本發明涉及一種谷物膳食纖維，具體涉及一種谷物膳食纖維、復合膳食纖維及制備方法和應用。
背景技術：
1、人體骨代謝是指骨骼組織在生理過程中經歷的生長、再生、破壞和修復等過程，涉及骨細胞的調節和活動。骨代謝是維持骨骼結構和功能的重要過程，它受到多種因素的調控，包括激素、細胞因子、營養物質和力學刺激等。人體骨骼是一個復雜的組織，由骨細胞、骨基質和骨髓組成。骨細胞包括成骨細胞(osteoblasts)和破骨細胞(osteoclasts)，前者負責合成和沉積骨基質，后者負責吸收和降解骨基質。骨基質是骨組織的主要成分，由膠原蛋白和無機鹽類(主要是鈣磷酸鹽)構成，賦予骨骼強度和硬度。骨生長是一個動態的過程，在此過程中，成骨細胞負責合成新的骨基質，使骨骼增長，而破骨細胞負責去除過多或老化的骨組織。骨代謝受到多種調節因子的影響，比如：激素在這個過程中起著重要作用，如雌激素和雄激素對骨骼健康具有重要影響。此外，骨骼還受到細胞因子和生長因子的調節，它們在骨細胞的生命周期中都發揮著重要作用。人體的衰老是一種自然規律，也是導致骨質疏松的主要因素之一。隨著年齡的增長，人體骨骼逐漸失去鈣質和骨密度，使得骨組織變得脆弱，容易發生骨折。衰老導致骨質疏松的機制涉及多個生理學和生物化學過程，如：(1)骨吸收增加：隨著年齡的增長，身體對鈣的吸收能力下降，而骨吸收(骨蛋白的降解)卻增加。這導致骨組織的質量減少，骨密度降低，進而增加骨折的風險；(2)骨形成減少：衰老過程中，成骨細胞的活性和功能逐漸下降，導致新骨組織的生成減少，骨形成速率減緩；(3)激素水平變化：激素在骨骼健康中扮演關鍵角色。女性在更年期后雌激素水平下降，男性在衰老過程中雄激素也逐漸減少，激素的減少導致了骨骼失衡，骨質疏松的風險增加；(4)骨骼微結構變化：衰老導致骨骼微結構的改變，包括骨小梁(trabeculae)的疏松和骨骼細微結構的減少，這都會影響骨骼的力學性能；(5)炎癥和氧化應激：慢性炎癥和氧化應激可能在骨質疏松的發展中扮演一定角色。這些生理過程可能會影響骨細胞的功能，加速骨吸收和骨骼損傷；(6)骨髓脂肪累積：隨著年齡的增長，骨髓中的脂肪含量可能增加，這會取代部分骨骼組織，進一步降低骨骼的強度和質量。綜上所述，衰老導致骨質疏松的機制是多方面的，涉及骨吸收、骨形成、激素水平、骨骼微結構、炎癥等多個生物學過程。目前認為均衡飲食、運動鍛煉、補充必要的營養物質和藥物治療，可以有助于減緩骨質疏松的進程。
2、米糠是稻米加工過程中的髙附加值副產物，是經稻谷脫殼以后，附于稻米表面層的物質，主要由谷皮、種皮、交聯層以及糊粉層構成，大概占稻谷總量的6-8％。因其含有豐富的膳食纖維、氨基酸以及人體必需生理活性成分和營養物質，已越來越受到人們的青睞和重視。但是目前米糠基本上還是作為飼料或者提取油脂的原料在使用，從而使其中的一些營養成分被浪費。根據之前的研究報道，米糠中含有較高的膳食纖維，對于通便、降血脂等有一定的效果。
3、但對于米糠對骨代謝的作用鮮有報道。專利cn202310061156.x中提到一種米糠來源的短肽在防治骨相關疾病藥物中的應用，其報道的物質是米糠蛋白經過蛋白酶酶解后，從中分離得到的一種短肽化合物，然后采用化學合成等方法進行人工合成的一種單一化合物，由此可見，該物質并非米糠中原有的物質，而是特定加工出的一種新物質，難以預期其他序列的短肽也能起到防治骨相關疾病的作用。
4、在2021年nutrients雜志中的一篇文章中提到使用米糠提取物可以對骨代謝產生一定的影響，文中所使用的米糠來自于一種自行培育的花青素含量很高的深色大米，其提取物主要成分是花青素、谷維素和酚酸等小分子物質，與米糠中的主要成分膳食纖維、蛋白質等大分子物質已經有了顯著的不同。同時，該文章中認為影響骨代謝主要是上述小分子物質的抗氧化作用。
5、專利kr20120126533a也公開了采用米糠酒精提取物可以防治骨質疏松，但是米糠酒精提取物主要也是小分子活性物質，并且其效果是抑制破骨細胞的表達，并不涉及對成骨細胞的改善。
技術實現思路
1、本發明的一個目的在于克服現有技術存在的缺陷，提供一種谷物膳食纖維及其制備方法。該谷物膳食纖維可以顯著增加成骨細胞活性、有效地改善骨小梁的稀疏程度，具有改善骨代謝的作用。
2、本發明第一方面提供一種谷物膳食纖維，其特征包括：以谷物膳食纖維的總質量計，所述谷物膳食纖維中油脂含量≤2％，優選≤1.7wt％，更優選為0.4～1.7wt％，最優選為0.9～1.7wt％；淀粉含量≤％，優選為2.0～5.0wt％；總膳食纖維含量≥50％，優選為53.0～60.0wt％；蛋白質含量為20～30wt％，優選為22～25wt％；可溶性戊聚糖含量≥2％，優選為2.0～4.0wt％。
3、本發明第二方面提供一種谷物膳食纖維的制備方法，所述制備方法包括對谷物麩皮進行脫脂、脫淀粉以及半纖維素酶解處理，任選地，在半纖維素酶解之前還包括擠壓處理/蒸汽爆破處理。
4、在一個或多個實施方式中，所述谷物麩皮選自米糠、小麥麩皮、大麥麩皮燕麥麩和玉米麩中的一種或多種。
5、在一個或多個實施方式中，所述脫脂包括用能溶解脂的溶劑處理谷物麩皮，進行脫脂處理。
6、在一個或多個實施方式中，脫脂處理所得的谷物麩皮中油脂含量≤2wt％。在一個或多個實施方式中，所述溶劑為正己烷和/或石油醚。
7、在一個或多個實施方式中，谷物麩皮與脫脂溶劑的質量比為1：2～10，優選為1：5～8。
8、在一個或多個實施方式中，用脫脂溶劑處理谷物麩皮1～5次，優選為2～5次。
9、在一個或多個實施方式中，獲得沉淀，并脫除沉淀中的溶劑，獲得脫脂的谷物麩皮。
10、在一個或多個實施方式中，所述脫淀粉使用淀粉酶進行。
11、在一個或多個實施方式中，脫淀粉所得谷物麩皮中淀粉含量≤5wt％。
12、在一個或多個實施方式中，所述淀粉酶是耐高溫(如耐70℃以上，如耐70～100℃)的α-淀粉酶，優選該耐高溫的α-淀粉酶的最適作用ph范圍為5.8～7.8，最適作用溫度為90～95℃。
13、在一個或多個實施方式中，谷物麩皮與淀粉酶的質量比為100～2000：1，優選200～1500：1、200～1000：1或250～500：1。
14、在一個或多個實施方式中，脫淀粉的酶解反應體系中還含有水，水與谷物麩皮的質量比為2～10：1，更優選3～8：1或4～6：1。
15、在一個或多個實施方式中，脫淀粉的酶解時間為30分鐘到5小時，更優選30分鐘到2小時，更優選30分鐘到1小時。
16、在一個或多個實施方式中，脫淀粉的酶解完成后分離得到酶解液的沉淀部分，干燥該沉淀部分。
17、在一個或多個實施方式中，所述蒸汽爆破處理的蒸汽壓力為0.9～1.5mpa，保壓時間為90～150秒。
18、在一個或多個實施方式中，將谷物麩皮加到氣爆罐內，通入飽和蒸汽，使容器內的壓力為0.9～1.5mpa，并在容器內保持此壓力90～150秒，由此完成蒸汽爆破處理。
19、在一個或多個實施方式中，所述擠壓的溫度為110-130℃。
20、在一個或多個實施方式中，使用半纖維素酶實施所述半纖維素酶解處理。
21、在一個或多個實施方式中，半纖維素酶與谷物麩皮的質量比為1：100～1500，優選1：200～1000或1：200～500。
22、在一個或多個實施方式中，半纖維素酶處理的酶解反應體系中還含有水，水與谷物麩皮的質量比為2～10：1，更優選3～8：1或4～6：1。
23、在一個或多個實施方式中，半纖維素酶處理的酶解溫度為40～60℃下進行。在一個或多個實施方式中，半纖維素酶處理的酶解時間為4～6小時，ph4-6。
24、在一個或多個實施方式中，半纖維素酶處理的酶解完成后調節ph至中性，滅酶，濃縮酶解液并干燥，獲得所述谷物膳食纖維。
25、在一個或多個實施方式中，該谷物膳食纖維為米糠膳食纖維。
26、本發明還保護一種采用本發明所述的方法制備得到的谷物膳食纖維。
27、本發明的第三方面提供一種谷物膳食纖維的應用。
28、在一個或多個實施方式中，提供一種谷物膳食纖維在改善骨代謝\增加成骨細胞\改善骨小梁的稀疏程度的產品中的應用。
29、在一個或多個實施方式中，提供一種谷物膳食纖維在提高血清中骨特異性堿性磷酸酶水平的產品中的應用。
30、本發明的第四方面提供一種復合膳食纖維，其含有本發明所述的谷物膳食纖維和菊粉。
31、在一個或多個實施方式中，所述菊粉為來源于菊苣或菊芋的天然多糖，平均鏈長為8-13個單體。
32、在一個或多個實施方式中，所述復合膳食纖維中米谷物膳食纖維和菊粉的比例為5-1:1，優選3-2:1。
33、在一個或多個實施方式中，以所述復合膳食纖維的總重量計，所述復合膳食纖維中總膳食纖維(tdf)含量≥70％，優選為70-80％，可溶性膳食纖維(sdf)占比20-50％。
34、本發明的第五方面提供一種復合膳食纖維的制備方法，將所述谷物膳食纖維與菊粉復配，比例為5-1:1，優選3-2:1，獲得所述復合膳食纖維。
35、本發明的第六方面提供一種復合膳食纖維在有助于人體健康的產品中的應用，優選地，所述有助于人體健康包括抗衰老、抗氧化、調節腸道菌群、減輕慢性炎癥、改善運動能力和認知能力、提高免疫等一種或多種。
36、在一個或多個實施方式中，提供一種復合膳食纖維在增加腸道中短鏈脂肪酸含量的產品中的應用，更優選地，是增加總酸\乙酸\丙酸\丁酸含量。
37、在一個或多個實施方式中，提供一種復合膳食纖維在改善腸道中雙歧桿菌和普拉梭菌豐度的產品中的應用，改善腸道中菌群多樣性的產品中的應用。
38、在一個或多個實施方式中，提供一種復合膳食纖維在提高血液中sod、t-aoc和gsh水平的產品中的應用，在降低腸道中產生的炎癥標志物，如鈣衛蛋白和lcn-2含量的產品中的應用。
39、在一個或多個實施方式中，提供一種復合膳食纖維在用于改善老齡化哺乳動物免疫力的產品中的應用。優選地，是增加免疫原始細胞(t?naive)的水平，減少t細胞cd4+、cd8+的tcm亞型的比例，增強老年人群的機體免疫力。
40、本發明的第七方面提供一種食品，其含有本發明所述的谷物膳食纖維和/或復合膳食纖維。
41、在一個或多個實施方式中，所述食品為：面制品、肉制品、米制品、烘焙食品、休閑食品、營養食品、代餐產品、填充餡料或固體飲料。
42、本發明的其它方面由于本文的公開內容，對本領域的技術人員而言是顯而易見的。
43、本發明的技術效果：
44、1.本發明提供了一種可以改善骨代謝的谷物膳食纖維及其制備方法，該產品通過小鼠實驗證明可以顯著提高成骨細胞、改善骨小梁的稀疏程度，從而具有改善骨代謝的作用，尤其適用于老齡人群的骨代謝的改善。
45、2.本發明中的產品主要成分仍是米糠中自然存在的膳食纖維、蛋白質等大分子營養成分，只是經過了一定的工藝進行改性，使其具有了改善骨代謝的功能特性。與目前報道的所使用的米糠活性成分提取物或者米糠肽合成化合物不同，產品上具有更大的安全性，而且對原料的利用程度更高。
46、本發明中所制備的米糠產品是以膳食纖維等大分子物質為主要成分，原料中含有的蛋白成分并未進行酶解，而且使用的米糠原料是一般的稻米品種，其中不含有花青素，谷維素在脫脂的過程中已經被移除。
47、3.之前nutrients文獻中數據顯示，與假手術組小鼠相比，雌性去勢小鼠血液中的堿性磷酸酶(alp)的含量顯著增高，而使用米糠提取物后，可以使該指標顯著降低。而在本發明的實施例中，喂養本發明所制備的米糠后，老齡小鼠血液中的alp指標顯著上升。此指標是骨代謝中成骨細胞的一個指示指標，而我們的實驗結果與之前的文獻報道相反，這也說明了本發明中對骨代謝的改善是通過成骨細胞的增加來進行的，也證明了本發明的改性米糠產品和之前的文獻報道在產品本身和作用機理上存在著明顯的不同。
48、4.本發明所用原料來自于食物成分，經過一定的加工處理，原料易得，可用于各種食品中，通過食物的攝取來改善骨代謝。與之前文獻和專利中所報道的提取物或合成化合物相比，使用場景更為多樣，特別是對于老年人群來說，更多的選擇性帶來更多的方便性。
49、5.本發明提供的復合膳食纖維由谷物膳食纖維和菊粉組成，其中谷物膳食纖維來源于谷物加工后的副產物，經過改性處理，提高了營養價值。
50、6.本發明提供的復合膳食纖維既含水溶性膳食纖維(sdf)，又含不溶性膳食纖維(idf)。
51、7.本發明將兩種不同來源的膳食纖維聯合使用，通過科學配比，使其具有協同效應，作為食品原料不僅可以改善食品質地，提高營養，還有助于提高機體的抗衰老、抗氧化、調節腸道菌群、減輕慢性炎癥、改善運動能力和認知能力、提高免疫等一種或多種作用。