梔子皮中水不溶性膳食纖維的提取工藝研究

梔子皮中水不溶性膳食纖維的提取工藝研究

隨著人們生活水平的提高，食品結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化。膳食纖維作為一種功能性食品基料也日益受到人們的關(guān)注。膳食纖維(dietaryfiber,DF)是指不能被人體內(nèi)源酶消化吸收的可食性植物細(xì)胞、多糖、木質(zhì)素以及相關(guān)物質(zhì)的總和。按其水溶性的不同又可將DF分為水溶性膳食纖維(solubIedietaryfiber,SDF)和水不溶性膳食纖維(insolubIedietaryfiber,IDF)2類。膳食纖維因其具有較強(qiáng)的持油、持水力,及具有增溶和誘導(dǎo)微生物的作用而引起各國營養(yǎng)學(xué)家的關(guān)注。它雖不具營養(yǎng)價值,但與人體的營養(yǎng)和疾病有著密切關(guān)系.能預(yù)防和治療多種疾病,如直腸癌、糖尿病、高血壓、闌尾炎、痔瘡等,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”。膳食纖維的生產(chǎn)與應(yīng)用在發(fā)達(dá)國家早已引起重視,我國在膳食纖維方面的研究與開發(fā)雖然起步較晚,但我國膳食纖維的生產(chǎn)用料來源十分廣闊,各種糧食種子皮、各類加工食品剩留下的殘?jiān)约岸喾N水果的果皮均可開發(fā)利用且數(shù)量十分龐大。本文以柚子皮為原料進(jìn)行研究。柚子皮中含有大量膳食纖維,但柚子皮的綜合利用尚未引起人們的足夠的重視,絕大部分柚子皮因霉?fàn)€變質(zhì)而丟棄,造成了資源的浪費(fèi)而且污染了環(huán)境。本實(shí)驗(yàn)通過乙醇沉淀法提取柚子皮中水溶性膳食纖維,并采用化學(xué)分離法、酶法、酶與化學(xué)結(jié)合法從柚子皮中提取水不溶性膳食纖維,并且對3種方法所得的水不溶性膳食纖維產(chǎn)品的品質(zhì)進(jìn)行了分析比較。1實(shí)驗(yàn)部分1.1淀粉酶酶活力柚子皮,由市售新鮮柚子剝皮而得;胰蛋白酶(酶活力≥2500μg·mg-1);淀粉酶(酶活力≥2000μg·mg-1);無水乙醇、無水乙醚、氫氧化鈉、鹽酸為分析純,其它試劑為化學(xué)純。1.2氣調(diào)和煙氣烘干器202-2-S型電熱恒溫干燥箱;DZKW-C型電子恒溫水浴鍋;12孔型玻璃儀器氣流烘干器;AR1140/C型電子天平;RONGSHENGBCD-196/HC型電冰箱;RE52CS型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀;SX2-4-10型箱式電阻爐。1.3實(shí)驗(yàn)方法1.3.1原材料的預(yù)處理柚子皮→干燥箱中以105℃烘3h→粉碎過0.45mm篩→實(shí)驗(yàn)樣品。1.3.2淀粉、石灰、水分蛋白質(zhì)(N×5.48):按參考文獻(xiàn)測定;淀粉:AOAC-14.032;灰分:AOAC-14.006;水分:AOAC-14.004;脂肪:AOAC-14.018。1.3.3水生食品纖維的提取1.3.3.去蛋白溶液的制備用4倍體積于樣品的乙酸乙酯或汽油在25℃下浸泡實(shí)驗(yàn)樣品3h,用蒸餾水清洗出殘留有機(jī)溶劑,抽濾,清洗,烘干(102℃),得脫脂樣品。1.3.3.2.提取工藝脫脂樣品→干燥、粉碎→酸提取→過濾→濾液(用4倍體積的無水乙醇處理)→過濾→濾渣(干燥)→水溶性膳食纖維。1.3.4不溶性食品纖維的提取和性質(zhì)測試1.3.4.蛋白質(zhì)的提取稱取5.000g樣品→40℃NaOH溶液(pH=12)浸泡50min(用以分解樣品中的蛋白質(zhì))→常壓過濾,用蒸餾水漂洗至中性→80℃HCl溶液(pH=2)浸泡90min(用以分解除去樣品中的淀粉)→蒸餾水漂洗至中性→過濾→烘干→稱重→磨細(xì)→過篩→成品。1.3.4.入胰蛋白酶稱取5.000g樣品→pH=7的NH4Ac標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液浸泡,加入胰蛋白酶[酶用量0.25g·(100g)-1原料]常溫下水解2h→常壓過濾,蒸餾水漂洗數(shù)遍→1℃下用0.5%的淀粉酶溶液水解2h→蒸餾水漂洗數(shù)遍→過濾→烘干→稱重→磨細(xì)→過篩→成品。1.3.4.3.酶和化學(xué)結(jié)合法提取不溶性水纖維先用酶法提取再接著用化學(xué)法提取。1.3.4.4.通過各種方法測定不同水不相容纖維中蛋白質(zhì)的含量按參考文獻(xiàn)測定。1.3.4.持水力的測定稱取膳食纖維0.5000g→在25℃下用蒸餾水飽和2h→濾紙上瀝干到不滴水→將結(jié)合了水的膳食纖維移至潔凈表面皿上稱重→換算成每g纖維的持水力。持水力=樣品濕重(g)?樣品干重(g)樣品干重(g)=樣品濕重(g)-樣品干重(g)樣品干重(g)1.3.4.纖維膨脹力的測定稱取0.5000g膳食纖維放到10mL的量筒中,讀取干品體積(mL)→用蒸餾水浸泡,室溫下放置24h→讀取纖維在量筒中自由膨脹的體積(mL)→換算成每克纖維的膨脹力。膨脹力=溶脹后纖維的體積(mL)?干品體積(mL)樣品干重(g)=溶脹后纖維的體積(mL)-干品體積(mL)樣品干重(g)2結(jié)果與討論2.1一般化學(xué)成分為桃子皮的含量按1.3.2中的各種測定方法,測定柚子皮中常規(guī)化學(xué)成分的含量,測定結(jié)果見表1。2.2正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果經(jīng)過對影響水溶性膳食纖維提取率的各因素初步分析,找出4個主要影響因素,即提取溫度(℃)、pH值、提取時間(min)及提取液用量(mL·g-1),結(jié)果見表2。通過正交實(shí)驗(yàn),得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,見表3。由表3得知,水溶性膳食纖維的最佳提取工藝組合是:溫度100℃、pH值5.0、時間15min、提取液用量10mL·g-1。由極差值得出各因素的主次關(guān)系為:溫度>pH值>時間>提取液用量。為了確定最佳工藝的準(zhǔn)確性,以所確定最佳工藝參數(shù)組合做驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),結(jié)果是水溶性膳食纖維提取率為7.10%,因此證明上述結(jié)論是正確的。2.3不同酶法提取的膳食纖維所得水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率、及產(chǎn)品中蛋白質(zhì)含量的比較見表4。表4表明,用酶與化學(xué)結(jié)合法所得的水不溶性膳食纖維產(chǎn)率雖然較低,但蛋白質(zhì)含量也最低,說明用該法提取到的膳食纖維最純凈。而酶法提取的產(chǎn)品純度次之,化學(xué)法提取的產(chǎn)品純度是3種方法中最差的。2.4膳食纖維持水力的測定不同方法制取的水不溶性膳食纖維的持水力、膨脹力見表5。水不溶性膳食纖維持水力與膨脹力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(qiáng),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。表5的數(shù)據(jù)顯示酶、化學(xué)結(jié)合法提取得的膳食纖維的持水力、膨脹力都是最佳的,表明用該法提取的膳食纖維質(zhì)量較好。3柚子皮提取物的功能特性,其文化性質(zhì)為(1)水溶性膳食纖維的最佳提取工藝組合是:溫度100℃、pH值5.0、時間15min、提取液用量10mL·g-1。(2)采用酶與化學(xué)結(jié)合法提取的水不溶性膳食纖維膳食纖維產(chǎn)品純度最高、生理活性最好,其產(chǎn)率為50.98%,蛋白質(zhì)含量為1.35%,持水力和膨脹力分別為2.09g·g-1、3.199mL·g-1。所以,在3種提取方法中酶與化學(xué)結(jié)合法提取的水不溶性膳食纖維品質(zhì)最好。(3)柚子皮中含有大量的膳食纖維,而且產(chǎn)品無粗糙感,口感良好,還帶有柚子特有