一种调节肠道菌群、缓解肝脏脂肪堆积的复合水溶性膳食纤维固体饮料的制作方法

1.本发明属于食品加工技术领域，具体涉及一种复合水溶性膳食纤维固体饮料及其制备方法。


背景技术：

2.随着人民生活水平的提高以及饮食结构的改变，不健康的生活方式和饮食习惯导致的ⅱ型糖尿病和肥胖症患者数量在逐渐上升。ⅱ型糖尿病和肥胖及其相关代谢综合征被认为是一种慢性炎症性疾病，ⅱ型糖尿病和肥胖受多种因素影响，除了特定的饮食和生活方式外，还与肠道微生物多样性降低有关，改变宿主与肠道微生物群的相互作用有助于治疗相关疾病。高脂高糖和低膳食纤维的西式饮食方式，会不可逆转地减少微生物多样性，在一定程度上导致特定肠道菌群的消失，导致机体代谢功能障碍，增加慢性炎症疾病的发生，如ⅱ型糖尿病、肠道疾病、自身免疫性疾病、肥胖及其相关代谢综合征等。饮食方式的变化，尤其是饮食中膳食纤维的缺乏，会影响肠道菌群平衡，导致慢性炎症的发病率增加，包括ⅱ型糖尿病和肥胖。
[0003]ⅱ型糖尿病和肥胖治疗的基石是健康的生活方式，包括采用健康饮食、增加体育锻炼和维持健康的体重。富含膳食纤维的饮食通过影响肠道菌群组成，对改善低膳食纤维饮食引起的肠道菌群失调和相关代谢综合征具有改善作用。
[0004]
通过补充膳食纤维改变肠道菌群以改善ⅱ型糖尿病和肥胖症已经成为一种有效策略。研究表明，膳食纤维的摄入量与改善肠道疾病、肥胖病、糖尿病和心血管病等慢性疾病之间存在密切的关系。摄入膳食纤维能增加饱足感和饱腹感，减少能量摄入，因此，膳食纤维等具有饱腹感的特殊碳水化合物可为生产利于管理体重的食品提供技术可能性。到目前为止，只有菊粉一种益生元被欧洲食品安全局(efsa)确认可以改善肠道功能。
[0005]
膳食纤维对机体的作用受类型、剂量、溶解度、粘度和发酵性质的影响，尤其是水溶性膳食纤维，多为无定型粉末状固体，比如菊粉、低聚果糖，比表面积大，吸湿性强，容易吸水结块，不够分散，吸收相对较差。
[0006]
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种具有调节肠道菌群、缓解肝脏脂肪堆积的复合水溶性膳食纤维固体饮料及其制备方法。
[0007]
为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案实现：
[0008]
一种肠道菌群、缓解肝脏脂肪堆积的复合水溶性膳食纤维固体饮料，按重量比计其成分包括：菊粉70-90、低聚木糖1-10；聚葡萄糖1-10；还包括低聚半乳糖1-10；l-阿拉伯糖1-10；壳寡糖0.5-5的一种或几种。
[0009]
优选地，按重量比计，菊粉70-85、低聚木糖3-6、低聚半乳糖5-10、聚葡萄糖：6-9。
[0010]
所述肠道菌群、缓解肝脏脂肪堆积的复合水溶性膳食纤维固体饮料制备方法，包括以下步骤：
[0011]
按上述比例，将固体饮料原料依次称重，加入料斗密闭容器内，由于热气流的作
用，使粉末悬浮呈流化状循环流动，达到均匀混合，同时喷入润湿剂润湿容器内的粉末，与呈沸腾流化状态的细粉料在造粒室中充分混合，使粉末凝成疏松的小颗粒，成粒的同时，由于热气流作用，使其高效干燥，水分不断蒸发，粉末不断凝固，形成均匀的多微孔球状颗粒，过筛得到一定目数膳食纤维粉颗粒，在容器中一次完成混合，造粒，干燥程序。
[0012]
所述步骤中，润湿剂为纯净水；
[0013]
所述步骤中，润湿剂用量为物料的5-20；
[0014]
所述步骤中，造粒温度为40-70℃；
[0015]
所述步骤中，干燥时间为30-60min；
[0016]
所述步骤中，制得膳食纤维粉颗粒为20-80目；
[0017]
所述一种肠道菌群、缓解肝脏脂肪堆积的复合水溶性膳食纤维固体饮料的使用剂量为成人每天20-30g。
[0018]
本发明的有益效果是：
[0019]
本发明一种肠道菌群、缓解肝脏脂肪堆积的复合水溶性膳食纤维固体饮料将菊粉与其他辅料进行复配，使得菊粉膳食纤维促进代谢作用与其他辅料互补，改善了单一使用菊粉的缺点，又能改善机体健康；
[0020]
本发明使用沸腾制粒，在沸腾制粒器中，将混合、制粒、干燥三个步骤一次完成。发明过程不是简单的混合物料，通过造粒，改变了固体饮料比表面积，改变了菊粉低温水溶液溶解易于结块成团的缺点，造粒的固体饮料更加均匀易于溶解。水溶性的改变，使得固体饮料水溶性增强，利于吸收，具有调节肠道菌群，改善肝脏脂肪堆积的效果。
[0021]
同时，使用纯净水作为润湿剂，替代了传统造粒过程乙醇的使用，解决了规模化生产过程中乙醇残留问题，同时生产条件安全问题得到控制。
附图说明
[0022]
图1是本发明对血糖水平影响效果图；
[0023]
图2是本发明肝脏组织切片he染色图；
[0024]
图3是本发明肝脏组织切片油红o染色图；
[0025]
图4是本发明对甘油三酯水平影响效果图；
[0026]
图5是本发明对总胆固醇水平影响效果图；
[0027]
图6是本发明对脂多糖(lps)水平影响效果图；
[0028]
图7是本发明对肿瘤坏死因子α(tnf-α)水平影响效果图；
[0029]
图8是本发明在门水平上对肠道菌影响效果图；
[0030]
图9是本发明在门水平上对肠道菌影响效果图。
具体实施方式
[0031]
以下结合实例对本发明的具体实施方式做进一步说明，应当指出的是，此处所描述的具体实施方式只是为了说明和解释本发明，并不局限于本发明。
[0032]
本发明以水溶性好、易于吸收的菊粉膳食纤维和其他辅料作为食品配料，通过复配，沸腾制粒得到的固体饮料。室温下菊粉在水中的溶解度很小(21℃下溶解度为3.23％)，常温水溶液溶解易于结块成团，限制了菊粉的使用。通过沸腾造粒，改变了纯菊粉固体粉末
表面活性，改变比表面积，增强了溶解性能，开水冲泡不会成团，常温即可具有很好的溶解效果，在肠胃内释放地快，吸收较好，同时通过复配，复合膳食纤维可以达到调节肠道菌群组成，缓解肝脏脂肪堆积，进而起到改善肥胖和糖尿病相关的代谢综合征的作用。
[0033]
实施例1
[0034]
一种肠道菌群、缓解肝脏脂肪堆积的复合水溶性膳食纤维固体饮料的制备：
[0035]
准确称取菊粉350kg，低聚木糖5kg，聚葡萄糖50kg，依次加入加入沸腾制粒器的密闭料斗容器内，通过调节风门控制热气流速度的大小，使颗粒发生运动。由于热气流的循环作用，当热气流速达到粉末临界流化态之上时，料斗容器内的颗粒开始运动，随着流速的增加，粉末悬浮呈流化状循环流动，达到均匀混合的目的。喷入5的纯净水作为润湿剂，润湿容器内的混合粉末，在喷雾液滴的作用下,流化床中被润湿的相邻粉末相互碰撞,在粉体间形成液体交连架桥,由于表面张力和负压吸力的作用使润湿相邻粉体结合在一起,使粉末聚合形成疏松的小颗粒，在热气流作用下，控制干温度为50℃，干燥40min，设备底部的热气流在容器中循环快速干燥造粒产品，随着干燥过程的进行,水分逐步被蒸发,粉粒间的液体交连架桥逐渐凝聚为固态骨架,从而将许多粉粒结合在一起形成更大的颗粒，循环往复造粒一段时间后形成多微孔球状颗粒，使用水作为润湿剂，替代了乙醇，在生产过程中制得的颗粒无乙醇气味，最终过筛得到30目数的固体饮料。
[0036]
将制得的固体饮料颗粒通分装机，以20g/袋做成小包装，在餐前，按照调配比例将固体饮品与温水按质量比为1:30，冲调后食用。
[0037]
实施例2
[0038]
一种肠道菌群、缓解肝脏脂肪堆积的复合水溶性膳食纤维固体饮料的制备：
[0039]
准确称取菊粉350kg，低聚木糖50kg，聚葡萄糖5kg，低聚半乳糖5kg，l-阿拉伯糖50kg，依次加入沸腾制粒器的密闭料斗容器内，通过调节风门控制热气流速度的大小，使颗粒发生运动。由于热气流的循环作用，当热气流速达到粉末临界流化态之上时，料斗容器内的颗粒开始运动，随着流速的增加，粉末悬浮呈流化状循环流动，达到均匀混合的目的。喷入10的纯净水作为润湿剂，润湿容器内的混合粉末，在喷雾液滴的作用下,流化床中被润湿的相邻粉末相互碰撞,在粉体间形成液体交连架桥,由于表面张力和负压吸力的作用使润湿相邻粉体结合在一起,使粉末聚合形成疏松的小颗粒，在热气流作用下，控制干温度为40℃，干燥50min，设备底部的热气流在容器中循环快速干燥造粒产品，随着干燥过程的进行,水分逐步被蒸发,粉粒间的液体交连架桥逐渐凝聚为固态骨架,从而将许多粉粒结合在一起形成更大的颗粒，循环往复造粒一段时间后形成多微孔球状颗粒，使用水作为润湿剂，替代了乙醇，在生产过程中制得的颗粒无乙醇气味，最终过筛得到50目数的固体饮料。
[0040]
将制得的固体饮料颗粒通分装机，以20g/袋做成小包装，在餐前，按照调配比例将固体饮品与温水按质量比为1:30，冲调后食用。
[0041]
实施例3
[0042]
一种肠道菌群、缓解肝脏脂肪堆积的复合水溶性膳食纤维固体饮料的制备：
[0043]
准确称取菊粉90kg，低聚木糖6kg，聚葡萄糖6kg，低聚半乳糖10kg，壳寡糖1kg，依次加入沸腾制粒器的密闭料斗容器内，通过调节风门控制热气流速度的大小，使颗粒发生运动。由于热气流的循环作用，当热气流速达到粉末临界流化态之上时，料斗容器内的颗粒开始运动，随着流速的增加，使粉末悬浮呈流化状循环流动，达到均匀混合的目的。喷入12
的纯净水作为润湿剂，润湿容器内的混合粉末，在喷雾液滴的作用下,流化床中被润湿的相邻粉末相互碰撞,在粉体间形成液体交连架桥,由于表面张力和负压吸力的作用使润湿相邻粉体结合在一起,使粉末聚合形成疏松的小颗粒，在热气流作用下，控制干温度为60℃，干燥25min，设备底部的热气流在容器中循环快速干燥造粒产品，随着干燥过程的进行,水分逐步被蒸发,粉粒间的液体交连架桥逐渐凝聚为固态骨架,从而将许多粉粒结合在一起形成更大的颗粒，循环往复造粒一段时间后形成多微孔球状颗粒，使用水作为润湿剂，替代了乙醇，在生产过程中制得的颗粒无乙醇气味，最终过筛得到40目数的固体饮料。
[0044]
将制得的固体饮料颗粒通分装机，以20g/袋做成小包装，在餐前，按照调配比例将固体饮品与温水按质量比为1:30，冲调后食用。
[0045]
实施例4
[0046]
一种肠道菌群、缓解肝脏脂肪堆积的复合水溶性膳食纤维固体饮料的制备：
[0047]
准确称取菊粉70kg，低聚木糖3kg，聚葡萄糖9kg，低聚半乳糖1kg，l-阿拉伯糖5kg，壳寡糖0.5kg，依次加入沸腾制粒器的密闭料斗容器内，通过调节风门控制热气流速度的大小，使颗粒发生运动。由于热气流的循环作用，当热气流速达到粉末临界流化态之上时，料斗容器内的颗粒开始运动，随着流速的增加，粉末悬浮呈流化状循环流动，达到均匀混合的目的。喷入20的纯净水作为润湿剂，润湿容器内的混合粉末，在喷雾液滴的作用下,流化床中被润湿的相邻粉末相互碰撞,在粉体间形成液体交连架桥,由于表面张力和负压吸力的作用使润湿相邻粉体结合在一起,使粉末聚合形成疏松的小颗粒，在热气流作用下，控制干温度为70℃，干燥20min，设备底部的热气流在容器中循环快速干燥造粒产品，随着干燥过程的进行,水分逐步被蒸发,粉粒间的液体交连架桥逐渐凝聚为固态骨架,从而将许多粉粒结合在一起形成更大的颗粒，循环往复造粒一段时间后形成多微孔球状颗粒，使用水作为润湿剂，替代了乙醇，在生产过程中制得的颗粒无乙醇气味，最终过筛得到60目数的固体饮料。
[0048]
将制得的固体饮料颗粒通分装机，以20g/袋做成小包装，在餐前，按照调配比例将固体饮品与温水按质量比为1:30，冲调后食用。
[0049]
实施例5动物功效实验
[0050]
实验动物采用雄性spf级c57bl/6j小鼠进行实验。先适应性饲喂三周，然后小鼠随机分成2组，一组为正常对照组，饲喂普通饲料，；另一组作为模型组，喂食高脂饲料(60脂肪)进行造模，连续喂养4周，模型组小鼠的体重比正常对照组的平均体重高20％，则证明建模成功。此时小鼠随机分为四组：正常对照组10只，模型对照组10只，菊粉组10只，固体饮料组10只。固体饮料组灌胃实施例1的复合水溶性膳食纤维固体饮料(以下简称固体饮料)，灌胃剂量为5g/(kg.d)，菊粉组灌胃菊粉，剂量为5g/(kg.d)，模型对照组灌胃等体积蒸馏水，实验前后记录各组小鼠鼠体重，饲喂8周后，对小鼠肝脏组织切片，血糖水平，血脂和血清学指标，肠道微生物进行分析。
[0051]
图1是本发明对血糖水平影响效果图，通过8周前后数据对比发现，固体饮料组血糖水平改善作用优于菊粉组。8周后，固体饮料组血糖水平降低21.5％。
[0052]
由图1可以看出，与正常对照组相比，模型对照组小鼠的肝脏组织出现大量白色空泡，说明高脂饮食诱导的肥胖，肝脏脂肪含量升高；与模型对照组相比，固体饮料组改善效果明显，基本与正常对照组没有明显差异，与菊粉组相比，固体饮料组肝脏组织细胞结构更
加清晰。
[0053]
由图2可以看出，与正常对照组相比，模型对照组小鼠的肝脏组织脂肪堆积严重(橘红色)，菊粉组虽有轻微改善，但是脂肪堆积仍比较严重，根据油红o染色效果对比，固体饮料组染色效果变化明显，以上结果说明固体饮料对肝脏脂肪堆积有明显缓解作用。
[0054]
图3和图4显示，与正常对照组相比，模型对照组小鼠血脂水平上的甘油三酯和总胆固醇明显升高，与模型对照组相比，固体饮料组可以显著降低甘油三酯和总胆固醇水平(p＜0.05)，对血脂水平有明显改善效果，与菊粉组相比，固体饮料组改善效果明显。
[0055]
图5为本发明对脂多糖(lps)水平影响效果图，研究发现lps与高脂饮食诱导的肥胖和炎症有关。lps可以激活促炎细胞因子，影响胰岛素敏感性，诱导胰岛素抵抗和血糖代谢紊乱。与模型对照组相比，本发明中固体饮料显著降低lps水平p＜0.05)，对高脂饮食诱导的肥胖具有重要作用，与菊粉组相比，改善效果明显。
[0056]
图6是本发明对肿瘤坏死因子α(tnf-α)水平影响效果图，
[0057]
tnf-α是一种多向性的促炎性细胞因子，与机体炎症反应密切相关。可通过激活细胞因子网络系统而诱发全身炎症反应。有研究发现，tnf-α与胰岛素作用的靶组织细胞表面相应受体结合，会引起胰岛素抵抗，引起应激性高血糖。与模型对照组相比，本发明中固体饮料显著降低tnf-α水平(p＜0.05)，对高脂饮食诱导的肥胖相关炎症具有重要改善作用，与菊粉组相比，改善效果明显。
[0058]
拟杆菌门(bacteroidetes)及厚壁菌门(firmicutes)是人类肠道内的优势有益菌，高糖高脂饮食会增加肠道厚壁菌门，减少拟杆菌的数量,从而导致肥胖。由图7可知，与正常对照组小鼠相比，模型对照组肥胖模型小鼠厚壁菌门明显增加，拟杆菌门和放线菌门明显降低，脱硫杆菌(desulfobacterota)丰度增加，说明高脂饮食导致肠道菌群失衡。脱硫杆菌属于硫酸盐还原菌，可以代谢硫酸盐产生硫化氢，也是产生内毒素(lps)的条件性致病菌，在肥胖群体中,肠道内硫酸盐还原菌丰度较健康人显著增高。通过菊粉和固体饮料灌胃干预，菊粉和固体饮料，降低了厚壁菌门数量，增加放线菌门数量，其中固体饮料组对疣微菌门(verrucomicrobiota)有显著增加作用，疣微菌门菌群富集于肠道黏液层，保护肠道健康。
[0059]
丹毒丝菌(erysipelotrichaceae)可促进短链脂肪酸生成，模型对照组丹毒丝菌与正常对照组相比显著降低，可能导致短链脂肪酸降低；研究发现丹毒丝菌与胃肠道功能紊乱性疾病有关。图8显示，通过补充固体饮料，与菊粉对比，能够明显增加丹毒丝菌(erysipelotrichaceae)相对丰度。毛螺菌科(lachnospiraceae)与脂肪肝严重程度呈正相关，因此，与各组相比，固体饮料对脂肪肝的改善作用可能与显著降低毛螺菌科丰度有关。同时毛螺菌是糖尿病致病菌，模型组毛螺菌丰度显著增加，与血糖水平呈正相关。本发明的固体饮料显著降低毛螺菌属相对丰度，与血糖水平改善也有关系。