楊 峰，楊秀玖，陳 堯，海 洪

（1. 武警黃金第九支隊，海南 海口 571127； 2. 桂林理工大學(xué)，廣西礦冶與環(huán)境科學(xué)實驗中心，化學(xué)與生物工程學(xué)院, 廣西 桂林 541004）

科研與開發(fā)

香蕉皮中膳食纖維總量提取的工藝研究

楊 峰1，楊秀玖1，陳 堯2，海 洪2

（1. 武警黃金第九支隊，海南 ?？?571127； 2. 桂林理工大學(xué)，廣西礦冶與環(huán)境科學(xué)實驗中心，化學(xué)與生物工程學(xué)院, 廣西 桂林 541004）

研究了從香蕉皮中提取膳食纖維的兩種工藝：酶堿法、純酶法；確定了最佳提取率的條件：NaOH溶液濃度、水浴時間、α-淀粉酶加酶量、胃蛋白酶加酶量，對提取香蕉皮膳食纖維總量的影響。實驗結(jié)果表明：NaOH溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%，水浴時間為50 min，α-淀粉酶加酶量為0.3 g，胃蛋白酶加酶量為0.3 g時，這兩種方法對總膳食纖維質(zhì)量的提取率均達到70%以上。并且分別確定了兩種方法所提取的水溶性膳食纖維和非溶性膳食纖維的量，更清楚了解了不同的纖維在香蕉皮中的比例。結(jié)果表明：水溶性膳食纖維隨實驗因素變化不明顯，非溶性膳食纖維對各個實驗因素較為敏感，在適當(dāng)?shù)募用噶?、NaOH溶液濃度、水浴時間下可得到最優(yōu)提取。

香蕉皮；膳食纖維；酶堿法；純酶法

膳食纖維（Dietary fiber，DF）是不易被消化的食物營養(yǎng)素，主要來自于植物的細(xì)胞壁，包含纖維素、半纖維素、樹脂、果膠及木質(zhì)素等[1-3]。可分為兩個基本類型：水溶性膳食纖維（SDF）[4]與非水溶性膳食纖維（IDF）[5]。水溶性膳食纖維可減緩消化速度、排泄膽固醇，讓血液中的血糖和膽固醇控制在最理想的水平；非水溶性膳食纖維可降低罹患腸癌的風(fēng)險，并且減低消化道中細(xì)菌排出的毒素[6-9]。因此，在人們越來越重視健康的今天，對于膳食纖維的開發(fā)研究已經(jīng)是迫在眉睫[10-14]。

香蕉為芭蕉科植物甘蕉的果實，味香、富于營養(yǎng)，原產(chǎn)東南亞熱帶地區(qū)，終年可獲。除供生食外，還可制作多種加工品：罐頭、果脯、香蕉干、果汁、香精等[15]。而在香蕉制作成加工品的過程中傳統(tǒng)做法是將它的皮作為廢棄物扔掉（香蕉皮重量一般占果重量的30%左右），丟棄香蕉皮造成了資源的嚴(yán)重浪費。并且香蕉皮中含有豐富蛋白質(zhì)、脂肪、糖以及K、Ca、Mg、S、Fe、Zn等十幾種元素，同時還含有大量的果膠低聚糖、纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等膳食纖維等[16]。因此將香蕉皮中的膳食纖維提取出來具有將低成本廢棄物轉(zhuǎn)化成高端產(chǎn)品的重大意義。本實驗即采用酶堿法和純酶法兩種方法針對香蕉皮中的膳食纖維的提取工藝進行相關(guān)研究，并對比兩種方法的優(yōu)劣。

1 實驗部分

1.1 材料、試劑與儀器設(shè)備

1.1.1 材料與試劑

香蕉皮（桂林理工大學(xué)生物教研室提供）；氫氧化鈉（分析純，廣東汕頭西隴化工股份有限公司）；HCL（分析純，廉匯市愛廉化試劑有限公司）；α-淀粉酶（成都格雷西亞化學(xué)技術(shù)有限公司）；胃蛋白酶（河南億諾生物科技有限公司）；等其它試劑均為分析純。實驗用水為二次蒸餾水。

1.1.2 儀器與設(shè)備

DHG-9036A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（上海躍進醫(yī)療器械廠）；循環(huán)水式真空泵（北京卓信偉業(yè)科技有限公司）；恒溫水浴鍋（江蘇省金壇市醫(yī)療儀器廠）；KDM控溫電熱套（山東鄄城華魯電熱儀器有限公司）；BCD-218（KK22F66TL）冰箱（博西華家用電器有限公司）；DL-5-B型飛鴿牌離心機（上海安亭科學(xué)儀器廠）

1.2 實驗方法

1.2.1 香蕉皮粉的備制

將新鮮的香蕉皮切塊放入燒杯中，加水至沒過香蕉皮，加熱至沸騰；緩緩攪拌3 min（去除香蕉皮中的一些可溶性糖類和色素等）。將香蕉皮倒出，瀝干，放入電熱恒溫抽風(fēng)真空干燥箱中干燥30 min，取出，置于粉碎機中粉碎到80目左右(香蕉皮粉)，放入燒杯中備用，并用保鮮膜封口，防止吸潮。

1.2.2 酶堿法制取膳食纖維

分別稱取2.5 g香蕉皮粉，放入已編號（1、2、3、4）的4個燒杯中；向上述燒杯中分別加入50 mL蒸餾水，攪拌加熱至沸騰3 min；冷卻至室溫，用磷酸鹽緩沖液調(diào)節(jié)pH=5.5左右；再分別加入0.5 g α -淀粉酶。繼續(xù)加熱至沸騰滅酶，冷卻至室溫，按從 1號到 4號燒杯的順序分別加入不同濃度的NaOH溶液50 mL，混勻，60℃水浴1 h。完成后取出，進行抽濾，濾渣用蒸餾水洗滌至中性后放入真空干燥箱中進行干燥，最后得到的黑色粉末為非溶性膳食纖維；濾液用3% HCl中洗滌至中性后放入離心機3 000 r/min離心15 min，沉淀為蛋白質(zhì)，收集上清液。上清液用3倍體積的乙醇析出沉淀，沉淀放入真空干燥箱中進行干燥，得到粉末為水溶性膳食纖維。稱量得出的膳食纖維量并記錄。

1.2.3 純酶法制取膳食纖維

分別稱取2.5 g香蕉皮粉，放入已編號（1、2、3、4）的四個燒杯中；向上述燒杯中分別加入50 mL蒸餾水，攪拌加熱至沸騰3 min；冷卻至室溫，用磷酸鹽緩沖液調(diào)節(jié)pH=5.5左右；按從1號到4號燒杯的順序分別加入α-淀粉酶0.2、0.3、0.4、0.5 g，混勻，60 ℃水浴1 h。再分別加入50 mL的蒸餾水，加熱至沸騰滅酶，冷卻至室溫后調(diào)節(jié)其pH =2.0左右。分別稱取0.3 g胃蛋白酶，加入各個燒杯中；混勻，55 ℃水浴1 h。完成后取出，進行抽濾，濾渣用蒸餾水洗滌至中性后放入真空干燥箱中進行干燥，最后得到的黑色粉末為非溶性膳食纖維；濾液放入離心機3 000 r/min離心15 min，沉淀為蛋白質(zhì)，收集上清液。上清液用3倍體積的乙醇析出沉淀，沉淀放入真空干燥箱中進行干燥，得到粉末為水溶性膳食纖維。稱量得出的膳食纖維量并記錄。

2 結(jié)果與討論

2.1 酶堿法制取膳食纖維

由于不同濃度的NaOH溶液對膳食纖維總提取率有著至關(guān)重要的影響。因此我們按從1號到4號燒杯的順序分別加入3%、4%、5%、6%的NaOH溶液50 mL對膳食纖維進行提取，結(jié)果如表1。

表1 堿溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)對膳食纖維總提取率的影響Table 1 Influence of alkali solution quality on total yield of dietary fiber

圖1 氫氧化鈉濃度與所得IDF和SDF質(zhì)量關(guān)系圖Fig.1 Relationship chart of sodium hydroxide concentration and IDF and the SDF quality

從圖1中可以得出，當(dāng)NaOH溶液濃度為5%時所得的水溶性和非溶性膳食纖維量均為最大，其中非溶性纖維的提取受NaOH溶液濃度影響較大，確定提取的最佳NaOH溶液濃度為5%。

水浴時間的長短對膳食纖維總提取率有著很大影響。因此對水浴的時間進行了優(yōu)化，1號燒杯水浴40 min，2號燒杯水浴50 min，3號燒杯水浴60 min，4號燒杯水浴70 min。確定了水浴時間對總膳食纖維提取率的影響，結(jié)果如表2。

表2 堿溶液水浴時間對膳食纖維總提取率的影響Table 2 The influence of the water bath time on total extraction rate of dietary fiber

圖2 氫氧化鈉溶液水浴時間與所得IDF和SDF質(zhì)量關(guān)系Fig.2 Relationship chart of sodium hydroxide solution water bath time and IDF and the SDF quality

從圖2中可以得出，當(dāng)加入NaOH溶液后水浴50 min所得的非溶性膳食纖維量最大，而水溶性膳食纖維還是維持相對平穩(wěn)的提取率，因此在堿法提取時，應(yīng)選取的條件是用5%的NaOH溶液水浴50 min。

2.2 純酶法制取膳食纖維

在純酶法試驗中α-淀粉酶、胃蛋白酶的加入量對總膳食纖維提取率有很大影響。首先，分別加入α-淀粉酶0.2、0.3、0.4、0.5 g對總膳食纖維提取率進行優(yōu)化，結(jié)果見表3。

表3 α-淀粉酶加酶量對總膳食纖維提取率的影響數(shù)據(jù)Table 3 Effect of α-amylase dosage on the extraction rate of dietary fiber

從圖3中可以看出α-淀粉酶加酶量對水溶性膳食纖維沒有太顯著變化，而在加酶量為0.3g時所得的非溶性膳食纖維量為最大，選取α-淀粉酶加酶量為50 mL水0.3 g。

圖3 α-淀粉酶加酶量與所得IDF和SDF質(zhì)量關(guān)系圖Fig.3 Relationship chart of α-amylase dosage and IDF and SDF quality

圖4 胃蛋白酶加酶量與所得IDF和SDF質(zhì)量關(guān)系圖Fig.4 Relationship chart of pepsin dosage and IDF and SDF quality

在純酶法試驗中，我們研究了胃蛋白酶加酶量對總膳食纖維提取率的影響，結(jié)果見表4。胃蛋白酶的加入量：1號燒杯水浴0.2 g，2號燒杯水浴0.3 g，3號燒杯水浴0.4 g，4號燒杯水浴0.5 g。

從圖4中可以得出，在胃蛋白酶為0.3 g時所得的水溶性非溶性膳食纖維都為最大。確定了酶法提取膳食纖維時加酶量，α-淀粉酶與胃蛋白酶都為50 mL水0.3 g，即0.006 g/mg。

表4 胃蛋白酶加酶量對總膳食纖維提取率的影響數(shù)據(jù)表Table 4 Effect of pepsin dosage on the total extraction rate of dietary fiber

3 結(jié) 論

通過對香蕉皮進行酶堿法和純酶法提取膳食纖維的工藝研究表明，在酶堿法提取中，堿溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和水浴時間會影響膳食纖維的提取率，在氫氧化鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%和水浴時間為50 min的時候可以得到最大的總膳食纖維提取率。在純酶法提取中，α-淀粉酶與胃蛋白酶的加酶量會影響膳食纖維的提取率，在α-淀粉酶與胃蛋白酶的加酶量都為沒50 mL水0.3 g 時所得到的總膳食纖維提取率最大。

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2015版?；纺夸洯h(huán)氧樹脂被刪

日前，安監(jiān)理總局、工信部、公安部環(huán)保部、交通部、農(nóng)業(yè)部、衛(wèi)計委、質(zhì)監(jiān)總局及鐵路局、民航局，聯(lián)合發(fā)布2015版危險化學(xué)品目錄，環(huán)氧樹脂已被新版目錄剔除。據(jù)專家介紹，2002版危險化學(xué)品名錄曾收錄環(huán)氧樹脂。

據(jù)專家介紹，其實環(huán)氧樹脂本身并不是?；?，鑒于應(yīng)用過程中部分需使用溶劑，所以生產(chǎn)廠家添加溶劑后出廠，這類添加產(chǎn)品自然涉“危”;《危險化學(xué)品名錄(2002版)》未加區(qū)分將環(huán)氧樹脂全部收入，給正常產(chǎn)銷儲帶來了不必要麻煩。

這次以原國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局公告2015年第5號令發(fā)布的《危險化學(xué)品目錄(2015版)》，糾正了這一界定據(jù)國家樹脂網(wǎng)專家介紹，——閃點高于35℃，但不超過60℃的液體如果在持續(xù)燃燒性試驗中得到否定結(jié)果，則可將其視為非易燃液體，不作為易燃液體管理。

Study on Extraction Processes of Dietary Fiber in Banana Peel

YANG Feng1,YANG Xiu-jiu1,CHEN Yao2,HAI Hong2

（1. No.9 Gold Geological Part of CAPF, Hainan Haikou 571127，China；2. Guangxi Scientific Experiment Center of Mining, Metallurgy and Environment，Guilin University of Technology, Guangxi Guilin 541004, China）

Two extraction processes of dietary fiber from banana peel were studied, including enzyme-alkali method and enzyme method. The best extraction conditions were determined through investigating effect of NaOH solution concentration, water bath time, alpha-amylase dosage and pepsin dosage on extraction of dietary fiber from banana peel. Experimental results show that: when alkali solution concentration is 5%, bath time is 50min, alpha-amylase dosage is 0.3 g / 50 mL water, pepsin dosage 0.3 g/50 mL water, dietary fiber extraction rates of the two methods all are more than 70% .Extraction rates of the two methods for water-soluble dietary fiber and water insoluble dietary fiber were determined to more clearly know the proportion of different fiber in the banana peel. The results show that: the extraction rate of the water-soluble dietary fiber does not change significantly with the experimental factors, the extraction rate of the water insoluble dietary fiber is more sensitive to various experimental factors, and the extraction rate can be increased by optimizing extraction conditions.

Banana peel; Dietary fiber; Alkaline process; Enzyme method

TQ 028

： A

： 1671-0460（2015）03-0441-04

廣西礦冶與環(huán)境科學(xué)實驗中心項目（No.KH2012YB020）資助。

2014-10-16

楊峰（1988-），男，碩士研究生，研究方向：生化分析。E-mail：likeyangff@126.com。