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        槲葉中膳食纖維的提取

        2018-08-03 01:45:36林以琳侯笑林
        現(xiàn)代食品 2018年11期
        關(guān)鍵詞:堿液水浴可溶性

        ◎ 林以琳,侯笑林

        (青島工學(xué)院食品工程學(xué)院,山東 青島 266300)

        槲樹形大如荷葉,為多年生灌木,木不成材[1]。槲樹的葉、皮和種子都有藥用價(jià)值,其中槲葉氣味甘、苦、平,無毒,具有止血、止渴、利小便的功效。

        膳食纖維對(duì)于預(yù)防疾病和保障人體健康有很重要的作用,是理想的功能性保健食品原料,被醫(yī)學(xué)界、營養(yǎng)學(xué)專家稱為繼六大營養(yǎng)素之后的“第七大營養(yǎng)素”[2-3]。通常采用酶解法,再加入適量的乙醇洗滌,從而將膳食纖維沉淀出來。

        本試驗(yàn)采用超聲輔助酶堿法提取槲葉可溶性膳食纖維,目的在于探究槲葉可溶性膳食纖維的最佳提取工藝參數(shù),充分挖掘槲葉的藥用價(jià)值,進(jìn)而加快槲葉產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,為槲葉可溶性膳食纖維的深入研究、實(shí)現(xiàn)槲葉的生產(chǎn)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

        1 材料與方法

        1.1 試驗(yàn)材料

        槲葉,采自臨沂市沂南縣荒山,新鮮、成熟度好、無糜爛。

        1.2 試驗(yàn)方法

        將槲葉粉按1∶12的料液比加入石油醚浸泡12 h,脫脂,自然揮干石油醚。按照一定的料液比加入蒸餾水,在一定的溫度條件下超聲一定的時(shí)間。調(diào)節(jié)溶液pH和溫度,加入一定量的纖維素酶進(jìn)行酶解。沸水浴條件下滅酶10 min。按照一定料液比加入一定濃度的NaOH溶液,在一定時(shí)間和溫度條件下水浴提取。在3 000 r/min條件下離心5 min,抽濾。取濾液進(jìn)行濃縮,加4倍體積無水乙醇靜置15 h。離心,濾渣于65 ℃烘箱中干燥至恒重,稱量得SDF。

        SDF提取率(%)=提取的SDF質(zhì)量/槲葉樣品質(zhì)量×100%

        2 超聲酶解過程單因素試驗(yàn)

        2.1 料液比對(duì)提取率的影響

        取預(yù)處理的槲葉粉2.00 g,分別按1∶10、1∶15、1∶20、1∶25和1∶30的料液比加入蒸餾水,超聲12 min。調(diào)節(jié)pH至5,加入1.5%的纖維素酶,50 ℃水浴提取60 min,滅酶。

        2.2 超聲時(shí)間對(duì)提取率的影響

        取預(yù)處理的槲葉粉2.00 g,按最佳料液比加入蒸餾水,分別超聲3、6、9、12 min和15 min。調(diào)節(jié)pH至5,加入1.5%的纖維素酶,50 ℃水浴提取60 min,滅酶。

        2.3 酶添加量對(duì)提取率的影響

        取預(yù)處理的槲葉粉2.00 g,在最佳料液比和超聲時(shí)間條件下,分別加入0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%的纖維素酶,調(diào)節(jié)pH至5,于50 ℃水浴提取60 min,滅酶。

        2.4 酶解時(shí)間對(duì)提取率的影響

        取預(yù)處理的槲葉粉2.00 g,在最佳料液比、超聲時(shí)間和酶用量條件下,調(diào)節(jié)pH至5,50 ℃水浴中分別酶解40、50、60、70 min和80 min,滅酶。

        2.5 超聲酶解過程正交試驗(yàn)

        在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行四因素三水平的正交試驗(yàn)設(shè)計(jì),按照正交試驗(yàn)表進(jìn)行試驗(yàn),見表1,確定最佳的超聲酶解提取工藝參數(shù)。

        表1 超聲酶解過程正交試驗(yàn)因素水平表

        3 堿解過程單因素試驗(yàn)

        3.1 料液比對(duì)提取率的影響

        向最佳超聲酶解提取條件下制得的溶液中,按料液比為1∶15、1∶20、1∶25、1∶30和1∶35加入0.5%NaOH溶液,60 ℃水浴提取90 min。

        3.2 堿液濃度對(duì)提取率的影響

        向最佳超聲酶解提取條件下制得的溶液中,按最佳料堿比分別加入濃度為0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%NaOH溶液,60 ℃水浴提取90 min。

        3.3 堿解溫度對(duì)提取率的影響

        向最佳超聲酶解提取條件下制得的溶液中,按最佳料堿比加入最佳濃度的NaOH溶液,分別設(shè)置提取溫度為40、50、60、70 ℃和80 ℃,水浴提取90 min。

        3.4 堿解時(shí)間對(duì)提取率的影響

        向最佳超聲酶解提取條件下制得的溶液中,按最佳料堿比加入最佳濃度的NaOH溶液,在最佳水浴條件下分別堿解30、50、70、90 min和110 min。

        3.5 堿解過程正交試驗(yàn)

        在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行四因素三水平的正價(jià)試驗(yàn)設(shè)計(jì),按照正交試驗(yàn)表進(jìn)行試驗(yàn),見表2,確定最佳的堿解提取工藝參數(shù)。

        表2 堿解過程正交試驗(yàn)因素水平表

        4 結(jié)果與分析

        4.1 超聲酶解過程單因素結(jié)果分析

        由圖1可知,當(dāng)料液比增大至1∶20時(shí),原料吸水溶脹充分,底物和酶能充分接觸反應(yīng),可溶性膳食纖維的提取率增加,達(dá)到最大值。

        圖1 料液比對(duì)槲葉SDF提取率的影響圖

        由圖2可知,槲葉可溶性膳食纖維提取率隨著超聲時(shí)間的延長而逐漸升高,當(dāng)超聲時(shí)間為9 min時(shí)達(dá)到最大。由于超聲波作用時(shí)間較短,原料不能得到充分的破碎,大分子物質(zhì)纖維素和蛋白質(zhì)水解不完全,內(nèi)含的可溶性膳食纖維不能得到充分解離,提取率較低。

        圖2 超聲時(shí)間對(duì)槲葉SDF提取率的影響圖

        由圖3看出,當(dāng)纖維素酶添加量為1.0%時(shí),提取率達(dá)到最大。在纖維素酶添加量較低時(shí),由于底物濃度較大,被纖維素酶完全作用;纖維素酶添加量較高時(shí),酶與底物接觸面積過剩,降低了反應(yīng)速度。

        圖3 酶添加量對(duì)槲葉SDF提取率的影響圖

        從圖4看出,在反應(yīng)初期,隨著酶解時(shí)間的增加,槲葉的可溶性膳食纖維提取率逐漸增大,當(dāng)酶解時(shí)間延長至50 min時(shí),可溶性膳食纖維提取率為2.53%;在酶解反應(yīng)初期,底物中有大量不溶性膳食纖維,纖維素酶使不溶性的纖維素分子間價(jià)鍵斷裂,生產(chǎn)可溶性膳食纖維;隨著反應(yīng)時(shí)間增加,提取率增加。

        圖4 酶解時(shí)間對(duì)槲葉SDF提取率的影響圖

        4.2 超聲酶解過程正交試驗(yàn)優(yōu)化

        由表3可知,槲葉可溶性膳食纖維提取工藝的最佳工藝條件:料液比1∶20,超聲時(shí)間6 min,纖維素酶添加量1.5%,纖維素酶的作用時(shí)間60 min。在此條件下,槲葉可溶性膳食纖維的得率為7.86%。

        表3 超聲酶解過程正交試驗(yàn)結(jié)果表

        4.3 堿解過程單因素試驗(yàn)結(jié)果

        由圖5看出,當(dāng)料液比達(dá)到1∶35時(shí),可溶性膳食纖維提取率達(dá)到最大值35.51%。由于水量較少時(shí),槲葉粉末濃度較大,液體流動(dòng)性差,堿與底物難以充分反應(yīng),影響底物的堿解效率。

        圖5 料液比對(duì)槲葉可溶性膳食纖維提取率的影響圖

        從圖6可知,隨著堿液濃度的增加,槲葉可溶性膳食纖維得率呈現(xiàn)出先上升后下降的趨勢,且當(dāng)堿液濃度為0.4%時(shí)提取率達(dá)到最大。NaOH溶液的作用是破壞纖維素與半纖維素之間的氫鍵,增加溶解度,當(dāng)堿液濃度較低時(shí),提供的介質(zhì)環(huán)境不足以使半纖維素與纖維素之間的氫鍵破壞。

        圖6 堿液濃度對(duì)槲葉可溶性膳食纖維提取率的影響圖

        由圖7可知,當(dāng)堿解溫度在40~60 ℃時(shí),隨著溫度的升高,槲葉中可溶性山膳食纖維提取率逐漸增大。這是由于半纖維素與纖維素之間有較強(qiáng)的氫鍵,提取過程中破壞氫鍵需要有較強(qiáng)能量,溫度升高,有利于氫鍵的破壞,使半纖維素的溶解加快。

        圖7 堿液溫度對(duì)槲葉可溶性膳食纖維提取率的影響圖

        從圖8可以看出,隨著堿解時(shí)間的增加,槲葉中可溶性膳食纖維提取率逐漸增大,且在90 min時(shí)達(dá)到最高值;當(dāng)堿解時(shí)間超過90 min時(shí),由于堿液與原料的反應(yīng)時(shí)間越來越充分,堿液開始水解膳食纖維,使得可溶性膳食纖維結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,導(dǎo)致提取率降低。

        圖8 堿解時(shí)間對(duì)槲葉可溶性膳食纖維提取率的影響圖

        4.4 堿解過程正交試驗(yàn)優(yōu)化

        由表4可知,槲葉可溶性膳食纖維提取工藝的最佳工藝條件:料液比1∶35,堿液濃度0.5%,堿解溫度70 ℃,堿解時(shí)間90 min。在此條件下,槲葉可溶性膳食纖維的得率為27.93%。

        表4 堿解過程正交試驗(yàn)結(jié)果表

        5 結(jié)論

        超聲酶解過程最佳提取工藝為料液比1∶20、超聲時(shí)間6 min、酶添加量1.5%、酶解時(shí)間60 min,槲葉中可溶性膳食纖維的得率為7.86%。

        堿解過程最佳提取條件為料液比1∶35、堿液濃度0.5%、堿解溫度70 ℃、堿解時(shí)間90 min,槲葉中可溶性膳食纖維的得率為27.93%。

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