CN111184225A - 一种高活性膳食纤维组合物及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高活性膳食纤维组合物及其用途，该高活性膳食纤维组合物是以小麦麸皮、玉米麸皮、红薯渣、豌豆渣为原料，经除杂、脱淀粉与蛋白、超微细化、干燥等步骤分别制备成高活性膳食纤维超微粉后，再与魔芋粉按一定的重量比混合配制而成的。本发明制备的高活性膳食纤维组合物具有膳食纤维含量高、纤维可酶解消化率高、适口性优异的特点，还具有提高粪便持水率、促进肠道健康和改善多种代谢综合症症状的作用，可单独或与其他辅料组合开发为膳食纤维补充食品、多功能保健品及药品。
Description
技术领域
本发明涉及膳食纤维技术领域，尤其涉及一种高活性膳食纤维组合物及其用途。
背景技术
膳食纤维泛指植物性食物中不能被人体小肠酶系水解消化的植物多糖类，主要存在于植物细胞壁，是支撑肠道微生物发酵的主要基质。膳食纤维经肠道微生物发酵生成以短链脂肪酸（SCFAs）为主的系列代谢产物，不仅是人体肠道上皮细胞的主要能源，也被吸收进入血液并输送到远端器官、***参与人体生理代谢调节和免疫***功能维护。因此，膳食纤维虽不属于人体直接利用的营养成分，但却是维护人体生命***健康必不可少的功能物质。
现代农业和畜牧业的发展大幅降低了动物蛋白生产成本，使人类从长期以植物性食物为主的高纤维饮食模式，逐步转变为高脂、高蛋白为主的现代西式膳食，膳食纤维摄入水平大幅下降，造成包括高血压、肥胖、高血脂、2型糖尿病在内的代谢综合征流行。人类的饮食偏好决定了高脂、高蛋白膳食模式难以逆转，这使得从食用植物中提取纤维成分作为膳食纤维补充剂，用以拓展正常膳食之外的纤维摄入渠道，被公认为现代人弥补纤维摄入缺口的可行措施。
但是，受限于以往膳食纤维健康机理的认识深度，人们对人工纯化膳食纤维的质量评价，普遍局限于水溶性、持水力、溶胀性等物理特性，却忽视与健康功能相关的质量评价指标。由于膳食纤维必须通过肠道微生物发酵，生成一系列小分子活性物并参与人体的生理调节过程，才能实现维护人体健康的生物学功能，因此，膳食纤维的可发酵性，即可以被肠道微生物发酵利用的纤维在样品中所占的比例，一定是其健康功能评价不可或缺的重要指标。尤其是，人工纯化的纤维一旦被肠道微生物降解，原有的物理特性随之丧失，与它进入体内最终表现的物理性质无关，也与它在体内所发挥的健康功能无关。
例如专利申请CN201710664880.6，CN201710561611.7，CN201910499385.3，CN201710664853.9，在这些专利中，酶处理及其它预处理措施的目的仅是去除非纤维成分，提高总纤维含量。所获得的谷、薯、豆类纤维制品，都是以膨胀力、持水力或油脂吸附力作为质量评价标准。这些指标可以用于评估所发明的纤维制品对淀粉食品（主要是米面制品）的加工性能、货架寿命或感官质量的潜在影响，却不反映它们在肠道可能表现的物理特性，这些指标改善也不意味着一定会增强纤维的可发酵性等生物学功能。
将不同植物来源的纤维组合在一起，也是一种较为普遍的膳食纤维补充剂开发策略。但现有的纤维组合模式普遍忽视包括《中国居民膳食指南》在内科学认可的平衡膳食原则，并不考虑如何纠正偏离膳食指南造成的纤维种类失衡的问题。不难理解，偏离平衡膳食原则的纤维组合物难以带来可靠的健康收益。例如：
申请号为CN201910227754.3的专利公开的一种以功能性低聚糖、膳食纤维、燕麦麸粉、糖醇、魔芋粉、圆苞车前子壳粉为原料配制的高膳食纤维组合物，具有升糖指数较低，适合肥胖人群和高血糖人群食用等特点，且能够改善肠道功能，能控制减肥过程中常见的腹泻、便秘、肠胃不适等问题的目的。这样的组合没有考虑包括燕麦麸在内的天然纤维可发酵性低的问题，也没有考虑到纤维在肠道降解的产物就是低聚糖，额外补加低聚糖并不会带来实质性的生物学意义。
申请号为 CN201710018564.1的专利公开了一种调节血糖血脂的膳食纤维组合物及其制备方法，通过水溶性膳食纤维和非水溶性膳食纤维进行复配，均衡补充各种谷物纤维，更适合高血糖、高血脂患者；水溶性膳食纤维与非水溶性膳食纤维的配比为1.5：1时，最大限度发挥膳食纤维调节血糖、改善血脂的效果。这一发明强调均衡补充各种谷物纤维，实际上没有考虑不同谷物的纤维成分本来相近的问题，强调用水溶性、非水溶性纤维复配，但未能明确这样的复配模式将如何影响纤维制品的生理功能。
可见，现有膳食纤维普遍存在注重水溶性、持水力、溶胀性等物理特性而不注重膳食纤维的可发酵性，偏离平衡膳食原则等缺陷，不能带来可靠的健康收益。
发明内容
本发明的目的是提供一种高活性膳食纤维组合物及其用途，该高活性膳食纤维组合物具有膳食纤维含量高、纤维可酶解消化率高、适口性优异的特点，还具有提高粪便持水率、促进肠道健康和改善多种代谢综合症症状的作用，可单独或与其他辅料组合开发为膳食纤维补充食品、多功能保健品及药品。
一种高活性膳食纤维组合物由高活性小麦纤维超微粉、高活性玉米纤维超微粉、魔芋粉按重量比1～95：0～95：1～50混合后制得。
优选地，所述高活性膳食纤维组合物还包括高活性红薯纤维超微粉，其中高活性小麦纤维超微粉：高活性玉米纤维超微粉：高活性红薯纤维超微粉：魔芋粉的重量比为1～95：0～95：1～75：1～50。
更进一步，所述高活性膳食纤维组合物还包括高活性豌豆纤维超微粉，其中高活性小麦纤维超微粉：高活性玉米纤维超微粉：高活性红薯纤维超微粉：高活性豌豆纤维超微粉：魔芋粉的重量比为1～95：0～95：1～75：1～75：1～75。
所述高活性膳食纤维组合物的总膳食纤维含量可达88.5%以上，纤维可酶解消化率达75.8-81.6%。
所述高活性膳食纤维组合物可在药品、食品或保健品方面应用，比如用于制备治疗便秘、肠道性炎症、高血脂或高血糖等方面疾病的药品、食品或保健品。
所述高活性膳食纤维组合物，可单独或添加其他水溶性膳食纤维和辅料，制备成冲剂、粉剂、片剂、胶囊剂或混悬剂，作为膳食纤维补充食品、食品原料或保健食品、药品服用。
所述高活性膳食纤维组合物，可加入到任意其它加工食品或食品原料当中，通过不同食品载体发挥健康功能；所述的不同食品载体包括米、面制品，淀粉制品，肉制品，乳制品，植物蛋白制品和干、鲜果汁制品等。
所述高活性小麦纤维超微粉、高活性玉米纤维超微粉、高活性红薯纤维超微粉、高活性豌豆纤维超微粉分别是由小麦麸皮、玉米麸皮、红薯渣、豌豆渣经包括除重杂、脱淀粉与蛋白、超微细化、干燥步骤后制成的。
所述高活性小麦纤维超细粉或高活性玉米纤维超微粉是由小麦麸皮或玉米麸皮经除重杂、脱淀粉与蛋白、脱木质化、超微细化、干燥后得到的，具体的制备方法如下：
（1）除重杂：取新鲜无霉变、干燥的原料，投入10-15倍重量的清水，缓慢搅拌浮选去除沉淀至容器底部的重杂物，离心脱水，得到含水率＜60%的纤维物料；
（2）脱淀粉与蛋白：将以上所得纤维物料投入5-7倍重量的清水中，调节pH值为6.0-6.5，以酶：纤维物料为1：1000的重量比加入高温α-淀粉酶，加热至90℃保温，缓慢搅拌水解1-1.5小时；降温至52℃，并调节pH值至6.8-7.0，以酶：纤维物料为1-2：1000的重量比加入中性蛋白酶，于48-52℃恒温酶解1小时，然后对纤维物料脱水再用清水搅拌洗涤两次，最后用离心机脱去游离液体，得到净化纤维物料；
（3）脱木质化：往脱木质化试剂中加入净化纤维物料，在反应压力为0.04-0.2MPa、温度为60℃条件下恒温反应6-10小时；反应结束后滤去游离液，固体物料在清水中用稀酸中和至pH值为6.0，再用清水漂洗两次，得到脱木质化纤维；
（4）超微细化：脱木质化纤维用纯水悬浮，先经胶体磨磨细，再用超高压均质机进行超微化处理，得到可形成稳定悬浊液的超细微粒；
（5）干燥：将以上超细微粒悬浊液干燥，即得高活性纤维超微粉。
所述脱木质化试剂中氢氧化钠的浓度0.01-0.2mol/L、双氧水的体积分数为0.01%-2%。
所述高活性红薯纤维超细粉或高活性豌豆纤维超微粉是由红薯渣或豌豆渣经除重杂、脱淀粉与蛋白、超微细化、干燥后得到的，具体的制备方法如下：
（1）除重杂：取新鲜无霉变、干燥的原料，投入10-15倍重量的清水，缓慢搅拌浮选去除沉淀至容器底部的重杂物，离心脱水，得到含水率＜60%的纤维物料；
（2）脱淀粉与蛋白：将以上所得纤维物料投入5-7倍重量的清水中，调节pH值为6.0-6.5，以酶：纤维物料为1：1000的重量比加入高温α-淀粉酶，加热至90℃保温，缓慢搅拌水解1-1.5小时；降温至52℃，并调节pH值至6.8-7.0，以酶：纤维物料为1-2：1000的重量比加入中性蛋白酶，于48-52℃恒温酶解1小时，然后对纤维物料脱水再用清水搅拌洗涤两次，得到净化纤维物料；
（3）超微细化：净化纤维物料先经胶体磨磨细，再用超高压均质机进行超微化处理，得到可形成稳定悬浊液的超细微粒；
（4）干燥：将以上超细微粒悬浊液干燥，即得高活性纤维超微粉。
所述魔芋粉还可以用甘露聚糖（如魔芋胶、瓜尔豆胶）或含甘露聚糖的其他粉剂（如瓜尔豆粉）代替。
本发明的有益效果是：
为解决以往膳食纤维补充剂在制备方法、纤维组合策略方面存在的局限性，高活性膳食纤维补充剂制备需要满足具有可控的生化指标、实际可期的健康收益，并且能为市场广泛接受的优点。本发明坚持包括《中国居民膳食指南》在内科学认可的平衡膳食原则，以《中国居民膳食指南》推荐的全谷物、豆、薯类摄入比例作为纤维平衡的基准评估，能有效纠正偏离膳食指南的饮食行为及其造成的纤维数量不足、纤维种类失衡等问题，有利于实现纤维健康收益最大化。
现代人膳食纤维的主缺口是全谷物摄入不足，其次是豆、薯类摄入欠缺，本发明根据现代人膳食纤维摄入总量不足与种类失衡的主要因素，针对不同人群的纤维失衡特点、口感偏好以及不同食品的加工特性，科学设计了3种纤维组合。在本发明的纤维组合物中以脱木质化超微细化谷物纤维（优选小麦纤维和玉米纤维）为主，豆、薯类纤维（优选豌豆纤维和红薯纤维）为辅，能同时填补纤维数量缺口，校准纤维种类失衡。植物细胞壁半纤维素的第二大聚糖类--甘露聚糖，容易在纤维加工过程溶于水流失，所以组合物设计特别强化添加甘露聚糖（葡甘露聚糖--魔芋胶，或半乳甘露聚糖-瓜尔豆胶）或含甘露聚糖的粉剂（魔芋粉或瓜尔豆粉），以保障纤维种类平衡。甘露聚糖还是一种既经济又高效的天然食品防腐剂，其无色、无毒、无异味，能有效地防止膳食纤维组合物腐败变质、发霉和遭受虫害。
谷物麸皮因木质化程度较高而表现出极强的抗酶解性，本发明特别采用加压浸碱-氧化的处理措施，充分破坏木质素对纤维的屏蔽作用，提高谷物纤维与酶的可接触性，有效提高膳食纤维的可酶解性。按本发明对小麦麸皮或玉米麸皮除重杂、脱淀粉与蛋白、脱木质化、超微细化、干燥的处理条件，得到的高活性小麦纤维超细粉、高活性玉米纤维超微粉的可酶解性分别比小麦麸皮、玉米麸皮提高了3倍。豌豆子叶纤维是非木质化的，红薯纤维的木质化程度也很低，它们本身的可酶解性就很高了，无需再进行脱木质化处理，故省略化学处理步骤，以获取较高的总纤维回收率。本发明的高活性小麦纤维超微粉、高活性玉米纤维超微粉、高活性红薯纤维超微粉、高活性豌豆纤维超微粉均经过超高压超微细化精细化处理，比表面积大幅度增加，提高了酶与可酶解膳食纤维的接触几率，且口感柔顺，可被公众广泛接受。
本发明的高活性膳食纤维组合物中可发酵性纤维含量丰富，很好地满足了肠道微生物细胞生长与产物发酵的需求；纤维的不可发酵部分（纤维酶残渣）具有良好的物理填充功能与软化粪便功能，能促进粪便成形，发挥通便效果。总而言之，本发明的高活性膳食纤维组合物具有膳食纤维含量高、纤维可酶解消化率高、适口性优异的特点，还具有提高粪便持水率、促进肠道健康和改善多种代谢综合症症状的作用；可单独或与其他辅料组合开发为膳食纤维补充食品、多功能保健品及药品。
附图说明
图1为高活性膳食纤维组合物制备的基本工艺流程图；
图2为总膳食纤维含量对比图；
图3为酶解率对比图；
图4为高活性膳食纤维组合物及其酶解残渣水溶胀体积对比图；
图5为高活性膳食纤维组合物及其酶解残渣持水量对比图；
图6为大鼠粪便中短链脂肪酸含量对比图；
图7为大鼠粪便持水力对比图；
图8为大鼠血清甘油三酯浓度对比图；
图9为大鼠血清总胆固醇浓度对比图；
图10为大鼠血糖值对比图。
具体实施方式
为了更加详细的介绍本发明，下面结合实施例，对本发明做进一步说明，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1
一种高活性膳食纤维组合物由高活性小麦纤维超微粉、高活性玉米纤维超微粉、魔芋粉按重量比9:8:3混合后制得。所述魔芋粉为市售高纯度魔芋粉。
该膳食纤维组合物可单独或添加适当辅料，制备成冲剂、粉剂、片剂、胶囊剂或混悬剂，作为食品、食品原料、保健食品或药品。
所述高活性小麦纤维超细粉或高活性玉米纤维超微粉是由小麦麸皮或玉米麸皮经除重杂、脱淀粉与蛋白、脱木质化、超微细化、干燥后得到的，具体的制备方法如下：
（1）除重杂：取新鲜无霉变、干燥的原料，投入12倍重量的清水，缓慢搅拌浮选10分钟，去除沉淀至容器底部的重杂物，过滤式离心脱除物料游离水，得到含水率＜60%的纤维物料。
（2）脱淀粉与蛋白：将以上所得纤维物料投入6倍重量的清水中，调节pH值为6.0-6.5，以酶：纤维物料为1：1000的重量比加入高温α-淀粉酶，加热至90℃保温，缓慢搅拌水解1.2小时；降温至52℃，并调节pH值至6.8-7.0，以酶：纤维物料为1.5：1000的重量比加入中性蛋白酶，于48-52℃恒温酶解1小时，然后通过过滤式离心或挤压脱水方式对纤维物料脱水再用清水搅拌洗涤两次，最后用离心机脱去游离液体，得到净化纤维物料。
（3）脱木质化：往脱木质化试剂中加入净化纤维物料，在反应压力为0.1MPa、温度为60℃条件下恒温反应8小时；反应结束后滤去游离液，固体物料在清水中用稀酸中和至pH值为6.0，再用清水漂洗两次，得到脱木质化纤维。
（4）超微细化：脱木质化纤维用纯水悬浮，先经胶体磨磨细，再用超高压均质机进行超微化处理，得到可形成稳定悬浊液的超细微粒，超细微粒的粒径在100-1000目之间。
（5）干燥：将以上超细微粒悬浊液干燥，即得高活性纤维超微粉。
所述脱木质化试剂中氢氧化钠的浓度0.12mol/L、双氧水的体积分数为0.3%。
实施例2
一种高活性膳食纤维组合物由高活性小麦纤维超微粉、高活性玉米纤维超微粉、高活性红薯纤维超细粉、魔芋粉按重量比8:6:4:2混合后制得。所述魔芋粉为市售高纯度魔芋粉。
该膳食纤维组合物可单独或添加适当辅料，制备成冲剂、粉剂、片剂、胶囊剂或混悬剂，作为食品、食品原料、保健食品或药品。
所述高活性小麦纤维超细粉或高活性玉米纤维超微粉是由小麦麸皮或玉米麸皮经除重杂、脱淀粉与蛋白、脱木质化、超微细化、干燥后得到的，具体的制备方法如下：
（1）除重杂：取新鲜无霉变、干燥的原料，投入12倍重量的清水，缓慢搅拌浮选10分钟，去除沉淀至容器底部的重杂物，过滤式离心脱除物料游离水，得到含水率＜60%的纤维物料；
（2）脱淀粉与蛋白：将以上所得纤维物料投入6倍重量的清水中，调节pH值为6.0-6.5，以酶：纤维物料为1：1000的重量比加入高温α-淀粉酶，加热至90℃保温，缓慢搅拌水解1.2小时；降温至52℃，并调节pH值至6.8-7.0，以酶：纤维物料为1.5：1000的重量比加入中性蛋白酶，于48-52℃恒温酶解1小时，然后通过过滤式离心或挤压脱水方式对纤维物料脱水再用清水搅拌洗涤两次，最后用离心机脱去游离液体，得到净化纤维物料。
（3）脱木质化：往脱木质化试剂中加入净化纤维物料，在反应压力为0.1MPa、温度为60℃条件下恒温反应8小时；反应结束后滤去游离液，固体物料在清水中用稀酸中和至pH值为6.0，再用清水漂洗两次，得到脱木质化纤维。
（4）超微细化：脱木质化纤维用纯水悬浮，先经胶体磨磨细，再用超高压均质机进行超微化处理，得到可形成稳定悬浊液的超细微粒，超细微粒的粒径在100-1000目之间。
（5）干燥：将以上超细微粒悬浊液干燥，即得高活性纤维超微粉。
所述脱木质化试剂中氢氧化钠的浓度0.12mol/L、双氧水的体积分数为0.3%。
所述高活性红薯纤维超细粉是由红薯渣经除重杂、脱淀粉与蛋白、超微细化、干燥后得到的，具体的制备方法如下：
（1）除重杂：取新鲜无霉变、干燥的原料，投入12倍重量的清水，缓慢搅拌浮选10分钟，去除沉淀至容器底部的重杂物，过滤式离心脱除物料游离水，得到含水率＜60%的纤维物料。
（2）脱淀粉与蛋白：将以上所得纤维物料投入6倍重量的清水中，调节pH值为6.0-6.5，以酶：纤维物料为1：1000的重量比加入高温α-淀粉酶，加热至90℃保温，缓慢搅拌水解1.2小时；降温至52℃，并调节pH值至6.8-7.0，以酶：纤维物料为1.5：1000的重量比加入中性蛋白酶，于48-52℃恒温酶解1小时，然后通过过滤式离心或挤压脱水方式对纤维物料脱水再用清水搅拌洗涤两次，得到净化纤维物料。
（3）超微细化：净化纤维物料先经胶体磨磨细，再用超高压均质机进行超微化处理，得到可形成稳定悬浊液的超细微粒，超细微粒的粒径在100-1000目之间。
（4）干燥：将以上超细微粒悬浊液干燥，即得高活性纤维超微粉。
实施例3
一种高活性膳食纤维组合物由高活性小麦纤维超微粉、高活性玉米纤维超微粉、高活性红薯纤维超细粉、高活性豌豆纤维超微粉、魔芋粉按重量比6:6:3:3:2混合后制得。所述魔芋粉为市售高纯度魔芋粉。
该膳食纤维组合物可单独或添加适当辅料，制备成冲剂、粉剂、片剂、胶囊剂或混悬剂，作为食品、食品原料、保健食品或药品。
所述高活性小麦纤维超细粉或高活性玉米纤维超微粉是由小麦麸皮或玉米麸皮经除重杂、脱淀粉与蛋白、脱木质化、超微细化、干燥后得到的，具体的制备方法如下：
（1）除重杂：取新鲜无霉变、干燥的原料，投入12倍重量的清水，缓慢搅拌浮选10分钟，去除沉淀至容器底部的重杂物，过滤式离心脱除物料游离水，得到含水率＜60%的纤维物料。
（2）脱淀粉与蛋白：将以上所得纤维物料投入6倍重量的清水中，调节pH值为6.0-6.5，以酶：纤维物料为1：1000的重量比加入高温α-淀粉酶，加热至90℃保温，缓慢搅拌水解1.2小时；降温至52℃，并调节pH值至6.8-7.0，以酶：纤维物料为1.5：1000的重量比加入中性蛋白酶，于48-52℃恒温酶解1小时，然后通过过滤式离心或挤压脱水方式对纤维物料脱水再用清水搅拌洗涤两次，最后用离心机脱去游离液体，得到净化纤维物料。
（3）脱木质化：往脱木质化试剂中加入净化纤维物料，在反应压力为0.1MPa、温度为60℃条件下恒温反应8小时；反应结束后滤去游离液，固体物料在清水中用稀酸中和至pH值为6.0，再用清水漂洗两次，得到脱木质化纤维。
（4）超微细化：脱木质化纤维用纯水悬浮，先经胶体磨磨细，再用超高压均质机进行超微化处理，得到可形成稳定悬浊液的超细微粒，超细微粒的粒径在100-1000目之间。
（5）干燥：将以上超细微粒悬浊液干燥，即得高活性纤维超微粉。
所述脱木质化试剂中氢氧化钠的浓度0.12mol/L、双氧水的体积分数为0.3%。
所述高活性红薯纤维超细粉或高活性豌豆纤维超微粉是由红薯渣或豌豆渣经除重杂、脱淀粉与蛋白、超微细化、干燥后得到的，具体的制备方法如下：
（1）除重杂：取新鲜无霉变、干燥的原料，投入12倍重量的清水，缓慢搅拌浮选10分钟，去除沉淀至容器底部的重杂物，过滤式离心脱除物料游离水，得到含水率＜60%的纤维物料。
（2）脱淀粉与蛋白：将以上所得纤维物料投入6倍重量的清水中，调节pH值为6.0-6.5，以酶：纤维物料为1：1000的重量比加入高温α-淀粉酶，加热至90℃保温，缓慢搅拌水解1.2小时；降温至52℃，并调节pH值至6.8-7.0，以酶：纤维物料为1.5：1000的重量比加入中性蛋白酶，于48-52℃恒温酶解1小时，然后通过过滤式离心或挤压脱水方式对纤维物料脱水再用清水搅拌洗涤两次，得到净化纤维物料。
（3）超微细化：净化纤维物料先经胶体磨磨细，再用超高压均质机进行超微化处理，得到可形成稳定悬浊液的超细微粒，超细微粒的粒径在100-1000目之间。
（4）干燥：将以上超细微粒悬浊液干燥，即得高活性纤维超微粉。
本发明高活性膳食纤维组合物制备的基本工艺流程图如图1所示。
应用实施例
为了验证本发明所述高活性膳食纤维组合物的生理功能，本申请人进行了以下实验：
1、高活性纤维超微粉及其组合物的化学成分检测
测试样品：
1、高活性小麦纤维超微粉；2、高活性玉米纤维超微粉；3、高活性红薯纤维超微粉；4、高活性豌豆纤维超微粉；5、魔芋粉；6、高活性膳食纤维组合物①：90%高活性小麦纤维超微粉+10%魔芋粉；7、高活性膳食纤维组合物②：45%高活性小麦纤维超微粉+45%高活性红薯纤维超微粉+10%魔芋粉；8、高活性膳食纤维组合物③：30%高活性小麦纤维超微粉+30%高活性红薯纤维超微粉+30%高活性豌豆纤维超微粉+10%魔芋粉；9、高活性膳食纤维组合物④：45%高活性小麦纤维超微粉+45%高活性玉米纤维超微粉+10%魔芋粉。
检测步骤如下：
（1）酸水解：分别精确称取各样品1.00g放入三角瓶中，加入10mL 1%H2SO4，混匀，称重，放入高压灭菌锅中，121℃水解1h后取出，待冷却后4000rpm离心，取上层清液，倒入500mL容量瓶中。沉淀用纯水清洗后，4000rpm离心，取上层清液，加入上述500mL容量瓶中；重复清洗沉淀三次。往上述500mL容量瓶中加入10%NaOH溶液中和至中性，用纯水定容至500mL，制成样品溶液。
（2）标准溶液配制：分别精确取一定量的甘露糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、半乳糖、木糖、***糖标准品，用纯水配制成0.2g/L标准溶液。
（3）、衍生：分别取标准品溶液和样品溶液各200µL于具塞玻璃管中，加入200µL0.5mol/L PMP（1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮）甲醇溶液和200µL 0.3 mol/L NaOH溶液，混匀后，置于70℃恒温水浴锅中反应70min。取出后冷却至室温，加入0.3 mol/L HCl中和至溶液呈中性，加入纯水至体积为1mL，再加入2mL三氯甲烷萃取，涡旋混合后1000rpm离心1min，除去有机相，重复萃取3次。将得到的水相过0.22µm微孔滤膜后，进行HPLC分析。
HPLC检测条件：岛津液相LC-2030C 3D，色谱柱ZORBAX SB C-18柱 4.6×250mm；柱温30℃；流速0.7mL/min；流动相A为0.1mol/L K2HPO4-KH2PO4缓冲液（pH=6.7），流动相B为乙腈，梯度洗脱，时间梯度0min→28min→38min→60min，相应的浓度梯度为15%→15%→19%→19%（流动相B）；紫外检测波长为250nm，进样体积10µL。
HPLC分析结果：
检测结果显示：谷物（玉米和小麦）、薯类（红薯）、豆类（豌豆）来源的膳食纤维具有差异化的化学成分构成，显然，膳食平衡及膳食多样化的实质即为各类纤维化学成分的均衡。单一来源纤维很难保障多样化纤维化学成分的足量供给，也无法为肠道提供种类更多的生长基础碳源维持菌群多样性，造成肠道微生态稳定性被破坏。由此可见，本发明按照平衡膳食的原则指导高活性纤维组合复配，是开发适合人体长期补充的膳食纤维最科学、最高效的模式之一。
2、高活性膳食纤维超微粉及组合物的总膳食纤维含量测定
测定样品：
经本发明纤维超微粉制备方法步骤（1）除重杂、步骤（2）脱淀粉与蛋白处理后的小麦麸皮、玉米麸皮、红薯渣、豌豆渣，高活性小麦纤维超微粉、玉米纤维超微粉、红薯纤维超微粉、豌豆纤维超微粉，及按高活性小麦纤维超微粉：高活性玉米纤维超微粉：高活性红薯纤维超微粉：高活性豌豆纤维超微粉：魔芋粉的重量比为6:6:3:3:2配制的高活性膳食纤维组合物。
测定方法：
按GB5009.88—2014总膳食纤维测定方法进行测定，结果见图2，检测结果表明：经过本发明的制备方法处理后，高活性纤维的总膳食纤维含量较简单脱淀粉和蛋白的原料均有大幅升高，有效提高了膳食纤维制品单位补充效率。
3、高活性膳食纤维超微粉的纤维可酶解率测定
测定样品：
经本发明纤维超微粉制备方法步骤（1）除重杂、步骤（2）脱淀粉与蛋白处理后的小麦麸皮、玉米麸皮、红薯渣、豌豆渣，高活性小麦纤维超微粉、玉米纤维超微粉、红薯纤维超微粉、豌豆纤维超微粉，及高活性纤维超微粉及其组合物的化学成分检测中的测试样品高活性膳食纤维组合物①、②、③、④。
测定方法：
1）可水解纤维总含量测定：
精确称取5g已干燥试样于250 mL三角瓶中，加入约200mL 0.6%H2SO4溶液，超声处理，使样品均匀分散在溶液中。加塞后放入灭菌锅中，121℃水解1小时后取出，冷却后水解液全部离心，收集所有的水解残渣，用残渣体积10倍量的纯净水浸泡和离心洗涤5次，离心沉淀物放入85℃烘箱干燥至衡重，取出并准确称量残渣重量。
试样中可水解纤维总含量计算公式：X=（M－m）/M×100
式中：X—试样中可水解纤维总含量，单位为克每百克(g/100g)；m—水解残渣质量，单位为克（g）；M—试样质量，单位为克（g）。
2）可酶解纤维含量测定：
精确称取已干燥样品5g，加入0.1mol/L柠檬酸-柠檬酸三钠缓冲液（pH4.8-5.0）250ml，加入2.5ml复合纤维素酶，摇匀后置于48℃水浴锅酶解24h，取出离心，弃去上层清液，下层沉淀加入125ml0.1mol/L柠檬酸-柠檬酸三钠缓冲液（pH4.8-5.0）和2.5ml半纤维素酶，于48℃水浴锅中酶解24h，酶解结束，再次离心分离，收集所有的酶解残渣，用残渣体积10倍量的纯净水浸泡和离心洗涤5次，离心沉淀物放入85℃烘箱干燥至衡重，取出并准确称量残渣重量。
试样中可酶解纤维含量计算公式：
A=（M－m）/M×100
式中：A—试样可酶解纤维含量，单位为克每百克(g/100g)；m—酶解残渣质量，单位为克（g）；M—试样质量，单位为克（g）。
试样纤维的可酶解率计算公式：S=A/X
检测结果显示：谷物（玉米和小麦）、薯类（红薯）、豆类（豌豆）纤维原料脱除淀粉、蛋白后，纤维可酶解率（即在肠道中被微生物消化利用效率）仍然较低，可见，过去简单的纯化工艺显然无法制备出高活性的膳食纤维。经本发明的碱性过氧化氢溶液加压活化脱木质化和/或超细化制备工艺处理后，谷物（玉米和小麦）、薯类（红薯）、豆类（豌豆）纤维的可酶解率均大幅提高，其中高活性谷物（玉米和小麦）纤维可酶解率约为脱除淀粉、蛋白原料的2.5-3倍。高活性薯类（红薯）、豆类（豌豆）纤维可酶解率约为脱除淀粉、蛋白原料的1.5-2倍，高活性膳食纤维组合物纤维的可酶解率高达75%-80%，见图3，极大地提高膳食纤维制品补充效率。
4、高活性纤维组合物及其酶解残渣的溶胀性能和持水性能检验
检验样品：高活性膳食纤维组合物，其中高活性小麦纤维超微粉、玉米纤维超微粉、红薯纤维超微粉、豌豆纤维超微粉和魔芋粉的重量比为6:6:3:3:2。
检验方法：
精确称取高活性膳食纤维组合物样品5g，加入0.1mol/L柠檬酸-柠檬酸三钠缓冲液（pH4.8-5.0）250ml，加入2.5ml复合纤维素酶，摇匀后置于48℃水浴锅酶解24h，取出离心，弃去上层清液，下层沉淀加入125ml缓冲液和2.5ml半纤维素酶，于48℃水浴锅中酶解24h，酶解结束后离心分离，再以纯水洗涤残渣5遍，获得洁净的酶解残渣。将酶解残渣用150g纯净水调匀，另取一份5g未酶解高活性膳食纤维组合物样品用150g纯净水调匀，分别置于200ml量筒中静置60分钟，待纤维在量筒中不再下沉后，记录纤维的溶胀体积V。将两份渣水分别倒入两个不同的滤纸漏斗上过滤，待水滴干后，分别将各自持水的纤维或残渣全部转移至已称重的表面皿中称重，计为：W1，将称重后装有湿样品的表面皿置于烘箱80℃烘至恒重再称重，计为：W2。
单位溶胀体积的计算公式：A=V/5；
单位持水量的计算公式：M=（W1-W2）/5(5为测试样品质量)。
检验结果显示：本发明高活性膳食纤维组合物具有较高的溶胀率和持水力，其酶解残渣，即不可发酵性部分仍然具有与酶解前纤维几乎同等的溶胀力和高持水力，见图4-5，显然，膳食纤维的酶解残渣是提高粪便含水量的主要功能性物质。
5、高活性纤维组合物的肠道微生物发酵性能检验
将高活性的小麦纤维超微粉、红薯纤维超微粉、豌豆纤维超微粉和魔芋粉按重量比65:5:10:20配制成高活性膳食纤维组合物，以5%（w/w）用量添加入啮齿动物维持饲料AIN-93M中（配方如表4所示）替代AIN-93M中原有的纤维，用纸浆纤维替代高活性膳食纤维组合物作为对照，纸浆纤维在肠道中不易发酵，有一定物理功能，但生理功能有限。
将初始体重203.5±18.2g的实验大鼠均匀分为两组，每组10只。两组大鼠分别饲喂含高活性膳食纤维组合物或含纸浆纤维的AIN-93M饲料，饲喂90天后，取大鼠的粪便测定短链脂肪酸含量。
实验结果显示：短链脂肪酸高产与否是评判膳食纤维优劣的重要指标，大鼠粪便的短链脂肪酸含量检测证实，饲喂含膳食纤维组合物的AIN-93M饲料组大鼠的粪便中短链脂肪酸总产量大幅升高，约达对照组大鼠的2.5倍，其中，大鼠肠道内丁酸含量升高尤为显著，见图6，而丁酸正是治疗肠道性炎的有效成分。因此，本发明的高活性膳食纤维组合物具有极好的肠道微生物发酵性能及肠道健康功能。
6、高活性膳食纤维组合物对动物粪便持水力的影响
将高活性的小麦纤维超微粉、红薯纤维超微粉、豌豆纤维超微粉和魔芋粉按重量比65:5:10:20配制成高活性膳食纤维组合物，以5%（w/w）用量添加入啮齿动物维持饲料AIN-93M中（配方如表4所示）替代AIN-93M中原有的纤维，使用阳性药物非比麸替代高活性膳食纤维组合物作为阳性对照，用纸浆纤维替代高活性膳食纤维组合物作为空白对照。
将初始体重203.5±18.2g的实验大鼠均匀分为三组，每组10只。三组大鼠分别饲喂含高活性膳食纤维组合物、阳性药物非比麸或纸浆纤维的AIN-93M饲料，饲喂30天后，取大鼠的粪便测定水分含量。
粪便含水率计算公式：T=(M-m)/M×100
式中：T—粪便含水率（%）；m—粪便干重，单位为克（g）；M—粪便湿重，单位为克（g）。
实验结果显示：本发明高活性膳食纤维组合物能大幅提高粪便含水率，比阳性药物非比麸具有更突出的软化大便即通便功能，见图7。
7、高活性膳食纤维组合物对血清甘油三脂、血清胆固醇、血糖代谢的影响效果
将高活性的小麦纤维超微粉、红薯纤维超微粉、豌豆纤维超微粉和魔芋粉按重量比65:5:10:20配制成高活性膳食纤维组合物，以5%（w/w）用量添加入啮齿动物维持饲料AIN-93M中（配方如表4所示）替代AIN-93M中原有的纤维；使用市售麦麸（市售麦麸纤维含量约80%，故麦麸用量为6.25%，同时相应减少1 .25%的玉米淀粉用量，使该组饲料膳食纤维维持于5%水平，且维持组间能量平衡）替代高活性膳食纤维组合物作为阳性对照；用纸浆纤维替代高活性膳食纤维组合物作为空白对照。
将初始体重203.5±18.2g的实验大鼠均匀分为三组，每组10只。三组大鼠分别饲喂含高活性膳食纤维组合物、市售麦麸或纸浆纤维的AIN-93M饲料，饲喂90天后，经大鼠尾端采血测定血脂、血糖的含量。
实验结果显示：本发明高活性膳食纤维组合物添加于大鼠饲料，具有十分优异的降血清甘油三酯作用，与纸浆纤维空白对照组和市售麦麸阳性对照组相比，均具有极显著差异，见图8。本发明高活性膳食纤维组合物具有显著降低血清总胆固醇的作用，效果也略优于市售麦麸阳性对照组，见图9。本发明高活性膳食纤维组合物具有极显著降低血糖的作用，相较市售麦麸阳性对照组也有显著性差异，见图10。
Claims (9)
1.一种高活性膳食纤维组合物，其特征在于，所述高活性膳食纤维组合物由高活性小麦纤维超微粉、高活性玉米纤维超微粉、魔芋粉按重量比1～95：0～95：1～50混合后制得。
2.根据权利要求1所述的高活性膳食纤维组合物，其特征在于，所述高活性膳食纤维组合物还包括高活性红薯纤维超微粉，其中高活性小麦纤维超微粉：高活性玉米纤维超微粉：高活性红薯纤维超微粉：魔芋粉的重量比为1～95：0～95：1～75：1～50。
3.根据权利要求2所述的高活性膳食纤维组合物，其特征在于，所述高活性膳食纤维组合物还包括高活性豌豆纤维超微粉，其中高活性小麦纤维超微粉：高活性玉米纤维超微粉：高活性红薯纤维超微粉：高活性豌豆纤维超微粉：魔芋粉的重量比为：1～95：0～95：1～75：1～75：1～75。
4.根据权利要求1、2或3所述的高活性膳食纤维组合物，其特征在于，所述魔芋粉还可以用魔芋胶、瓜尔豆胶或瓜尔豆粉代替。
5.根据权利要求1、2或3所述的高活性膳食纤维组合物，其特征在于，所述高活性小麦纤维超细粉或高活性玉米纤维超微粉是由小麦麸皮或玉米麸皮经除重杂、脱淀粉与蛋白、脱木质化、超微细化、干燥后得到的，具体的制备方法如下：
（1）除重杂：取新鲜无霉变、干燥的原料，投入10-15倍重量的清水，缓慢搅拌浮选去除沉淀至容器底部的重杂物，离心脱水，得到含水率＜60%的纤维物料；
（2）脱淀粉与蛋白：将以上所得纤维物料投入5-7倍重量的清水中，调节pH值为6.0-6.5，以酶：纤维物料为1：1000的重量比加入高温α-淀粉酶，加热至90℃保温，缓慢搅拌水解1-1.5小时；降温至52℃，并调节pH值至6.8-7.0，以酶：纤维物料为1-2：1000的重量比加入中性蛋白酶，于48-52℃恒温酶解1小时，然后对纤维物料脱水再用清水搅拌洗涤两次，最后用离心机脱去游离液体，得到净化纤维物料；
（3）脱木质化：往脱木质化试剂中加入净化纤维物料，在反应压力为0.04-0.2MPa、温度为60℃条件下恒温反应6-10小时；反应结束后滤去游离液，固体物料在清水中用稀酸中和至pH值为6.0，再用清水漂洗两次，得到脱木质化纤维；
（4）超微细化：脱木质化纤维用纯水悬浮，先经胶体磨磨细，再用超高压均质机进行超微化处理，得到可形成稳定悬浊液的超细微粒；
（5）干燥：将以上超细微粒悬浊液干燥，即得高活性纤维超微粉。
6.根据权利要求4所述的高活性膳食纤维组合物，其特征在于，所述脱木质化试剂中氢氧化钠的浓度0.01-0.2mol/L、双氧水的体积分数为0.01%-2%。
7.根据权利要求3所述的高活性的膳食纤维组合物，其特征在于，所述高活性红薯纤维超细粉或高活性豌豆纤维超微粉是由红薯渣或豌豆渣经除重杂、脱淀粉与蛋白、超微细化、干燥后得到的，具体的制备方法如下：
（1）除重杂：取新鲜无霉变、干燥的原料，投入10-15倍重量的清水，缓慢搅拌浮选除沉淀至容器底部的重杂物，离心脱水，得到含水率＜60%的纤维物料；
（2）脱淀粉与蛋白：将以上所得纤维物料投入5-7倍重量的清水中，调节pH值为6.0-6.5，以酶：纤维物料为1：1000的重量比加入高温α-淀粉酶，加热至90℃保温，缓慢搅拌水解1-1.5小时；降温至52℃，并调节pH值至6.8-7.0，以酶：纤维物料为1-2：1000的重量比加入中性蛋白酶，于48-52℃恒温酶解1小时，然后对纤维物料脱水再用清水搅拌洗涤两次，得到净化纤维物料；
（3）超微细化：净化纤维物料先经胶体磨磨细，再用超高压均质机进行超微化处理，得到可形成稳定悬浊液的超细微粒；
（4）干燥：将以上超细微粒悬浊液干燥，即得高活性纤维超微粉。
8.根据权利要求1、2或3所述的高活性膳食纤维组合物，其特征在于，所述高活性膳食纤维组合物的总膳食纤维含量可达88.5%以上，纤维可酶解消化率达75.8-81.6%。
9.权利要求1、2或3所述的高活性膳食纤维组合物，其特征在于，所述高活性膳食纤维组合物可在药品、食品或保健品方面应用。
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