本發明涉及一種生物法利用海蓬子莖稈制備膳食纖維的方法，屬于食品加工領域。
背景技術：
膳食纖維是當前國際上公認的一種功能性食品基料，被稱為除了水、蛋白質、糖類、脂類、維生素、礦物質6大營養素之外的“第七營養素”，并被譽為21世紀食品工業中最受關注、具有特殊保健功能和食品改性作用的一種食品添加劑。膳食纖維可以作為一種有效的功能性保健食品預防多種疾病，并具有保水性、保油性、改進食品色澤及風味等特殊功效，能夠改善人體消化吸收，增強人體排泄功能，促進人體的膳食結構平衡，阻礙人體對一些富營養的過多吸收，保持機能平衡，具有抗癌、降壓、降血脂、減肥機預防各類結石等作用。因此，對于具有抗氧化作用的膳食纖維中的研究無疑對維系人體健康有著重要的意義。
目前我國膳食纖維的研究絕大部分停留在陸生植物方面，而對海洋領域資源研究較少。海蓬子又稱海蘆筍、海鹿茸、海蟲草、富貴菜等，屬于莉科植物，海蓬子屬，在鹽生植物分類中，屬于莖肉質化真鹽生植物，多見于沼澤地、鹽湖旁和及海灘。海蓬子其干燥植株含纖維素5～20%，蛋白質9.0%，富含人體必需的8種氨基酸、微量元素和維生素，其中胡蘿卜素含量超過普通蔬菜的40倍，還含有天然的植物保健鹽和天然的植物堿( 微角皂苷)，具有降低膽固醇、降壓、降血脂等功效。因此，開發海蓬子膳食纖維具有廣闊的應用前景。
技術實現要素：
本發明針對上述問題提供一種生物法利用海蓬子莖稈制備膳食纖維的方法。
為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：
本發明提供一種生物法利用海蓬子莖稈制備膳食纖維的方法，其特征在于采用微發酵、微波輔助酶解與多菌種分段式發酵聯合工藝。
本發明提供一種生物法利用海蓬子制備膳食纖維的方法，其特征在于所述微發酵工藝具體包括以下步驟：
（1）海蓬子莖桿預處理：將海蓬子莖桿粉碎，過100目篩；加入3倍質量比純凈水浸泡3～5h；
（2）蒸煮：將浸泡后的海蓬子懸浮液蒸煮1～2h，然后在密封條件下降溫至室溫；
（3）固液分離：將蒸煮液進行固液分離，得海蓬子莖桿粉，分離后的水進入步驟（1）進行循環利用；
（4）微發酵：將海蓬子莖桿粉在28～35℃條件下自然發酵10～15d。
上述步驟（4）中的海蓬子莖桿粉含水量在30～40%。
本發明提供一種生物法利用海蓬子制備膳食纖維的方法，其特征在于所述微波輔助酶解具體包括以下步驟：
（1）水洗去鹽：微發酵結束后調整海蓬子莖稈與水的重量比為1:3～1:5，45～60℃攪拌2～4小時，水洗去鹽并用水洗至中性，調整海蓬子莖稈與水的重量比為1:8～1:10；
（2）微波輔助酶解去淀粉：調整海蓬子莖稈懸浮液的pH至5.5～7.5，按海蓬子莖稈質量比3～5%的比例加入α～淀粉酶，在微波輔助作用下酶解，酶解溫度70～80℃，期間采用攪拌機勻速攪拌，利用碘液檢查至淀粉完全水解為止；
（3）微波輔助酶解去蛋白：調整懸浮液的pH至8.0～9.0，按海蓬子莖稈質量比2～3%的比例加入堿性蛋白酶，在微波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為60～90min；酶解結束后滅酶；
（4）微波輔助纖維素酶解：調整懸浮液的pH為6.0～7.0，按海蓬子莖稈質量比2～3%的比例加入纖維素酶，在微波輔助作用下酶解，酶解溫度40～50℃，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為60～90min；
（5）過濾：纖維素酶解后過濾，向濾渣中加入3～5倍質量比的蒸餾水沖洗2～3次，過濾得海蓬子莖稈殘渣。
本發明提供一種生物法利用海蓬子制備膳食纖維的方法，其特征在于所述分段式發酵具體包括以下步驟：
（1）曲霉生物發酵劑制備：取10～15份海蓬子莖稈、10～15份米糠、10～15份玉米粉、8～10份吸附劑、3～5份磷酸二氫鈣、6～8份葡萄糖、3～5份菜籽餅、2～3份黑曲霉、1～2份米曲霉，混合攪拌均勻；然后用含有2%糖蜜的水溶液將水分調整為35～40%，25～32℃下好氧發酵3～5d；
（2）混料：按質量比海蓬子莖稈殘渣100份、生物發酵劑3～5份、乳酸桿菌粉1～2份、嗜熱鏈球菌1～2份比例混合均勻，調整水分至35～40%；
（3）分段式發酵：將混合后的物料通風發酵3h，控制發酵溫度28～32℃，期間攪拌1次；然后密封發酵12h；然后通風發酵3h，接著密封發酵12h；如此反復3次。
上述步驟（5）中所述的吸附劑是沸石、活性炭、膨潤土、蛭石中的一種或幾種。
本發明提供一種生物法利用海蓬子制備膳食纖維的方法，其特征在于還包括膳食纖維改性工藝：加入海蓬子莖稈質量份數2～3%的纖維素酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為20～30min。
本發明提供一種生物法利用海蓬子制備膳食纖維的方法，其特征在于還包括精制工藝，具體包括以下步驟：
（1）醇析：改性酶解結束后用5～8倍體積比的無水乙醇沉淀2～3h，收集過濾所得沉淀物即為改性后的海蓬子莖稈膳食纖維；
（2）脫色：用濃度0.8%的次氯酸鈉溶液，在1:8～10倍體積比、pH6.0條件下，漂洗沉淀物10～20min，水洗至中性；
（3）烘干粉碎：60℃條件下烘干，粉碎，過100目篩，即制得海蓬子莖稈膳食纖維。
本發明提供一種生物法利用海蓬子莖稈制備膳食纖維的方法，提取的膳食纖維產品色澤呈米白色，產品膨脹力可達21.3mL/g，持水力可達14.7%，遠高于西方國家常用的標準膳食纖維的功能性指標，產品純度≥95%；可作為高品質膳食纖維和理想的食品添加劑。通過對小鼠灌服膳食纖維后的毒性反應，測定其LD50以考察短時間內秸稈膳食纖維的急性毒性強度、性質和可能的靶器官。試驗方法采用霍恩氏（Horn）法，結果表明，受試物的半數致死量LD50大于50g/kg。根據 GB15193.3—2014《急性毒性試驗》頒布的化學物質的急性毒性劑量分級標準，LD 大于15g/kg為無毒。
本發明提供一種生物法利用海蓬子莖稈制備膳食纖維的方法，膳食纖維產率達到98.7%，顯著高于目前報道技術水平；對所生產的膳食纖維進行了抗氧化和膽酸鹽體外吸附的生物活性進行研究，結果表明提取的膳食纖維對·OH 自由基和 O2～·自由基清除率的 IC50值分別為1.86mg/mL和2.78mg/mL，對膽酸鹽的體外吸附能力為28.35 mg/g，功能性效果高于目前報道的秸稈膳食纖維。此外，試驗結果表明改變工藝步驟及工藝條件對膳食纖維的提取得率及產品功能性具有顯著的影響(p<0.01)。
本發明提供一種生物法利用海蓬子莖稈提取的膳食纖維，其優勢在于：一是采用微發酵、微波輔助酶解與多菌種分段式發酵聯合工藝提取海蓬子莖稈中的纖膳食纖維，提取了海蓬子莖稈膳食纖維得率；二是通過微波輔助酶解及微生物分段式發酵及酶解改性工藝，顯著提升了海蓬子膳食纖維的營養價值，產品適口性好；三是工藝生產成本較低，利于工業化生產，建立一套效率較高、成本較低、安全可行的海蓬子莖稈膳食纖維開發利用途徑，成本較同類膳食纖維產品經濟效益提高30%以上，為海蓬子莖稈的進一步資源化利用提供新的途徑。
具體實施方式
實施例1：
一種生物法利用海蓬子莖稈制備膳食纖維的方法，其特征在于具體包括以下步驟：
（1）海蓬子莖桿預處理：將海蓬子莖桿粉碎，過100目篩；加入3倍質量比純凈水浸泡5h；
（2）蒸煮：將浸泡后的海蓬子懸浮液蒸煮1h，然后在密封條件下降溫至室溫；
（3）固液分離：將蒸煮液進行固液分離，得海蓬子莖桿粉，分離后的水進入步驟（1）進行循環利用；
（4）微發酵：將海蓬子莖桿粉在28～35℃條件下自然發酵15d；
（5）水洗去鹽：微發酵結束后調整海蓬子莖稈與水的重量比為1:3，45～60℃攪拌4小時，水洗去鹽并用水洗至中性，調整海蓬子莖稈與水的重量比為1:10；
（6）微波輔助酶解去淀粉：調整海蓬子莖稈懸浮液的pH至5.5～7.5，按海蓬子莖稈質量比3%的比例加入α～淀粉酶，在微波輔助作用下酶解，酶解溫度70～80℃，期間采用攪拌機勻速攪拌，利用碘液檢查至淀粉完全水解為止；
（7）微波輔助酶解去蛋白：調整懸浮液的pH至8.0～9.0，按海蓬子莖稈質量比3%的比例加入堿性蛋白酶，在微波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為60min；酶解結束后滅酶；
（8）微波輔助纖維素酶解：調整懸浮液的pH為6.0～7.0，按海蓬子莖稈質量比3%的比例加入纖維素酶，在微波輔助作用下酶解，酶解溫度40～50℃，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為60min；
（9）過濾：纖維素酶解后過濾，向濾渣中加入5倍質量比的蒸餾水沖洗2次，過濾得海蓬子莖稈殘渣；
（10）曲霉生物發酵劑制備：取15份海蓬子莖稈、10份米糠、15份玉米粉、8份沸石、5份磷酸二氫鈣、6份葡萄糖、5份菜籽餅、3份黑曲霉、2份米曲霉，混合攪拌均勻；然后用含有2%糖蜜的水溶液將水分調整為35～40%，25～32℃下好氧發酵3d；
（11）混料：按質量比海蓬子莖稈殘渣100份、生物發酵劑5份、乳酸桿菌粉2份、嗜熱鏈球菌2份比例混合均勻，調整水分至35～40%；
（12）分段式發酵：將混合后的物料通風發酵3h，控制發酵溫度28～32℃，期間攪拌1次；然后密封發酵12h；然后通風發酵3h，接著密封發酵12h；如此反復3次；
（13）膳食纖維改性：加入海蓬子莖稈質量份數3%的纖維素酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為20min；
（14）醇析：改性酶解結束后用8倍體積比的無水乙醇沉淀2h，收集過濾所得沉淀物即為改性后的海蓬子莖稈膳食纖維；
（15）脫色：用濃度0.8%的次氯酸鈉溶液，在1:10倍體積比、pH6.0條件下，漂洗沉淀物10min，水洗至中性；
（16）烘干粉碎：60℃條件下烘干，粉碎，過100目篩，即制得海蓬子莖稈膳食纖維。
實施例2：
一種生物法利用海蓬子莖稈制備膳食纖維的方法，其特征在于具體包括以下步驟：
（1）海蓬子莖桿預處理：將海蓬子莖桿粉碎，過100目篩；加入3倍質量比純凈水浸泡4h；
（2）蒸煮：將浸泡后的海蓬子懸浮液蒸煮1.5h，然后在密封條件下降溫至室溫；
（3）固液分離：將蒸煮液進行固液分離，得海蓬子莖桿粉，分離后的水進入步驟（1）進行循環利用；
（4）微發酵：將海蓬子莖桿粉在28～35℃條件下自然發酵12d；
（5）水洗去鹽：微發酵結束后調整海蓬子莖稈與水的重量比為1:4，45～60℃攪拌3小時，水洗去鹽并用水洗至中性，調整海蓬子莖稈與水的重量比為1:9；
（6）微波輔助酶解去淀粉：調整海蓬子莖稈懸浮液的pH至5.5～7.5，按海蓬子莖稈質量比4%的比例加入α～淀粉酶，在微波輔助作用下酶解，酶解溫度70～80℃，期間采用攪拌機勻速攪拌，利用碘液檢查至淀粉完全水解為止；
（7）微波輔助酶解去蛋白：調整懸浮液的pH至8.0～9.0，按海蓬子莖稈質量比2.5%的比例加入堿性蛋白酶，在微波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為75min；酶解結束后滅酶；
（8）微波輔助纖維素酶解：調整懸浮液的pH為6.0～7.0，按海蓬子莖稈質量比2.5%的比例加入纖維素酶，在微波輔助作用下酶解，酶解溫度40～50℃，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為75min；
（9）過濾：纖維素酶解后過濾，向濾渣中加入4倍質量比的蒸餾水沖洗3次，過濾得海蓬子莖稈殘渣；
（10）曲霉生物發酵劑制備：取12份海蓬子莖稈、13份米糠、12份玉米粉、9份活性炭、4份磷酸二氫鈣、7份葡萄糖、4份菜籽餅、2.5份黑曲霉、1.5份米曲霉，混合攪拌均勻；然后用含有2%糖蜜的水溶液將水分調整為35～40%，25～32℃下好氧發酵4d；
（11）混料：按質量比海蓬子莖稈殘渣100份、生物發酵劑4份、乳酸桿菌粉1.5份、嗜熱鏈球菌1.5份比例混合均勻，調整水分至35～40%；
（12）分段式發酵：將混合后的物料通風發酵3h，控制發酵溫度28～32℃，期間攪拌1次；然后密封發酵12h；然后通風發酵3h，接著密封發酵12h；如此反復3次；
（13）膳食纖維改性：加入海蓬子莖稈質量份數2.5%的纖維素酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為25min；
（14）醇析：改性酶解結束后用6.5倍體積比的無水乙醇沉淀2.5h，收集過濾所得沉淀物即為改性后的海蓬子莖稈膳食纖維；
（15）脫色：用濃度0.8%的次氯酸鈉溶液，在1:9倍體積比、pH6.0條件下，漂洗沉淀物15min，水洗至中性；
（16）烘干粉碎：60℃條件下烘干，粉碎，過100目篩，即制得海蓬子莖稈膳食纖維。
實施例3：
一種生物法利用海蓬子莖稈制備膳食纖維的方法，其特征在于具體包括以下步驟：
（1）海蓬子莖桿預處理：將海蓬子莖桿粉碎，過100目篩；加入3倍質量比純凈水浸泡3h；
（2）蒸煮：將浸泡后的海蓬子懸浮液蒸煮2h，然后在密封條件下降溫至室溫；
（3）固液分離：將蒸煮液進行固液分離，得海蓬子莖桿粉，分離后的水進入步驟（1）進行循環利用；
（4）微發酵：將海蓬子莖桿粉在28～35℃條件下自然發酵10d；
（5）水洗去鹽：微發酵結束后調整海蓬子莖稈與水的重量比為1:5，45～60℃攪拌2小時，水洗去鹽并用水洗至中性，調整海蓬子莖稈與水的重量比為1:8；
（6）微波輔助酶解去淀粉：調整海蓬子莖稈懸浮液的pH至5.5～7.5，按海蓬子莖稈質量比3%的比例加入α～淀粉酶，在微波輔助作用下酶解，酶解溫度70～80℃，期間采用攪拌機勻速攪拌，利用碘液檢查至淀粉完全水解為止；
（7）微波輔助酶解去蛋白：調整懸浮液的pH至8.0～9.0，按海蓬子莖稈質量比2%的比例加入堿性蛋白酶，在微波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為90min；酶解結束后滅酶；
（8）微波輔助纖維素酶解：調整懸浮液的pH為6.0～7.0，按海蓬子莖稈質量比2%的比例加入纖維素酶，在微波輔助作用下酶解，酶解溫度40～50℃，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為90min；
（9）過濾：纖維素酶解后過濾，向濾渣中加入3倍質量比的蒸餾水沖洗3次，過濾得海蓬子莖稈殘渣；
（10）曲霉生物發酵劑制備：取10份海蓬子莖稈、15份米糠、10份玉米粉、10份膨潤土、3份磷酸二氫鈣、8份葡萄糖、3份菜籽餅、2份黑曲霉、1份米曲霉，混合攪拌均勻；然后用含有2%糖蜜的水溶液將水分調整為35～40%，25～32℃下好氧發酵5d；
（11）混料：按質量比海蓬子莖稈殘渣100份、生物發酵劑3份、乳酸桿菌粉1份、嗜熱鏈球菌1份比例混合均勻，調整水分至35～40%；
（12）分段式發酵：將混合后的物料通風發酵3h，控制發酵溫度28～32℃，期間攪拌1次；然后密封發酵12h；然后通風發酵3h，接著密封發酵12h；如此反復3次；
（13）膳食纖維改性：加入海蓬子莖稈質量份數2%的纖維素酶，在超聲波輔助作用下酶解，酶解溫度50～60℃，超聲功率300W，期間采用攪拌機勻速攪拌，酶解時間為30min；
（14）醇析：改性酶解結束后用5倍體積比的無水乙醇沉淀3h，收集過濾所得沉淀物即為改性后的海蓬子莖稈膳食纖維；
（15）脫色：用濃度0.8%的次氯酸鈉溶液，在1:8倍體積比、pH6.0條件下，漂洗沉淀物20min，水洗至中性；
（16）烘干粉碎：60℃條件下烘干，粉碎，過100目篩，即制得海蓬子莖稈膳食纖維。
以上實施例僅用于說明本發明的技術方案，而非對其進行限制；盡管參照前述實施例對被發明進行了詳細的說明，但對于本領域的普通技術人員來說，依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而對這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明所要求保護的技術方案的精神和范圍。