趙 靜（甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工學(xué)院 甘肅天水 741025）

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利用纖維素酶對(duì)葡萄皮渣中可溶性膳食纖維的提取研究

趙 靜
（甘肅工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院化工學(xué)院 甘肅天水 741025）

以巨峰葡萄皮渣為原料，研究酶法提取葡萄皮渣可溶性膳食纖維的最佳條件。以酶量、pH 值、提取溫度、提取時(shí)間進(jìn)行單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，酶法提取葡萄皮渣可溶性膳食纖維最佳條件為：纖維素酶量為2.2 %，溫度為45℃，提取時(shí)間為6h，pH 值5.5，提取可溶性膳食纖維的含量達(dá)到13.60%。

葡萄皮渣；可溶性膳食纖維；纖維素酶

作為榨汁和釀酒加工過程的大量副產(chǎn)物葡萄皮渣，主要包括葡萄皮、果梗、種子等，約占葡萄加工量的25%～30%。國外一些葡萄酒產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的國家，對(duì)葡萄廢棄物的研究和利用很重視， 從葡萄廢棄物中提取有益的物質(zhì)，包括酚類化合物、酒石酸鹽、檸檬酸、葡萄籽油、膳食纖維等，并已應(yīng)用到食品、醫(yī)學(xué)等行業(yè)中，形成了一定的市場(chǎng)規(guī)模。膳食纖維是一種不能被人體消化的碳水化合物，被譽(yù)為“第七營養(yǎng)元素”。它包含纖維素、半纖維素、樹脂、果膠及木質(zhì)素等。依據(jù)膳食纖維的水溶性可分為兩個(gè)基本類型：可溶性膳食纖維（SDF）與不可溶性膳食纖維（IDF）?？扇苄陨攀忱w維不僅持水能力和結(jié)合水力高，而且可減緩消化速度和最快速排泄膽固醇，有助于調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)功能，促進(jìn)體內(nèi)有毒重金屬的排出，因此，對(duì)可溶性膳食纖維的提取及利用就顯得尤為重要。

本實(shí)驗(yàn)用酶法提取可溶性膳食纖維，通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)，葡萄皮渣可溶性膳食纖維提取的最佳工藝條件，為酶法提取可溶性膳食纖維提供一定的理論依據(jù)。

1、材料與方法

1.1材料

試驗(yàn)原料：葡萄采自甘肅省天水市麥積區(qū)社棠鎮(zhèn)東山葡萄基地，自釀葡萄酒所分離出的葡萄皮渣。

1.2實(shí)驗(yàn)方法

測(cè)定樣品中粗蛋白的含量采用凱式定氮法；可溶性膳食纖維的提取是將葡萄皮渣置于鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)，80℃干燥24h。粉碎后，過60目篩，利用無水乙醚對(duì)粉碎的材料進(jìn)行浸泡，以除去脂肪，再用80%vol的乙醇洗滌殘醚后烘干。按1∶20的料液比加蒸餾水浸泡12h。接著向樣品浸泡液中加0.5%NaOH溶液，于50℃水浴箱中攪拌處理2h。調(diào)pH值，加入纖維素酶，酶解，酶解反應(yīng)結(jié)束后，升溫至100℃，滅酶10min，晾涼后，以4000r/min離心25min，取上清液，離心所得的上清液加熱蒸發(fā)至原溶液體積的1/3。向濃縮好的溶液中加入4倍體積的無水乙醇，并靜置60min，靜置后的沉淀離心，以4000r/min，25min，回收上清液，沉淀于烘箱內(nèi)105℃烘干，稱其質(zhì)量，所得沉淀為SDF。

2、結(jié)果與分析

2.1葡萄皮渣成分分析

葡萄皮渣中脂肪的含量為5.23%，故用無水乙醚浸泡進(jìn)行脫脂后提取。見表1。

表1　葡萄皮渣的成分含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)W/W，%）

2.2單因素試驗(yàn)分析

2.2.1纖維素酶量的影響

設(shè)置纖維素酶量梯度，其他條件為溫度40℃，時(shí)間5h，pH5.0，見表2。

表2　纖維素酶量對(duì)可溶性膳食纖維提取含量的影響

實(shí)驗(yàn)表明，不同纖維素酶濃度梯度與可溶性膳食纖維的提取含量均有顯著差異。在纖維素酶量為1.5%～2.5%范圍內(nèi)，提取含量隨酶量的增加而提高，達(dá)到最高值后隨酶量增加而下降。最適纖維素酶量為2.02%。

2.2.2溫度的影響

設(shè)置溫度梯度，其他條件為酶量2.2 %，時(shí)間 5h，pH5.0，見表3。

表3　溫度對(duì)可溶性膳食纖維提取含量的影響

實(shí)驗(yàn)表明，在溫度為35～55℃范圍內(nèi)，隨溫度的提高，可溶性膳食纖維的提取含量不斷提高，到達(dá)45℃時(shí)達(dá)到最高提取含量，之后開始下降。

2.2.3pH 值的影響

設(shè)置pH值梯度，其他條件為酶量2.2%，溫度50℃，時(shí)間4h，見表4。

表4　pH值對(duì)可溶性膳食纖維提取含量的影響

實(shí)驗(yàn)表明，可溶性膳食纖維的提取含量隨pH值的升高先升后降，在pH5.5附近達(dá)到最高提取含量。纖維原料在弱酸性條件下空間結(jié)構(gòu)松散，利于酶與原料充分接觸，而且在弱酸性條件下，酶的活力也較大。

2.2.4時(shí)間的影響

設(shè)置時(shí)間梯度，其他條件為酶量2.2%，溫度45℃，pH5.5，見表5。

表5　反應(yīng)時(shí)間對(duì)可溶性膳食纖維提取含量的影響

37.42　9.47　13.35　9.38　8.39平均值　7.37　9.40　13.40　9.36　8.62差異顯著性　a=0.05　c　b　a　b　b a=0.01　C　B　A　B　B

實(shí)驗(yàn)表明，在一定的反應(yīng)時(shí)間范圍內(nèi)，可溶性膳食纖維的提取含量隨時(shí)間的增加而提高，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間達(dá)到6h時(shí)，可溶性膳食纖維的提取含量達(dá)到最高；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間超過6h后，可溶性膳食纖維的提取含量逐漸下降。因?yàn)殡S著酶解時(shí)間的延長(zhǎng)，纖維素酶充分酶解底物，導(dǎo)致部分可溶性膳食纖維聚合度降低，不能被無水乙醇沉淀，造成提取含量降低。

2.3正交實(shí)驗(yàn)分析

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，采用4因素3水平進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。分別以纖維素酶用量、提取溫度、提取時(shí)間、pH值為4因素，SDF含量為指標(biāo)進(jìn)行正交試驗(yàn)，進(jìn)一步優(yōu)化纖維素酶提取葡萄皮渣中SDF的最優(yōu)工藝參數(shù)，最終確定酶法提取可溶性膳食纖維最佳工藝條件為，纖維素酶量為2.2%，溫度為45℃，反應(yīng)時(shí)間為6h，pH值5.5，其所得的可溶性纖維最高。

3、結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采取用酶法提取葡萄皮渣中可溶性膳食纖維，通過纖維素酶降解纖維素，使之轉(zhuǎn)化成小分子的單糖或者寡糖，提高了SDF的取得率。酶法所得的產(chǎn)品色澤淺，純度較高，易漂白。酶法提取葡萄皮渣中可溶性膳食纖維實(shí)驗(yàn)受多方面因素的影響，其中主要包括纖維素酶用量、反應(yīng)時(shí)間、pH值以及溫度4個(gè)因素。本實(shí)驗(yàn)采取了一系列單因素試驗(yàn)，選取適宜的條件范圍進(jìn)行正交試驗(yàn)，最終確定最佳提取條件是：纖維素酶量為2.2%，溫度為45℃，反應(yīng)時(shí)間6h，pH值為5.5。

［1］李煥霞，任志，王華. 我國膳食纖維研究現(xiàn)狀分析［J］.中國食品添加劑，2007（2）：161-164.

［2］孫艷，房玉林，等.葡萄皮渣中可溶性膳食纖維提取工藝研究［J］.西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2010（10）：150-151.

［3］李鳳英，劉素穩(wěn)，趙希艷.葡萄皮可溶性膳食纖維飲料的研制［J］.食品研究與開發(fā)，2013，34（8）：56-59.