。只有水溶性膳食纤维才是人体能够吸收的。可溶性膳食纤维既能溶解于水，又能吸水膨胀，并能被大肠中微生物降解，包括葡聚糖、果胶、树胶、藻胶、豆胶、琼脂和羟甲基纤维素等，是继淀粉、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质和水之后的“第七营养素”，被誉为“肠道清洁夫”。

我国营养学会在2000年提出，成年人适宜摄人量为30克/天，按此标准算，国人摄入量远远达不到标准。根据有关调查统计，全国城乡居民总膳食纤维平均摄人量为14.6克/天，而城市居民总膳食纤维平均摄人量为11.7克/天。由此可见，我国国民对膳食纤维的摄入量是远远不能满足对健康的需求的，而膳食纤维摄人量的减少影响到国民的健康及民族素质。近年来，食品加工太过精细化，使人们膳食纤维摄入量趋于下降。高蛋白质、高脂肪、高热量的“三高”饮食结构，使便秘、肥胖症、糖尿病、心脏病、高血脂症的病人增多。

茧丝素蛋白纤维作为一种从蚕茧中提取出来的天然高分子蛋白质材料，具有光泽柔和，手感细腻、透气透湿性，生物相容性优异，无毒无刺激性，生物可降解性良好，还具有良好力学性能和可加工性。茧丝素是纤维状纯蛋白质,不可溶于水，其分子量超过3万。必须经过水解等多种提取方法才可以获得易于被人体吸收的氨基酸即蚕丝氨基酸(silkaminoacids,saa)。蚕丝水解可产生18种氨基酸，其中甘氨酸(gly)、丙氨酸(ala)、丝氨酸(ser)三者总和大约占总组成的85％。随着生物高新技术的快速进步，茧丝素的应用领域大大扩展。

通过多样化的制备方法，可获得多种形态结构材料，诸如多孔支架、凝胶、薄膜、纳米纤维、微球、微针等茧丝素蛋白纤维材料。茧丝素蛋白纤维材料经过适当处理后能吸水膨胀十倍以上，本身具有的高分子肽链和氨基酸可与肠道毒素结合，吸附重金属元素膳食纤维在肠道消化上同样具备特定的生理功能如顺肠通便、调节控制血糖浓度、降血脂等一种或多种生理功能。

技术实现要素：

蚕丝纤维在普通条件下是不溶解于水的，在胃肠道也不易降解消化，由于蚕丝纤维柔软顺滑，对人体安全，因此以蚕丝纤维为载体进行可溶性膳食纤维成分表面包覆，代替传统植物性不溶性成分中的纤维素和木质素，能有效解决传统植物性膳食纤维不溶性成分中纤维素和木质素粗糙导致腹胀、消化不良、脾胃不和等不适感，耐受性差的问题。本发明根据膳食纤维肠道消化原理中医养生理论，通过对膳食纤维肠道保健原理和蚕茧丝素蛋白材料理化功能的深入研究，选用食用级多糖材料配方组合和蚕茧丝素蛋白可食用化成型的特定工艺对丝素蛋白酶解，并以酶解丝素蛋白纤维为载体进行可溶性的膳食纤维成分表面包覆，提供一种能用于食品行业的含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维及其制备方法和应用，具体方案如下：

一种含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维，它是由下述重量份的原料组成的：

大豆多糖5～10份、低聚果糖2～8份、海藻糖1～5份、丝肽粉3-5份、酶解丝素蛋白纤维100～350份；

所述酶解丝素蛋白纤维通过如下步骤制备获得：

步骤1，预处理脱胶：将蚕茧丝下脚废料人工除杂，先依次经冷水浸泡1～2h、清洗、温水浸泡3～4h后脱胶处理，分别加入水和质量浓度为5g/l的纯碱，所述蚕茧丝下脚废料与水的质量比为1：20～30，在95～100℃的温度下水煮1h后排液，再温水清洗，离心脱水获得脱胶蚕茧丝素备用；

步骤2，高压膨胀：在步骤1中获得的脱胶蚕茧丝素中，依次加入水和无机盐组合物，所述脱胶蚕茧丝素与水的质量比为1：15～20，无机盐组合物占总质量浓度1～10g/l，加入氢氧化钠溶液控制ph值为7.5～10.0，在温度为115～120℃下进行高温膨胀处理45～80min后排液；

步骤3，酶解：先将蛋白酶溶于水中获得蛋白酶水解液，将步骤2的蚕茧丝素纤维中加入蛋白酶水解液中进行分离酶解，蚕茧丝素纤维与蛋白酶水解液的浴比为1：15～20，反应结束后离心分离，分别获得酶解丝素蛋白纤维和酶解液，收集浓缩酶解液备用。

进一步地，步骤2中所述无机盐组合物由氯化钠、磷酸二氢钠、三聚磷酸钠和醋酸钠混合制成，所述氯化钠、磷酸二氢钠、三聚磷酸钠和醋酸钠的质量比为1～4：0～1：0.5～1：1～2。

进一步地，步骤3中所述的蛋白酶为中性、碱性或风味蛋白酶，蛋白酶占酶解丝素蛋白纤维重量的0.1％～0.6％，酶解温度为50～55℃，酶解溶液的ph值为7.0～8.5，酶解时间3～5h。

所述的含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维在制备调节肠道功能、预防肠癌、预防便秘、降低血压、降低血脂、促进胰岛素分泌、调节血糖浓度、减肥药物或功能保健食品中的应用。

一种制备所述的含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维的方法，包括如下步骤：

(1)膳食纤维包覆：按重量份依次将大豆多糖、低聚果糖、食用葡多糖、海藻糖和丝肽粉混合放入水中常温搅拌均匀获得可溶性膳食纤维混合液，将酶解丝素蛋白纤维浸入所述可溶性膳食纤维混合液中，浸轧含液率为60％～100％，然后在50～100℃的温度下烘干至水份含量为10％，制备得含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维；

(2)成型加工：将步骤4中的含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维梳理剪切为规格尺寸≦3mm的短纤维或粉碎成30-60目的粉末，灭菌消毒，检测包装成品。

一种调节肠胃的保健食品，其配方中包括所述的含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维。

一种解酒护肝的功能性食品，其配方中包括所述的含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维。

一种开胃果酱，其配方中包括所述的含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维。

本发明的优点

1.本发明制备方法中经过高温膨胀和酶解后获得的酶解丝素蛋白纤维，使脱胶蚕茧丝素的微观高分子结构变得微纤化，以酶解丝素蛋白纤维为载体进行可溶性的膳食纤维成份表面包覆，比植物不溶性膳食纤维中的纤维素和木质素更易吸附肠道中毒素和重金属离子，不仅能够起到调节肠道功能、预防便秘、降低血压、降低血脂、促进胰岛素分泌、调节血糖浓度、减肥等功效，还解决了食用传统膳食纤维后所产生腹胀、消化不良、脾胃不和等各种不适感，明显提高了食用者的肠胃耐受性和口感。

2.本发明的含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维具有蚕丝素蛋白不溶性纤维和可溶性膳食纤维双重生理活性功能和调节肠道的功效，能应用于食品行业，大大提高了蚕茧丝资源的综合利用价值。

3.本发明的含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维的制备工艺简单，可操作性强，产品食用效果佳，能满足大众的健康需求。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步地解释说明，本发明的保护范围的不局限于下述特定的具体实施方案。

实施例1

一种含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维，它是由下述重量份的原料组成的：

大豆多糖3份、低聚果糖8份、海藻糖3份、丝肽粉5份、酶解丝素蛋白纤维170份；

其制备方法包括如下步骤：

步骤1，预处理脱胶：将蚕茧丝下脚废料人工除杂，先依次经冷水浸泡1～2h、清洗、温水浸泡3～4h后脱胶处理，分别加入水和质量浓度为5g/l的纯碱，所述蚕茧丝下脚废料与水的质量比为1：20，在95℃的温度下水煮1h后排液，再温水清洗，离心脱水获得脱胶蚕茧丝素备用；

步骤2，高压膨胀：步骤1中获得的脱胶蚕茧丝素依次加入水和无机盐组合物，所述脱胶蚕茧丝素与水的质量比为：1：15，无机盐组合物占总质量浓度5g/l，无机盐组合物由质量比为1～4：0～1：0.5～1：1～2的氯化钠、磷酸二氢钠、三聚磷酸钠和醋酸钠混合制成，以氢氧化钠溶液控制ph值为7.5，在温度为120℃下进行高温膨胀处理50min后排液获得蚕茧丝素纤维；

步骤3，酶解：先将蛋白酶溶于水中获得蛋白酶水解液，将步骤2的蚕茧丝素纤维中加入蛋白酶水解液中进行分离酶解，蚕茧丝素纤维与蛋白酶水解液的浴比为1：15，所述的蛋白酶为中性、碱性或风味蛋白酶，蛋白酶占酶解丝素蛋白纤维重量的0.2％，酶解温度为50℃，酶解溶液的ph值为7.0，酶解时间3h，反应结束后离心分离，分别获得酶解丝素蛋白纤维和酶解液，收集浓缩酶解液另作它用；

步骤4，膳食纤维包覆：按上述重量份依次将大豆多糖、低聚果糖、食用葡多糖、海藻糖和丝肽粉混合放入水中，常温搅拌均匀获得可溶性膳食纤维混合液，将酶解丝素蛋白纤维浸入所述可溶性膳食纤维混合液中，浸轧含液率为60％，然后在80℃的温度下烘干至水份含量为10％，制备得含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维；

步骤5，成型加工：将步骤1中的含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维粉碎成50目的粉末，灭菌消毒，检测包装成品。

实施例2

一种含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维，它是由下述重量份的原料组成的：

大豆多糖5份、低聚果糖10份、海藻糖5份、丝肽粉30份、酶解丝素蛋白纤维150份；

其制备方法包括如下步骤：

步骤2，高压膨胀：步骤1中获得的脱胶蚕茧丝素依次加入水和无机盐组合物，所述蚕茧丝素与水的质量比为1：15，无机盐组合物占总质量百分比浓度5.5g/l，无机盐组合物由质量比为1～4：0～1：0.5～1：1～2的氯化钠、磷酸二氢钠、三聚磷酸钠和醋酸钠混合制成，以氢氧化钠溶液控制ph值为8.0，在温度为120℃下进行高温膨胀处理60min后排液，获得蚕茧丝素纤维；

步骤3，酶解：先将蛋白酶溶于水中获得蛋白酶水解液，将步骤2的蚕茧丝素纤维中加入蛋白酶水解液中进行分离酶解，蚕茧丝素纤维与蛋白酶水解液的浴比为1：20，所述的蛋白酶为中性、碱性或风味蛋白酶，蛋白酶占酶解丝素蛋白纤维重量的0.2％，酶解温度为50℃，酶解溶液的ph值为7.5，酶解时间4h，反应结束后离心分离，分别获得酶解丝素蛋白纤维和酶解液，收集浓缩酶解液，另作它用；

步骤4，膳食纤维包覆：按上述重量份依次将大豆多糖、低聚果糖、食用葡多糖、海藻糖和丝肽粉混合放入水中常温搅拌均匀获得可溶性膳食纤维混合液，将酶解丝素蛋白纤维浸入所述可溶性膳食纤维混合液中，浸轧含液率为65％，然后在85℃的温度下烘干至水份含量为10％，制备得含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维；

步骤5，成型加工：将步骤1中的含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维粉碎成60目的粉末，灭菌消毒，检测包装成品。

实施例3

一种含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维，它是由下述重量份的原料组成的：

大豆多糖14份、低聚果糖6份、海藻糖5份、丝肽粉5份、酶解丝素蛋白纤维160份；

其制备方法包括如下步骤：

步骤2，高压膨胀：步骤1中获得的脱胶蚕茧丝素中依次加入水和无机盐组合物，所述蚕茧丝素与水的质量比为1：15，无机盐组合物占总质量百分比浓度5g/l，无机盐组合物由质量比为1～4：0～1：0.5～1：1～2的氯化钠、磷酸二氢钠、三聚磷酸钠和醋酸钠混合制成，以氢氧化钠溶液控制ph值为8.5，在温度为120℃下进行高温膨胀处理70min后排液，获得蚕茧丝素纤维；

步骤3，酶解：先将蛋白酶溶于水中获得蛋白酶水解液，将步骤2的蚕茧丝素纤维中加入蛋白酶水解液中进行分离酶解，蚕茧丝素纤维与蛋白酶水解液的浴比为1：15，所述的蛋白酶为中性、碱性或风味蛋白酶，蛋白酶占酶解丝素蛋白纤维重量的0.3％，酶解温度为50℃，酶解溶液的ph值为7.5，酶解时间5h，反应结束后离心分离，分别获得酶解丝素蛋白纤维和酶解液，收集浓缩酶解液，另作它用；

步骤5，成型加工：将步骤1中的含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维梳理剪切为规格尺寸≦3mm的短纤维，灭菌消毒，检测包装成品。

实施例1、2或3制备含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维在食品行业中的具体应用如下：

一种调节肠胃的保健食品，其配方包括含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维20份、燕麦粉30份、胡萝卜粉15份、食用淀粉30份、vc2份和柠檬酸2份。该保健食品能调节肠道功能、预防便秘、降低血压、降低血脂、调节血糖浓度,含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维具有蚕丝素蛋白纤维吸水膨胀性，加上配合可溶性膳食纤维，两者相互结合，解决了传统燕麦膳食纤维粗糙引起的肠道功能腹胀、消化不良、脾胃不和等不适问题。

一种解酒护肝的功能性食品，其配方包括含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维20份、葛根粉20份、魔芋粉15份、食用淀粉40份、vc1份、柠檬酸1份，含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维具有蚕丝素蛋白纤维吸水膨胀性，加上可溶性膳食纤维，两者相互作用，能增进肠道保护功能，预防喝酒过量引起的头痛，血压升高、调节血糖浓度。

一种开胃果酱，其配方包括含蚕茧丝素蛋白的膳食纤维10份，银耳5份，莲蓉粉5份，食用淀粉3份，vc2份、柠檬酸1份、罗汉果1份，加热搅拌均匀，获得开胃果酱，能够增进肠道消化功能，调整工作紧引起的头痛及血压升高，保持良好工作状态。

表1为酶解丝素蛋白纤维中的氨基酸与现有技术中的蚕丝蛋白质中的氨基酸数据对比分析表。

通过表1的数据对比分析，酶解丝素蛋白纤维与现有技术中的蚕丝蛋白质中的甘氨酸(gly)、丙氨酸(ala)、丝氨酸(ser)、酪氨酸(tyr)的变化不大，其它氨基酸成分占比小，有所减少，氨基酸成分含量在1％以下的没有测出。

检验依据:gb5009.5-2016《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》

gb5009.124-2016《食品安全国家标准食品中氨基酸的测定》

蚕丝蛋白质中数据来源于《染整工艺原理》第一分册p290

表1：

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