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酸棗不溶性膳食纖維的提取工藝及性質(zhì)*

張嚴(yán)磊1，高永霞1，王梅2

(1.陜西中醫(yī)學(xué)院/陜西省中藥資源產(chǎn)業(yè)化協(xié)同創(chuàng)新中心，陜西省中藥基礎(chǔ)與新藥研究重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西咸陽(yáng)712083；

2.陜西中醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院，陜西咸陽(yáng)712083)

摘要：以酸棗果肉為原料，利用化學(xué)法提取不溶性膳食纖維(IDF)。在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上采用正交實(shí)驗(yàn)研究A(NaOH濃度)、B(料液比)、C(提取溫度)、D(提取時(shí)間)對(duì)IDF得率的影響。結(jié)果表明，對(duì)IDF得率的影響大小為A>C>B>D；IDF最佳提取工藝參數(shù)為溫度50℃，料液比1：5 g/mL，NaOH濃度3 %，時(shí)間40 min，IDF得率可達(dá)37.9 %，產(chǎn)品為淡黃色粉末，持水力、持油力、膨脹率分別為3.586 7 g/g、2.390 6 g/g和22.2 mL/g。

關(guān)鍵詞：酸棗果肉；水不溶性膳食纖維；提取工藝；性質(zhì)

膳食纖維是指不能被人體消化的多糖類(lèi)碳水化合物和木質(zhì)素的總稱(chēng)，根據(jù)水溶性的不同，膳食纖維分為不溶性膳食纖維(IDF)和可溶性膳食纖維(SDF)兩類(lèi)[1]。作為功能性食品的基料之一，膳食纖維具有降血糖、控制體重、調(diào)節(jié)腸道菌群等多種功能[2]，因此越來(lái)越受到關(guān)注。酸棗(Ziziphusjujubavar.spinosa)為鼠李科早熟植物，廣泛分布于中國(guó)各地。成熟的酸棗去除果肉后的果仁——酸棗仁是中國(guó)傳統(tǒng)名貴中藥材，含有黃酮、皂苷、生物堿等多種活性成分，具有鎮(zhèn)靜催眠的功效[3]。對(duì)于酸棗的利用主要以采收酸棗仁藥用為主，酸棗果肉則大多被當(dāng)作廢棄物丟棄。酸棗果肉也富含多種活性成分，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[4]。因此對(duì)酸棗果肉進(jìn)行開(kāi)發(fā)和利用，是提高酸棗資源利用率，增加酸棗產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)附加值的一條有效途徑。

與酸棗同屬鼠李科的大棗，富含纖維，采用酶法和化學(xué)法從大棗殘?jiān)刑崛〔蝗苄陨攀忱w維[5～6]。從酸棗中提取膳食纖維研究還未見(jiàn)報(bào)道，因此本研究利用化學(xué)法首次從酸棗色素及酸棗多糖殘余的酸棗渣中提取不溶性膳食纖維，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化提取工藝，并測(cè)定酸棗渣水不溶性膳食纖維的主要性能指標(biāo)。酸棗渣水不溶性膳食纖維具有很好的持水性、持油性及膨脹性。

1材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器

實(shí)驗(yàn)材料新鮮酸棗采自陜西省澄城縣，去核，果肉干燥后粉碎過(guò)篩，分別用石油醚、乙醇、水除脂、提取色素、提取多糖，殘?jiān)稍锖蠓鬯檫^(guò)篩備用；95 %乙醇、無(wú)水乙醇、去離子水等試劑及溶劑均為分析純。

實(shí)驗(yàn)儀器HH-4型電熱恒溫水浴鍋，北京科偉永興儀器有限公司；SHB-III循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；101-1電熱鼓風(fēng)干燥箱，北京科偉永興儀器有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1酸棗渣水不溶性膳食纖維的提取工藝

酸棗果肉渣烘干—粉碎—過(guò)篩，取酸棗果肉殘?jiān)奂尤胍欢舛鹊腘aOH溶液(一定的水浴溫度和水浴時(shí)間)—抽濾—濾渣雙氧水脫色—抽濾—濾渣水洗—乙醇洗—干燥稱(chēng)重。酸棗渣水不溶性膳食得率/%)=酸棗渣水不溶性膳食纖維的質(zhì)量(g)/酸棗渣樣品質(zhì)量(g)×100%。

1.2.2單因素實(shí)驗(yàn)

氫氧化鈉濃度對(duì)酸棗渣水不溶性膳食纖維得率的影響：每份酸棗渣粉分別加入濃度為3 %、4 %、5 %、6 %、7 %、8 %的NaOH溶液，料液比1：6，提取溫度50℃，提取時(shí)間50 min。料液比對(duì)酸棗渣水不溶性膳食纖維得率的影響：每份酸棗渣粉分別加入料液比為1：5、1：6、1：7、1：8、1：9的NaOH溶液，NaOH濃度5 %，提取溫度50℃，提取時(shí)間50 min。提取溫度對(duì)酸棗渣水不溶性膳食纖維得率的影響：每份酸棗渣粉分別置于溫度為50℃、60℃、70℃、80℃、90℃的水浴中，料液比1：6，NaOH濃度5 %，提取時(shí)間50 min。提取時(shí)間對(duì)酸棗渣水不溶性膳食纖維得率的影響：每份酸棗渣粉分別提取30 min、40 min、50 min、60 min、70 min，料液比1：6，提取溫度50℃，NaOH濃度5 %。在單因素實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，考查NaOH濃度、料液比、提取時(shí)間、提取溫度對(duì)酸棗渣水不溶性膳食纖維得率的影響，并設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)，進(jìn)一步確定酸棗渣水不溶性膳食纖維的最佳提取工藝。

1.2.3正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果設(shè)計(jì)4因素3水平正交實(shí)驗(yàn)(表1)。

表1　正交實(shí)驗(yàn)因素及水平

1.2.4酸棗渣水不溶性膳食纖維性質(zhì)測(cè)定

持水力測(cè)定在大棗IDF維持水力測(cè)定方法[5,7]做少許修改。離心管干燥加入酸棗渣水不溶性膳食纖維1.000 g稱(chēng)重，加入去離子水5.000 g混合30 s后計(jì)時(shí)，每隔5 min振蕩1次，20 min后離心(1 000 r/min，15 min)，棄上清液。持水力(g/g)=離心后離心管質(zhì)量-干燥離心管質(zhì)量。

持油力測(cè)定[5,7]取0.500 0 g干燥酸棗渣水不溶性膳食纖維樣品，加入到干燥離心管中稱(chēng)重，加入食用油5.000 g，混合30 s后計(jì)時(shí)，每隔5 min振蕩1次，30 min后離心(1 600 r/min，25 min)，棄去上清液。持油力 (g/g)=離心后干燥管質(zhì)量-加入油之前離心管質(zhì)量。

膨脹率測(cè)定[5,7]準(zhǔn)確稱(chēng)取干燥的酸棗渣水不溶性膳食纖維1.000 g，置于干燥的量筒中，讀取膳食纖維體積，加入50 mL蒸餾水，振蕩后室溫靜置24 h，讀取液體中膳食纖維的體積。膨脹率(mL/g)=(溶脹后膳食纖維的體積-溶脹前膳食纖維的體積)/膳食纖維樣品質(zhì)量。

2結(jié)果與分析

2.1氫氧化鈉濃度對(duì)酸棗IDF得率的影響

提取溫度50℃，料液比1：6，提取時(shí)間50 min條件下，酸棗IDF得率隨著NaOH濃度的增加而降低(圖1)，在濃度為4 %～5 %的區(qū)間，得率趨于穩(wěn)定，濃度大于5 %后一直處于下降的趨勢(shì)，因此選擇NaOH濃度5 %為實(shí)驗(yàn)濃度。

圖1　氫氧化鈉濃度對(duì)酸棗IDF得率的影響

2.2料液比對(duì)酸棗IDF得率的影響

NaOH濃度5 %，溫度50℃，提取時(shí)間50 min的條件下，酸棗IDF的得率隨著料液比的增大呈下降的趨勢(shì)(圖2)，料液比1：5時(shí)得率最高，超過(guò)1：6之后趨于穩(wěn)定，因此選擇料液比1：6為實(shí)驗(yàn)的料液比。

圖2　料液比對(duì)酸棗IDF得率的影響

2.3提取溫度對(duì)酸棗IDF得率的影響

在料液比1：6，氫氧化鈉濃度5 %，提取時(shí)間50 min的條件下，酸棗IDF得率隨著溫度的升高而降低(圖3)，50℃的條件下，酸棗IDF的得率最高，溫度大于50℃以后產(chǎn)率一直趨于下降，從而選擇50℃為最佳提取實(shí)驗(yàn)溫度。

圖3　提取溫度對(duì)酸棗IDF得率的影響

2.4提取時(shí)間對(duì)酸棗IDF得率的影響

在料液比1：6，溫度50℃，NaOH濃度5 %的條件下，酸棗渣水不溶性膳食纖維的得率隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而下降(圖4)，超過(guò)50 min后，膳食纖維的得率趨于穩(wěn)定，因此選擇50 min為實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

圖4　提取時(shí)間對(duì)酸棗IDF得率的影響

2.5正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

正交實(shí)驗(yàn)采用了4因素3水平來(lái)設(shè)計(jì)，研究了A(NaOH濃度)、B(料液比)、C(提取溫度)、D(提取時(shí)間)對(duì)酸棗渣水不溶性膳食纖維(IDF)得率的影響(表2)，并進(jìn)一步優(yōu)化了提取工藝。結(jié)果表明，A(NaOH濃度)、B(料液比)、C(提取溫度)、D(提取時(shí)間)對(duì)酸棗渣水不溶性膳食纖維得率的影響大小為A>C>B>D。

表2　正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.6酸棗IDF主要性能指標(biāo)

參考文獻(xiàn)對(duì)酸棗渣水不溶性膳食纖維的主要性能指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)定(表3)。這些指標(biāo)皆高于[5～7]所報(bào)道的大棗水不溶性膳食纖維，因此酸棗渣水不溶性膳食纖維具有很高的開(kāi)發(fā)潛力，是酸棗資源綜合開(kāi)發(fā)利用的一條新途徑。

表3　酸棗渣水不溶性膳食纖維的性能指標(biāo)

3結(jié)語(yǔ)

影響酸棗渣水不溶性膳食纖維得率的因素為A(NaOH濃度)>C(提取溫度)>B(料液比)>D(提取時(shí)間)。

酸棗渣水不溶性膳食纖維最佳提取工藝條件為溫度50℃，料液比1：5 g/mL，NaOH濃度3 %，提取時(shí)間40 min，在該條件下酸棗渣水不溶性膳食纖維的得率達(dá)37.89 %。

酸棗渣水不溶性膳食纖維的持水力、持油力、膨脹率分別為3.5867 g/g、2.3906 g/g和22.2 mL/g。

[1]吳暉，候萍，李曉鳳，等.不同原料中膳食纖維的提取及其特征研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代食品科學(xué)，2008，24(1)：91-95.

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Extraction Technology and Properties of Insoluble Dietary Fiber from

Ziziphus jujuba var.spinosa

ZHANG Yan-lei1， GAO Yong-xia1， WANG Mei2

(1.Shaanxi University of Chinese Medicine/Shaanxi Collaborative Innovation Center of Industrialization of Traditional Chinese Medicine Resources;

Shaanxi Key Laboratory of New Drugs and Bioactive Constituents of Traditional Chinese Medicine,Xianyang Shaanxi 712083,P.R.China;

2.The Affiliated Hospital of Shaanxi University of Chinese Medicine,Xianyang Shaanxi 712083,P.R.China)

Abstract:Taking the Ziziphus jujuba var.spinosa as raw material， to extract insoluble dietary fiber (IDF).Based on the single factor experiment， orthogonal experiment on influence of A (NaOH concentration)， B (the ratio of to liquid)， C (extraction temperature)and D (extraction time) on the yield of insoluble dietary fiber from the Ziziphus jujuba var.spinosa was processed.The results showed that the impact of these factors on the yield of dietary fiber extracted from Ziziphus jujuba var.spinosa was A>C>B>D; the optimum extraction process of insoluble dietary fiber was: temperature of 50℃， ratio of material to liquid 1：5 g/mL，3 % NaOH concentration，40 min.Under the optimized condition， yield of the insoluble dietary fiber could up to 37.9 %， the production was a powder with light yellow color，and its water holding capacity，oil absorption capacity，and expansion rate were 3.586 7 g/g， 2.390 6 g/g and 22.2 mL/g respectively.

Key words:Zizyphus jujube var.spinosa;insoluble dietary fiber;extraction technology;functional properties

中圖分類(lèi)號(hào)：TS 255

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-8246(2015)05-0018-04

通訊作者簡(jiǎn)介：王梅(1971-)，女，主任藥師，碩士，主要從事中藥資源化學(xué)研究。E-mail：wangm1379@163.com

作者簡(jiǎn)介：第一張嚴(yán)磊(1984-)，男，講師，博士，主要從事中藥資源化學(xué)研究。E-mail：nwuzyl@163.com

基金項(xiàng)目：陜西省科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計(jì)劃項(xiàng)目(2011KTCL03-05)，陜西省教育廳產(chǎn)業(yè)化中試項(xiàng)目(2010JC05)。

收稿日期：*2015-04-16

doi10.16473/j.cnki.xblykx1972.2015.05.004