周靖　孫靜濤　劉靈針　魏長(zhǎng)慶　劉文玉

摘 要：以番茄皮為原料，對(duì)番茄纖維粉的制備工藝進(jìn)行研究。利用生物酶法及超微粉碎技術(shù)制備速溶番茄粉，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)確定了番茄粉提取的最佳工藝。最佳工藝條件為：蛋白酶添加量0.7%，料液比1∶20，酶解溫度70 ℃，pH 7，酶解時(shí)間2 h，在此條件下，番茄粉提取率可達(dá)74.32%。制得的番茄粉持水力和膨脹性分別為1.307 8 g·g-1和4.467 5 mL·g-1，速溶性較好，色澤呈微紅色，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：番茄皮;速溶粉;膳食纖維;超微粉碎

Abstract：Taking tomato skin as raw material， the preparation process of tomato fiber powder was studied. The instant tomato powder was prepared by bio-enzymatic method and ultra-fine pulverization technology. The optimum process of tomato powder extraction was determined by single factor experiment and orthogonal experiment. The optimum conditions were as follows： the protease addition amount was 0.7%， the ratio of material to liquid was 1∶20， the enzymatic hydrolysis temperature was 70 ℃， pH 7， and the hydrolysis time was 2 h. Under this condition， the extraction rate of tomato powder reached 74.32%. The tomato powder has a water holding capacity and swelling of 1.3078 g·g-1 and 4.467 5 mL·g-1， respectively. The instant solubility is good and the color is reddish， which is in line with national standards.

Key words：Tomato skin; Instant powder; Dietary fiber; Superfine pulverization

中圖分類號(hào)：TS254.5

新疆維吾爾族自治區(qū)是中國(guó)最大的番茄種植加工基地，全疆每年消耗新鮮番茄約1 000萬(wàn)t，同時(shí)產(chǎn)生番茄皮渣40萬(wàn)t（干重）[1]。番茄皮約占皮渣總量的40%，含有48.5%的不溶性膳食纖維（IDF）和8.9%的可溶性纖維（SDF），是很好的膳食纖維來(lái)源[2]。膳食纖維是平衡膳食結(jié)構(gòu)的必需營(yíng)養(yǎng)素之一，有潤(rùn)腸通便、改善血糖血脂水平和腸道菌群等功能[3-4]，以番茄皮為原料制作膳食纖維補(bǔ)充劑，能發(fā)揮其生物功能特性，解決了廢料造成的環(huán)境問(wèn)題。

本實(shí)驗(yàn)采取超微粉碎結(jié)合酶法來(lái)處理番茄皮，通過(guò)單因素實(shí)驗(yàn)以及正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)確定工藝流程，以開發(fā)一種速溶番茄粉，來(lái)補(bǔ)充現(xiàn)代人們因飲食習(xí)慣而過(guò)少攝入的膳食纖維[5-7]，并為番茄皮渣的進(jìn)一步加工利用奠定基礎(chǔ)[8]。番茄速溶粉的開發(fā)能夠提升番茄的精深加工水平，延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，克服產(chǎn)品單一等缺點(diǎn)，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)彌補(bǔ)了番茄傳統(tǒng)利用方法產(chǎn)生的資源浪費(fèi)，為保護(hù)環(huán)境以及進(jìn)一步工業(yè)化生產(chǎn)提供了一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

番茄皮：新疆百禾晶生物技術(shù)有限公司提供;食品級(jí)CMC、β-環(huán)糊精、黃原膠、檸檬酸與果膠酶：新疆恒朝生物技術(shù)有限公司;所有有機(jī)溶劑均為國(guó)產(chǎn)分析純。

超微粉碎機(jī)：江蘇宏達(dá)粉體裝備有限公司;離心機(jī)：美國(guó)Kocour公司;熱風(fēng)烘干機(jī)：上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司;JA2003數(shù)字型電子天平：上海天平儀器廠;DF-101S5L磁力攪拌器：上海邦西儀器有限公司;恒溫水浴鍋：金壇市醫(yī)療儀器廠。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 工藝流程

番茄皮→烘干→粉碎（80目）→蛋白酶酶解→過(guò)濾→噴霧干燥→粉碎細(xì)化→成品。

番茄纖維粉提取率（%）=提取后番茄粉的質(zhì)量（g）/原料質(zhì)量（g）×100%

1.2.2 單因素實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

以番茄皮為原料，番茄粉提取率為評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行單因素實(shí)驗(yàn)。單因素實(shí)驗(yàn)分別考察酶解溫度、料液比、酶添加量、提取時(shí)間以及pH對(duì)提取率的影響。

1.2.3 正交實(shí)驗(yàn)

在單因素實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化提取工藝。確定酶解溫度、pH、料液比、酶添加量為主要因素，番茄纖維粉提取率為指標(biāo)，設(shè)計(jì)的正交試驗(yàn)如表1。

1.2.4 產(chǎn)品功能指標(biāo)及質(zhì)量指標(biāo)的測(cè)定

（1）膨脹性的測(cè)定。稱量1.0 g番茄粉于干燥的50 mL量筒中，記錄初始體積，然后添加蒸餾水至刻度，攪拌均勻后于室溫下靜置過(guò)夜，觀察并記錄吸水后體積，計(jì)算其膨脹性。膨脹性計(jì)算公式如式（1）。

式（1）中：SWC為番茄皮的膨脹性mL·g-1;V1為初始體積mL;V2為吸水膨脹后的體積mL;m1為試樣質(zhì)量g。

（2）持水性的測(cè)定。稱量0.5 g番茄粉置于50 mL

離心管中，向其添加20 mL蒸餾水，室溫下振蕩24 h，3 000 r·min-1離心15 min，除去上清液并用濾紙吸干殘留水分稱量后計(jì)算為濕重M，番茄粉的持水性計(jì)算公式如式（2）。

式（2）中：WHC為番茄粉的持水性g·g-1;m2為試樣質(zhì)量g;M為濕重g。

（3）溶解性的測(cè)定[9]。稱量5 g粉末，加入45 g、80 ℃的蒸餾水溶解，啟動(dòng)攪拌器低速攪拌，記錄粉末完全溶解的時(shí)間（s）。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

2.1.1 溫度對(duì)纖維粉提取率的影響

溫度對(duì)纖維粉提取率的影響如圖1所示。

由圖1的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，70 ℃以后，提取率開始呈下降趨勢(shì)。隨著溫度的升高，高于最適溫度后，酶分子的非共價(jià)鍵開始斷裂，使酶逐步變性，反應(yīng)速度下降。

2.1.2 料液比對(duì)纖維粉提取率的影響

料液比對(duì)纖維粉提取率的影響如圖2所示。

由圖2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)料液比為1∶20時(shí)提取率最高，達(dá)67.45%，且濾液顏色較淺。當(dāng)料液比繼續(xù)增大時(shí)，提取率呈下降趨勢(shì)。其原因可能是原料濃度較高，流動(dòng)性變差，酶與底物難以充分作用。

2.1.3 蛋白酶添加量對(duì)纖維粉提取率的影響

蛋白酶添加量對(duì)纖維粉提取率的影響如圖3所示。

圖3的結(jié)果表明，蛋白酶添加量對(duì)提取率的影響顯著，但當(dāng)酶添加量超過(guò)0.7%時(shí)，提取率變化不大，所以綜合考慮蛋白酶添加量應(yīng)為0.7%。

2.1.4 酶反應(yīng)時(shí)間對(duì)纖維粉提取率的影響

酶反應(yīng)時(shí)間對(duì)纖維粉提取率的影響如圖4所示。

由圖4可知，2 h之后提取率僅有小幅上升，基本無(wú)變化。但提取時(shí)間超過(guò)2 h能耗加大，還可能對(duì)品質(zhì)產(chǎn)生影響。因此，酶反應(yīng)時(shí)間應(yīng)在2 h較為合適。

2.1.5 pH對(duì)纖維粉提取率的影響

pH對(duì)纖維粉提取率的影響如圖5所示。

由圖5所知，提取率隨pH值的增大，呈先升后降的趨勢(shì)。pH過(guò)高過(guò)低都會(huì)影響酶的效率，使酶活性下降。

2.2 正交試驗(yàn)分析

根據(jù)單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果，按表1進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果如表2所示。

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，影響番茄粉提取率的主次因素順序?yàn)椋好柑砑恿浚弦罕?，溫度，pH。由于正交實(shí)驗(yàn)所得出的最優(yōu)方案不在上述9組實(shí)驗(yàn)內(nèi)，故進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，得到的番茄纖維粉提取率為74.32%，確定A2B2C3D2為最優(yōu)方案。

2.3 番茄粉溶解實(shí)驗(yàn)與產(chǎn)品品質(zhì)分析

2.3.1 番茄粉質(zhì)量指標(biāo)分析

對(duì)制備的番茄粉進(jìn)行質(zhì)量分析，結(jié)果如表3所示，番茄粉中水分、灰分含量均符合膳食纖維粉國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，且總膳食纖維含量高達(dá)82.1%。

2.3.2 番茄粉功能性指標(biāo)測(cè)定

實(shí)驗(yàn)得出番茄粉的持水力為1.307 8 g·g-1，膨脹性為4.467 5 mL·g-1，溶解度為4.74 s。說(shuō)明番茄粉持水力、膨脹性和溶解性良好。持水力、膨脹性較高的膳食纖維可使人產(chǎn)生一定的飽腹感，刺激腸道蠕動(dòng)，進(jìn)而降低腸道癌、痔瘡等的患病風(fēng)險(xiǎn)[10]。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)提取工藝的研究，以番茄纖維粉提取率為指標(biāo)，綜合分析得到番茄速溶粉的最佳提取條件為：蛋白酶添加量0.7%，料液比1∶20，酶解溫度70 ℃，pH 7，酶解時(shí)間2 h。產(chǎn)品呈紅黃色粉末狀，速溶性良好，質(zhì)量指標(biāo)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，可以作為一種功能性營(yíng)養(yǎng)保健食品。

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