技术领域
本发明属于中药技术领域，尤其涉及一种提取酸枣渣中可溶性与不溶性膳食纤维的制备方法。
背景技术
膳食纤维是指不被人体消化的多糖类碳水化合物和木质素的总称，但对人体健康有重要作用，被称为“人体第七营养素”。膳食纤维可分为水溶性膳食纤维(SDF)和水不溶性膳食纤维(IDF)两大类，其中SDF主要为植物细胞内的储存物质和分泌物，另外还包括部分微生物多糖和合成多糖，其组成主要是一些胶类物质和糖类物质；而IDF主要成分是纤维素、半纤维素、木质素、原果胶和壳聚糖等。SDF持水力高，粘度大，能被肠道内微生物菌群较好地发酵利用，在降低餐后血糖和吸附胆固醇方面具有优良特性；并且能促进肠道益生菌的生长，在预防冠心病、动脉硬化、高血脂、糖尿病、肥胖病等“文明病”方面具有有益的功效。IDF对有害物质的吸附能力强，预防结肠癌活性高，且能显著增加粪便体积，促进排便。
膳食纤维可减缓消化速度和加快胆固醇的排泄，可降低患肠癌的风险，同时可吸收食物中有毒物质。因此膳食纤维可以预防肥胖症、肠道疾病、心血管疾病、糖尿病、降低血压、抗乳腺癌、改变肠道系统中微生物群落组成以平衡菌群、提高人体免疫能力、改善和增进口腔功能、抗氧化和清除自由基、防治胆结石等。
膳食纤维的提取方法可分为：①化学分离法，主要采用直接水提法、絮凝剂法、碱法、酸法等来分离膳食纤维；②粗分离法，它可以改变原料中各成分的相对含量，但这类方法提取的产品不纯；③酶和化学试剂结合分离法，在使用糖化酶、F淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶的同时，加入化学试剂，这类方法得到膳食纤维的纯度较高；④酶法，通过蛋白酶除去蛋白质，淀粉酶溶解淀粉而得到膳食纤维；⑤发酵法，利用微生物发酵的方法，选用适当的菌种来制取膳食纤维；⑥膜分离法，通过改变膜的分子量制备膳食纤维。
酸枣ZiziphusjujubaMill.var.spinosa(Bunge)HuexH.FChow，为鼠李科早熟植物，广泛分布于我国各地。成熟的酸枣去除果肉后的果仁-酸枣仁是我国传统名贵中药材，含有黄酮、皂苷、生物碱等多种活性成分，具有镇静催眠的功效。目前，酸枣的利用也以酸枣仁为主，酸枣果肉除少量用于食品行业，大多数被当作废料而丢弃。事实上，酸枣果肉也被证明富含多种活性成分，具有较高的营养价值。如酸枣多糖被证明具有增强免疫功能，且对小鼠急性CCl4性肝损伤具有明显的治疗作用。
目前，在膳食纤维的提取工艺中未见有关酸枣渣中报道，本发明利用碱解醇沉法，首次从酸枣渣中提取水溶性和水不溶性膳食纤维，该化学成分现代药理研究表明具有良好药用价值，因此对酸枣渣进行开发，可以提高对酸枣资源利用率、增加酸枣产业经济附加值，具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种提取酸枣渣中可溶性与不溶性膳食纤维的制备方法，不仅解决了酸枣渣中提取膳食纤维的技术难点，而且可以充分利用废料酸枣渣，提高资源有效利用率。
本发明提取酸枣渣中可溶性与不溶性膳食纤维的制备方法，包括如下步骤：
⑴将脱脂、脱色、提取过多糖的酸枣果肉渣干燥、粉碎，得酸枣果肉渣粉末；
⑵将质量浓度6％～8％的KOH溶液与步骤⑴中所得酸枣果肉渣粉末，按照质量比为8±1：1，碱解温度80±10℃，碱解时间60±10min后，抽滤得滤渣和滤液；
⑶取步骤(2)中滤液调节pH为7，浓缩、加入4-5倍量95％乙醇，抽滤得沉淀，即为酸枣果肉水溶性膳食纤维；
⑷取步骤(2)中滤渣用4～6％双氧水脱色、调节pH为7，进行抽滤，滤渣水洗，乙醇洗，干燥，即得酸枣不溶性膳食纤维。
优选的，所述步骤(2)中KOH溶液质量浓度为7％。
优选的，所述步骤(2)中KOH溶液与酸枣果肉渣粉末质量比为8：1。
优选的，所述步骤(2)中碱解温度90℃。
优选的，所述步骤(2)中碱解时间70min。
优选的，本发明提取酸枣渣中可溶性与不溶性膳食纤维的制备方法，包括如下步骤：
⑴将脱脂、脱色、提取过多糖的酸枣果肉渣干燥、粉碎，得酸枣果肉渣粉末；
⑵将质量浓度7％的KOH溶液与步骤⑴中所得酸枣果肉渣粉末，按照质量比为8：1，碱解温度90℃，碱解时间70min后，抽滤得滤渣和滤液；
⑶取步骤(2)中滤液调节pH为7，浓缩、加入5倍量95％乙醇，抽滤得沉淀，即为酸枣果肉水溶性膳食纤维；
⑷取步骤(2)中滤渣用5％双氧水脱色、调节pH为7，进行抽滤，滤渣水洗，乙醇洗，干燥，即得酸枣不溶性膳食纤维。
本发明的有益效果：
⑴本发明制备工艺参数的优化
①碱浓度对酸枣果肉溶性膳食纤维得率的影响：每份酸枣果肉粉分别加入浓度为3％、4％、5％、6％、7％、8％的KOH溶液，料液比1:6，碱解温度50℃，碱解时间50min。实验结果表明，KOH溶液浓度低于6％时，可溶性膳食纤维的得率随着碱浓度的增大而增加，不溶性膳食纤维的得率随着碱浓度的增加而减少，当KOH溶液浓度大于6％时二者得率都趋于稳定，因此，选择KOH溶液浓度6％为两种膳食纤维的最佳提取试验碱浓度。
②料液比对酸枣果肉膳食纤维得率的影响：每份酸枣果肉粉分别加入料液比为1:5、1:6、1:7、1:8、1:9的KOH溶液，KOH浓度6％，碱解温度50℃，碱解时间50min。实验结果表明，当料液比低于1:8时，可溶性膳食纤维的得率随着料液比的增大而增加，不溶性膳食纤维的得率随着料液比的增大而下降，料液比超过1:8时二者的得率都趋于稳定，故选择料液比1:8为最佳的提取试验料液比。
③碱解温度对酸枣果肉溶性膳食纤维得率的影响：每份酸枣果肉粉分别置于温度为50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的水浴中，料液比1：8，KOH浓度6％，碱解时间50min。实验结果表明温度低于80℃时，可溶性膳食纤维的得率随着温度的增大而增加，不溶性膳食纤维的得率随着温度的增大而下降，当温度达到80℃时二者的产率都趋于稳定，故选择80℃为两种膳食纤维的最佳提取试验温度。
④碱解时间对酸枣果肉水溶性膳食纤维得率的影响：每份酸枣果肉分别提取30min、40min、50min、60min、70min，料液比1:8，碱解温度80℃，KOH浓度6％。实验结果表明，提取时间小于60min时，可溶性膳食纤维的得率随着时间的延长而增加，不溶性膳食纤维的得率随着时间的延长而下降，当提取时间超过60min后，两种膳食纤维的得率都趋于稳定，故选择60min为两种膳食纤维的最佳提取试验时间。
⑤正交实验设计
根据单因素试验结果设计4因素3水平正交实验，正交实验的实验因素及水平见表1。
表1正交实验因素及水平
由以上正交实验，优化得出的最佳提取工艺为温度90℃，料液比为1：8，KOH浓度7％，碱解时间70min，该最佳条件下酸枣果肉水溶性膳食纤维的得率可达45.52％，不溶性膳食纤维的得率为27.95％。
按照上述优选的制备方法，对酸枣渣中两种膳食纤维得率的最佳工艺条件稳定性试验结果见表2。
表2两种膳食纤维得率稳定性试验结果
⑵两种膳食纤维的理化性质
按照上述优选的制备工艺制备的两种膳食纤维，按照“持水力，溶胀性，持油力，膨胀率测定方法，进行测定结果见表3。
表3两种膳食纤维主要特性指标如下
⑶膳食纤维基本成分分析
水分的测定(GB/T5009.3-2010)，灰分的测定(GB/T5009.4-2010)，蛋白质的测定(GB/T5009.5-2010)，脂肪的测定(GB/T5009.6-2003)，膳食纤维营养成分含量测定结果见表4。
表4膳食纤维营养成分含量(％)
我们按照本发明制备方法制得的酸枣渣可溶性与不溶性膳食纤维进行生物活性的测定，分别测定了酸枣果肉水溶性膳食纤维清除DPPH自由基的能力、酸枣果肉水不溶性膳食纤维吸附葡萄糖、胆固醇及亚硝酸根离子的能力，进一步验证，本发明酸枣渣可溶性与不溶性膳食纤维的生物活性。
⑷酸枣果肉可溶性膳食纤维生物活性
测定酸枣果肉水溶性膳食纤维清除DPPH自由基的能力：分别取3mL浓度为4mg/mL的酸枣果肉水溶性膳食纤维及1mL2×10-4mol/LDPPH乙醇溶液加入具塞试管中，摇匀，以无水乙醇作参比，在517nm处比色，测定其吸光度Ai，同时测定3mL无水乙醇与1mLDPPH溶液混合液的吸光度值Ac，3mL膳食纤维溶液与1mL无水乙醇的吸光度值Aj，以蒸馏水为参比。初期每隔5min测定一次，15min后，每隔15min测定一次，直至吸光度值的变化≤1％。抑制率计算公式为：抑制率(％)＝[1-(Ai-Aj)/Ac]×100。结果如附图1所示。
实验结果可知，本发明所制备的可溶性膳食纤维对于自由基有明显的抑制能力，抑制率最高接近90％。
⑸酸枣果肉不溶性膳食纤维生物活性
①酸枣果肉水不溶性膳食纤维吸附葡萄糖能力的测定：
称取0.5g酸枣果肉不溶性膳食纤维，在100mL葡萄糖溶液中(100mmol/L)于37℃磁力搅拌6h，溶液离心(3000r/min，15min)，以葡萄糖溶液(100mmol/L)为空白，取上清液300μL测定溶液中的葡萄糖含量，按公式(1)转换为吸收葡萄糖能力。式中，n为膳食纤维吸附葡萄糖能力，mmol/g；C0为葡萄糖溶液的浓度，mmol/L；C1为上清液中葡萄糖的浓度，mmol/L；V为测定时葡萄糖溶液的体积(L)，M为酸枣果肉不溶性膳食纤维的质量(g)。N1＝(C0-C1)*V/M(1)
②酸枣果肉水不溶性膳食纤维吸附胆固醇能力的测定：
称取0.5g酸枣果肉水不溶性膳食纤维于250mL三角瓶中，加入50g稀释蛋黄液(取市售新鲜鸡蛋的蛋黄)，用9倍量的蒸馏水充分搅打成乳液，搅拌均匀，置摇床中，37℃震荡2h。溶液过滤，吸取0.1mL上清液，进行比色测定。胆固醇含量的测定采用GB/T5009.128-2003计算。
N2＝(W0-W1)/M(2)式中，N2为酸枣果肉不溶性膳食纤维对胆固醇的吸附量，mg/g；W0为吸附前蛋黄液胆固醇量(mg)，W1为吸附后蛋黄液中胆固醇量(mg)；M为酸枣果肉水不溶性膳食纤维的质量g。
③酸枣果肉水不溶性膳食纤维吸附亚硝酸根离子的测定：
取缓冲液调节水溶液体积为100mL于烧杯中，NaNO2浓度为220μmol/mL，溶液pH值为2，加入酸枣果肉水不溶性膳食纤维后，于37℃恒温下恒温磁力搅拌反应，分别在反应进行10、20、30、40、50、60、80和100min时各取1mL样液用盐酸萘乙二胺法测定NO2-含量。NO2-的吸附量按公式(3)计算。式中，N3为膳食纤维对NO2-的吸附量，μmol/g；W1为吸附前NO2-浓度，μmol/mL；W2为吸附平衡后NO2-浓度，μmol/mL；V为测定用样液体积(mL)；M为酸枣果肉水不溶性膳食纤维的质量(g)；N3＝(W1-W2)*V/M；实验结果如下表5所示：
表5枣果肉水不溶性膳食纤维生物活性实验结果
由表5可以看出，酸枣果肉水不溶性膳食纤维具有良好的调节血糖、血脂及清除有害物质的能力。
本发明采用以酸枣渣为原料，采用碱解醇沉法制备水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维。该制备方法具有提取膳食纤维的产率高，技术参数稳定可靠、成本较低等优点。
综上所述，与现有技术相比，本法采用碱法同时制备水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维，一方面提高了酸枣资源的综合利用率，增加了酸枣资源的经济附加值，另一方面简化了两种膳食纤维的提取工艺，且提取过程中碱浓度只有6％，远低于目前报道的提取方法中使用的碱浓度，这样使得生产成本降低。该制备方法提取膳食纤维的产率高，水溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的得率分别可达45％与28％，且技术参数稳定可靠。制备得到的膳食纤维，经成分分析与测定，SDF与IDF的含量分别在88.1％及89.26％。药理活性实验表明，酸枣果肉水溶性膳食纤维具有良好的清除自由基的能力；酸枣果肉不溶性膳食纤维对葡萄糖、胆固醇及亚硝酸根离子的吸收能力分别可达产品5.01mmol/g、38.3mg/g及351μmol/g。
上述数据表明，本发明制备水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维具有良好的持水性、持油性、膨胀性。且两种膳食纤维营养成分包含脂肪和蛋白质等营养成分都有着良好的生物活性，可以作为医药营养保健品原料。本发明的制备方法同时充分利用了酸枣渣废料资源，而且还开发酸枣渣高利用价值，并有着广阔的市场应用前景。
附图说明
图1-酸枣可溶性膳食纤维对自由基抑制能力。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步作描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1
⑴将脱脂、脱色、提取过多糖的酸枣果肉渣干燥、粉碎，得酸枣果肉渣粉末；
⑵将质量浓度7％的KOH溶液与步骤⑴中所得酸枣果肉渣粉末，按照质量比为8：1，碱解温度90℃，碱解时间70min后，抽滤得滤渣和滤液；
⑶取步骤(2)中滤液调节pH为7，浓缩、加入5倍量95％乙醇，抽滤得沉淀，即为酸枣果肉水溶性膳食纤维；
⑷取步骤(2)中滤渣用5％双氧水脱色、调节pH为7，抽滤，滤渣水洗，乙醇洗，干燥，即得酸枣不溶性膳食纤维。
实施例2
⑴将脱脂、脱色、提取过多糖的酸枣果肉渣干燥、粉碎，得酸枣果肉渣粉末；
⑵将质量浓度8％的KOH溶液与步骤⑴中所得酸枣果肉渣粉末，按照质量比为9：1，碱解温度70℃，碱解时间50min后，抽滤得滤渣和滤液；
⑶取步骤(2)中滤液调节pH为7，浓缩、加入4倍量95％乙醇，抽滤得沉淀，即为酸枣果肉水溶性膳食纤维；
⑷取步骤(2)中滤渣用6％双氧水脱色、调节pH为7，进行抽滤，滤渣水洗，乙醇洗，干燥，即得酸枣不溶性膳食纤维。
实施例3
⑴将脱脂、脱色、提取过多糖的酸枣果肉渣干燥、粉碎，得酸枣果肉渣粉末；
⑵将质量浓度6％的KOH溶液与步骤⑴中所得酸枣果肉渣粉末，按照质量比为7：1，碱解温度80℃，碱解时间70min后，抽滤得滤渣和滤液；
⑶取步骤(2)中滤液调节pH为7，浓缩、加入4倍量95％乙醇，抽滤得沉淀，即为酸枣果肉水溶性膳食纤维；
⑷取步骤(2)中滤渣用4％双氧水脱色、调节pH为7，进行抽滤，滤渣水洗，乙醇洗，干燥，即得酸枣不溶性膳食纤维。
实施例4
⑴将脱脂、脱色、提取过多糖的酸枣果肉渣干燥、粉碎，得酸枣果肉渣粉末；
⑵将质量浓度7％的KOH溶液与步骤⑴中所得酸枣果肉渣粉末，按照质量比为8：1，碱解温度80℃，碱解时间60min后，抽滤得滤渣和滤液；
⑶取步骤(2)中滤液调节pH为7，浓缩、加入5倍量95％乙醇，抽滤得沉淀，即为酸枣果肉水溶性膳食纤维；
⑷取步骤(2)中滤渣用5％双氧水脱色、调节pH为7，进行抽滤，滤渣水洗，乙醇洗，干燥，即得酸枣不溶性膳食纤维。