海藻膳食纖維的提取、毒理和功能特性的研究.pdf

1、江蘺、麒麟菜、馬尾藻和海帶都屬于大型經(jīng)濟(jì)藻類，其資源相當(dāng)豐富，都含有豐富的藻膠、纖維素、半纖維素、維生素和礦物質(zhì)等，是生產(chǎn)膳食纖維的優(yōu)質(zhì)原料。目前，這4種藻類主要用于生產(chǎn)食品添加劑的原料，但是目前食品添加劑供過(guò)于求，產(chǎn)品滯銷，價(jià)格下降，生產(chǎn)企業(yè)的效益差。針對(duì)這一問(wèn)題，本文通過(guò)對(duì)江蘺、麒麟菜、馬尾藻和海帶進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)成分分析與評(píng)價(jià)，通過(guò)改變其加工方法，從中提取成本低且富有保健作用的海藻膳食纖維，并對(duì)海藻膳食纖維的毒理和功能特性進(jìn)行研究，為海藻

2、膳食纖維的安全性和保健作用提供理論依據(jù)，擴(kuò)大了我國(guó)膳食纖維研究的范疇，同時(shí)促進(jìn)海藻養(yǎng)殖業(yè)和加工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。本文的主要工作及結(jié)論如下： 1.對(duì)南海5種不同種類或不同生長(zhǎng)海域的江蘺進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)成分分析，然后與海帶和紫菜比較，并進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，江蘺富含膳食纖維，占江蘺藻體的60％～70％，與海帶和紫菜接近；另外蛋白質(zhì)含量15％以上，脂肪含量2.5％以下，并且富含礦物質(zhì)、微量元素和維生素。江蘺是一種高膳食纖維、高蛋白、低脂肪、低

3、熱能、且富含礦物質(zhì)、微量元素和維生素的天然優(yōu)質(zhì)保健食品原料，特別適應(yīng)于作為膳食纖維食品的優(yōu)質(zhì)原料。 2.對(duì)印尼和海南兩種麒麟菜的營(yíng)養(yǎng)成分進(jìn)行分析，然后與海帶和紫菜比較，并進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，印尼和海南麒麟菜碳水化合物含量分別為77.97％和76.99％，高于海帶和紫菜，蛋白質(zhì)含量分別為3.17％和2.23％，遠(yuǎn)低于海帶和紫菜，并且富含礦物質(zhì)、微量元素和維生素。麒麟菜是一種高膳食纖維，低脂肪，低熱能，且富含礦物質(zhì)，微量元素的食

4、品原料，特別適應(yīng)于作為膳食纖維食品的優(yōu)質(zhì)原料。 3.對(duì)南海6種不同種類或不同生長(zhǎng)海域的馬尾藻進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)成分分析，然后與海帶和紫菜比較，并進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，馬尾藻的碳水化合物除褐藻淀粉外，主要含有褐藻膠、褐藻糖膠、半纖維素和纖維素等，其含量達(dá)60％以上，與海帶和紫菜接近，蛋白質(zhì)含量在7％以上，與海帶接近，但遠(yuǎn)低于紫菜，并且富含礦物質(zhì)、微量元素和維生素。馬尾藻是一種高膳食纖維，低脂肪，低熱能，且富含礦物質(zhì)，微量元素的食品原料，特

5、別適應(yīng)于作為膳食纖維食品的優(yōu)質(zhì)原料。 4.采用正交設(shè)計(jì)法，研究了江蘺膳食纖維的提取工藝條件，篩選出江蘺堿處理和漂白的最佳工藝條件，提取出江蘺膳食纖維。結(jié)果表明，江蘺膳食纖維的產(chǎn)率達(dá)28.3％，顏色較白，膳食纖維干基含量達(dá)92.83％，鈣含量1.08％，磷含量0.068％，膨脹力為9.0mL/g，持水力為825％，質(zhì)量和功能性指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)西方國(guó)家麩皮膳食纖維的標(biāo)準(zhǔn)(膳食纖維干基含量47％、膨脹力4mL/g、持水力400％)。

6、 5.采用正交設(shè)計(jì)法，研究了麒麟菜膳食纖維的提取工藝條件，篩選出麒麟菜堿處理和漂白的最佳工藝條件，提取出麒麟菜膳食纖維。結(jié)果表明，麒麟菜膳食纖維的產(chǎn)率達(dá)32.41％，顏色較白，膳食纖維干基含量達(dá)82.57％，鈣含量2.13％，磷含量0.013％，膨脹力為24.5mL/g，持水力為1450％；麒麟菜膳食纖維的功能性優(yōu)于麩皮膳食纖維。 6.采用正交設(shè)計(jì)法，研究了馬尾藻膳食纖維的提取工藝條件，篩選出馬尾藻堿溶性和不溶性膳食纖維的提取

7、與漂白的最佳工藝條件，并將提取到的兩種膳食纖維組分重新組合。結(jié)果表明，馬尾藻膳食纖維的總產(chǎn)率達(dá)27.9％，顏色較白，總膳食纖維干基含量達(dá)81.08％，鈣含量6.82％，磷含量0.23％，膨脹力為22mL/g，持水力為1250％，質(zhì)量和功能性指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)西方國(guó)家麩皮膳食纖維的標(biāo)準(zhǔn)。 7.采用酶技術(shù)和化學(xué)處理相結(jié)合的方法，研究了海帶膳食纖維的工藝技術(shù)，篩選出海帶膳食纖維提取和漂白的最佳工藝條件，提取出海帶膳食纖維產(chǎn)品。結(jié)果表明，海帶

8、膳食纖維的產(chǎn)率達(dá)27.3％，顏色較白，膳食纖維含量達(dá)73.3％，鈣含量7.5％，膨脹力為55mL/g，持水力為2650％；海帶膳食纖維的功能性優(yōu)于麩皮膳食纖維。 8.按照我國(guó)“食品安全性毒理學(xué)評(píng)價(jià)程序”進(jìn)行了小鼠急性毒性試驗(yàn)、Ames試驗(yàn)、小鼠骨髓細(xì)胞微核試驗(yàn)、小鼠睪丸染色體畸變?cè)囼?yàn)、傳統(tǒng)致畸試驗(yàn)和30d喂養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，分別研究了4種海藻膳食纖維的急毒性、遺傳毒性、胚胎毒性和亞急性毒性。結(jié)果表明，4種海藻膳食纖維對(duì)小鼠半數(shù)致死劑量(L

9、D50)遠(yuǎn)大于15000mg/kg.bw，屬于無(wú)毒級(jí)，在最大劑量范圍內(nèi)未產(chǎn)生明顯的毒副作用，且無(wú)劑量反應(yīng)關(guān)系，未觀察到遺傳毒性，也未顯示致畸和致突變性。4種海藻膳食纖維的毒性試驗(yàn)均未顯示毒性作用，符合“食品安全毒理學(xué)評(píng)價(jià)程序和方法”的要求，可認(rèn)為用于人體食用安全可靠。 9.采用羥基自由基體系、超氧陰離子自由基體系、烷基自由基引發(fā)的亞油酸氧化體系和DPPH體系對(duì)江蘺、麒麟菜、馬尾藻、海帶4種膳食纖維清除自由基的活性進(jìn)行了研究。結(jié)果

10、表明，在羥基自由基體系中，江蘺、麒麟菜、馬尾藻、海帶4種膳食纖維的IC50分別為5.2mg/mL、5.5mg/mL、4.4mg/mL和4.1mg/mL；在超氧陰離子自由基體系中，江蘺、麒麟菜膳食纖維的IC50分別為4.8mg/mL和5.3mg/mL，而馬尾藻、海帶膳食纖維的最高清除率分別為36％和42％；在烷基自由基引發(fā)的亞油酸氧化體系中，江蘺、麒麟菜膳食纖維的最高清除率分別為36％和26％，馬尾藻、海帶膳食纖維的IC50分別為4.1m

11、g/mL和3.5mg/mL；在DPPH體系中，江蘺、麒麟菜、馬尾藻膳食纖維的最高清除率分別為31％、11％和26％，海帶膳食纖維的IC50為6.2mg/mL。在各體系中，與相應(yīng)的專一性陽(yáng)性參照物對(duì)比，證明這4種海藻膳食纖維對(duì)自由基有一定的清除作用。 10.采用模擬胃和小腸環(huán)境進(jìn)行體外試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)大白鼠進(jìn)行體內(nèi)試驗(yàn)，研究海藻膳食纖維對(duì)雌二醇的吸附作用。結(jié)果表明：(1)在體外模擬試驗(yàn)中，江蘺、麒麟菜、馬尾藻、海帶和麥麩膳食纖維在小腸

12、環(huán)境對(duì)雌性激素的吸附效果遠(yuǎn)大于胃環(huán)境，尤其是海帶和馬尾藻對(duì)雌性激素吸附量是胃環(huán)境的10倍和6.2倍，高于麥麩、江蘺和麒麟菜，在小腸環(huán)境下，海帶的吸附效果最好，吸附率為108μg/g，是馬尾藻的1.5倍、麥麩的1.8倍、江蘺的3.1倍、麒麟菜的3.0倍，海帶和馬尾藻膳食纖維比陸地上的麥麩膳食纖維吸附雌性激素的能力更強(qiáng)。褐藻類膳食纖維(海帶和馬尾藻)對(duì)雌性激素的吸附量大于紅藻類(江蘺和麒麟菜)膳食纖維。膳食纖維對(duì)雌二醇的吸附主要集中在小腸。

13、(2)在動(dòng)物體內(nèi)試驗(yàn)中，江蘺、麒麟菜、馬尾藻和海帶四種膳食纖維具有吸附外源性雌性激素的能力，其吸附能力由大到小順序是海帶、馬尾藻、麒麟菜、江蘺，與麥麩膳食纖維相比，海帶和馬尾藻效果最佳，其對(duì)雌二醇的吸附率為50.8％和39.6％，約為麥麩的1.6倍和1.2倍。 11.采用模擬胃和小腸環(huán)境進(jìn)行體外試驗(yàn)，同時(shí)對(duì)大白鼠進(jìn)行體內(nèi)試驗(yàn)，研究海藻膳食纖維對(duì)Cd2+、pb2+、Hg2+和NO2-的體內(nèi)外清除效果。結(jié)果表明：(1)在體外模擬試驗(yàn)

14、中，4種海藻DF和麥麩DF對(duì)NO2-的吸附效果與pH和纖維種類有關(guān)，各種DF對(duì)NO2-吸附量在pH2.0條件下約為pH7.0條件下的2倍，海帶DF吸附最強(qiáng)，pH2.0(pH7.0)條件下吸附率為1.19mg/g(0.74mg/g)，各膳食纖維吸附能力順序?yàn)椋汉F＞麒麟菜DF＞江蘺DF＞麥麩DF＞馬尾藻DF；各種DF對(duì)Cd2+、pb2+、Hg2+的吸附效果與pH、纖維和重金屬種類有關(guān)，pH7.0較pH2.0條件下吸附強(qiáng)烈，各種膳食纖維

15、對(duì)pb2+吸附選擇性最強(qiáng)，尤以海帶最佳，pH2.0(pH7.0)條件下對(duì)pb2+吸附率為114.48mg/g(116.08mg/g)，各種DF對(duì)重金屬吸附能力順序?yàn)椋汉F＞麒麟菜DF＞麥麩DF＞江蘺DF＞馬尾藻DF。(2)在動(dòng)物體內(nèi)試驗(yàn)中，各膳食纖維對(duì)大鼠體內(nèi)NO2-清除率顯著大于空白對(duì)照(p＜0.05)，各纖維的清除能力為：麒麟菜DF＞麥麩DF＞江蘺DF＞馬尾藻DF＞海帶DF＞對(duì)照，麒麟菜DF清除效果最好為24.74％；各膳食纖維

16、對(duì)大鼠體內(nèi)Cd2+、Pb2+、Hg2+的清除率顯著大于空白對(duì)照(p＜0.05)，各纖維的清除能力為：麒麟菜DF＞海帶DF＞麥麩DF＞江蘺DF＞馬尾藻DF＞對(duì)照，麒麟菜DF對(duì)Cd2+的清除效果最好為79.65％。試驗(yàn)證明海藻類膳食纖維對(duì)NO2-吸附較弱，對(duì)重金屬吸附較強(qiáng)，在排出體內(nèi)重金屬和亞硝酸鹽而降低人體蓄積毒性作用方面具有較大的應(yīng)用價(jià)值。 12.選擇有便秘史的自愿受試患者，分別服用本文研制的海藻膳食纖維和實(shí)驗(yàn)室制備的小麥麩皮膳

17、食纖維，每日3次，每次2g，連服30d。結(jié)果表明，服用江蘺膳食纖維的正常率為52.5％，基本正常率為37.5％，有效率達(dá)100％；服用麒麟菜膳食纖維的正常率為87.5％，基本正常率為10.0％，有效率達(dá)100％；服用馬尾藻膳食纖維的正常率為70.0％，基本正常率為25.0％，有效率達(dá)100％；服用海帶膳食纖維的正常率為92.5％，基本正常率為5％，有效率達(dá)100％；服用麥麩膳食纖維的正常率為37.5％，基本正常率為30％，有效率達(dá)100