沙果不溶性膳食纤维提取工艺的研究

２０１１年３月　内蒙古科技大学学报　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｍａｒｃｈ．２０１１　第３Ｏ卷１期　Ｖｏ１．３０．Ｎｏ．１　文章编号：１００４—９７６２（２０１１）０１—００９０—０４　沙果不溶性膳食纤维提取工艺的研究　李昊虬，王国泽，游新勇，李俊章　（内蒙古科技大学数理与生物工程学院，内蒙古包头Ｏ１４Ｏ１Ｏ）　关键词：沙果；不溶性膳食纤维；提取工艺，　中图分类号：ＴＳ２０１．１　文献标识码：Ａ　摘　要：以沙果为原料，采用酶一化学法研究了原料中不溶性膳食纤维的制备工艺．采用单因素试验分别从糖化酶加　酶量、酶解时间、碱解ｐＨ、碱解温度和碱解时间筛选出影响显著的因素，通过正交试验确定了沙果中不溶性膳食纤维　（ｉｎｓｏｌｕｈｈ　ｄｉｅｔａｒｙ　６ｂ　，ＩＤＦ）提取工艺的最佳条件．研究结果表明，沙果中ＩＤＦ提取的最佳工艺条件为：糖化酶加酶量　为０．６％（ｇ／ｇ），酶解温度为６ｏ℃，酶解时间为９０　ｗｉｎ，碱解ｐＨ为１０，碱解温度为５Ｏ℃，碱解时间为９０ｍｉｎ．　Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ　ｄｉｅｔａｒｙ　ｆｉｂｅｒ　ｆｒｏｍ　Ｍａｌｕｓ　ａｓｉａｔｉｃａ　ＬＩ　Ｈａｏ—ｑｉｕ，ＷＡＮＧ　Ｇｕｏ—ｚｅ，ＹＯＵ　Ｘｉｎ—ｙｏｎｇ，ＬＩ　Ｊｕｎ—ｚｈａｎｇ　（Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ，Ｐｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄ　Ｂｉｏｌｏｇｙ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｓｃｈｏｏｌ，Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｇｎｏｌｉａ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｎｄａ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｕｔｏｕ　０１ｄ０１０，Ｃｈｉｎａ）　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｍａ／ｕｓ　ａｓｉａｔｉｃａ；ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ　ｄｉｅｔａｒｙ　ｆｉｂｅｒ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍａｌｕｓ　ａｓｉａｔｉｃａ　ｗａｓ　ｕｓｅｄ　ａｓ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｂｙ　ｅｎｚｙｍａｔｉｃ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔＯ　ｏｂｔａｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｗａｔｅｒ　ｉｎ－　ｓｏｌｕｂｌｅ　ｄｉｅｔａｒｙ　ｆｉｂｅｒ．Ｏｐｔｉｍｕｍ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｆｏｒ　ｅｘｔｒａｃｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｗａｔｅｒ　ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ　ｄｉｅｔａｒｙ　ｆｉｂｅｒ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒａｗ　ｍａｔｅｒｉｌｓａ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎｆｉｒｍｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｏｒ－　ｔｈｏｇｏｎａｌ　ｔｅｓｔｓ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅｔｓ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍａｌｕｓ　ｐｒｕｎｉｏｌｆｉａ　ｗａｓ　ａｓ　ｆｏｌｌｏｗｓ：０．６％ｇｌｕｅｏａｍｙｌａｓｅ　ｗｉｔｈ　ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｔｅｒｎ－　ｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　６０℃，ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　９０　ｍｉｎ，ｐＨ　１０　ａｌｋａｌｉ　ｗｉｔｈ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｆ　５０℃ａｎｄ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｔｉｍｅ　ｏｆ　９０　ｍｉｎ．　沙果（Ｍａｌｕｓ　ａｓｉａｔｉｃａ）为蔷薇科植物林檎的果　实，又名海棠果、五色果、联珠果等，沙果中含有丰富　糖类、有机酸、多酚、果胶、多种维生素、矿物质、微量　元素等多种营养成分　Ｊ．　膳食纤维（Ｄｉｅｔａｒｙ　ｆｉｂｅｒ，ＤＦ）是指一些既不能被　小肠消化酶分解也不能被小肠吸收的多糖、木质素等　植物性成分　Ｊ．根据溶解性的不同，膳食纤维可分为　茭白壳　等物料中提取了ＩＤＦ，而有关沙果中ＩＤＦ的　提取却未见报道．为了提高沙果的利用价值，增加沙　果产业的经济价值与社会效益，本文以沙果为实验材　料，采取酶与化学结合法，通过正交试验对沙果中　ＩＤＦ的提取工艺进行了研究．　１材料与方法　１．１　试验材料　沙果采于内蒙古赤峰市，采后就地干制，运回实　可溶性膳食纤维（Ｓｏｌｕｂｌｅ　ｄｉｅｔａｒｙ　ｆｉｂｅｒ，ＳＤＦ）和不溶性　膳食纤维（Ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ　ｄｉｅｔａｒｙ　ｆｉｂｅｒ，ＩＤＦ）两种，不溶性纤　维是指不溶于温水或热水的那部分纤维，主要是细胞　壁的组成部分，包括纤维素、半纤维素、木质素等　Ｊ．　膳食纤维具有较强的吸附力、持水力、持油力，具有发　验室．利用高速万能粉碎机将其打碎成粉末，过４０　目筛，收集于试样瓶中备用．　１．２　仪器　ＳＦＧ－０１　Ｂ型电热恒温真空干燥箱，ＳＨＢ－３循环　酵、填充等作用，能有效地调节血糖水平、降血压，调　节肠道菌群等多种保健作用，被营养学家称为“第七　营养素”　．目前已从柚皮　、平菇　、雪莲果渣　、　十　收稿日期：２０１０—１２—０７　水多用真空泵，ＳＹＣ一１５　超级恒温水浴，ＨＨ一４数显　作者简介：李昊虬（１９８７一），男，辽宁鞍Ｌ【１人，内蒙古科技大学硕士研究生　李吴虬，等：沙果不溶性膳食纤维提取工艺的研究　９ｌ　恒温水浴锅，Ｌ－５５０台式低速大容量离心机，ＪＡＳ００３　样粉碎机，雷磁ＰＨＳＪ一３Ｆ型ｐＨ计．　由图１可见，随着糖化酶加酶量的增加，ＩＤＦ得　０．５％时膳食纤维的得率最高，可以达到２０．８０％，随　着糖化酶加酶量的进一步增加，ＩＤＦ得率逐渐降低．　因此确定糖化酶加酶量为０．５％．　电子分析天平，ＢＬ３１０电子天平，ＦＷ８０高速万能试　率呈现先增加后降低的趋势，当糖化酶加酶量达到　１．３试验方法　１．３．１　ＩＤＦ的制备工艺流程　碱结合酶水解法：原料一脱脂一称重一加糖化酶　２．１．２酶解时间对沙果ＳＤＦ得率的影响　准确称取沙果原料１．０　ｇ放人１００　ｍＬ烧杯中，按　水解一氢氧化钠溶液处理一中和一离心一抽滤一干　燥　成品．　ｌ：２ｏ（ｇ／ｇ）加人蒸馏水，按０．５％的加酶量加人糖化　１．３．２试验操作过程　酶，分别酶解３Ｏ，６ｏ，９０，１２０　ｍｉｎ，按试验方法１．３．１中　称取１．０　ｇ脱脂样品，加入２０．０　ｇ蒸馏水，均质　的工艺流程提取确定最佳酶解时间，结果见图２．　后放人６Ｏ℃恒温水浴锅中，然后按比例加入糖化酶，　在恒温条件下进行酶解；用氢氧化钠溶液调节ｐＨ　值，在一定温度条件下进行碱解；用盐酸中和后离心　料　获得沉淀，通过已经烘干恒重的定量中速滤纸进行抽　滤，将滤纸以及沉淀物置于１０５℃烘箱中烘干至恒　口　重　。川．　分别选取糖化酶加酶量、糖化酶酶解时间、碱解　温度　（ｏＣ）、碱解ｐＨ值、碱解时间ｔ（ｍｉｎ）进行单因　素试验，每个因素设三次重复试验．　酶解时间　图２酶解时间对ＩＤＦ得率的影响　提取率公式为：ＩＤＦ产率％＝（滤纸及沉淀物恒　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｅｎｚｙｍｏｌｙｓｉｓ　ｔｉｍｅ　ｏｎ　ＩＤＦ　ｙｌｅｌｄ　重后的质量一恒重后的定量中速滤纸的重量）×　１００％／１。０００　ｇ．　由图２可知，随着酶解时间的增加，ＩＤＦ得率呈　２结果与分析　缓慢上升趋势，酶解９０　ｍｉｎ时，ＩＤＦ的得率可达　２．１　沙果ＩＤＦ单因素试验　２０％，而酶解１２０　ｍｉｎ时，ＩＤＦ得率最高为２０．０５％，　从提取效率和工艺成本方面考虑，选取酶解时间　２．１．１　糖化酶加酶量对沙果ＩＤＦ得率的影响　准确称取沙果原料１．０　ｇ放人１００　ｍＬ烧杯中，　９０　ｍｉｎ为宜．　按１：２０（ｇ／ｇ）加入蒸馏水，分别加入０．４％，０．５％，　２．１．３碱解ｐＨ值对得率的影响　０．６％，０．７％的糖化酶，按试验方法１．３．１中的工艺　准确称取沙果原料１．０　ｇ放人１００　ｍＬ烧杯中，　流程提取确定糖化酶最佳加酶量，结果见图１．　按１：２０（　ｇ）加入蒸馏水，分别加人０．５％的糖化　酶，在６０℃条件下分别水解９０　ｒａｉｎ后碱解，ｐＨ分别　调节到１０，１１，１２，１３，按试验方法１．３．１中的工艺流　程提取确定最佳碱解ｐＨ，结果见图３．　模｝　【Ｌ　凸　槲　山＿　０　糖化酶浓度　图１糖化酶浓度　碱解ｐＨ　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｇｌｕｃｏａｍｙｌａｓｅ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｎ　ＩＤＦ　图３碱解ｐＨ值对ＩＤＦ得率的影晌　ｙｉｅｌｄ　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ａｌｋａｌｉｎｅ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｐＨ　ｏｎ　ＩＤＦ　ｙｉｅｌｄ　内蒙古科技大学学报　４　４　４　４　４　４　４　３　３　３　２０１１年３月第３Ｏ卷第１期　６　５　４　３　２　ｌ　Ｏ　９　８　７　由图３可知，ＩＤＦ得率在ｐＨ值ｌ０到ｌ３范围内　呈先上升后降低的趋势，在ｐＨ值ｌ１时，ＩＤＦ得率最　高为１５．６％．邵焕霞¨。　在提取胡萝ｂ渣中ＩＤＦ时，　发现当ｐＨ值为６时其ＩＤＦ得率最高．本研究发现　当ｐＨ值超过ｌ１时ＩＤＦ得率减少，这可能是因为ｐＨ　值过低时，碱解不完全；ｐＨ值过高时，部分的纤维素　漪　啦　０　发生降解，造成ＩＤＦ得率降低，因此确定碱解最佳ｐＨ　值为１１．　２．１．４碱解时间对得率的影响　准确称取沙果原料１．０　ｇ放人１００　ｍＬ烧杯中，　图５碱解温度对ＩＤＦ得率的影响　Ｆｉｇ．５　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ａｌｋａｌｉｎｅ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｏｎ　ＩＤＦ　ｙｉｅｌｄ　按１：２０（ｇ／ｇ）加入蒸馏水，分别加人０．５％的糖化　酶，在６Ｏ℃条件下分别酶解９０　ｒａｉｎ后再分别碱解　３０，６Ｏ，９０，１２０　ｒａｉｎ，按试验方法１．３．１中的工艺流程　提取确定最佳碱解时间，结果见图４．　２．２正交试验　选择糖化酶加酶量、碱解ｐＨ、碱解温度３个实验　因素，各取３个水平，选用　（３　）表进行正交实验，　２其因素水平设置见表１，结果与分析见表２．　谢　∞　表１　Ｌ９（３　）正交试验因素和水平　Ｔａｂｌｅ　ｌ　Ｆ８ｃｔｏ　ｌｉｎｄ　ｌｅｖｅｌｓ　ｉｎ　Ｌ９（３’）ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ　ａｒｒａｙ　ｄｅｓｉｇｎ　，０　２碱解时问　图４碱解时间对［ＤＦ得率的影响　Ｆｉｇ．４　Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ａｌｋａｌｉｎｅ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｐＨ　Ｏｉｌ　ＩＤＦ　ｙｉｄｄ　。　２表２　ｋ【３。）正交试验结果及分析　由图４可知，在碱解时间为３０　ｒａｉｎ时ＩＤＦ得率　为１４．１％，在３０～９０　ｒａｉｎ时间段内ＩＤＦ得率呈现上　升趋势，当碱解时间达到９０　ｒａｉｎ时，得率为１４．５％，　而增长碱解时间到１２０　ｒａｉｎ后，ＩＤＦ的得率却减小到　１４．Ｏ％，因此确定酶解后的最佳碱解时间为９０　ｒａｉｎ．　２．１．５碱解温度对得率的影响　ｌ　ａｒｒａｙ　ｄｅｓｉｇｎ　ｅｘｐｅｒｉ－　Ｔ￣ｂｌｅ　２　Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｏｆ　Ｌ９（３　ｏｒｔｈｏｇｏｎａｍ￣ｏｔｓ　ａＨｄ　ｒａｎｇ￣ａｎａｌｙｓｉｓ　ｆｏｒ　ＩＤＦ　ｙｉｅｌｄ　实验号　Ａ　Ｂ　Ｃ　１５．８Ｏ　１４．１Ｏ　ｌ５．ｏ０　１４．８０　准确称取沙果原料１．０　ｇ放人１００　ｍＬ烧杯中，　按１：２０（ｇ／ｇ）加人蒸馏水，分别加入０．５％的糖化　酶，在６０　ｃ【＝条件下分别酶解９０　ｒａｉｎ后继续在５Ｏ，６Ｏ，　７０，８０℃碱解９０　ｒａｉｎ，按试验方法１．３．１中的工艺流　程提取确定最佳碱解温度，结果见图５．　由图５可知，碱解温度在５Ｏ～６０℃时ＩＤＦ得率　呈现上升趋势，从１５．３％上升至１６．９％，当温度为　６０℃时达到最大值．随着碱解温度的进一步升高，　ＩＤＦ得率整体呈现下降的趋势．这可能是由于在较　１５．１０　１４．３Ｏ　１５．８０　１５．ｏｏ　１４．７０　高的温度下，ＩＤＦ中的半纤维素水解，造成了ＩＤＦ得　率的下降．因此确定最佳碱解温度为６Ｏ　ｑｃ．　李吴虬，等：沙果不溶性膳食纤维提取工艺的研究　９３　由表２极差分析和图６因素与指标趋势可知，影　平组合为Ａ　Ｂ。Ｃ，，确定提取沙果ＩＤＦ的最佳工艺条　糖化酶加酶量为０．６％，碱解ｐＨ为１０，碱解温　响沙果ＩＤＦ提取效果的各因素主次关系为Ｂ＞Ｃ＞　件为：Ａ，即碱解ｐＨ＞碱解温度＞糖化酶加酶量．最优水　度为５Ｏ　ｃＣ．　Ｂ　¨ｎ　２　７　２　７　２　７　２　７　２　７　２　赃　Ⅱ　Ａ３　Ｂｌ　Ｂ２　Ｃ　Ｃ２　Ｃ３　因素水平　图６因素与指标趋势　Ｆｉｇ．６　Ｔｈｅ　ｔｒｅｎｄ　ｏｆ　ｆａｃｔｏｒｓ　ａｎｄ　ｉｎｄｅｘｅｓ　３结论　本文采用酶～化学法对沙果中［ＤＦ的制备工艺　进行了研究．利用单因素试验和正交试验对影响其　提取结果的相关因素进行试验和探讨，通过极差和　方差分析，提取沙果ＩＤＦ的最佳工艺参数是　Ａ１Ｂ１ｃ１，即糖化酶加酶量０．６％，碱解ｐＨ为ｌ０，碱　解温度为５Ｏ　ｑＣ．　参考文献：　［１］常启龙，卢晓霆，王迎辉，等．海棠果果醋的酿造研究　［Ｊ］．中国酿造，２００９，（２）：１７３－１７５．　［２］谢碧霞，李平安，等．膳食纤维［Ｍ］．北京：科学出版　社，２００６．３－４．　论膳食纤　・食品与发酵工、业’　［６］周尽花，吴宇雄，狄宁手．柚皮中水不溶性膳食纤维　的提取及脱色研究［ｊ］．化工技术与开发，２００８，３７　（３）：４９－５１．　［７］孙立梅．平菇水不溶性膳食纤维提取工艺的研究　［Ｊ］．食用菌，２００８，（５）：５４－５５．　［８３葛晓红，白艳红，张云兴，等．雪莲果渣水不溶性膳食　纤维的提取工艺研究［Ｊ］．安徽农业科学，２００９，３７　（３６）：】８１５７—１８１５８，１８２２３．　［９］金建昌，童建颖，严小平，等．茭白壳中不溶性膳食纤　维提取及漂白工艺研究［Ｊ］．粮油食品科技，加０９，１７　（３）：４５＿４６，４９．　［１０３付全意，刘冬，李坚斌，等．膳食纤维提取方法的　研究进展［Ｊ］．食品科技，２００８，（２）：２２５－２２７．　［１１］岳贤田．国内果胶提取方法研究进展［Ｊ］．安徽农业　科学，２０１０，３８（１３）：６９３２—６９３３，６９６０．　［３］王　焱．膳食纤维的国内外市场现状与发展趋势　［Ｊ］．中国食品添）３０￣１Ｊ，２００２，８（４）：２６—３２．　［４］郑建仙．功能性食品学［Ｍ］．北京：中国轻工业出版　社。２００３．　［１２３邵焕霞．胡萝卜渣中膳食纤维提取工艺研究［Ｊ］．食　品与发酵科技，２００９，４５（４）：５５－５８．