金針菇膳食纖維提取工藝研究*

譚屬瓊，謝勇武

（福建師范大學閩南科技學院，福建 泉州，362332）

金針菇膳食纖維提取工藝研究*

譚屬瓊，謝勇武

（福建師范大學閩南科技學院，福建 泉州，362332）

試驗以金針菇為原料，采用堿浸提法結(jié)合酶解法提取金針菇膳食纖維，通過單因素試驗研究了酶解時間、堿用量、浸提溫度及浸提時間、蛋白酶用量等因素對金針菇膳食纖維提取率的影響， 并且通過正交試驗確定最佳提取工藝。結(jié)果表明：金針菇中膳食纖維最佳提取工藝條件為金針菇粉為5g，堿用量為2.5mL，提取溫度為60℃，浸提時間為90min，蛋白酶用量為3000μg；在此條件下金針菇膳食纖維的最大提取率可達36.66%；經(jīng)檢測：金針菇膳食纖維溶脹性為3.959mL . g-1，持水力為3.756g .g-1。

金針菇；膳食纖維；提取

金針菇又名冬菇、樸菇、構(gòu)菌、青杠菌、毛柄金錢菌等。金針菇形美，味鮮，營養(yǎng)豐富，具有較高的觀賞價值及食用和藥用價值，是世界上著名的食藥兩用菌和觀賞菌[1]。金針菇含有8種人體必需氨基酸，其含量占總氨基酸含量的42.29%～51.17%，其中精氨酸和賴氨酸含量高于一般食用菌，對兒童智力增長有重要作用，因此以“增智菇”著稱。金針菇含有大量的膳食纖維，可以預防和緩解便秘，熱量低，是負卡路里的食物。

膳食纖維（Dietary Fiber，DF）是指能抗人體小腸消化吸收的植物存儲或植物細胞壁結(jié)構(gòu)多糖。根據(jù)其溶解性的不同，可分為水溶性膳食纖維（SDF）和水不溶性膳食纖維（IDF），主要化學成分是抗人體內(nèi)酶水解的非淀粉多糖、木質(zhì)素以及其他植物細胞壁成分[2]。過去幾十年對膳食纖維的研究證明，人體攝入足夠的膳食纖維對于保持健康、防疾病有積極作用[3]。膳食纖維可以調(diào)節(jié)血中膽固醇、預防膽結(jié)石、減少中性脂質(zhì)、防止肥胖、降低血壓等功能[4～6]。因此膳食纖維被稱為繼淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)和水之后的“第七營養(yǎng)素”，營養(yǎng)調(diào)查資料表明，膳食纖維能有效減少和預防冠心病、糖尿病、高血壓、肥胖癥、心肌梗塞、結(jié)腸炎、便秘等疾病的發(fā)生[7]。膳食纖維因其具有較強的持油、持水力等功能引起國內(nèi)外營養(yǎng)學家的關(guān)注。它雖不具營養(yǎng)價值，但在人體內(nèi)對糖尿病、心血管病、肥胖、腸癌、便秘等多種疾病均有明顯的預防和治療作用[8～9]。試驗提取的膳食纖維是水不溶性膳食纖維，下面都以膳食纖維說明。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及設(shè)備

1.1.1 原料

金針菇（帶菇腳）：新鮮，市售；

1.1.2 主要試劑

濃硫酸、氫氧化鈉、乙酸乙酯均為分析純，木瓜蛋白酶：食品級。

1.1.3 儀器設(shè)備

78-1型——磁力加熱攪拌器，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；

PHS-3C——pH計，上海博科；

PL203——電子精密天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司制造；

DHG-9140A型——電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精宏實驗設(shè)備有限公司 ；

Anke TDL-40B——離心機，上海安亭科學儀器廠制造；

HH-8——數(shù)顯恒溫水浴鍋，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司制造；

JSP-100型——高速多功能粉碎機，浙江省永康市金德機械制造廠；

SHB-B95型——循環(huán)水多用真空泵，鄭州長城科工貿(mào)有限公司；

以及實驗室常用的玻璃儀器等。

1.2 試驗方法

1.2.1 主要工藝流程

金針菇→干燥（60℃）→粉碎過篩（80目）→乙酸乙酯浸泡→蒸餾水水洗→酸液水解→過濾→水洗至中性→堿浸→固液分離→水洗至中性→室溫下加入一定量木瓜蛋白酶水解→洗滌過濾→干燥（60℃）→粉碎得到成品。

1.2.2 金針菇膳食纖維提取率的測定

稱取粉碎過篩的金針菇樣品，記為m，單位為g。試驗后再稱所得金針菇膳食纖維的質(zhì)量，記為m1，單位為g，m1/m即為金針菇膳食纖維的提取率。

提取率(%)=提取物質(zhì)量/樣品質(zhì)量×100%

1.2.3 金針菇膳食纖維性能的測定[3]

膳食纖維持水力與溶脹性的大小是衡量膳食纖維品質(zhì)好壞的兩個重要特性，持水力、膨脹力越大則表示膳食纖維的吸水、吸油能力越強，表面積及吸附性也越大，因而膳食纖維的生理活性也就越好。膳食纖維的高持水力對調(diào)節(jié)腸道功能具有很重要的影響，有利于增加糞便的含水量及體積，促進糞便的排泄。膳食纖維吸水膨脹后體積變大，填充胃腸道中的容積，易引起飽腹感。并且膳食纖維也會影響碳水化合物等在腸道中的消化吸收，不容易產(chǎn)生饑餓感，對預防肥胖癥非常有利。

1.2.3.1 溶脹性測定

準確稱取金針菇膳食纖維1.0g，置于10 mL量筒中，準確吸取25℃5mL蒸餾水，振蕩均勻后室溫放置24h，讀取液體中膳食纖維的體積。溶脹性(mL.g-1)按下式計算：

溶脹性(SW)={溶脹后纖維體積（mL）-溶脹前體積（mL）}/樣品干重（g）

1.2.3.2 持水力的測定

準確稱取金針菇膳食纖維1.0g，置于20mL燒杯中，加入20mL蒸餾水，水浸泡1h，倒出上清液，瀝干后將其轉(zhuǎn)移至表面皿上稱重，計算持水力(g .g-1)。持水性按下式計算：

持水性(WHC)={ 樣品吸水后濕重(g)-樣品干重（g）}/樣品干重（g）

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗結(jié)果

2.1.1 酶解時間對金針菇膳食纖維提取率的影響

圖1 不同的酶解時間對金針菇膳食纖維提取率的影響

圖2 堿用量對金針菇膳食纖維提取率的影響

稱取金針菇5.0 g，加入濃度1 mol . L-1的NaOH溶液10 mL，在40℃攪拌處理90min，水洗至中性，在室溫下加入蛋白酶2000μg分別處理50、60、70、80、90、120、150min，然后用蒸餾水沖洗，后進行抽濾，將濾渣放到50℃恒溫干燥箱烘制5h，測定膳食纖維的含量，其結(jié)果見圖1。

由圖1可知，隨著酶解時間的延長，金針菇膳食纖維的提取率先增加，后降低，但降幅不大，在酶解時間為50min到90min時，提取率逐漸升高且達到最高，酶解時間為90min時提取率為27.16%，這是因為時間較短時酶解不充分，有些膳食纖維成分未被水解出來，而經(jīng)過一定的時間，膳食纖維逐漸被水解出來；當繼續(xù)延長酶解時間，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，提取率出現(xiàn)一個平穩(wěn)下降的趨勢，因此綜合考慮得出，酶解時間以固定在90min為宜。

2.1.2 堿用量對金針菇膳食纖維提取率的影響

稱取金針菇5.0g，分別加入濃度1mol . L-1的NaOH溶液0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、15.0mL，40℃攪拌處理60 min，水洗至中性，在室溫下加入蛋白酶4000μg處理90min，然后用蒸餾水沖洗，后進行抽濾，將濾渣放到50℃恒溫干燥箱烘制5h，測定膳食纖維的提取率，其結(jié)果見圖2。

由圖2可知，隨著氫氧化鈉用量的增加，金針菇膳食纖維產(chǎn)率呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢，并且當加入的氫氧化鈉用量為2.5mL時，為33.26%，其提取率最高。出現(xiàn)這樣情況的可能原因是氫氧化鈉本身會和部分膳食纖維發(fā)生反應(yīng)，且金針菇本身含有一定的多酚物質(zhì)，部分的氫氧化鈉會被多酚物質(zhì)中和掉，加入氫氧化鈉溶液后，金針菇中膳食纖維產(chǎn)率也隨之增加，這主要是因為金針菇中一些蛋白質(zhì)被溶解。繼續(xù)添加堿用量時，堿液可能會降解金針菇膳食纖維提取率，因而金針菇膳食纖維提取率又隨著堿用量的增加而減少。因此，堿用量控制在2.5mL左右為宜。

2.1.3 浸提溫度對金針菇膳食纖維提取率的影響

稱取金針菇5.0g，加入濃度1mol . L-1的NaOH溶液2.5mL，分別在40、50、60、70、80、90℃攪拌處理60 min，水洗至中性，在室溫下加入蛋白酶4000μg處理90min，然后用蒸餾水沖洗，后進行抽濾，將濾渣放到50℃恒溫干燥箱烘制5h，測定膳食纖維的提取率，其結(jié)果見圖3。

圖3 浸提溫度對金針菇膳食纖維提取率的影響

圖4 浸提時間對金針菇膳食纖維提取率的影響

圖5 蛋白酶用量對金針菇膳食纖維提取率的影響

由圖3可知，隨浸提溫度的增加，金針菇中膳食纖維提取率增加，在60℃時達到最大，但溫度繼續(xù)增加時，提取率有所下降。這是因為隨著溫度的逐漸升高，蛋白質(zhì)等雜質(zhì)的溶解性增加，膳食纖維組分水解加快，膳食纖維含量迅速增加。當溫度超過60℃后，金針菇中的蛋白質(zhì)大部分已經(jīng)溶解，而膳食纖維水解的程度加劇，導致提取率下降。因此，浸提溫度控制在60℃左右為宜。

2.1.4 浸提時間對金針菇膳食纖維提取率的影響

稱取金針菇5.0g，加入濃度1mol . L-1的NaOH溶液2.5mL，在70℃下分別攪拌處理30、40、50、70、90 、110 min，水洗至中性，在室溫下加入蛋白酶4000μg處理90min，然后用蒸餾水沖洗，后進行抽濾，將濾渣放到50℃恒溫干燥箱烘制5h，測定膳食纖維的提取率，其結(jié)果見圖4。

由圖4可知，70min內(nèi)，金針菇膳食纖維的提取率隨著時間的延長增加得比較顯著，當浸提時間為90min 時，金針菇膳食纖維產(chǎn)率為30.08%。在70min后，金針菇膳食纖維的提取率的增長趨勢減慢。主要是因為隨著水解時間的推移，底物濃度顯著降低，而水解產(chǎn)物濃度不斷增大，過高的產(chǎn)物濃度和過低的底物濃度均會對水解反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用。因此，浸提時間應(yīng)控制在90min左右為宜。

2.1.5 蛋白酶用量對金針菇膳食纖維提取率的影響

稱取金針菇5.0g，加入濃度1mol . L-1的NaOH溶液2.5mL，在70℃攪拌處理90 min，水洗至中性，分別在室溫下加入蛋白酶500、1000、2000、3000、4000、5000μg，處理90min，然后用蒸餾水沖洗，后進行抽濾，將濾渣放到50℃恒溫干燥箱烘制5h，測定膳食纖維的提取率，其結(jié)果見圖5。

由圖5可知，隨著加酶量的逐漸增加，蛋白質(zhì)水解也在相應(yīng)的增加，當添加量達到3000μg后，水解率趨勢下降。這是因為在底物濃度不能被酶完全飽和時，水解率隨著加酶量的增長而增長；當加入的酶量逐漸增長到能使底物濃度飽和后，水解率下降。因此，酶添加量應(yīng)控制在2000μg左右為宜。

2.2 正交試驗結(jié)果

研究通過單因素試驗，確定了堿用量(A)，浸提溫度(B)，浸提溫度(C)，蛋白酶用量(D) 4個因素的試驗結(jié)果進行分析，最終確定了正交試驗的各因素水平，見表1。采用L9(34)正交試驗表安排了各試驗的因素水平，進行試驗且得出金針菇膳食纖維提取率，試驗方案及結(jié)果見表1，2。

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，通過L9(34)正交試驗，由表2極差R分析可知，對提取金針菇膳食纖維的影響大小主次順序為：A的極差最大，其次分別是B、D、C，影響提取率的主次因素的順序為A＞B＞D＞C，即堿用量度＞浸提溫度＞浸提時間＞蛋白酶用量。說明堿用量是影響金針菇膳食纖維提取率的主要因素，蛋白質(zhì)的含量在金針菇膳食纖維提取過程中具有一定的影響，降低膳食纖維提取率，因此氫氧化鈉的添加量在2.5mL最為適宜。浸提溫度是提取金針菇膳食纖維的第二因素，氫氧化鈉添加量在2.5mL，浸提溫度低于60℃時，金針菇膳食纖維提取率趨于平緩，波動不大，然而高于60℃時，金針菇膳食纖維的提取率又緩慢下降，因此，氫氧化鈉添加量在2.5mL，最適宜的浸提溫度為60℃。蛋白酶用量是提取金針菇膳食纖維的第三因素，酶解可基本上把淀粉和蛋白質(zhì)去除掉，得到金針菇膳食纖維。當氫氧化鈉添加量在2.5mL，最適宜的浸提溫度為60℃，蛋白酶的添加量逐漸增加，蛋白質(zhì)水解也在相應(yīng)的增加，當添加量達到3000μg后，水解率趨勢下降，這是因為在底物濃度不能被酶完全飽和時，水解率隨著加酶量的增長而增長；當加入的酶量逐漸增長到能使底物濃度飽和后，水解率下降。金針菇膳食纖維提取率下降，相反，蛋白酶的添加量低于3000μg，高于1000μg，金針菇膳食纖維提取率上升，所以蛋白酶最適宜的添加量為3000μg。當浸提時間低于70 min時，金針菇膳食纖維提取率變化不大，高于110 min時，提取率逐漸平緩，并有下降的趨勢，水解時間的延長，底物濃度逐漸降低，而水解產(chǎn)物濃度不斷增大，過高的產(chǎn)物濃度和過低的底物濃度都會對水解反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用。因此得出最佳工藝條件為A2B2C2D3，即堿用量2.5mL，浸提溫度60 ℃，浸提時間90 min，蛋白酶用量3000μg，說明氫氧化鈉添加量是影響提取率的主要因素，浸提溫度對金針菇膳食纖維的提取率有著較大的影響，而浸提時間與蛋白酶用量兩者的影響相差不是很大。

表1 正交試驗因素水平表

表2 正交試驗設(shè)計與結(jié)果

2.3 膳食纖維性能的測定結(jié)果

膳食纖維膨脹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，膨脹力、溶脹度越大膳食纖維的吸水、吸油能力越強，表面積及吸附性也越大，膳食纖維的生理活性也越好[10～12]。經(jīng)測定，該研究得到的金針菇膳食纖維的持水力為3.756g . g-1，溶脹性為3.959 mL . g-1。

3 結(jié)論

利用酸-堿浸提法結(jié)合酶解法提取金針菇膳食纖維，最佳提取工藝條件為：堿用量為2.5mL，堿提取溫度為60℃，堿浸提時間為90min，蛋白酶用量為3000μg，酶解時間為90min；在此條件下金針菇膳食纖維的最大產(chǎn)率可達36.66%；膳食纖維溶脹性為3.959mL . g-1，持水力為3.756g . g-1。該試驗表明，金針菇中膳食纖維含量豐富，而且纖維品質(zhì)也較好，是提取膳食纖維的良好原料?？茖W家建議每人每日食入40 g食用纖維最為合適，我國人口眾多，因此可以看到的是我國食用纖維的市場需求量是巨大的。食用菌中含有許多有益于人體健康的成分，因而從食用菌中提取膳食纖維潛在著較大的市場開發(fā)意義。

[1]卯曉嵐.中國大型真菌[M].鄭州：河南科學技術(shù)出版社，2000，241-243.

[2]吳茂玉，葛邦國，和法濤，等.高活性苦瓜膳食纖維粉的研究[J].食品研究與開發(fā)，2007，28（2）：4-7.

[3]Grigelmo Migue IN，GorinsteinS.Characterisation of peach dietary fibreconcentrateasa food ingredients [J].Food Chemistry，1999，65（2）：175-181.

[4]張麗云，王曉光，魯春起，等.麥麩膳食纖維的研究[J].食品科學，1999，(2)：56-58.

[5]Bartolome Bjimenez Rameseg，Butler L G.Nature of the condensedtannins present in the dietary fibre fractions in foods[J].Food Chem，1995，53(4)：357-362.

[6]籍保平，尤希鳳，張博潤.蘋果渣發(fā)酵生產(chǎn)飼料蛋白的工藝條件[J].生物工程進展，1999，19(5)：30-33.

[7]黃桂英.膳食纖維與人體健康[J].中國食物與營養(yǎng)，2003，(2)2：47-48.

[8]艾仄宜，張潔，楊曉萍，等.平菇水不溶性膳食纖維的提取工藝研究[J].北方園藝，2008，(10)：181-182.

[9]PEREZ-JIMENTZ J，SERRANO J，TABERNERO M，et a1.Efects ofgrapeantioxidant dietary fiber in cardiovascular disease risk factors[J].Nutrition，2008，24：646-653.

[10]呂群金，衣杰榮，丁勇.Folin-Ciocalteu比色法測定楊桃的多酚含量[J]. 湖南農(nóng)業(yè)科學，2009，(7)：99-101.

[11]謝碧霞，李平安.膳食纖維[M]. 北京：科學出版社，2006.

[12]竹文坤，賀新生.紅平菇膳食纖維分離提取研究[J].食品研究與開發(fā)，2008，29（7）：137-140.

10.3969/j.issn.1007-550X.2015.06.001

TS202.3

A

1007-550X（2016）06-0035-06

*福建師范大學閩南科技學院科技項目（MK13003）。

2015-04-17

譚屬瓊，女，碩士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工與儲藏。