復合酶解法提取石榴皮不溶性膳食纖維工藝條件優(yōu)化

石榴為千屈菜科的一種落葉灌木。該植物擁有獨特的藥用成分，能夠有效地收斂腸胄、迅速止血，同時還能驅除體內的寄生蟲。石榴皮也稱石榴殼、安石榴酸實殼，味酸、澀，性溫，小毒，被廣泛應用于醫(yī)學實踐中。石榴皮鮮重約占果實的 40% ，其外皮部分富含諸多營養(yǎng)和生物活性成分，如纖維素、類黃酮物質、不飽和脂肪酸、蛋白質、維生素C、多酚類化合物以及多種礦物質等。膳食纖維在石榴皮內的含量較為豐富，其不僅在調節(jié)血糖、促進腸道順暢方面有著顯著效果，還展現出消炎、抗氧化和抗病毒等多種藥理活性。

膳食纖維是維持人體健康以及促進生長發(fā)育的不可或缺的營養(yǎng)素之一。杜艷等]王忠合[以石榴皮為原材料，通過一系列的單因素試驗，并結合正交試驗優(yōu)化，探究石榴皮中水不溶性膳食纖維（IDF）的最佳提取工藝，實現高效優(yōu)質提取，以更好地發(fā)揮石榴皮中膳食纖維的潛在價值。

復合酶解法是一種利用特定酶進行相應的化學反應去除一些特定結構的方法。該方法通過使用不同的酶來分解特定的生物分子，以達到改變物質性質或提取特定成分的目的。酶是一類專一性強、效率高的催化劑，如纖維素酶能降解纖維素，蛋白酶能降解蛋白質等。通過調節(jié)酶解條件，如酶解時間、酶解溫度和多種酶的配比等，可以優(yōu)化酶解過程，提高特定物質的溶出比率，進而提高產出率。本試驗采用酶解法從石榴皮的膳食纖維中分離出IDF，通過單因素和正交試驗方法探究各類酶添加量、酶解溫度和水浴時間對IDF提取的影響，并篩選出最佳配比，為后續(xù)膳食纖維提取及合理利用提供參考。

1材料與方法

1.1供試材料

市售新鮮石榴、果膠酶（酶活力 50000U/g 、木瓜蛋白酶（酶活力 10000U/mg 、纖維素酶（效價2000U/g ），鹽酸、氫氧化鈉均為分析純。

數顯式電熱恒溫水浴鍋（HWS-24型）；低速自動平衡離心機（TD25型）；電熱恒溫鼓風干燥箱（101FA-0型）；高速多功能粉碎機（XA-1型）；電子分析天平（AR124CN型）。

1.2試驗方法

工藝流程：石榴皮 → 烘干 → 粉碎 → 過100目篩 → 滅菌 → 酶解 → 酶滅活 過濾、離心 烘干 → 提取石榴皮不溶性膳食纖維。

1.2.1石榴皮預處理 選取新鮮無腐爛的石榴，將其剝皮后清水沖洗 5min ，并輕搓其表面；而后剪切成 左右的小塊；在 電熱恒溫鼓風干燥箱中脫水干燥至恒重；用粉碎機粉碎，隨后過100目篩除去未被徹底粉碎的較大顆粒[2]。

1.2.2恒溫酶解將制作好的石榴皮粉末與蒸餾水按 1：25（m：V） 的料液比進行混合，并加入一定比例的果膠酶、木瓜蛋白酶和纖維素酶，同時放入石榴皮粉末溶液中，在恒溫條件下進行酶解反應，均勻攪拌反應物以保證反應徹底4]。

1.2.3酶滅活使用果膠酶、纖維素酶等復合酶進行酶解試驗后，立即放入沸水中加熱 10min ，使酶完全失活。

1.2.4離心將上述溶液冷卻至室溫，隨后使用離心機以 4000r/min 對溶液進行充分的離心處理，持續(xù) 10min 。

1.2.5干燥將離心管內的沉淀物質在恒溫箱中進行烘干，烘干溫度 ，避免IDF被高溫破壞[5]。

1.3石榴皮中IDF提取試驗設計

1.3.1單因素試驗 在預試驗基礎上，以果膠酶、木瓜蛋白酶和纖維素酶的添加量、酶解溫度、水浴時間為要素因子，各基礎條件如表1所示，研究各因素對石榴皮中IDF得率的影響。單因素試驗水平見表2。

1.3.2IDF正交試驗 單因素試驗結果顯示纖維素酶對IDF的得率影響不明顯，因此選擇果膠酶添加量、木瓜蛋白酶添加量、酶解溫度及水浴時間等對石榴皮IDF得率影響較大的因素，并在纖維素酶添加量 0.75% 的情況下，進行 正交優(yōu)化試驗，以確定石榴皮中IDF提取的最佳工藝條件。

石榴皮IDF得率的正交試驗設計見表3。

1.4測定項目及方法

1.4.1IDF得率 根據GB5009.88—2023《食品中膳食纖維的測定》中酶重量法對原料的IDF含量進行測定。石榴皮中IDF得率的計算如式（1）。

1.4.2石榴皮中IDF持水力 參考文獻[7]的方法測定石榴皮中IDF持水力。稱取樣品 1.000g 于燒杯中，放入蒸餾水 50mL ，于 浸泡 24h ，3000r/min 離心 15min ，去除上清液，稱樣品濕質量 ，于 下烘干至恒重，稱樣品的干質量 。持水率計算如式（2）。

試驗條件下，果膠酶的最佳添加量為 1.00% 。

2.1.2木瓜蛋白酶 由圖2可知，隨著木瓜蛋白酶添加量逐漸增加，石榴皮中IDF得率呈先上升后下降的趨勢。木瓜蛋白酶的添加量為 1.25% 時，IDF得率最大，為 47.93% ，而后逐漸降低。原因可能是剛開始反應時原料中的蛋白質充足，酶一直在分解蛋白質，導致IDF不斷被解離外露，使得IDF的得率不斷增加；當原料中絕大部分蛋白質被分解后，IDF的得率達到最大值；隨著反應繼續(xù)進行，則會導致IDF被分解，得率也隨之下降8。因此，本試驗條件下，木瓜蛋白酶的最佳添加量為 1.25% ○

1.4.3石榴皮中IDF溶脹性的測定 稱取樣品1.000g 于 10mL 量筒中，微振蕩，讀取干品體積 再轉移于 量筒中，放入蒸餾水50℃下振蕩 24h ，測量體積 。溶脹性計算如式（3）。

2結果與分析

2.1單因素試驗

2.1.1果膠酶 由圖1可知，果膠酶加人量控制在一定范圍內，IDF得率隨其添加量的增加呈現先上升后下降的趨勢，在添加量為 1.00% 時，石榴皮IDF得率最高，為 41.64% ，而后得率下降。因此，本

2.1.3纖維素酶 由圖3可知，石榴皮IDF得率隨纖維素酶加入量的增加呈先上升后降低的趨勢。當纖維素酶的添加量為 0.75% 時，石榴皮IDF的得率最大，為 33.02% ，而后呈下降趨勢。原因可能是纖維素酶會酶解部分IDF，使得其得率降低，且纖維素酶濃度達到一定值后，底物濃度相對不能飽和，會導致酶的作用受阻，對提取造成一定影響[。結果表明，本試驗條件下，適宜的纖維素酶添加量為0.75% 。由于纖維素酶對石榴皮提取IDF影響較小且得率較低，故而不將纖維素酶添加量作為影響石榴皮IDF得率的主要因素，其添加量的影響不用于正交優(yōu)化試驗。

2.1.4酶解溫度 由圖4可知，隨著溫度逐步升高，石榴皮IDF得率呈先升高后降低的趨勢。當溫度達 50℃時，石榴皮IDF得率達到最大值，為42.14% ；而后隨著酶解溫度持續(xù)升高，石榴皮IDF的得率緩慢降低；至 時，IDF得率變化較小，原因可能是酶在較高溫度時空間結構發(fā)生改變而失活。因此，本試驗條件下，最佳酶解溫度為50℃。

2.1.5水浴時間 由圖5可知，隨水浴時間的增加，石榴皮IDF得率呈先升高后降低的趨勢。當水浴 時，石榴皮IDF的得率達到最大值，為34.32% ，而后其得率降低。原因可能是酶的水解提取達到最大值的同時，纖維素酶會隨著水浴時間的延長進一步酶解IDF，導致其得率下降。因此，本試驗條件下，最佳水浴時間為 。

2.2 正交優(yōu)化試驗

由表4可知，4個因素對石榴皮IDF得率的影響由大到小依次為 。由表5可知，果膠酶添加量對石榴皮IDF得率的影響具有統計學意義（ Plt;0.01 ），酶解溫度和水浴時間對石榴皮IDF得率的影響具有統計學意義（ Plt;0.05） ，而木瓜蛋白酶的添加量對石榴皮IDF得率的影響相對較小。在實際應用中，結合表4調整提取條件和參數，從k 值可以看出，提取石榴皮IDF的理論最佳工藝組合是 ，即果膠酶和木瓜蛋白酶添加量均為 1.00% ，復合酶配比為1：1，酶解溫度50℃，水浴時間 。該條件不在正交組合的9組試驗中，故在該條件下進行單獨試驗得出最終IDF得率。

2.3 最佳工藝組合驗證試驗

基于正交優(yōu)化試驗結果的條件進行重復試驗，最終得出石榴皮IDF得率為 47.93% 。在最佳工藝組合作用下，所得IDF的持水力、溶脹性分別為

3結論與討論

單因素試驗發(fā)現，木瓜蛋白酶對IDF得率影響較大；果膠酶和纖維素酶次之。通過正交試驗優(yōu)化提取工藝流程，確定了最佳的酶濃度、酶解溫度和水浴時間的組合。在料液比 1：25（m：V） ，纖維素酶添加量 0.75% 條件下，果膠酶和木瓜蛋白酶添加量均為 1.00% ，即復合酶配比1：1，酶解水浴適宜時間 ，酶解水浴適宜溫度50℃。在此條件下，IDF得率達到了較高水平，為 47.93% ，較杜艷等的酶法提取IDF得率 31.87% 和段振[1的堿法提取IDF得率30.42% 高；且工藝環(huán)保高效，產品優(yōu)質精細。本試驗提取石榴皮膳食纖維為粗提取物，所得產品呈黃褐色，需進一步脫色，后續(xù)試驗可在此基礎上增添對粗提物的檢測或堿浸法或乙酸乙酯浸泡用以提純膳食纖維。

膳食纖維市場有良好的發(fā)展前景。本研究結果為石榴皮膳食纖維的高效提取提供了參考，優(yōu)化后的提取工藝流程具有較高的穩(wěn)定性和可操作性，可在工業(yè)生產中廣泛應用，提高了石榴皮的利用率和經濟效益。未來，石榴皮膳食纖維可在食品、醫(yī)藥和保健品行業(yè)發(fā)揮更大作用，尤其是在開發(fā)功能性食品、營養(yǎng)補充劑以及低糖或高纖維飲品方面。與市面上其他膳食纖維制品相比，石榴皮膳食纖維不僅具備獨特的抗氧化特性，還可通過環(huán)保的提取工藝降低生產成本，增強其市場競爭力。

參考文獻

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（責任編輯：李媛）