沙果渣膳食纖維過氧化氫脫色工藝研究

朱 丹，牛廣財(cái)，朱光怡 ，蔡亞平，王艷紅，肖翠紅

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院，黑龍江 大慶 163319；2.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué) 食品學(xué)院，黑龍江 大慶 163319）

沙果（Malusasiatica）是東北地區(qū)夏秋季節(jié)大量上市的地產(chǎn)水果，在生產(chǎn)濃縮汁時(shí)產(chǎn)生大量的廢渣，由該果渣制備的膳食纖維顏色較深，需要進(jìn)行脫色處理。膳食纖維常用的脫色方法有過氧化氫（H2O2）氧化法、活性炭法、臭氧脫色法等。H2O2方法不會(huì)引入其他的離子，是較理想的膳食纖維脫色劑。采用H2O2法對沙果渣膳食纖維進(jìn)行脫色處理，研究沙果渣膳食纖維最佳脫色工藝，以期為高品質(zhì)沙果渣膳食纖維的生產(chǎn)及應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

沙果渣為黑龍江省大慶森陽果蔬食品科技有限公司沙果榨汁后的鮮渣；纖維素酶（40 000 U/g），購自上海如吉生物科技發(fā)展有限公司；30%過氧化氫溶液、氫氧化鈉、鹽酸、95%乙醇、石油醚、丙酮均為分析純，購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

AR2140電子天平：奧豪斯國際貿(mào)易（上海）有限公司；TDL-S-A離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；UV-1100紫外可見分光光度計(jì)：上海美譜達(dá)儀器有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 沙果渣膳食纖維制備 將干沙果渣粉碎后過60目篩，以1∶15料液比加入85%乙醇浸提2次，離心分離后，繼續(xù)用丙酮洗滌沉淀，揮干后將沉淀在干燥箱中低溫干燥。按1∶20料液比用水將預(yù)處理后的沙果渣粉調(diào)成懸濁液，加入纖維素酶，在酶用量50 U/g、酶解溫度45℃ 和pH4.6條件下酶解80 min，濾渣經(jīng)干燥得到IDF；收集濾液，于60℃下減壓濃縮，加入4倍體積無水乙醇密閉，靜置過夜，抽濾，將沉淀物干燥得到SDF。

1.3.2 單因素試驗(yàn) 取一定量的沙果渣膳食纖維，按照料液比1∶10加入不同濃度的H2O2中溶液，攪拌速度 1 600 r/min。 H2O2溶液濃度（A）分別為 1%，3%，5%，7%，9%；脫色溫度（B）分別為 45，55，65，75，85℃；pH（C）分別為 7，8，9，10，11；脫色時(shí)間（D）分別為1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 h。 脫色后在 3 000 r/min 下離心15 min，以離心后的液體吸光度值為指標(biāo)，考察H2O2對沙果渣膳食纖維脫色效果的影響。

1.3.3 正交試驗(yàn) 在單因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行4因素3水平正交試驗(yàn)，以離心后液體的吸光度值為指標(biāo)，確定最佳脫色工藝條件。試驗(yàn)的因素水平見表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.4 脫色效果評(píng)定

測定濾液在260 nm的吸光度值 （蒸餾水為空白）。吸光值越大，脫色效果越好。

2 結(jié)果與分析

2.1 H2O2濃度對沙果渣膳食纖維脫色效果的影響

H2O2濃度對沙果渣膳食纖維脫色效果的影響見圖1。

圖1 H2O2濃度對沙果渣膳食纖維脫色效果的影響Figure 1 Effect of H2O2 concentration on decolorization of dietary fiber from malusasiatica residue

由圖1可知：H2O2低濃時(shí)較度，脫色速率較慢，脫色效果相對較差；隨著H2O2濃度的增加，脫色效率逐漸增大，脫色效果逐漸增加；當(dāng)過氧化氫濃度超過5%時(shí)，吸光度值趨于平緩。

由圖1還可看出：H2O2濃度越高，脫色劑的無效分解現(xiàn)象會(huì)加重，還會(huì)增加生產(chǎn)成本。因此，選擇1%，3%，5%進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.2 脫色溫度對沙果渣膳食纖維脫色效果的影響

溫度對膳食纖維脫色效果的影響見圖2。

圖2 脫色溫度對沙果渣膳食纖維脫色效果的影響Figure 2 Effect of temperature on decolorization of dietary fiber from malusasiatica residue

由圖2可知：在45～65℃之間，吸光值呈上升趨勢，在65℃達(dá)到最高值后又逐漸下降；在85℃時(shí)，吸光值達(dá)到最低，可能由過高的溫度造成H2O2無效分解所致。因此，選擇55，65，75℃進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.3 pH對沙果渣膳食纖維脫色效果的影響

pH對沙果渣膳食纖維脫色效果的影響見圖3。

圖3 pH對沙果渣膳食纖維脫色效果的影響Figure 3 Effect of pH on decolorization of dietary fiber from malusasiatica residue

由圖3可知：堿性條件下脫色效果較好，原因在于在堿性介質(zhì)中，H2O2轉(zhuǎn)變生成的過氧氫離子是活性漂白離子，其與共軛羰基結(jié)構(gòu)反應(yīng)破壞發(fā)色基團(tuán)，起到脫色的目的；但是當(dāng)pH超過9以后，吸光值呈下降趨勢，可能是由于pH增加造成H2O2無效分解所致；當(dāng)pH大于11時(shí)，脫色過程反應(yīng)劇烈，出現(xiàn)大量泡沫，且堿性過強(qiáng)對膳食纖維會(huì)造成一定損傷。因此，選用pH為8，9，10進(jìn)行正交試驗(yàn)。

2.4 脫色時(shí)間對沙果渣膳食纖維脫色效果的影響

脫色時(shí)間對沙果渣膳食纖維脫色效果的影響見圖4。

圖4 脫色時(shí)間對沙果渣膳食纖維脫色效果的影響Figure 4 Effect of time on decolorization of dietary fiber from malusasiatica residue

由圖4可知：隨著脫色時(shí)間的延長，脫色效果總體呈上升趨勢；當(dāng)脫色時(shí)間達(dá)到1.5 h時(shí)，H2O2基本分解結(jié)束，不再產(chǎn)生活性物質(zhì)，吸光度值趨于穩(wěn)定。因此，選用時(shí)間 1.0，1.5，2.0 h 為正交試驗(yàn)的 3 個(gè)水平。

2.5 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

正交試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Results of orthogonal test

由極差分析結(jié)果可知：影響沙果渣膳食纖維脫色的因素按主次順序?yàn)锳＞D＞B＞C，其中，H2O2濃度對脫色效果影響最大，脫色時(shí)間、脫色溫度和pH影響次之：最佳組合為A1B2C2D2，該條件下的濾液吸光度值為0.897。由此確定沙果渣膳食纖維H2O2脫色的最佳工藝條件為：料液比1∶10，H2O2濃度3%，脫色時(shí)間1.5 h，脫色溫度 65℃，pH為9。此時(shí)吸光度值為0.897，脫色效果最好。

3 結(jié)論

用H2O2法對沙果渣膳食纖維進(jìn)行脫色處理時(shí)，影響脫色的主要因素為H2O2濃度和脫色時(shí)間，脫色溫度和pH次之。由正交試驗(yàn)確定的脫色最佳工藝條件為：料液比 1∶10，H2O2濃度 3%，脫色時(shí)間 1.5 h，脫色溫度65℃，pH為 9，此時(shí)吸光度值0.897，脫色效果最好。

［1］Elleuch M，Bedigian D，Roiseux O，et al.Dietary fiber and fiber-rich by-products of food processing： Characterization，technological functionality and commercial applications： a review［J］.Food Chemistry，2011，124（2）： 411-421.

［2］丁莎莎，黃立新，張彩虹，等.膳食纖維的制備、性能測定及改性的研究進(jìn)展［J］.食品工業(yè)科技，2016，37（8）： 381-386.

［3］縱偉，張薇薇，范運(yùn)濤，等.棗渣水不溶性膳食纖維超聲脫色工藝研究［Jl.中國食品添加劑，2014，（3）： 65-68.

［4］朱鳳霞，林親錄，梁盈，等.響應(yīng)面法優(yōu)化香菇膳食纖維脫色效果及抗氧化活性研究［J］.糧食與油，2015，28（1）：31-35.

［5］王安建，李靜，王學(xué)麗，等.發(fā)酵香菇柄膳食纖維的雙氧水超聲波脫色工藝研究［J］.包裝與食品機(jī)械，2017，35（1）：19-23.

［6］紀(jì)鐵鵬.馬鈴薯膳食纖維的脫色及在饃片中的應(yīng)用［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52（19）：4769-4771.

［7］楊道蘭，汪建旭，馮煒弘，等.豆渣膳食纖維脫色工藝優(yōu)化及其物化特性［J］.西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2013，22（4）： 83-91.

［8］李蕊岑，陳雪峰，武鳳玲.蘋果膳食纖維的超聲輔助臭氧脫色工藝［J］.食品與發(fā)酵工業(yè)，2013，39（12）：131-134.

［9］王慶玲，朱莉，孟春棉，等.番茄皮渣膳食纖維的理化性質(zhì)及其結(jié)構(gòu)表征［J］.現(xiàn)代食品科技，2014，30（11）：60-64.

［10］侯麗娟，牟建樓，何思魯，王頡.不同提取方式對蘋果渣中膳食纖維品質(zhì)的影響研究［J］.食品科技，2016，41（6）：255-259.

［11］李睿，陳雪峰，麻佩佩.蘋果渣膳食纖維超聲波輔助脫色的工藝參數(shù)研究［J］.食品工業(yè)，2013，34（3）：128-131.

［12］何余堂，宮照杰.玉米花絲多糖脫色方法的研究［J］.食品科學(xué)，2009，30（18）：50-53.