刺芹側(cè)耳子實體水不溶性膳食纖維的提取工藝研究

劉靖宇, 閻偉, 孟俊龍, 常明昌

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院，山西 太谷 030801)

膳食纖維(dietary fiber，簡稱DF)是指不易被人體消化吸收的，以多糖類為主的大分子物質(zhì)的總稱，是由纖維素、果膠類物質(zhì)、半纖維素和糖蛋白等物質(zhì)組成的聚合體，按其溶解性可分為水溶性膳食纖維和水不溶性膳食纖維兩大類[1]。膳食纖維具有多種生理和保健功能，如預(yù)防肥胖癥、結(jié)腸癌，調(diào)節(jié)血糖，降低血漿膽固醇等，因此，WHO將其列為六大營養(yǎng)素(蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、水、維生素和礦物質(zhì))之后的“第七大營養(yǎng)素”[2]。國外膳食纖維食品開發(fā)應(yīng)用已經(jīng)較為普遍，我國膳食纖維的研究與開發(fā)起步較晚，與國外有較大的差距，且原料多以豆渣、玉米皮、麩皮、蘆筍皮、葛根等植物性纖維為主[2～5]。

我國是目前世界第一大食用菌生產(chǎn)和出口國，隨著食用菌產(chǎn)業(yè)規(guī)模的不斷擴大，如何充分有效地進行綜合利用成為目前食用菌產(chǎn)業(yè)和科研工作亟須解決的關(guān)鍵問題之一[6]。刺芹側(cè)耳(PleurotuseryngiiQuel.)，俗稱杏鮑菇，是我國工廠化生產(chǎn)的第二大食用菌種類，因其子實體中富含多種人體必須氨基酸、礦質(zhì)元素、維生素和功能性多糖物質(zhì)，素有“平菇王”、“干貝菇”的美譽[7,8]。據(jù)此，本試驗以刺芹側(cè)耳子實體為原料提取水不溶性膳食纖維，以期為刺芹側(cè)耳的綜合利用乃至食用菌產(chǎn)業(yè)鏈的延伸提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

刺芹側(cè)耳子實體：由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)食用菌中心提供。

原料預(yù)處理：將刺芹側(cè)耳子實體切片在105℃殺青30 min，65℃烘干，粉碎過120目篩，備用。

1.2 試驗方法

1.2.1 脫脂樣品的制備

稱取100 g刺芹側(cè)耳子實體粉裝到錐形瓶中，在室溫25℃條件下用乙酸乙酯浸泡3 h后，用蒸餾水進行水洗抽濾，烘干得到脫脂樣品。

1.2.2 刺芹側(cè)耳水不溶性膳食纖維的提取流程

準確稱取2.0 g脫脂樣品與蒸餾水按料液比1∶9混合，用0.1 mol·L-1H2SO4調(diào)pH值至1.5，在水浴鍋中85℃下浸提2 h，趁熱過濾，熱水洗滌至中性。以不同濃度NaOH 溶液作為堿提液，按不同料液比和浸提溫度處理酸水解后的濾渣，趁熱過濾，熱水洗滌至中性，將濾渣用無水乙醇、乙醚各洗滌1次，然后55℃條件下烘干，將產(chǎn)品磨碎即得水不溶性膳食纖維。

刺芹側(cè)耳水不溶性膳食纖維得率的測定：稱取脫脂前刺芹側(cè)耳子實體粉的質(zhì)量記為m，單位為g,對所得水不溶性膳食纖維的質(zhì)量記為m1，單位為g。

水不溶性膳食纖維的得率=m1/m×100 %

1.2.3 NaOH濃度對刺芹側(cè)耳中水不溶性膳食纖維得率的影響

選取NaOH終濃度為0.15、0.25、0.35、0.45和0.55 mol·L-1，在料液比為1∶9，溫度為45℃的恒溫條件下處理的酸水解后的濾渣3 h。

1.2.4 料液比對刺芹側(cè)耳中水不溶性膳食纖維得率的影響

選取料液比為1∶6、1∶9、1∶12和1∶15，在NaOH終濃度為0.35 mol·L-1和45℃恒溫條件下浸提處理的酸水解后的濾渣3 h。

1.2.5 浸提溫度對刺芹側(cè)耳中水不溶性膳食纖維得率的影響

選取浸提溫度為35、45、55、65和75℃，在料液比為1∶9和NaOH終濃度為0.35 mol·L-1的條件下處理的酸水解后的濾渣3 h。

1.2.6 刺芹側(cè)耳水不溶性膳食纖維提取工藝優(yōu)化

根據(jù)NaOH終濃度、料液比和溫度這3個因素對刺芹側(cè)耳水不溶性膳食纖維得率影響試驗結(jié)果，選用正交表L9(33)對刺芹側(cè)耳中水不溶性膳食纖維提取工藝條件進一步優(yōu)化。[9]

1.2.7 刺芹側(cè)耳水不溶性膳食纖維的持水率和溶脹度的測定

持水率和溶脹度測定參照馮翠萍的方法[4]；

持水率的測定：準確稱取1.000 g磨碎后的水不溶性膳食纖維于小燒杯中，加入蒸餾水20 mL浸泡1 h；瀝干后轉(zhuǎn)移到表面皿中稱重，計算持水率。

持水率/mL·g-1= (樣品濕重-樣品干重)/樣品干重

溶脹度的測定：準確稱取1.000 g磨碎后的水不溶性膳食纖維，置于10 mL量筒中，讀取干品體積，用移液管準確吸取5 mL蒸餾水加入其中，震蕩均勻 ，在室溫下放置24 h后，讀取膨脹后的體積，計算溶脹度。

溶脹度/mL·g-1=(溶脹后纖維體積-干品體積)/樣品干重

2 結(jié)果與分析

2.1 NaOH濃度對刺芹側(cè)耳中不溶性膳食纖維得率的影響

試驗結(jié)果顯示(圖1)：隨著NaOH濃度的升高，刺芹側(cè)耳水不溶性膳食纖維得率在NaOH濃度為0.25～0.65 mol·L-1范圍內(nèi)呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢；當NaOH濃度為0.35 mol·L-1時得率最大，達到34.3%。

圖1 NaOH濃度對刺芹側(cè)耳中提取不溶性膳食纖維的影響Fig.1 Effect of NaOH concentration on the extraction of insoluble dietary fiber of P.Eryngii.

2.2 料液比對刺芹側(cè)耳中不溶性膳食纖維提取得率的影響

試驗結(jié)果顯示(圖2)：隨著料液比中液體比率的升高，刺芹側(cè)耳不溶性膳食纖維的得率呈現(xiàn)先升高后下降的趨勢。當料液比為1∶9時得率最大，達到34.31%。

2.3 浸提溫度對刺芹側(cè)耳中水不溶性膳食纖維提取得率的影響

試驗結(jié)果顯示(圖3):隨著浸提溫度的升高，刺芹側(cè)耳水不溶性膳食纖維的得率呈現(xiàn)先上升后逐漸下降的趨勢。當浸提溫度為55℃時，其得率最大，達到35.1%。當浸提溫度為75℃時，出現(xiàn)了明顯的粘瓶現(xiàn)象并導(dǎo)致得率明顯下降。

圖2 料液比對刺芹側(cè)耳中提取不溶性膳食纖維的影響Fig.2 Effect of the ratios of material to liquid on the extraction of insoluble dietary fiber of P.eryngii

圖3 不同浸提溫度對提取刺芹側(cè)耳不溶性膳食纖維的影響Fig.3 Effect of different extraction temperatures on the extraction of insoluble dietary fiber of P.Eryngii

2.4 最佳工藝條件優(yōu)化結(jié)果

根據(jù)NaOH終濃度、料液比和浸提溫度3個因素對刺芹側(cè)耳水不溶性膳食纖維產(chǎn)率影響試驗結(jié)果，選用正交表L9(33)對刺芹側(cè)耳子實體中水不溶性膳食纖維提取工藝條件進行進一步優(yōu)化，具體因素水平設(shè)計如表1所示。

表1提取水不溶性膳食纖維工藝條件的L9(33)正交實驗因素和水平

Table1 Orthogonal test factors and levels in L9(33)test of extraction process condition of in soluble dietary fiber

水平Level料液比The ratiosof materialto liquidNaOH濃度The concentrationsof NaOH/mol·L-1浸提溫度Differentextractiontemperatures/℃11∶80.305021∶90.355531∶100.4060

試驗結(jié)果如表2所示,重復(fù)3次,取均值。由極差分析可以得到影響提取過程的各種因素的主次關(guān)系是:浸提溫度>NaOH濃度>料液比，最優(yōu)的方案是A1B1C1，即，NaOH終濃度0.30 mol·L-1、料液比1∶8、浸提溫度50℃，其水不溶性膳食纖維得率高達39.06 %。

表2 提取IDF工藝條件的L9(33)正交實驗結(jié)果

2.5 水不溶性膳食的品質(zhì)測定結(jié)果

對產(chǎn)物進行持水力和溶脹度測定，結(jié)果顯示，刺芹側(cè)耳子實體水不溶性膳食纖維的持水力和溶脹度分別為6.47 mL·g-1和6.99 mL·g-1。

3 結(jié)論與討論

膳食纖維作為第七大營養(yǎng)素具有突出的保健功能,逐漸成為營養(yǎng)學(xué)家、流行病學(xué)家及食品科學(xué)家等關(guān)注的熱點。我國是目前世界上食用菌最大的生產(chǎn)和消費國,將豐富的食用菌資源開發(fā)成為膳食纖維、多糖等功能食品的基料，具有不可低估的經(jīng)濟價值。本文首次對刺芹側(cè)耳水不溶性膳食纖維的酸堿法提取工藝條件進行了研究。酸堿法提取的刺芹側(cè)耳水不溶性膳食纖維產(chǎn)品色澤淺,易漂白,無異味;綜合正交試驗結(jié)果、經(jīng)濟和技術(shù)等因素，較佳的提取工藝條件為：料液比1∶9，NaOH溶液終濃度為0.30 mol·L-1，溫度為50℃，此時得率高達39.06 %。

水不溶性膳食纖維持水力和溶脹度的大小是衡量膳食纖維品質(zhì)好壞的2 個重要指標，持水力、溶脹度越大膳食纖維的吸水、吸油能力越強，表面積和吸附性也越大，膳食纖維的生理活性也越好[1,4,10]。刺芹側(cè)耳子實體水不溶性膳食纖維具有較好的持水力和溶脹度，分別為6.47 mL·g-1和6.99 mL·g-1。

參 考 文 獻

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[3]元爾東,鄭建仙.不同品種膳食纖維降血脂功能的比較[J].中國糧油學(xué)報,2002,17(3):38-41.

[4]馮翠萍,龐候英,常明昌,等.酶法提取蘆筍皮中高活性膳食纖維的研究[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2004,20(3):188-191.

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[10]韓軍.葛根膳食纖維加工工藝及其性質(zhì)的研究[D].湖南:中南林學(xué)院,2005.