海带食用菌膳食纤维颗粒的制备

海带食用菌膳食纤维颗粒的制备孟秀梅1.,3张绵松2.,3袁文鹏1.,3夏雪奎2.,3刘新1.,3张永刚2.,3王小军1.,3唐聚德4胡炜4孙永军4刘昌衡1.,3*(1.山东省科学院生物研究所山东济南250014；2.山东省科学院中日友好生物技术研究中心山东济南250014；3.山东省应用微生物重点实验室山东济南250014；4.山东省好当家集团有限公司山东荣成264305)摘要：目的海带食用菌膳食纤维颗粒的制备。方法以溶化率、成型率为指标筛选膳食纤维颗粒的配方。结果主辅料(膳食纤维：辅料)比例为1﹕1.5、辅料间(麦芽糊精﹕微晶纤维素)比例9﹕1、乙醇浓度为50%、蛋白糖用量1%。结论所制得的颗粒颗粒溶化率达98%，成型率达94%，吸湿率较低，临界相对湿度(CRH)在70%左右，口感香甜适口。关键词：海带；食用菌；膳食纤维；颗粒PreparationofdietaryfibergranulesofkelpandmushroomMengXiu-mei1,3,ZhangMian-song2,3,YuanWen-peng1,3,XiaXue-kui2,3,LiuXin1,3,ZhangYong-gang2,3,WangXiao-jun1,3,TangJu-de4,HuWei4,SunYong-jun4,LiuChang-heng1,3*(1.BiologyinstituteofShandongacademyofsciences,Jinan，250014;2.BiotechnolegycenterofShandongacademyofsciences,Jinan,250014;3.KeylaboratoryforappliedmicrobiologyofShandongProvince,Jinan,250014;4ShandongHomeyGroup,Ltd.Rongcheng,264305)Abstract:ObjectiveTopreparegranulesofkelpandmushroomdietaryfiber.MethodsUsingthemeltingrateandshapingrateofthegranulesasindexestochoosetheoptimumformula.ResultsTheproportionofdietaryfiberandauxiliaryingredientswasconfirmedas1:1.5.Theoptimumratioofmaltodextrinandmicrocrystallinecellulosewas9﹕1.Ethanolconcentrationwas50%andthedosageofaspartamewas1%.ConclusionMeltingrate,shapingrateandcriticalrelativehumidityofthegranulesthatpreparedbytheoptimumformulationwere98%,94%andabout70%respectively.Thegranuleshavelowermoistureabsorptionrateandgoodtaste.Keywords:kelp；mushroom；dietaryfiber；granules膳食纤维作为功能性食品的重要原料，已被列为继蛋白质、脂肪、糖类、维生素、矿物质和水之后的第七大营养素，适量地补充膳食纤维，可使肠道中的食物增大变软，促进肠道蠕动，从而加快了排便速度，防止便秘和降低肠癌的风险[1]。另外膳食纤维还可调节血糖，有助预防糖尿病,又可减少消化过程对脂肪的吸收，从而降低血液中胆固醇、甘油三脂的水平，防治高血压、心脑血管疾病的作用[2]。随着我国人口的不断老龄化,心血管疾病、糖尿病、肿瘤与便秘等老年性疾病的预防迫在眉睫，对膳食纤维的需求日益增强。海带(Laminariajaponica)是一种大型的褐藻，它含有丰富的海藻胶、纤维素、半纤维素、维生素和矿物质等，是生产膳食纤维的好原料[3]。食用菌富含蛋白质、多种氨基酸、维生素、多糖类、矿物质等营养成份，并且脂肪含量低，纤维素含量丰富[4]，因此本研究以海带和食用菌复合膳食纤维为原料，研制携带方便，易溶解、易吸收的膳食纤维颗粒剂。作者简介：孟秀梅(1980-)女(汉)，山东东阿人，工程师，硕士，海洋食品生物技术基金项目：山东省科技攻关计划项目(2007GG10005020)*通讯作者刘昌衡Tel：0531-82605355；Email：[e-mail]1材料与方法1.1材料及设备1.1.1材料海带下脚料山东省好当家集团有限公司提供；食用菌灵芝和平菇山东省科学院生物研究所提供；麦芽糊精保龄宝生物有限公司，食品级；微晶纤维素湖州市菱湖新望化学有限公司；蛋白糖江西聪聪乐食品工业有限公司；食用95%乙醇、食用无水乙醇临沂盛鼎旺化工有限公司；马铃薯市售；葡萄糖、硫酸铵天津市广成化学试剂有限公司，分析纯；硫酸铜烟台三和化学试剂有限公司1.1.2设备电子天平FA1004N，上海精密科学仪器有限公司；全温振荡培养箱HZP-150，上海精密实验设备有限公司；高速离心机TDL-5-A，上海安亭科学仪器厂；增力电动搅拌器JJ-1，江苏金坛市金城国胜实验仪器厂；真空干燥箱DZF-6050，上海齐欣科学仪器有限公司；恒温恒湿培养箱SHH-150S，上海齐欣科学仪器有限公司；1.2方法1.2.1海带和食用菌复合膳食纤维的制备将活化好的食用菌灵芝和平菇分别接入马铃薯葡萄糖液体培养基(马铃薯20%，葡萄糖2%，其余为水)，150rpm、25℃培养48h作为种子。海带下脚料与水的质量比为1:18，氮源为1.5g/kg硫酸铵、无机离子为0.025g/kg硫酸铜，然后进行灭菌121℃，15min即得海带下脚料培养基。将马铃薯液体培养的种子按5%（V/V）的比例接入海带下脚料培养基中，160rpm、27℃下培养72h得到海带下脚料发酵液。将发酵液置于电热蒸汽消毒器中，105℃保温15min，将菌体灭活。待发酵液温度降至50~60℃时，在高速组织捣碎机内高速打浆20min，然后将打浆后的液体置于离心机中，离心去除不溶性杂质以及细泥沙，上清液中加入食用95%乙醇至乙醇浓度达50%左右为宜，加入乙醇的上清液置于增力电动搅拌器下进行搅拌2h左右，使上清液中的膳食纤维充分沉淀，静置过夜后进行离心分离，得膳食纤维沉淀，采用无水乙醇进行脱水，然后置于真空干燥箱55℃、真空度0.08MPa的负压进行干燥，干燥后进行粉碎过100目筛，备用。1.2.2试验方法以颗粒成型率和溶化率为指标，通过正交实验设计确定本颗粒的最佳配方。成型率和溶化率的测定方法如下：成型率的测定[5]：称取一定重量的颗粒样品，分别过一号筛和五号筛，收集能通过一号筛而不能通过五号筛的颗粒称重，按以下公式计算成型率：成型率(％)=(样品颗粒重号筛颗粒重通过一号筛而未通过五)×100％溶化率的测定[5]：称取颗粒样品1.0g，置于干燥至恒重的小烧杯中，加20倍颗粒体积的热水(70~80℃)，搅拌5min，弃去上清液。将残渣干燥至恒重，按以下公式计算溶化率：颗粒溶化率(％)=［1—样品颗粒重残渣重］×100％1.2.3膳食纤维颗粒的制备工艺根据颗粒的制做要求，加入适量的预先干燥并粉碎的蛋白糖、麦芽糊精、微晶纤维素，混合均匀，喷以一定浓度的酒精作为粘合剂，搅拌到手捏成团，触之即散时，过筛，置于干燥箱中进行60℃真空干燥，待水分含量降至3%以下即可[6]。微晶纤维素(MCC)可大幅度降低颗粒的吸湿性，增加样品的稳定性；麦芽糊精具有较强的粘结性，故选用微晶纤维素与麦芽糊精作为辅料。为了改善颗粒的口感加入适量的甜味剂，蛋白糖甜度是蔗糖的180~300倍，甜味好，无异味，代谢不需胰岛素参与，因此选择蛋白糖作为甜味剂[7]。以膳食纤维与辅料之比、辅料间比、乙醇浓度、蛋白糖用量为因素，以颗粒的溶化率、成型率为指标，进行正交实验设计。见表1。表1因素水平表水平因素A主辅料比B辅料间比C乙醇浓度(%)D蛋白糖(%)11﹕1.08.5﹕1.5500.5021﹕1.39.0﹕1.0700.7531﹕1.59.5﹕0.5901.001.2.4吸湿性试验将恒温恒湿培养箱打开后，温度调节为25℃，待相对湿度(RH)上升到75%时备用。在已干燥至恒重的称量瓶底部放入1.0g颗粒样品，平铺于瓶底，称重并干燥至恒重，精密称重后置于RH=75%的恒温恒湿培养箱中(打开称量瓶盖)，定时称重并计算吸湿率按以下公式计算吸湿率：吸湿率(％)=(样品颗粒重样品颗粒重样品吸湿颗粒重)×100％1.2.5临界相对湿度的测定颗粒在相对湿度较低的环境下，几乎不吸湿，而当相对湿度增大到一定值时，吸湿量急剧增加，一般把这个吸湿量开始急剧增加的相对湿度称为临界相对湿度(CRH)。CRH值可作为颗粒吸湿性指标，一般CRH愈大，愈不易吸湿；还可以为生产、贮藏的环境提供参考，应将生产及贮藏环境的相对湿度控制在药物的CRH值以下，以防止吸湿；另外为选择防湿性辅料提供参考，一般应选择CRH值大的物料作辅料。配制不同的饱和盐溶液，分别置于玻璃干燥器中密闭放置48h，使其内部湿度平衡构成不同相对湿度的环境(分别为9%,32.5%,66%,75%,92.5%)。在已干燥恒重的称量瓶底部放入1.0g颗粒样品，平铺于瓶底，称重并干燥至恒重，精密称重后置于不同的湿度干燥器中(打开称量瓶盖)，恒温吸湿至恒重，精密称重并计算吸湿百分率，测定其临界相对湿度(CRH)。2结果与分析2.1膳食纤维颗粒制备表2正交优化实验结果水平因素实验结果实ABCD溶化率(%)成型率(%)验号1111198.6872.312122296.7685.943133394.3786.574212397.9567.155223194.1595.886231296.7789.427313295.9273.388321398.7694.599332196.1584.63Kr96.6097.5298.0796.33Kr96.2996.5696.9596.48Kr96.9495.7694.8197.03Rr0.651.7543.260.70Kc81.6170.9585.4484.27Kc84.1592.1479.2482.91Kc84.2086.8785.2882.77Rc2.5921.196.201.50由表2可见，对溶化率进行分析，由极差分析可见，其影响顺序依次为乙醇浓度辅料间比例蛋白糖用量主辅料比例；由直观分析可见，较佳的因素组合为A3B1C1D3即主辅料比例为1﹕1.5、辅料间比例8.5﹕1.5、乙醇浓度为50%、蛋白糖用量1%，此时溶化率达到98%以上。由溶化率结果分析，乙醇浓度50%、麦芽糊精﹕微晶纤维素之比为8.5﹕1.5时，溶化率较高，主辅料比例以及蛋白糖用量对溶化率影响较小。对成型率进行分析后，由极差分析可见，其影响顺序依次为辅料间比例乙醇浓度主辅料比例蛋白糖用量；由直观分析可见，较佳的因素组合为A3B2C1D1即主辅料比例为1﹕1.5、辅料间比例9﹕1、乙醇浓度为50%、蛋白糖用量0.5%，此时成型率达到94%以上。由成型率结果分析，乙醇浓度在50%时成型率较高，麦芽糊精﹕微晶纤维素之比为9﹕1时,成型率较高，主辅料比例以及蛋白糖用量对成型率影响较小。综合考虑溶化率以及成型率确定较佳的因素组合为A3B2C1D3即主辅料比例为1﹕1.5、辅料间比例9﹕1、乙醇浓度为50%、蛋白糖用量1%时，此时溶化率达98%，成型率达94%。2.2膳食纤维颗粒的吸湿曲线02468101214161820020406080100120颗粒的吸湿时间(h)颗粒的吸湿率(%)图1颗粒的吸湿曲线由图1可见，主辅料比例为1﹕1.5、辅料间比例9﹕1、乙醇浓度为50%、蛋白糖用量1%时制得的颗粒在温度25℃、相对湿度75%的条件下，吸湿率在前50h上升得很快，所制得的颗粒产品需尽快包装，尽量缩短