CN108208337A - 一种复合型饲用膳食纤维及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合型饲用膳食纤维，它包括如下重量份的组分：花生壳15—25、玉米芯15—25、小麦秸秆15—25、红薯藤15—25、紫花苜蓿膳食纤维15—25；所述复合型饲用膳食纤维的溶解性为80—90%，持油力为1.34±0.03g/g，持水力为1.64±0.12g/g，膨胀力为6.37±0.27g/g。本发明所述的膳食纤维产品膨胀性、吸附性好，持水力强，可发酵性高，所含淀粉、蛋白和植酸含量低，通过特有的膨化处理后发酵提高了可发酵纤维和水溶性纤维的含量，同时减少化学处理的时间和NaOH的浓度，减少碱处理对膳食纤维固有功能的降低，没有环境污染，提高了产品的经济效益。

Description

一种复合型饲用膳食纤维及其制备方法

技术领域

本发明属于饲料添加剂技术领域，具体涉及一种复合型饲用膳食纤维及其制备方法。

背景技术

膳食纤维(DF)是一种复杂的混合物，包括了食品中的大量组成成分。目前国际上普遍认为“膳食纤维是指不易被人体消化吸收的，以多糖类为主的大分子物质的总称，包括植物性木质素、纤维素、半纤维素、羧甲基纤维素、果胶、胶原，少量组成成分如糖蛋白、蜡、角质、多酚酯等。大量研究表明它对预防、治疗肠道和心血管系统疾病具有特殊的功效，还可以作为一种特殊的食品添加剂添加到食品中起到填充、胶凝、增稠和乳化的作用,因此,被人们称为“第七营养素”。

在饲料中添加适量的膳食纤维对于畜禽的健康生长至关重要，主要归因于其良好的可发酵性、持水性、膨胀性、吸附性和离子交换作用。研究发现，在日粮中添加适量的膳食纤维可以提高畜禽的生长性能，促进肠道蠕动，调节肠道微生物平衡，刺激肠道发育，改善肠道健康。傅浩等认为饲料中添加8％-10％膳食纤维，能够改善大约克母猪繁殖性能；IoannisMavromichalis博士建议在限饲的情况下，怀孕母猪的粗纤维水平应该在6％-8％；吴德教授建议怀孕母猪的粗纤维水平为5％-7％。饲料中添加适量的膳食纤维能够增强怀孕母猪饱腹感，减少刻板行为和不必要的应激，具有减少母猪便秘的作用，改善母猪奶水质量，改善母猪福利以及提高母猪的繁殖性能。

饲料中常用的纤维素来源有麦麸、甜菜渣、玉米皮、大豆皮、玉米芯等，但这些粗纤维原料中总纤维含量较低(如小麦麸中粗纤维含量一般不超过12％)，可发酵纤维含量更低，添加量高时易导致饲料适口性差，占配方空间大，稀释营养浓度，并且吸附能力差，不能起到吸附霉菌毒素的作用。因此，生产制备纤维素含量高、吸附性好、溶胀性和持水力高、可发酵性强的膳食纤维显得尤为重要。例如红薯藤、小麦秸秆、玉米芯和苜蓿等可以作为制备优质膳食纤维的原料来源，来源丰富，成本低廉，同时减少了资源的浪费。

目前，膳食纤维的制备方法主要有：化学分离法、膜分离法、超声波萃取法、酶解法和发酵法。其中，最常用的是通过化学酸碱法制备，操作方便，成本低廉，但会降低膳食纤维的持水力和膨胀性，影响膳食纤维的利用效果，而纯粹的酶解法成本高昂。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种复合型饲用膳食纤维及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

所述复合型饲用膳食纤维包括如下重量份的组分：花生壳15—25、玉米芯15—25、小麦秸秆15—25、红薯藤15—25、紫花苜蓿膳食纤维15—25；所述复合型饲用膳食纤维的溶解性为80—90％，持油力为1.34±0.03g/g，持水力为1.64±0.12g/g，膨胀力为6.37±0.27g/g。

优选地，所述复合型饲用膳食纤维包括如下重量份的组分：花生壳20、玉米芯20、小麦秸秆20、红薯藤20、紫花苜蓿膳食纤维20。

上述复合型饲用膳食纤维的制备方法包括如下步骤：

(1)取无杂质、无霉变、无氧化酸败且富含纤维、来源广泛的花生壳、玉米芯、小麦秸秆、红薯藤和紫花苜蓿切碎并粉碎后混合，得混合纤维；

(2)将混合纤维进行膨化处理后冷却至室温；

(3)将膨化处理后的混合纤维与水按质量比1:(5—10)混合，接入复合微生物菌种进行发酵处理，得发酵后的发酵液；

(4)将发酵液灭菌并冷却，然后加入NaOH进行碱解，用乙醇沉淀发酵液中的水溶性膳食纤维，得纤维物料；

(5)将纤维物料离心，得上清液和沉淀；将上清液经真空浓缩、喷雾干燥后得副产物；将沉淀用乙醇洗涤后，烘干至沉淀中的水分含量为8—10％，粉碎沉淀后即得复合型饲用膳食纤维。

优选地，步骤(1)中花生壳、玉米芯、小麦秸秆、红薯藤和紫花苜蓿切碎至粒径为0.5—1cm，粉碎后过40—80目筛。

优选地，步骤(2)中膨化处理时的膨化温度为120—130℃，膨化处理时的螺杆转速160—170r/min，膨化处理后的混合纤维的水分含量为30—40％；所述室温为20—25℃。

优选地，步骤(3)中所述复合微生物菌种由保加利亚乳酸杆菌、黑曲霉、康氏木霉、热带假丝酵母、枯草芽孢杆菌按重量比(2.5—3.5)：(1.5—2.5)：(1.5—2.5)：(1.5—2.5)：1组成；所述发酵处理的时间为24—48h，所述发酵处理的温度为32—36℃，发酵处理时发酵液的初始pH值为6—7，发酵时复合微生物菌种的接种量为10—15％。

优选地，步骤(3)中所述复合微生物菌种由保加利亚乳酸杆菌、黑曲霉、康氏木霉、热带假丝酵母、枯草芽孢杆菌按重量比3：2：2：2：1组成。

优选地，步骤(4)中所述冷却是冷却至40—50℃；所述NaOH的质量百分比浓度为1—2％，所述碱解的温度为40—50℃，所述碱解的时间为20—40min，所述乙醇的体积百分比浓度为95％，所述乙醇沉淀的时间为25—35min。

优选地，步骤(5)中所述离心条件为：1000—1500r/min离心15—25min；所述乙醇为体积百分比浓度为70—80％的乙醇；所述烘干的温度为60—65℃，所述沉淀粉碎后过60—80目筛。

优选地，步骤(5)中所述副产物是包括糊精、小肽、磷酸肌醇和寡糖在内的生物活性成分。

本发明中所述的水分含量是指质量百分比含量。

下面对本发明作进一步说明：

本发明通过膨化处理纤维提高发酵效率；选用淀粉、蛋白降解吸收能力强的保加利亚乳酸杆菌和枯草芽孢杆菌，同时选用了能高效降解纤维素、半纤维素的黑曲霉、康氏木霉、热带假丝酵母，减少难发酵性纤维的含量，增加复合型饲用纤维中可发酵性纤维的比例。并且结合碱裂解及乙醇沉淀法所得的膳食纤维终产品不仅低淀粉、低蛋白和低植酸等抗营养因子，其膳食纤维具有高持水力、吸附性、膨胀性和可发酵性，绿色环保经济效益高。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明方法中先通过粉碎、膨化处理纤维原料，降低抗营养因子含量，改善纤维类型分布比例。在此基础上，利用微生物进行发酵，能够更加充分降解淀粉、蛋白质，尤其是难溶性的中性洗涤纤维，增加膳食纤维中可发酵纤维的含量，提高膳食纤维的品质。

2、传统的酶解法价格昂贵，碱解法破坏了膳食纤维的固有特性，比如持水力、膨胀性和吸附性能，本发明先通过筛选淀粉、蛋白降解吸收能力强的保加利亚乳酸杆菌和枯草芽孢杆菌，同时选用了能高效降解纤维素、半纤维素的黑曲霉、康氏木霉、热带假丝酵母，充分酵解了原料中的其他成分，提高膳食纤维中的优势纤维(可溶性纤维和可发酵性纤维)的含量。

3、通过发酵处理，减轻了后续碱处理的程度，与单独碱处理相比较，通过发酵处理后碱处理的NaOH浓度及处理时间大幅度缩小，较少了对膳食纤维品质的影响。

4、本发明提取的膳食纤维副产品中富含糊精、小肽、磷酸肌醇和寡糖等生物活性成分，可以作为优质的宠物饲料。

5、本发明能够将花生壳、玉米芯、小麦秸秆、红薯藤和紫花苜蓿充分利用，同时也避免了环境的污染。

总之，本发明基于纤维原料的特有成分和膳食纤维的结构特点，提供了一个高效廉价可工业化生产的复合型饲用膳食纤维及其制备方法。本发明所述的膳食纤维产品膨胀性、吸附性好，持水力强，可发酵性高，所含淀粉、蛋白和植酸含量低。本发明通过特有的膨化处理后发酵提高了可发酵纤维和水溶性纤维的含量，同时减少化学处理的时间和NaOH的浓度，减少碱处理对膳食纤维固有功能的降低，没有环境污染，提高了产品的经济效益。

具体实施方式

下面结合具体实施例来说明本发明的具体实施方式。下述实施例中所涉及的原材料如无特别说明均为市场上购买所得，所涉及的检测方法如无特别说明均为常规方法。

实施例一

一种复合型饲用膳食纤维的制备方法，包括以下步骤：

(1)取(无杂质、无霉变、无氧化酸败)花生壳、玉米芯、小麦秸秆、红薯藤和紫花苜蓿各500g，切碎成粒径0.8cm的固态颗粒后混合，粉碎过60目，得混合纤维。

(2)将混合纤维进行膨化处理，膨化温度为125℃，膨化时的螺杆转速165r/min，膨化后混合纤维的水分含量为35％，温度125℃，。

(3)将膨化后的混合纤维冷却至室温，粉碎后与1：7的水分混合，121℃高压高温灭菌，进行液态发酵，发酵所用菌种为保加利亚乳酸杆菌、黑曲霉、康氏木霉、热带假丝酵母、枯草芽孢杆菌；比例3：2：2：2：1，发酵时间32h，发酵温度34℃，菌种接种量10％，发酵液初始pH值6.5。

(4)发酵完成后的发酵液在121℃灭菌处理，冷却至45℃，然后加入质量百分比浓度为1.5％的NaOH进行碱解，碱解时间为30min，再用体积百分比浓度为95％的乙醇沉淀水溶性膳食纤维，时长30min，得纤维物料；

(5)将得纤维物料在1000r/min条件下离心20min，将上清液进行真空浓缩、喷雾干燥、得本发明的副产品，其中富含糊精，小肽、磷酸肌醇等副产品，可用于制备宠物饲料；离心后的沉淀进行烘干至水分含量为8—10％，进行粉碎过60目即得到复合型饲用膳食纤维。

实施例2

复合饲用膳食纤维的功能特性分析(1)膨胀力：称取0.4g水溶性膳食纤维粉末放入量筒中，记下水溶性膳食纤维干品的容积，用移液管准确移取10mL蒸馏水加入其中，摇匀后于室温下过夜，然后加入4倍体积的无水乙醇，读取液体中沉淀的水溶性膳食纤维(SDF)的体积。准确称取0.1g不溶性膳食纤维粉末，置于试管中，加入10mL蒸馏水，混匀后室温下静置12h，读取样品沉降后体积。

膨胀力＝[溶胀后体积(mL)-干品体积(mL)]/样品干重(g)

(2)持水力：称取1g水溶性膳食纤维粉末放入烧杯中，然后加入水100mL，在室温下电磁搅拌12h后，加入4倍体积的无水乙醇沉淀，抽滤，称重。准确称取1g样品，置于试管中，加入40mL蒸馏水，混匀后室温下静置12h，4000r/min离心20min，除去上清液后称质量。

持水力＝[(纤维湿重g-纤维干重g)/纤维干重g]×100％

(3)持油力：称取1.0g膳食纤维于25mL离心管中，加入花生油5mL，37℃静置l h，4000r/min离心25min，弃掉上层的油和残渣，用滤纸吸干游离的油，称重。

持油力(g/g)＝[样品油重(g)-样品干重(g)]/样品干重(g)

结果见表1：

表1

	溶解性(％)	持油力(g/g)	膨胀力(ml/g)	持水性(g/g)
					复合膳食纤维	87	1.34±0.03	6.37±0.27	1.64±0.12

Claims (10)

1.一种复合型饲用膳食纤维，其特征在于，所述复合型饲用膳食纤维包括如下重量份的组分：花生壳15—25、玉米芯15—25、小麦秸秆15—25、红薯藤15—25、紫花苜蓿膳食纤维15—25；所述复合型饲用膳食纤维的溶解性为80—90%，持油力为1.34 ± 0.03g/g，持水力为1.64 ± 0.12g/g，膨胀力为6.37 ± 0.27g/g。

2.如权利要求1所述的复合型饲用膳食纤维，其特征在于，所述复合型饲用膳食纤维包括如下重量份的组分：花生壳20、玉米芯20、小麦秸秆20、红薯藤20、紫花苜蓿膳食纤维20。

3.如权利要求1所述复合型饲用膳食纤维的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)取富含纤维，来源广泛的花生壳、玉米芯、小麦秸秆、红薯藤和紫花苜蓿切碎并粉碎后混合，得混合纤维；

(2)将混合纤维进行膨化处理后冷却至室温；

(3)将膨化处理后的混合纤维与水按质量比1:（5—10）混合，接入复合微生物菌种进行发酵处理，得发酵后的发酵液；

(4)将发酵液灭菌并冷却，然后加入NaOH进行碱解，用乙醇沉淀发酵液中的水溶性膳食纤维，得纤维物料；

(5)将纤维物料离心，得上清液和沉淀；将上清液经真空浓缩、喷雾干燥后得副产物；将沉淀用乙醇洗涤后，烘干至沉淀中的水分含量为8—10%，粉碎沉淀后即得复合型饲用膳食纤维。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（1）中花生壳、玉米芯、小麦秸秆、红薯藤和紫花苜蓿切碎至粒径为0.5—1cm，粉碎后过40—80目筛。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（2）中膨化处理时的膨化温度为120—130℃，膨化处理后的混合纤维的水分含量为30—40%；所述室温为20—25℃。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述复合微生物菌种由保加利亚乳酸杆菌、黑曲霉、康氏木霉、热带假丝酵母、枯草芽孢杆菌按重量比（2.5—3.5）：（1.5—2.5）：（1.5—2.5）：（1.5—2.5）：1组成；所述发酵处理的时间为24—48h，所述发酵处理的温度为32—36℃，发酵处理时发酵液的初始pH值为6—7，发酵时复合微生物菌种的接种量为10—15%。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述复合微生物菌种由保加利亚乳酸杆菌、黑曲霉、康氏木霉、热带假丝酵母、枯草芽孢杆菌按重量比3：2：2：2：1组成。

8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（4）中所述冷却是冷却至40—50℃；所述NaOH的质量百分比浓度为1—2%，所述碱解的温度为40—50℃，所述碱解的时间为20—40min，所述乙醇的体积百分比浓度为95%，所述乙醇沉淀的时间为25—35min。

9.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（5）中所述离心条件为：1000—1500r/min离心15—25min；所述乙醇为体积百分比浓度为70—80%的乙醇；所述烘干的温度为60—65℃，所述沉淀粉碎后过60—80目筛。

10.如权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤（5）中所述副产物是包括糊精、小肽、磷酸肌醇和寡糖在内的生物活性成分。