藥食兩用梔子果膳食纖維的制備及其在面制品中的應(yīng)用

◎ 吳欣怡，沈松杰，搖心宇

（浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江 杭州 311300）

梔子（Gardenia jasminoidesEllis）又名山梔子、黃梔子，在中國的主要品種為山梔子[1]。梔子果是梔子的成熟果實，作為一種傳統(tǒng)中藥，其性寒、無毒、味苦，具有止血、護(hù)肝、涼血解毒等作用，在中醫(yī)臨床中用于熱病心煩、高血壓、糖尿病等癥的治療[2]，2002年衛(wèi)生部將其納入首批的藥食兩用資源之一。

近年來，由于人民膳食結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，開始出現(xiàn)一些“富貴病”，Gassull等[3]也提出“膳食纖維學(xué)說”，發(fā)現(xiàn)“富貴病”與膳食纖維攝入量不足緊密相關(guān)。研究表明，膳食纖維具有較好的肥胖癥、糖尿病、高脂血癥等疾病的預(yù)防功能，因而，膳食纖維被稱為“第七大營養(yǎng)素”[4-5]。梔子果殼中含有豐富的膳食纖維，是潛在的膳食纖維資源，而且梔子果有較高的藥用價值，因此積極開展梔子果膳食纖維的應(yīng)用研究，對提高人民健康水平十分必要。

膳食纖維的制備方法中，目前使用較為廣泛的主要是酸堿法和酶法。酸堿法具有效率高、成本低、工藝簡單的優(yōu)點，酶法具有提取條件溫和、膳食纖維純度較高等優(yōu)點[6]。本研究將兩種方法進(jìn)行比較，選出膳食纖維得率較高的方法。通過化學(xué)法正交試驗，獲得較高膳食纖維得率的工藝方法，旨在為梔子果的綜合利用和膳食纖維的工業(yè)化生產(chǎn)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 主要儀器與材料

DFT-100中藥粉碎機（溫嶺市林大機械有限公司）、鼓風(fēng)干燥箱和真空干燥箱（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）、AE240電子分析天平（梅特勒-托多利有限公司）、離心機（德國貝克曼庫爾特公司）、pH計（德國賽多利斯公司）。

鹽酸、氫氧化鈉、無水乙醇，均為市售分析純；纖維素酶（酶活力≥100 U·mg-1）；梔子果、面粉，均為市售。

1.2 試驗方法

1.2.1 梔子果預(yù)處理

梔子果脫殼，果實和殼分離，殼清洗干燥至恒重后用中藥粉碎機粉碎，過80目篩，放置待用。

1.2.2 膳食纖維制備工藝流程

膳食纖維制備工藝流程如下：

1.2.3 膳食纖維制備

1.2.3.1 化學(xué)分離法

采用酸堿水解相結(jié)合的方法對原材料進(jìn)行處理。將已烘干的梔子果殼粉用清水清洗，除掉水溶性物質(zhì)。接著將配制好的不同pH溶液按一定固液比加入到處理好的樣品中，恒溫水浴中并不斷攪拌，使之充分水解，然后回調(diào)至中性，8 000 r·min-1離心15 min，棄上清液，將沉淀置于80 ℃的烘箱烘至衡重，即為梔子果膳食纖維。

1.2.3.2 酶法

準(zhǔn)確稱取適量梔子殼粉末，設(shè)置不同的pH、料液比加蒸餾水，再加入適量的纖維素酶，40 ℃攪拌，設(shè)定適宜地加熱時間，使之充分酶解。離心取上清液，按1∶4加入無水乙醇，醇沉后，50 ℃真空干燥，得到可溶性膳食纖維，濾餅干燥，粉碎得到不溶性膳食纖維。

1.3 檢測方法

①膳食纖維測定，采用GB/T 5009.10-2003方法。②膳食纖維得率（Y）的計算。Y(%)=m/m0×100，式中，m0為梔子果殼粉質(zhì)量（g），m為膳食纖維質(zhì)量（g）。

2 結(jié)果與分析

2.1 酶法制備梔子果膳食纖維單因素實驗

2.1.1 料液比的確定

將4份樣品，按照料液比1∶15、1∶20、1∶25、1∶30分別加入蒸餾水，調(diào)pH為5，加入2%的纖維素酶，考察料液比對梔子果膳食纖維得率的影響，結(jié)果如圖1所示。膳食纖維得率隨料液比的增加，先上升后下降，在1∶20時，膳食纖維得率有最大值7.30%。

圖1 料液比對膳食纖維得率的影響圖

2.1.2 最適溫度的確定

設(shè)定料液比1∶20，pH 5，2%的纖維素酶，設(shè)置40、50、60 ℃共3個溫度梯度，考察溫度對梔子果膳食纖維得率的影響，結(jié)果如圖2所示。由圖2可知，隨溫度升高，膳食纖維得率逐漸下降，在40 ℃有最高值，60℃達(dá)到最低，這可能是因為溫度過高，對纖維素酶活力造成破壞，因此，40 ℃為下一步實驗中制備膳食纖維的最適溫度。

圖2 溫度對膳食纖維得率的影響圖

2.1.3 最適pH值的確定

設(shè)定料液比1∶20，pH 5，2%的纖維素酶，溫度40 ℃，設(shè)定4.2、4.6、5.2三個pH濃度，pH對膳食纖維得率的影響如圖3所示。由圖3可知，隨著pH濃度的不斷增大，膳食纖維得率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在pH=4.6處有最大值，9.97%。這可能是由于pH超過一定范圍后，對纖維素酶的活力產(chǎn)生影響，因此膳食纖維得率反而下降。綜合考慮，選取4.6為酶法制備膳食纖維的最適pH。

圖3 pH對膳食纖維得率的影響圖

2.1.4 最適加熱時間的確定

設(shè)定料液比1∶20，纖維素酶添加量為2%，pH為4.6，水浴溫度40 ℃，平行設(shè)置30、60、90、120 min和150 min的加熱時間，觀察不同加熱時間對膳食纖維得率的影響，結(jié)果如圖4所示。由圖4可知，不同加熱時間對梔子果殼膳食纖維得率作用不同，在150 min時有最高值，為10.02%。120 ℃降到最低，可能是由于提取時間長，造成了纖維素和半纖維素輕度水解，而150 ℃達(dá)到最高，可能因為隨著加熱時間的延長，纖維素酶充分發(fā)揮作用，從而提高了膳食纖維得率。時間過短，可能由于酶解不充分，導(dǎo)致膳食纖維得率低。

圖4 加熱時間對膳食纖維得率的影響圖

2.1.5 纖維素酶用量的確定

設(shè)定料液比1∶20，pH為4.6，水浴溫度40 ℃，分別加入2%、4%、6%和8%的纖維素酶，其他因素不變，比較不同纖維素酶添加量對梔子果膳食纖維得率的影響，結(jié)果見圖5。由圖5所示，當(dāng)纖維素酶為4%時，膳食纖維得率最高。當(dāng)纖維素酶的添加量大于4%時，膳食纖維得率呈下降趨勢，說明過量添加纖維素酶對膳食纖維的獲得有副作用。所以選擇4%為纖維素酶的最終添加量。

圖5 纖維素酶添加量對膳食纖維得率的影響圖

2.2 化學(xué)法制備梔子果膳食纖維單因素試驗

2.2.1 最適加熱時間的確定

選定料液比為1∶20，pH為6，溫度60 ℃，平行設(shè)置60、120、180、240 min加熱時間，觀察加熱時間對膳食纖維得率的作用，結(jié)果如圖6所示。由圖6可知，加熱時間太短，可能由于分解不充分，導(dǎo)致膳食纖維得率低，隨著加熱時間增加，在180 min時達(dá)到最高，7.07%。

2.2.2 料液比的確定

設(shè)定pH為6，加熱時間180 min，溫度60 ℃，按照料液比1∶15、1∶20、1∶25、1∶30分別加入蒸餾水，考察料液比對梔子果膳食纖維得率的影響，結(jié)果如圖7所示。從圖7可以看出，隨著料液比的增加，膳食纖維得率先上升后下降，在1∶20時，膳食纖維得率有最大值7.28%。

圖6 加熱時間對膳食纖維得率的影響圖

圖7 料液比對膳食纖維得率的影響圖

2.2.3 最適溫度的確定

選定料液比為1∶20，pH為6，加熱時間180 min，溫度設(shè)置60、70、80、90 ℃，由圖8可知，溫度70 ℃時膳食纖維得率有最大值7.28%，而隨著溫度的不斷提高，膳食纖維得率不斷下降。因此選取60、70、80 ℃為化學(xué)法制備膳食纖維正交試驗溫度的3個水平。

2.2.4 最適pH值的確定

選定料液比為1∶20，加熱時間180 min，溫度70 ℃，設(shè)定2、4、6、8、10、12六個pH值，pH對膳食纖維得率的影響如圖9所示。由圖9可知，膳食纖維得率在6處有最大值10.91%，而隨著pH濃度的不斷增大，膳食纖維得率不斷下降，這可能是由于pH過高后，堿性環(huán)境使得膳食纖維中的半纖維素被降解掉，從而導(dǎo)致膳食纖維得率下降。因此選取pH 5、6、7為化學(xué)法制備膳食纖維正交試驗的3個因素水平。

圖8 溫度對膳食纖維得率的影響圖

圖9 pH對膳食纖維得率的影響圖

2.3 化學(xué)法制備梔子果膳食纖維正交試驗優(yōu)化

以pH值（A）、溫度（B）、加熱時間（C）、料液比（D）為4個考察因素，按照L9（34）進(jìn)行正交實驗優(yōu)化設(shè)計，試驗因素與水平設(shè)計見表1。

表1 正交試驗優(yōu)化水平表

由表2可以看出，在影響梔子果膳食纖維得率的因素中，A（pH）＞B（溫度）＞D（料液比）＞C（加熱時間），最佳的制備梔子果膳食纖維的工藝為A2B3C1D2，即pH 6，溫度80 ℃，加熱時間150 min，料液比1∶20，在最佳膳食纖維制備工藝條件下膳食纖維得率為13.91%。

表2 化學(xué)法制備梔子果膳食纖維正交試驗結(jié)果表

由表3可知，在pH、溫度、固液比、加熱時間中，pH、溫度、料液比對膳食纖維得率影響顯著，其中溫度影響為極顯著，而加熱時間對其影響不顯著。

表3 梔子果膳食纖維制備正交試驗方差分析表

以pH 6，溫度80 ℃，加熱時間150 min，料液比1∶20的工藝條件進(jìn)行3次重復(fù)試驗，所得的膳食纖維得率平均值與正交試驗所得最高值相差不大，因此該工藝條件結(jié)果可靠。

3 梔子果殼膳食纖維對面粉品質(zhì)的改良研究

隨著面粉精加工技術(shù)的不斷改進(jìn)，營養(yǎng)成分大量流失、糧食資源浪費是隨之帶來的極大問題。為了減少糧食加工所帶來的營養(yǎng)損耗，滿足人對綠色食品的追求，在食物中添加膳食纖維成為一種有效的方法，而面制品作為餐桌上的主食之一，是補充膳食纖維的重要載體。KAUR等[7]在意大利面中添加膳食纖維，在能滿足人們對面點感官品質(zhì)的情況下，確定膳食纖維最大添加量為15%。GóMEZ等[8]將膳食纖維添加到面粉中，通過擠壓改性后能夠有效提升面包的口感與質(zhì)量。面食種類繁多，有較大的研究空間，將梔子果膳食纖維添加到面制品中，不但可以提高國民健康水平，還能推動梔子果殼膳食纖維類食品的發(fā)展。

4 討論

目前，膳食纖維被廣泛應(yīng)用于食品中。隨著人們對健康問題的不斷關(guān)注，食品中添加膳食纖維越來越得到人們的青睞。目前，膳食纖維應(yīng)用廣泛，饅頭、酸奶、肉制品、掛面、膨化產(chǎn)品、糖果等[9]均能添加膳食纖維。隨著我國人口老齡化的不斷加劇，隨著心血管病、糖尿病等老年性疾病的不斷增加，其預(yù)防迫在眉睫，但我國關(guān)于梔子果殼膳食纖維的研發(fā)與國外還存在相當(dāng)大的差距，因此膳食纖維的開發(fā)和應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義和廣闊的市場前景[10]。

梔子果殼膳食纖維是一種優(yōu)質(zhì)的膳食纖維，具有良好的藥用價值，可作為食品添加劑，用于蛋糕、面食、等食品中，既能改善面食的品質(zhì)與口感，又能增加其韌性[11]。梔子果膳食纖維因其獨特的優(yōu)勢，今后必將成為健康食品的研究熱點。

本研究通過比較酶法和化學(xué)法制備梔子果膳食纖維可以看出，酶法的膳食纖維得率略優(yōu)于化學(xué)法。通過化學(xué)法正交優(yōu)化實驗，確定了制備梔子果膳食纖維的工藝參數(shù)，pH 6，溫度80 ℃，加熱時間150 min，固液比1∶20，在最佳膳食纖維制備工藝條件下膳食纖維得率為13.91%。