刘焕云 张香美 王双振

摘 要 通过单因素及正交试验优化纤维素酶法提取菠萝渣中可溶性膳食纤维的工艺条件，并对产品的功能特性进行分析。结果表明：纤维素酶法提取的较佳提取工艺为：蒸馏水（V） ∶ 关键词 菠萝渣；可溶性膳食纤维；酶法提取

中图分类号 TS201.1 文献标识码 A

Optimizing Extraction and Studying Properties of

Soluble Dietary Fibre from Pineapple Bran

LIU Huanyun， ZHANG Xiangmei， WANG Shuangzhen

College of Biology Science and Engineering， Hebei University of Economics and Business， Shijiazhuang， Hebei 050061， China

Abstract The single factor and orthogonal experiments were used to explore the optimal condition for the extraction of soluble dietary fibre by enzymatic method and the functional characteristics of the extract were determined. The optimal extraction conditions were as follows： the ratio of water to material was 20 mL to 1g， the quantity of cellulose used was 30 U/g at pH4.8， temperature 40 ℃ and 2.0 h extraction. Under the optimal extraction condition， the yield of soluble dietary fibre was determined to be（7.12±0.02）%. Its water holding capacity and swelling capacity was（35.81±0.04）g/g and（73.50±0.12）mL/g， respectively.

Key words Pineapple bran；Soluble dietary fibre；Enzymatic extracting method

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2014.04.031

膳食纤维根据其溶解性可分为可溶性膳食纤维（soluble dietary fiber， SDF）和不溶性膳食纤维（insoluble dietary fiber， IDF）2类，SDF在许多方面具有比IDF更强的生理功能，如降低血液胆固醇，预防便秘、结肠癌、冠心病、糖尿病等[1-2]。然而许多天然膳食纤维中SDF含量仅为3%～4%，无法达到高品质膳食纤维（SDF≥10%）的要求，如何提高SDF含量，进一步提升其理化性质及生理活性已成为食品及医药等领域的研究热点[3-4]。近年来，国内外膳食纤维的改性处理方法主要有生物技术法（酶法、发酵法）[5-7]、化学法[8]和物理法[9-10]等。其中生物技术法的条件温和、反应速度快、专一性强，改性后所得产品纯度高、色泽浅、无异味，被认为是一种很有潜力的方法。综合以上方法同时进行处理，可获得SDF含量较高的高品质膳食纤维。

菠萝又名凤梨、黄梨，在中国广东、广西、海南等地均有大面积种植。但菠萝不易长久保藏，而且在加工过程中有50%～60%的菠萝皮、渣被废弃，造成极大的资源浪费和环境污染。菠萝渣中含有大量可利用的膳食纤维，目前采用酶法提取其中的SDF尚未见报道。本研究以菠萝渣为原料，采用单因素及正交试验法，探讨纤维素酶法提取菠萝渣中SDF较佳工艺条件，并测定其功能特性。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 供试植物 选用巴厘菠萝为试材，菠萝渣即生产浓缩菠萝汁的废渣。

1.1.2 原料及试剂 纤维素酶由Solarbio公司生产（酶活力30 U/mg），无水乙醇、盐酸、丙酮等均为分析纯，配制用水为二次蒸馏水。

1.1.3 仪器与设备 DFY-300型摇摆式高速中药粉碎机购自温岭市大德中药机械有限公司，SC-15A型数控超级恒温槽购自宁波天恒仪器厂，pHS-4CT型精密酸度计购自上海大普仪器有限公司，72-1型电热恒温干燥箱购自湖北省黄石市医疗器械厂，BS124S型电子天平购自北京赛多利斯仪器系统有限公司，SP型药品储藏箱购自沈阳市伟明医疗设备厂等。

1.2 方法

1.2.1 原料的预处理 菠萝渣漂洗后置于80 ℃烘箱中进行干燥，直至干燥后的菠萝渣含水量约为1%，记录时间和产品状态。将干燥后的菠萝渣粉碎过60目筛，于室温下保存于干燥器中备用。

1.2.2 总膳食纤维含量的测定 总膳食纤维含量的测定采用非酶-重量法[11]。

1.2.3 纤维素酶法提取可溶性膳食纤维 称取0.500 0 g菠萝渣粉，按一定料液比（g ： mL）加入蒸馏水，调pH值，加入一定量的纤维素酶后水浴提取一定时间，过滤，滤液真空浓缩至5～10 mL，边搅拌边加入4倍体积的无水乙醇，静置沉淀1 h，抽滤，于80 ℃烘干滤渣，称重，计算得率。

根据资料[12]显示，纤维素酶适宜使用条件为：温度50 ℃，pH4.5～5.0。据此以SDF提取得率为评价指标，进行以下试验。

单因素及正交设计试验：首先进行单因素试验，固定其他条件，分别探讨料液比（1 ∶ 10～1 ∶ 30）、酶解溶液pH值（4.2～5.3）、纤维素酶用量（10～50 U/g）、酶解温度（30～70 ℃）、酶解时间（1.0～3.0 h）对SDF提取得率的影响，各因素试验重复3次，取平均值，各因素水平见表1。根据单因素试验的结果，以酶解温度（A）、酶解溶液pH值（B）、酶解时间（C）、纤维素酶用量（D）为因素进行L9（34）正交试验，其因素水平见表2，各试验重复2次，取平均值。

1.2.4 SDF得率的计算 将提取得到的SDF于80 ℃烘箱中烘干后称重，按下式计算得率：

3 讨论与结论

菠萝渣中含有（14.37±0.05）%的膳食纤维，在水果中其含量居中等水平[11]，可作为一种重要的膳食纤维补给源。从菠萝渣中提取膳食纤维不仅可解决自然资源浪费的问题，而且可大大提高菠萝加工企业的经济效益。然而，目前有关菠萝渣膳食纤维的研究较少[14-15]。本实验采用纤维素酶对菠萝渣膳食纤维进行改性，主要是改善膳食纤维的质量和功能特性。酶法改性提取菠萝渣SDF的得率为（7.12±0.02）%（表2），持水力与溶胀力分别为（35.81±0.04）g/g和（73.50±0.12）mL/g（表3）。王标诗等[14]采用酸处理法制备菠萝果渣SDF，当温度90 ℃、pH1.0、时间90 min、料液比1 ∶ 10时，其得率为8.1%，与本实验提取结果相近，但其高酸、高温条件对设备和温度要求高，另外菠萝果实中膳食纤维的含量也随其品种、产地和成熟阶段不同而异[15]。而酶法改性提取菠萝渣SDF条件温和、环境污染小、节约能源，且产品色泽浅、无异味，持水力和溶胀力均高于碱法制备的菠萝渣IDF[14]，这也是SDF降血糖、防便秘等生理活性优于IDF的原因。随着酶工业的发展，生产用酶的酶解效率越来越高，成本越来越低，故酶法提取膳食纤维已成为一个现实可行的方法，正在被许多企业所采用。

纤维素酶法改性提取菠萝渣SDF较佳工艺条件为：纤维素酶添加量30 U/g，pH4.8，温度40 ℃酶解2.0 h，使用该工艺条件制备SDF得率为（7.12±0.02）%，其持水力与溶胀力分别为（35.81±0.04）g/g和（73.50±0.12）mL/g，产品功能特性良好。

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