雙酶法提取褐蘑菇膳食纖維的最佳工藝條件研究

劉 瑩，徐麗穎

（遼寧工程技術(shù)大學理學院生物科學與工程系，遼寧 阜新 123000）

膳食纖維作為一種功能性食品的重要基料，在營養(yǎng)和疾病預防中的重要功用己經(jīng)得到充分的肯定，并成為研究的熱點。很多國家將膳食纖維作為一種基本營養(yǎng)成分在食品中標出，我國1991年頒布的食物成分表中就列有膳食纖維一項。據(jù)報道，國外新近開發(fā)出含有較高膳食纖維的天然保健飲料，如麩皮飲料、高纖維水果飲料。日本將3～5%的膳食纖維添加到面包、面條、果醬、糕點等食品中，以補充正常食品中膳食纖維含量的不足，而添加20%的膳食纖維可作為高血壓、肥胖病人的療效食品[1]。膳食纖維有很好的應用前景。

褐蘑菇（Agaricus bisporus）[2]又名香口蘑，其蓋大柄粗，菌肉肥厚，口感細嫩鮮美，香味濃郁，是一種高品位食用菌。目前對褐蘑菇膳食纖維的提取與開發(fā)方面的研究報導還很少。試驗利用雙酶法提取褐蘑菇膳食纖維，對加酶量、pH值、酶解溫度、酶解時間及液料比5個因素進行研究，探索褐蘑菇膳食纖維最適提取方法，以期為褐蘑菇膳食纖維的提取與開發(fā)提供技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

褐蘑菇（遼寧田園實業(yè)有限公司）。綠色木霉纖維素酶（15 μ/mg）、中性蛋白酶（0.8 AU/g）、NaOH、HCl、H2O2、CuSO4、K2SO4、H2SO4、H3BO3、乙醇。以上試劑均為分析純。

儀器設備：GZX-9140 MBE電熱恒溫鼓風干燥箱、ZDP-150型振蕩培養(yǎng)箱、DZKW-4型電熱恒溫水浴鍋、JPSD-100型電動粉碎機、FA2104N電子天平、KDC-160 HR型高速冷凍離心機、凱氏定氮儀。

1.2 試驗設計

1.2.1 工藝流程[3]褐蘑菇→烘干→粉碎過篩→酶解→滅酶→調(diào)pH值→蒸發(fā)濃縮→沉淀洗滌→干燥→褐蘑菇膳食纖維

1.2.2 單因素試驗 對加酶量（%）、酶解pH、酶解溫度T（℃）、酶解時間t（h）、料水比進行了單因素試驗，每個因素分別設6水平，其中加酶量分別為1.2%、1.5%、1.8%、2.1%、2.4%、2.7%；酶解過程pH值分別為 5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5；酶解溫度為40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃；酶解時間分別為3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5 h；料水比經(jīng)預試驗確定為1∶10為最佳。根據(jù)單因素試驗結(jié)果確定參加正交試驗的因素個數(shù)及水平情況[3-5]。

1.2.3 正交試驗 采用正交試驗設計來確定加酶量（%）、酶解pH、酶解溫度T（℃）、酶解時間t（h）、料水比等主要影響因素各水平之間的最佳組合，研究各主要影響因素對褐蘑菇膳食纖維提取率的影響。

1.3 褐蘑菇膳食纖維的提取工藝

選干凈、無蟲害的褐蘑菇烘干、粉碎，過20目篩，得試驗樣品，準確稱取10 g，加入適量的水、混合酶（兩種酶比例為1∶1），在不同溫度、pH值條件下酶解。80℃保持5 min滅酶后進行漂白處理，調(diào)節(jié)pH值至12，加入5%的H2O2，室溫攪拌3.5 h，目的是為了盡量減少果膠提取后的雜質(zhì)含量[6-7]。漂白后調(diào)節(jié)pH為7.0，60～70℃恒溫水浴將料液濃縮到50 mL，用4倍的乙醇進行沉淀，24 h后除去上清液，在60℃下干燥至恒重，即可得膳食纖維，再進行總膳食纖維的測定（酶－重量法——AOAC法），計算提取率，提取率的計算公式為[6]：

式中：W1——膳食纖維干重（g）；W2——原料干重（g）。

1.4 驗證試驗

在正交表試驗結(jié)果得出的最適提取條件下，進行膳食纖維的提取試驗，所得褐蘑菇膳食纖維提取率結(jié)果與正交試驗表中表現(xiàn)最好組進行比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 加酶量對褐蘑菇膳食纖維提取率的影響

取蘑菇粉10 g，溶于100 mL水中，分別按照1.2%、1.5%、1.8%、2.1%、2.4%、2.7%添加混合酶（纖維素酶:中性蛋白酶=1∶1），然后在酶解溫度50℃、pH值6.0條件下酶解4.5 h，計算褐蘑菇膳食纖維的提取率。

由圖1可知：當加酶量在1.5%～2.4%時膳食纖維提取率隨著加酶量的增加而增加，因為蛋白酶和纖維素酶對褐蘑菇膳食纖維的酶解作用，在2.4%～3.0%膳食纖維提取率隨著酶含量的增加而減少，這是因為褐蘑菇中不可酶解物質(zhì)的限制。因此，最適宜加酶量為2.4%，此時提取率最大，為35.00%。

圖1 加酶量對膳食纖維提取率的影響

2.2 pH值對褐蘑菇膳食纖維提取率的影響

取蘑菇粉10g，溶于100 mL水中，加1.8%的混合酶（1∶1），在酶解溫度 50℃、pH 值分別為 5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5 下酶解 4.5 h，計算褐蘑菇膳食纖維的提取率。

由圖2可知，當pH值為6.5時，玉米膳食纖維的提取率最大。當pH<6.5時，酶的活性逐漸增加，提取率隨著pH的增大而增大；當pH＞6.5，酶的活性逐漸降低，提取率隨著pH的增大而減小。從以上分析可以知道pH值為6.5最佳，此時提取率為30.20%。

圖2 pH值對膳食纖維提取率的影響

2.3 酶解溫度對褐蘑菇膳食纖維提取率的影響

取蘑菇粉10 g，溶于100 mL水中，加1.8%的混合酶（纖維素酶∶中性蛋白酶=1∶1），在酶解溫度分別為 40、45、50、55、60、65℃、pH 6.0 下酶解 4.5 h，計算褐蘑菇膳食纖維的提取率。

由圖3可知，酶解溫度55℃時，此溫度條件下酶的活性較強，酶解作用徹底，膳食纖維的提取率最高。當酶解溫度由40～55℃范圍內(nèi)，酶的活性逐漸加強，膳食纖維提取率也隨之增加；當酶解溫度大于55℃后，酶的活性隨溫度升高逐漸減弱甚至失去活性，膳食纖維提取率也減少。所以可知酶解溫度55℃為最佳，提取率26.92%。

圖3 酶解溫度對膳食纖維提取率的影響

2.4 酶解時間對褐蘑菇膳食纖維提取率的影響

取蘑菇粉10 g，溶于100 mL水中，加1.8%的混合酶（纖維素酶∶中性蛋白酶=1∶1），在酶解溫度分別為 50℃、pH 6.0 下分別酶解 3、3.5、4、4.5、5、5.5 h，計算褐蘑菇膳食纖維的提取率。

由圖4知，酶解時間4.5 h時提取率最大。結(jié)果表明，較短時酶解不充分，有些膳食纖維成分未被水解出來；若酶解時間過長，由于半纖維素將被水解成非膳食纖維成分，降低了膳食纖維提取率。分析可知4.5 h為最佳酶解時間，此時提取率為32.54%。

圖4 酶解時間對膳食纖維提取率的影響

2.5 褐蘑菇膳食纖維提取條件的正交試驗結(jié)果

單因素試驗結(jié)果表明，加酶量（A）、酶解溫度量（B）、酶解時間（C）和酶解pH（D）4個因素對褐蘑菇膳食纖維的提取率影響較大，確定為主要影響因素，進入正交試驗。根據(jù)正交試驗設計原則，設定4個因素3個水平，采用L9（34）正交表，其因素水平分布情況如表1所示。

按照正交試驗設計方案表中試驗序號的提取條件進行膳食纖維的提取試驗，并分別測定不同組合條件下褐蘑菇膳食纖維提取率。確定正交試驗的最適組合，并進行驗證試驗（如表2所示）。

表1 正交試驗因素水平表

表2 正交試驗分析結(jié)果

表2可知，各種因素對膳食纖維提取率影響的主次順序依次為A>C>D>B，即加酶量>酶解時間>pH>酶解溫度，其中加酶量的影響最大，酶解時間次之，酶解溫度的影響最小。最佳的酶解條件為A2B3C3D3，即加酶量為2.1%，酶解溫度為60℃，酶解時間為4.5 h，pH值7.0，此條件下膳食纖維提取率為41.37%。

3 討論與結(jié)論

試驗制備的褐蘑菇膳食纖維，其持水力為411.86%，高于平菇膳食纖維的209.2%，略高于麥草膳食纖維的370.6%，略低于銅藻膳食纖維的422%；膨脹力為363.81%，高于平菇膳食纖維的325%，高于麥草膳食纖維的281.7%。說明褐蘑菇膳食纖維的水合性質(zhì)較平菇的要好，同樣優(yōu)于麥草膳食纖維，總體來說具有良好的理化性質(zhì)。

試驗采用酶法提取褐蘑菇膳食纖維，工藝簡單、提取率高，提取的膳食纖維理化性質(zhì)非常好。提取褐蘑菇膳食纖維的最佳參數(shù)為：加酶量2.1%，酶解時間4.5 h，酶解溫度 60℃，pH值7.0，料液比1∶10，提取率為41.37%。

[1]王異靜，吳會麗.從啤酒糟中提取水溶性膳食纖維的研究[J].釀酒，2007，34（3）：96-99.

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[4]鄭曉燕，章程輝，李積華，等.超聲分散結(jié)合高壓蒸煮處理制備香蕉皮膳食纖維的工藝研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學，2010，37（5）：107-109，120.

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