方竹筍殘?jiān)蝗苄陨攀忱w維制備工藝研究*

陳 龍， 彭 婭， 陳 蓉， 李俐樺， 殷鐘意， 鄭旭煦

(重慶工商大學(xué) 催化與功能有機(jī)分子重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400067)

膳食纖維(dietary fiber，DF)已被列為繼傳統(tǒng)的六大營(yíng)養(yǎng)素(蛋白質(zhì)、脂肪、水、礦物質(zhì)、維生素、碳水化合物)之后，成為能夠改善人體營(yíng)養(yǎng)狀況，調(diào)節(jié)機(jī)體功能的“第七類營(yíng)養(yǎng)素”[1]。我國(guó)竹筍資源豐富，2009年干產(chǎn)量達(dá)46.53萬噸[2]。但是，我國(guó)竹筍資源的利用率僅為30%[3]，竹筍加工企業(yè)中的剩余物如筍頭、筍殼、筍渣等大量廢棄，不僅導(dǎo)致資源浪費(fèi)，而且造成環(huán)境污染。國(guó)內(nèi)外提取竹筍膳食纖維的方法主要有酶法、發(fā)酵法、膜分離法和酸堿法。李安平[4]等分別采用乳酸發(fā)酵法、酶法、酸堿法等3種方法制備竹筍膳食纖維，發(fā)現(xiàn)酸堿法制備的膳食纖維的功能特性較其他兩種方法更優(yōu)。鑒于目前尚未見到有關(guān)方竹筍殘?jiān)攀忱w維的制備及性質(zhì)的研究報(bào)道，以方竹筍殘?jiān)鼮樵希圆蝗苄陨攀忱w維(insoluble dietary fiber，IDF)得率為指標(biāo)，開展方竹筍不溶性膳食纖維的酸堿法制備工藝及性質(zhì)研究，以期為方竹筍殘?jiān)拈_發(fā)利用提供有益借鑒。

1 材料與方法

1.1 原材料

方竹筍筍頭，重慶南川森源野生食品有限公司的竹筍下腳料。

1.2 儀器與設(shè)備

HA221-40-11型超臨界CO2萃取儀(江蘇省南通市華安超臨界萃取有限公司)，植物粉碎機(jī)，鼓風(fēng)干燥機(jī)，酸度計(jì)，電子天平等。

1.3 方法

1.3.1 方竹筍殘?jiān)闹迫?/p>

采用超臨界CO2萃取儀，在萃取壓力25 MPa，溫度55 ℃，流量55 L/h，萃取時(shí)間2 h條件下提取方竹筍筍頭中的油脂；收集殘?jiān)娓煞鬯?，本?shí)驗(yàn)備用。

1.3.2 方竹筍膳食纖維制備工藝

方竹筍殘?jiān)鬯椤鷫A液浸泡→漂洗至中性→過濾→酸液浸泡→漂洗至中性→過濾→干燥→粉碎→過篩→成品。

1.3.3 制備工藝的影響因素分析

以不溶性膳食纖維(IDF)得率為指標(biāo)，依次考察堿液pH、酸液pH、堿液料液比、堿液溫度、堿液浸泡時(shí)間、酸液浸泡溫度、酸液料液比、酸液浸泡時(shí)間等因素的影響。

1.4 不溶性膳食纖維的性質(zhì)測(cè)定[4]

1.4.1 持水力

準(zhǔn)確稱取質(zhì)量為M1的膳食纖維于燒杯中，加入20 ℃的水浸泡1h，用濾紙濾干；然后將其轉(zhuǎn)移到質(zhì)量為M2的表面皿上，稱其質(zhì)量M3，膳食纖維持水力可由下式計(jì)算獲得。

1.4.2 膨脹力

準(zhǔn)確稱取質(zhì)量為M的膳食纖維，置于10mL的量筒中，測(cè)定體積為V1；然后加水5mL，振蕩均勻后室溫靜止24h，讀取液體中膳食纖維的體積V2，膳食纖維膨脹力可由下式計(jì)算獲得。

1.4.3 持油力

準(zhǔn)確稱取質(zhì)量為M1的膳食纖維于試管中，加入20mL的大豆油，混合均勻，每隔5min振蕩一次；30min后將其置于轉(zhuǎn)速為3 500r/min的離心機(jī)中離心30min，取出，除去上層油后的樣品質(zhì)量為M2，膳食纖維的持油力可由下式計(jì)算獲得。

2 結(jié)果與討論

2.1 堿液pH值的影響

在堿液溫度25 ℃、料液比1∶10、浸泡時(shí)間2 h和酸液pH為2、溫度25 ℃、料液比1∶10、浸泡時(shí)間2 h的條件下，考察堿液pH在11.0～13.0范圍內(nèi)對(duì)膳食纖維得率的影響(圖1)。

由圖1可見，隨著堿液pH值的升高，竹筍渣膳食纖維得率增加；當(dāng)pH達(dá)到12.5時(shí)，膳食纖維得率達(dá)到最高；之后隨著pH的增加，膳食纖維得率顯著降低。這是因?yàn)镹aOH溶液的作用主要是去除竹筍殘?jiān)械牡鞍踪|(zhì)，當(dāng)pH值過高時(shí)，竹筍殘?jiān)械睦w維素和半纖維素也可能發(fā)生水解，使得膳食纖維得率降低。因此本實(shí)驗(yàn)選擇堿液pH為12.5。

2.2 酸液pH值對(duì)得率的影響

在堿液pH為12.5、溫度25 ℃、料液比1∶10、浸泡時(shí)間2 h和酸液溫度25 ℃、料液比1∶10、浸泡時(shí)間2 h的條件下，考察酸液pH在1.0～3.0范圍內(nèi)對(duì)膳食纖維得率的影響(圖2)。

圖1 堿液pH值對(duì)IDF得率的影響

圖2 酸液pH值對(duì)IDF得率的影響

由圖2可見，當(dāng)酸液pH在1～2范圍內(nèi)時(shí)，膳食纖維得率隨著pH增大而升高；當(dāng)pH為2時(shí)，得率最高；當(dāng)pH再增大，得率下降。這是因?yàn)楫?dāng)酸液pH值較低時(shí)，竹筍殘?jiān)欣w維素和半纖維素水解，使得率降低。所以實(shí)驗(yàn)選擇酸液pH為2。

2.3 堿液料液比對(duì)得率的影響

在堿液pH為12.5、溫度25 ℃、浸泡時(shí)間2 h和酸液pH為2、溫度25 ℃、料液比1∶10、浸泡時(shí)間2 h的條件下，考察堿液料液比在1∶6～1∶14范圍內(nèi)對(duì)膳食纖維得率的影響(圖3)。

從圖3得出，當(dāng)料液比在1∶6～1∶10之間變化時(shí)，膳食纖維得率逐漸增加；當(dāng)料液比大于1∶10時(shí)，膳食纖維得率又逐漸減少。這是因?yàn)楫?dāng)堿液用量過多時(shí)，竹筍殘?jiān)械睦w維素和半纖維素都溶解在堿液中，使得率降低；且堿液料液比為1∶10條件下所得膳食纖維色澤更好。所以實(shí)驗(yàn)選擇堿液料液比為1∶10。

2.4 堿液溫度

在堿液pH為12.5、料液比1∶10、浸泡時(shí)間2h和酸液pH為2、溫度25 ℃、料液比1∶10、浸泡時(shí)間2 h的條件下，考察堿液溫度在25～80 ℃范圍內(nèi)對(duì)膳食纖維得率的影響(圖4)。

圖3 堿液料液比對(duì)IDF得率的影響

圖4 堿液溫度對(duì)IDF得率的影響

從圖4可以得出，在25～60 ℃的實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，隨著堿液溫度的升高，竹筍渣膳食纖維得率也升高；當(dāng)溫度達(dá)到60 ℃后，繼續(xù)升高溫度，得率反而降低。這是由于半纖維素與纖維素之間有較強(qiáng)的氫鍵，隨著溫度的升高，纖維素與半纖維素之間的氫鍵遭到破壞，同時(shí)促進(jìn)半纖維素溶解；也即當(dāng)浸泡溫度超過60 ℃，半纖維素等膳食纖維水解程度加劇，導(dǎo)致膳食纖維得率降低。故實(shí)驗(yàn)選擇堿液溫度為60 ℃。

2.5 堿液浸泡時(shí)間

在堿液pH為12.5、溫度60 ℃、料液比1∶10和酸液pH為2、溫度25 ℃、料液比1∶10、浸泡時(shí)間2 h的條件下，考察堿液浸泡時(shí)間1～3 h范圍內(nèi)對(duì)膳食纖維得率的影響(圖5)。

從圖5可以看出，當(dāng)浸泡時(shí)間在1～2 h內(nèi)，膳食纖維得率不斷增大；當(dāng)時(shí)間在2～3 h之間時(shí)，膳食纖維得率逐漸減小。堿液浸泡時(shí)間過長(zhǎng)，易造成纖維素和半纖維素發(fā)生水解，導(dǎo)致膳食纖維得率降低。所以實(shí)驗(yàn)選取堿液浸泡時(shí)間為2 h。

2.6 酸液浸泡溫度

在堿液pH為12.5、溫度60 ℃、料液比1∶10、浸泡時(shí)間2 h和酸液pH為2、料液比1∶10、浸泡時(shí)間2 h的條件下，考察酸液溫度25～75 ℃范圍內(nèi)對(duì)膳食纖維得率的影響(圖6)。

圖5 堿液浸泡時(shí)間對(duì)IDF得率的影響

圖6 酸液溫度對(duì)IDF得率的影響

由圖6可知，在25～60 ℃范圍內(nèi)，隨著溫度升高膳食纖維得率逐漸減小，60～75 ℃范圍內(nèi)，得率趨于平緩。這是因?yàn)樗嵋旱闹饕饔檬谴龠M(jìn)竹筍殘?jiān)械矸垲愇镔|(zhì)水解，隨著溫度升高，淀粉分解逐漸增多，可溶性膳食纖維逐漸溶出，雖然得率有所減低，但是不溶性膳食纖維純度逐漸提高。所以實(shí)驗(yàn)選擇酸液溫度為60 ℃。

2.7 酸液料液比

在堿液pH為12.5、溫度60 ℃、料液比1∶10、浸泡時(shí)間2 h和酸液pH為2、溫度60 ℃、浸泡時(shí)間2 h條件下，考察酸液料液比在1∶6～1∶14范圍內(nèi)對(duì)膳食纖維得率的影響(圖7)。

由圖7得出，當(dāng)酸液料液比在1∶6～1∶8之間，得率呈上升趨勢(shì)；當(dāng)酸液料液比在1∶8～1∶14時(shí)，得率逐漸下降。這是因?yàn)楫?dāng)酸液增多時(shí)，殘?jiān)欣w維素和半纖維素都逐漸溶出，導(dǎo)致得率降低。因此實(shí)驗(yàn)選擇酸液料液比1∶6。

2.8 酸液浸泡時(shí)間

在堿液pH為12.5、溫度60 ℃、料液比1∶10、浸泡時(shí)間2 h和酸液pH為2、溫度60 ℃、料液比在1∶8的條件下，考察酸液浸泡時(shí)間1～3 h范圍內(nèi)對(duì)膳食纖維得率的影響(圖8)。

圖7 酸液料液比對(duì)IDF得率的影響

圖8 酸液浸泡時(shí)間對(duì)IDF得率的影響

由圖8得出，當(dāng)酸液浸泡時(shí)間在0.5～1.5 h之間變化時(shí)，膳食纖維得率不斷增大；當(dāng)酸液浸泡時(shí)間在1.5～2.5 h之間變化時(shí)，膳食纖維得率逐漸減小。這是因?yàn)樗峤鈺r(shí)間較短時(shí)，殘?jiān)械矸鬯獠粔虺浞?，?dǎo)致得率較低；而浸泡時(shí)間過長(zhǎng)，又使得各類纖維素也發(fā)生水解，使得率降低。所以本實(shí)驗(yàn)選擇酸液浸泡時(shí)間1.5 h，此時(shí)不溶性膳食纖維得率為52%。

2.9 不溶性膳食纖維的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按照1.4方法測(cè)定2.8實(shí)驗(yàn)得到的不溶性膳食纖維的性質(zhì)，結(jié)果顯示，不溶性膳食纖維的持水力為5.19 g/g、膨脹力為5.72 mL/g、持油力為7.16 g/g。

3 結(jié) 論

采用酸堿法制備方竹筍殘?jiān)胁蝗苄陨攀忱w維，既可以使蛋白質(zhì)降解，亦可使淀粉等發(fā)生水解。其適宜的工藝條件是：堿液pH為12.5、溫度60 ℃、料液比1∶10、浸泡時(shí)間2 h和酸液pH為2、浸泡溫度60 ℃、料液比1∶8、浸泡時(shí)間1.5 h，在此條件下，方竹筍殘?jiān)蝗苄陨攀忱w維得率為52%，持水力為5.19 g/g，膨脹力為5.72 mL/g，持油力為7.16 g/g。

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