甜菜渣膳食纖維的提取與功能性分析

關(guān)鍵詞膳食纖維;甜菜渣；可溶性膳食纖維；不溶性膳食纖維；持水力中圖分類號(hào) TS249 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1007-7731（2025）12-0107-03DOI號(hào) 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.12.025

Extraction and functional analysis of dietary fiber from sugar beet pulp

SHI Xiuhua LI Shan JIN Tianyou CHEN Yaoyao KANG Yuhong （Xinjiang Agricultural Vocational and Technical University， Changji 8311Oo， China）

AbstractTo improve the utilization of sugar beet pulp，sugarbeet pulp was used as raw material to analyze its main components such as soluble dietary fiber and insoluble dietary fiber.Dietary fiber was extracted using chemical and enzymatic （single and compound）methods，and the extraction rates of different methods were compared.The swelling powerand water-holdingcapacitywerealso measured.Theresultsshowed thatthe total dietar fiber content in sugar beet pulp was relatively high，at 43.57 g/100 . The extraction rate of dietary fiber using a combination of α （2 -amylase and cellulase was higher，reaching 65.27% . Theswelling capacity and water-holding capacity of soluble dietary fiber extracted by the enzymatic method were 4.8mL/g and 4.125g/g ，respectively，higher than those of insoluble dietary fiber.Theresults provide areference for the eficientutilization and production research of sugar beet pulp.

Keywordsdietary fiber; sugar beet pulp; extraction;soluble dietary fiber;insoluble dietary fiber;water-holding capacity

膳食纖維在蔬菜、水果、粗糧雜糧、豆類及菌藻類等食物中含量豐富，根據(jù)溶解性不同可分為可溶性膳食纖維（SDF）和不溶性膳食纖維（IDF），該元素雖然不能被人體消化吸收，但具有重要的生理作用。張燦等2和陶春生3分別將刺梨膳食纖維提取物和麥麩膳食纖維添加到面條中，改善了面條的煮制特性和咀嚼性，增加了面條的麥香味。謝婷等4研究表明，膳食纖維具有良好保持油、水體系平衡和凝膠的功能，使產(chǎn)品口感潤滑，是理想的脂肪替代品，可以應(yīng)用到肉制品加工中。

甜菜作為一種重要的經(jīng)濟(jì)作物，廣泛用于制糖、飼料和食品加工等行業(yè)，甜菜粕為甜菜壓榨制糖后剩余的廢渣，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值。利用甜菜渣生產(chǎn)食用膳食纖維可有效提高其利用率，且甜菜渣膳食纖維具有持水性高、膠體形成能力強(qiáng)和原料廉價(jià)易得等特點(diǎn)[5]。甜菜渣膳食纖維有關(guān)研究已取得一定進(jìn)展[6-7]，研究內(nèi)容包括其化學(xué)結(jié)構(gòu)，對(duì)人體生理功能的調(diào)節(jié)作用及其作用機(jī)制、工業(yè)化提取工藝的優(yōu)化、改性技術(shù)的開發(fā)，以及在重金屬廢水處理中的應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域。這些研究不僅大幅提升了甜菜渣的利用價(jià)值，同時(shí)防止其因腐敗變質(zhì)導(dǎo)致的環(huán)境污染問題。本研究分析了甜菜渣的主要成分，比較了化學(xué)法和酶解法的膳食纖維提取率，測定提取膳食纖維的膨脹力和持水力，為今后甜菜渣膳食纖維的應(yīng)用提供依據(jù)，為甜菜渣的有效利用和生產(chǎn)研究提供參考。

1材料與方法

1.1材料與儀器

甜菜，市場采購； ∝- 淀粉酶，纖維素酶，無水乙醇，硫酸銅，硼酸，氫氧化鈉， 0.1mol/L 鹽酸溶液，斐林試劑A液（硫酸銅溶液）和B液（酒石酸鉀鈉和氫氧化鈉混合溶液）均為分析純試劑，均購自國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。FA1004B電子天平，上海精密儀器儀表有限公司；DS-1高速組織搗碎機(jī)，無錫萊浦儀器設(shè)備有限公司；DHG-9620真空干燥箱，上海恒科億豐實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；高速臺(tái)式離心機(jī)（TDL—5—A），上海安亭儀器廠。

1.2試驗(yàn)方法

收集制糖后的甜菜渣，用大量清水沖洗，并適當(dāng)攪拌去除甜菜渣上殘留的糖分、澄清劑等，以及其他表面雜質(zhì)。清洗后置于托盤中自然風(fēng)干，將甜菜渣攤開 8cm 左右厚度自然晾曬2d左右，經(jīng)常翻動(dòng)，防止發(fā)霉。熱風(fēng)干燥機(jī)調(diào)至 60～80°C 進(jìn)行干燥，干燥后用粉碎機(jī)將甜菜渣粉碎過60目篩，密封后放干燥處儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 測定指標(biāo)及方法

1.3.1甜菜渣成分測定 （1）酶一重量法測定膳食纖維含量：先對(duì)甜菜渣樣品進(jìn)行酶解，然后通過乙醇沉淀得到膳食纖維殘?jiān)?，?jīng)過濾、洗滌、干燥和稱重等步驟，計(jì)算膳食纖維的含量；同時(shí)測定甜菜渣中SDF和IDF含量。（2）重量法測定果膠含量：先將甜菜渣樣品用酸提取，然后加入鈣鹽，使果膠沉淀，以確定果膠的含量。（3）酸水解一斐林試劑法測定淀粉含量：準(zhǔn)確稱取樣品，放入錐形瓶中進(jìn)行酸水解，再用氫氧化鈉溶液中和水解液進(jìn)行斐林試劑反應(yīng)，通過滴定法，計(jì)算出樣品中的葡萄糖含量，進(jìn)而推算出淀粉含量。（4凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量：準(zhǔn)確稱取樣品，加入硫酸銅一硫酸鉀催化劑消化至溶液呈藍(lán)綠色澄清透明，加熱冷卻后，加入適量的氫氧化鈉溶液進(jìn)行蒸餾。滴定吸收液，記錄消耗鹽酸的體積，計(jì)算蛋白質(zhì)含量。

1.3.2甜菜渣中膳食纖維的提取 （1）化學(xué)法提?。禾鸩嗽?$$ 堿浸泡 （75^°C，30min 0 $$ 酸浸泡 $$ 過濾，其中濾渣脫色（ 3% 雙氧水， 20min ）干燥 $$ IDF，濾液沉淀 $$ 過濾 $$ 濾渣干燥 $$ SDF。（2）酶解法提取：① 單一酶處理法：甜菜渣 α- 淀粉酶水解（ 45°C ，45min） 水浴滅酶（ 100^°C ， 30min ） $$ 離心1 （3000r/min，5min） ，離心后濾渣烘干 $$ IDF沉淀，上清液沉淀（加入無水乙醇） $$ 離心 （3000r/min 5min）?SDF ② 復(fù)合酶處理法：甜菜渣 -淀粉酶水解 （45°C，45min） $$ 水浴滅酶（ ^{100°C，30min）} 纖維素酶水解 （45°C，45min） 水浴滅酶 100% ，30min， 一離心 （3000r/min，5min） ，離心后濾渣烘干 $$ IDF，上清液沉淀（加入無水乙醇） $$ 離心 （3000r/min 5min）SDF ?？偵攀忱w維提取率計(jì)算如式（1）。

總膳食纖維提取率 （%）=（ΩIDF+SDF+ /樣品重量 ×100 （1）

1.3.3甜菜渣膳食纖維的膨脹力和持水力 膳食纖維膨脹力：分別稱取SDF、IDF 1g 放人 10mL 量筒，讀取記錄其體積，將產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至 50mL 量筒中再加人 50mL 蒸餾水，攪拌均勻后在室溫條件下放置24h ，再次讀取記錄其體積。計(jì)算如式（2）。

膨脹力 （mL/g）=[ 膨脹后產(chǎn)品體積－干產(chǎn)品體 積]產(chǎn)品干重 （2）

（2）膳食纖維持水力：分別稱 1g SDF、IDF粉末，加入適量蒸餾搖勻靜置1h，濾紙過濾后稱量并記錄膳食纖維質(zhì)量。計(jì)算如式（3）。

持水力 （g/g） =[產(chǎn)品濕重-產(chǎn)品干重]產(chǎn)品干重（3）

1.4數(shù)據(jù)處理

使用Excel軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。

2結(jié)果與分析

2.1 甜菜渣成分

由表1可知，膳食纖維是甜菜渣的重要成分，含量為 43.57g/100g 其中，IDF含量高于SDF，甜菜渣還含有一定量的淀粉，蛋白質(zhì)和果膠含量較少。

2.2 甜菜渣膳食纖維的提取

由于甜菜渣中SDF含量不高，淀粉含量也較少，酶解時(shí)分別比較了只添加 α -淀粉單一酶水解和既添加 ∝ -淀粉酶又添加纖維素酶兩種水解酶的提取率。由表2可知，化學(xué)提取法、單一酶解法和復(fù)合酶解法的提取率分別為 43.65%.47.38% 和 65.27% ，復(fù)合酶解法提取的膳食纖維得率相對(duì)較高?；瘜W(xué)法提取過程中用堿和酸浸泡，可能會(huì)破壞膳食纖維，或者可能會(huì)產(chǎn)生一些其他反應(yīng)使膳食纖維含量減少。

2.3甜菜渣膳食纖維的膨脹力和持水力

由圖1可知，化學(xué)提取法、單一酶解法和復(fù)合酶解法提取的SDF持水力和膨脹力均比IDF大，其中復(fù)合酶解法提取的膳食纖維持水力和膨脹力最大，SDF的膨脹力和持水力分別為 4.8mL/g 和 4.125g/g ，IDF膨脹力和持水力分別為 1.3mL/g 和 1.835g/g 。這是因?yàn)镾DF的化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有較多具有親水性的極性基團(tuán)，會(huì)與水分子形成氫鍵，吸水后體積膨脹，具有較強(qiáng)的持水性和膨脹力8。而IDF的結(jié)構(gòu)比較緊密，在水中不易溶解，和水的相互作用相對(duì)較弱，因此持水力和膨脹力相對(duì)較小。

3結(jié)論與討論

本研究發(fā)現(xiàn)，甜菜渣中的主要成分是膳食纖維，膳食纖維主要為IDF，同時(shí)含有少量的淀粉和蛋白質(zhì)。酶解法提取膳食纖維是通過多種酶的共同作用去除食材中的蛋白質(zhì)、淀粉、脂類和還原糖類等非膳食纖維組分9。試驗(yàn)中添加的 ∝ -淀粉酶可以分解甜菜渣中的淀粉，纖維素酶能分解纖維素和半纖維素，能更精準(zhǔn)地去除雜質(zhì)，將膳食纖維更好地釋放出來，獲得更高的得率。本研究發(fā)現(xiàn)，提取膳食纖維過程中，化學(xué)法提取的膳食纖維得率較低，與許錫凱等[0]研究結(jié)果一致?；瘜W(xué)試劑的殘留會(huì)直接影響膳食纖維的品質(zhì)，酸堿處理也會(huì)降低膳食纖維的持水性和膨脹性[。采用酶解法可以提高膳食纖維的提取率，其中添加 ∝ -淀粉酶和纖維素酶兩種酶，其提取率最高，為 65.27% 。本研究發(fā)現(xiàn)，提取的膳食纖維中SDF的膨脹力和持水力較強(qiáng)。

綜上，本研究分析了甜菜渣化學(xué)成分，提取了其膳食纖維，測定其膨脹力和持水力，結(jié)果表明，膳食纖維是甜菜渣的重要組成成分，復(fù)合酶解法的膳食纖維提取率最高，為 65.27% ，其中SDF持水力和膨脹力均較高。研究結(jié)果為甜菜渣膳食纖維的進(jìn)一步提取利用提供參考。

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（責(zé)任編輯：胡立萍）