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        藥食兩用梔子果膳食纖維的制備及其在面制品中的應用

        2018-02-22 06:28:28吳欣怡沈松杰搖心宇
        現(xiàn)代食品 2018年23期
        關鍵詞:果殼化學法酶法

        ◎ 吳欣怡,沈松杰,搖心宇

        (浙江農林大學,浙江 杭州 311300)

        梔子(Gardenia jasminoidesEllis)又名山梔子、黃梔子,在中國的主要品種為山梔子[1]。梔子果是梔子的成熟果實,作為一種傳統(tǒng)中藥,其性寒、無毒、味苦,具有止血、護肝、涼血解毒等作用,在中醫(yī)臨床中用于熱病心煩、高血壓、糖尿病等癥的治療[2],2002年衛(wèi)生部將其納入首批的藥食兩用資源之一。

        近年來,由于人民膳食結構發(fā)生變化,開始出現(xiàn)一些“富貴病”,Gassull等[3]也提出“膳食纖維學說”,發(fā)現(xiàn)“富貴病”與膳食纖維攝入量不足緊密相關。研究表明,膳食纖維具有較好的肥胖癥、糖尿病、高脂血癥等疾病的預防功能,因而,膳食纖維被稱為“第七大營養(yǎng)素”[4-5]。梔子果殼中含有豐富的膳食纖維,是潛在的膳食纖維資源,而且梔子果有較高的藥用價值,因此積極開展梔子果膳食纖維的應用研究,對提高人民健康水平十分必要。

        膳食纖維的制備方法中,目前使用較為廣泛的主要是酸堿法和酶法。酸堿法具有效率高、成本低、工藝簡單的優(yōu)點,酶法具有提取條件溫和、膳食纖維純度較高等優(yōu)點[6]。本研究將兩種方法進行比較,選出膳食纖維得率較高的方法。通過化學法正交試驗,獲得較高膳食纖維得率的工藝方法,旨在為梔子果的綜合利用和膳食纖維的工業(yè)化生產提供依據。

        1 材料與方法

        1.1 主要儀器與材料

        DFT-100中藥粉碎機(溫嶺市林大機械有限公司)、鼓風干燥箱和真空干燥箱(上海一恒科學儀器有限公司)、AE240電子分析天平(梅特勒-托多利有限公司)、離心機(德國貝克曼庫爾特公司)、pH計(德國賽多利斯公司)。

        鹽酸、氫氧化鈉、無水乙醇,均為市售分析純;纖維素酶(酶活力≥100 U·mg-1);梔子果、面粉,均為市售。

        1.2 試驗方法

        1.2.1 梔子果預處理

        梔子果脫殼,果實和殼分離,殼清洗干燥至恒重后用中藥粉碎機粉碎,過80目篩,放置待用。

        1.2.2 膳食纖維制備工藝流程

        膳食纖維制備工藝流程如下:

        1.2.3 膳食纖維制備

        1.2.3.1 化學分離法

        采用酸堿水解相結合的方法對原材料進行處理。將已烘干的梔子果殼粉用清水清洗,除掉水溶性物質。接著將配制好的不同pH溶液按一定固液比加入到處理好的樣品中,恒溫水浴中并不斷攪拌,使之充分水解,然后回調至中性,8 000 r·min-1離心15 min,棄上清液,將沉淀置于80 ℃的烘箱烘至衡重,即為梔子果膳食纖維。

        1.2.3.2 酶法

        準確稱取適量梔子殼粉末,設置不同的pH、料液比加蒸餾水,再加入適量的纖維素酶,40 ℃攪拌,設定適宜地加熱時間,使之充分酶解。離心取上清液,按1∶4加入無水乙醇,醇沉后,50 ℃真空干燥,得到可溶性膳食纖維,濾餅干燥,粉碎得到不溶性膳食纖維。

        1.3 檢測方法

        ①膳食纖維測定,采用GB/T 5009.10-2003方法。②膳食纖維得率(Y)的計算。Y(%)=m/m0×100,式中,m0為梔子果殼粉質量(g),m為膳食纖維質量(g)。

        2 結果與分析

        2.1 酶法制備梔子果膳食纖維單因素實驗

        2.1.1 料液比的確定

        將4份樣品,按照料液比1∶15、1∶20、1∶25、1∶30分別加入蒸餾水,調pH為5,加入2%的纖維素酶,考察料液比對梔子果膳食纖維得率的影響,結果如圖1所示。膳食纖維得率隨料液比的增加,先上升后下降,在1∶20時,膳食纖維得率有最大值7.30%。

        圖1 料液比對膳食纖維得率的影響圖

        2.1.2 最適溫度的確定

        設定料液比1∶20,pH 5,2%的纖維素酶,設置40、50、60 ℃共3個溫度梯度,考察溫度對梔子果膳食纖維得率的影響,結果如圖2所示。由圖2可知,隨溫度升高,膳食纖維得率逐漸下降,在40 ℃有最高值,60℃達到最低,這可能是因為溫度過高,對纖維素酶活力造成破壞,因此,40 ℃為下一步實驗中制備膳食纖維的最適溫度。

        圖2 溫度對膳食纖維得率的影響圖

        2.1.3 最適pH值的確定

        設定料液比1∶20,pH 5,2%的纖維素酶,溫度40 ℃,設定4.2、4.6、5.2三個pH濃度,pH對膳食纖維得率的影響如圖3所示。由圖3可知,隨著pH濃度的不斷增大,膳食纖維得率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢,在pH=4.6處有最大值,9.97%。這可能是由于pH超過一定范圍后,對纖維素酶的活力產生影響,因此膳食纖維得率反而下降。綜合考慮,選取4.6為酶法制備膳食纖維的最適pH。

        圖3 pH對膳食纖維得率的影響圖

        2.1.4 最適加熱時間的確定

        設定料液比1∶20,纖維素酶添加量為2%,pH為4.6,水浴溫度40 ℃,平行設置30、60、90、120 min和150 min的加熱時間,觀察不同加熱時間對膳食纖維得率的影響,結果如圖4所示。由圖4可知,不同加熱時間對梔子果殼膳食纖維得率作用不同,在150 min時有最高值,為10.02%。120 ℃降到最低,可能是由于提取時間長,造成了纖維素和半纖維素輕度水解,而150 ℃達到最高,可能因為隨著加熱時間的延長,纖維素酶充分發(fā)揮作用,從而提高了膳食纖維得率。時間過短,可能由于酶解不充分,導致膳食纖維得率低。

        圖4 加熱時間對膳食纖維得率的影響圖

        2.1.5 纖維素酶用量的確定

        設定料液比1∶20,pH為4.6,水浴溫度40 ℃,分別加入2%、4%、6%和8%的纖維素酶,其他因素不變,比較不同纖維素酶添加量對梔子果膳食纖維得率的影響,結果見圖5。由圖5所示,當纖維素酶為4%時,膳食纖維得率最高。當纖維素酶的添加量大于4%時,膳食纖維得率呈下降趨勢,說明過量添加纖維素酶對膳食纖維的獲得有副作用。所以選擇4%為纖維素酶的最終添加量。

        圖5 纖維素酶添加量對膳食纖維得率的影響圖

        2.2 化學法制備梔子果膳食纖維單因素試驗

        2.2.1 最適加熱時間的確定

        選定料液比為1∶20,pH為6,溫度60 ℃,平行設置60、120、180、240 min加熱時間,觀察加熱時間對膳食纖維得率的作用,結果如圖6所示。由圖6可知,加熱時間太短,可能由于分解不充分,導致膳食纖維得率低,隨著加熱時間增加,在180 min時達到最高,7.07%。

        2.2.2 料液比的確定

        設定pH為6,加熱時間180 min,溫度60 ℃,按照料液比1∶15、1∶20、1∶25、1∶30分別加入蒸餾水,考察料液比對梔子果膳食纖維得率的影響,結果如圖7所示。從圖7可以看出,隨著料液比的增加,膳食纖維得率先上升后下降,在1∶20時,膳食纖維得率有最大值7.28%。

        圖6 加熱時間對膳食纖維得率的影響圖

        圖7 料液比對膳食纖維得率的影響圖

        2.2.3 最適溫度的確定

        選定料液比為1∶20,pH為6,加熱時間180 min,溫度設置60、70、80、90 ℃,由圖8可知,溫度70 ℃時膳食纖維得率有最大值7.28%,而隨著溫度的不斷提高,膳食纖維得率不斷下降。因此選取60、70、80 ℃為化學法制備膳食纖維正交試驗溫度的3個水平。

        2.2.4 最適pH值的確定

        選定料液比為1∶20,加熱時間180 min,溫度70 ℃,設定2、4、6、8、10、12六個pH值,pH對膳食纖維得率的影響如圖9所示。由圖9可知,膳食纖維得率在6處有最大值10.91%,而隨著pH濃度的不斷增大,膳食纖維得率不斷下降,這可能是由于pH過高后,堿性環(huán)境使得膳食纖維中的半纖維素被降解掉,從而導致膳食纖維得率下降。因此選取pH 5、6、7為化學法制備膳食纖維正交試驗的3個因素水平。

        圖8 溫度對膳食纖維得率的影響圖

        圖9 pH對膳食纖維得率的影響圖

        2.3 化學法制備梔子果膳食纖維正交試驗優(yōu)化

        以pH值(A)、溫度(B)、加熱時間(C)、料液比(D)為4個考察因素,按照L9(34)進行正交實驗優(yōu)化設計,試驗因素與水平設計見表1。

        表1 正交試驗優(yōu)化水平表

        由表2可以看出,在影響梔子果膳食纖維得率的因素中,A(pH)>B(溫度)>D(料液比)>C(加熱時間),最佳的制備梔子果膳食纖維的工藝為A2B3C1D2,即pH 6,溫度80 ℃,加熱時間150 min,料液比1∶20,在最佳膳食纖維制備工藝條件下膳食纖維得率為13.91%。

        表2 化學法制備梔子果膳食纖維正交試驗結果表

        由表3可知,在pH、溫度、固液比、加熱時間中,pH、溫度、料液比對膳食纖維得率影響顯著,其中溫度影響為極顯著,而加熱時間對其影響不顯著。

        表3 梔子果膳食纖維制備正交試驗方差分析表

        以pH 6,溫度80 ℃,加熱時間150 min,料液比1∶20的工藝條件進行3次重復試驗,所得的膳食纖維得率平均值與正交試驗所得最高值相差不大,因此該工藝條件結果可靠。

        3 梔子果殼膳食纖維對面粉品質的改良研究

        隨著面粉精加工技術的不斷改進,營養(yǎng)成分大量流失、糧食資源浪費是隨之帶來的極大問題。為了減少糧食加工所帶來的營養(yǎng)損耗,滿足人對綠色食品的追求,在食物中添加膳食纖維成為一種有效的方法,而面制品作為餐桌上的主食之一,是補充膳食纖維的重要載體。KAUR等[7]在意大利面中添加膳食纖維,在能滿足人們對面點感官品質的情況下,確定膳食纖維最大添加量為15%。GóMEZ等[8]將膳食纖維添加到面粉中,通過擠壓改性后能夠有效提升面包的口感與質量。面食種類繁多,有較大的研究空間,將梔子果膳食纖維添加到面制品中,不但可以提高國民健康水平,還能推動梔子果殼膳食纖維類食品的發(fā)展。

        4 討論

        目前,膳食纖維被廣泛應用于食品中。隨著人們對健康問題的不斷關注,食品中添加膳食纖維越來越得到人們的青睞。目前,膳食纖維應用廣泛,饅頭、酸奶、肉制品、掛面、膨化產品、糖果等[9]均能添加膳食纖維。隨著我國人口老齡化的不斷加劇,隨著心血管病、糖尿病等老年性疾病的不斷增加,其預防迫在眉睫,但我國關于梔子果殼膳食纖維的研發(fā)與國外還存在相當大的差距,因此膳食纖維的開發(fā)和應用具有重要的現(xiàn)實意義和廣闊的市場前景[10]。

        梔子果殼膳食纖維是一種優(yōu)質的膳食纖維,具有良好的藥用價值,可作為食品添加劑,用于蛋糕、面食、等食品中,既能改善面食的品質與口感,又能增加其韌性[11]。梔子果膳食纖維因其獨特的優(yōu)勢,今后必將成為健康食品的研究熱點。

        本研究通過比較酶法和化學法制備梔子果膳食纖維可以看出,酶法的膳食纖維得率略優(yōu)于化學法。通過化學法正交優(yōu)化實驗,確定了制備梔子果膳食纖維的工藝參數(shù),pH 6,溫度80 ℃,加熱時間150 min,固液比1∶20,在最佳膳食纖維制備工藝條件下膳食纖維得率為13.91%。

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