贾元飞 石荣乐 李艳群 殷鹏 王胜男 孙铭晨 刘青

摘要：以麦麸为原料，使用化学处理的方法，选定碱浸温度、碱处理pH和碱浸时间为单因素条件，通过正交实验确定提取水不溶性膳食纤维的最佳工艺条件，并在最佳工艺条件下测定其的溶胀度和持水力。最佳工艺条件为：碱浸温度60℃，碱处理pH为9，碱浸时间60 min。在最佳工艺条件下，麦麸中的水不溶性膳食纤维的提取率为58.87%，溶胀度和持水力分别为3.81 mL/g，2.08 g/g。

关键词：麦麸；水不溶性膳食纤维；正交实验

膳食纤维是维持人体健康不可或缺的一种营养素，不能被其他物质所代替，与水、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质、碳水化合物齐名，被称为“第七大营养素”。膳食纤维种类繁多，分类方法也很多。膳食纤维根据溶解性的不同可以分为水溶性膳食纤维（Soluble Dietary Fiber，SDF）和水不溶性膳食纤维（Insoluble Dietary Fiber， IDF）。

麦麸，是小麦的皮，是小麦加工成面粉过程当中的副产品，含有丰富的膳食纤维和维生素。在我国，麦麸大多用作禽畜饲料，经济价值不高。而麦麸中含有大量的膳食纤维，同时由于来源广、价格低，是生产膳食纤维的理想原材料。本实验对麦麸中水不溶性膳食纤维的提取工艺进行了研究，希望可以为麦麸中膳食纤维的开发利用提供一定的依据。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂 FA1104电子天平，上海舜宇恒平科学仪器有限公司；SHB-Ⅲ循环水式多用真空泵，山东省菏泽市祥龙电子科技有限公司；101型电热鼓风干燥箱，北京中兴伟业仪器有限公司；HH-4智能数显恒温水浴锅、DF-10IS集热式恒温加热磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司；抽滤瓶、容量瓶、表面皿、量筒、烧杯等玻璃仪器，无锡江阴玻璃厂。

NaOH（分析纯），天津市福晨化学试剂厂；HCl（分析纯），上海苏懿化学试剂有限公司；蒸馏水为实验室制备；本试验所用麦麸，来自于山东省嘉祥县。

1.2 实验方法

1.2.1 实验原理

先加入1 mol/L的NaOH溶液使麦麸中的蛋白质溶解、脂肪皂化而去除，然后再加入6 mol/L的HCl溶液水解除去麦麸中所含的淀粉、果胶等物质，再用蒸馏水水洗至中性，抽滤，最后干燥，烘干后得到的产品即为水不溶性膳食纤维。

1.2.2 工艺流程

麦麸→清理过筛→称量→加入蒸馏水→NaOH溶液碱解→水浴加热→HCl溶液酸解→水浴加热→水洗至中性→抽滤→刮下滤渣→滤渣干燥→称量。

1.2.3 水不溶性膳食纤维提取方法

称取过筛后的麦麸3 9，加入60 mL蒸馏水，向锥形瓶中慢慢滴加1 mol/L的NaOH，用玻璃棒蘸取少量溶液滴到pH试纸上，观察试纸颜色变化，和比色卡进行比对，直至溶液pH为9。然后将锥形瓶放入恒温水浴锅中加热一段时间，取出锥形瓶，向其中慢慢滴加6 mol/L的HCl，调节溶液pH为3，再将锥形瓶放入水浴锅中，调节水浴锅的温度恒温60℃，在此温度下水解，然后抽滤，滤渣再加入蒸馏水水洗2～3次，每次水洗都用玻璃棒蘸取少量到pH试纸上，观察试纸颜色变化，直至滤渣呈中性。将滤纸上的滤渣刮到表面皿上，放到恒温干燥箱中，温度60℃，干燥5h，干燥后得到的产物即为所需的水不溶性膳食纤维。

1.2.4 水不溶性膳食纤维提取率测定

提取率=水不溶性膳食纤维质量/麦麸质量×100%

1.2. 5水不溶性膳食纖维理化性质的测定

（1）溶胀度的测定。称取0.1g的干燥产品，放入10 mL的量筒中，轻轻摇晃量筒，使样品表面保持平整，记录干燥产品的体积，用移液管精确吸取5 mL的蒸馏水加入到量筒中，震荡均匀后放在室温下静置24 h，然后读出并记录量筒中膨胀后的纤维的体积，计算溶胀度。溶胀度（mL/g）：溶胀后纤维体积-干品体积/样品质量（干）

（2）持水力的测定。称取1.0g的干燥产品，放入100 mL的圆底烧瓶中，加入50 mL的蒸馏水，在室温下磁力搅拌1h，然后离心分离，弃去上清液，称重，计算持水力（Water Holding Capacity， WHC）：

持水力（g/g）：样品质量（湿）-样品质量（干）/样品质量（干）

2 结果与讨论

2.1 碱浸法提取水不溶性膳食纤维的单因素实验

2.1.1 碱浸温度对水不溶性膳食纤维提取率的影响

如图1所示，当碱浸温度在40℃～60℃时，随着温度的升高，水不溶性膳食纤维提取率呈上升趋势，在60℃时达到最大值，但当温度达到60℃以上时，温度继续升高，提取率呈现缓慢下降趋势。可能原因是随着温度的升高，蛋白质、脂肪等的碱解逐渐完全，提取率升高，但温度超过60℃，一些半纤维素和纤维素也开始水解，导致了水不溶性膳食纤维的提取率的下降。

2.1.2 碱处理pH对水不溶性膳食纤维提取率的影响

如图2所示，水不溶性膳食纤维提取率先随碱处理pH的增大而升高，在pH为10时达到最大值，继续增加pH，提取率反而降低。出现这种现象可能是大部分蛋白质的等电点均偏酸性，可以溶解在碱性溶液中，使得水不溶性膳食纤维提取率提高。然而，随着pH的增加，半纤维素和纤维素发生轻度水解，从而使得提取率降低。

2.1.3 碱浸时间对水不溶性膳食纤维提取率的影响

如图3所示，碱浸温度从40℃升高至80℃时，水不溶性膳食纤维提取率随温度升高而增大；当温度超过80℃时，提取率随温度的增加而降低。产生这种现象可能是由于随着碱浸时间的增加，蛋白质水解逐渐完全，提取率逐渐增加；但是碱浸时间过长会使水不溶性膳食纤维部分水解，导致提取率下降。

2.2正交试验结果与分析

根据单因素实验结果，为了进一步确定提取的最佳工艺条件，采用正交实验考察了提取温度、碱处理pH和碱浸时间对麦麸中水不溶性膳食纤维提取率的影响，正交实验因素与水平如表1所示，正交实验结果如表2所示。

由表2可知，影响麦麸IDF提取率的各因素主次顺序为：C>B>A，即碱浸时间>碱处理pH>碱浸温度。根据正交实验得出水不溶性膳食纤维提取的最佳工艺条件为CiBiAi，即在碱浸时间为60 min，碱处理pH为9，碱浸温度为60℃条件下，提取出来的水不溶性膳食纤维最多。

3 麦麸中水不溶性膳食纤维理化性质的测定

3.1 水不溶性膳食纤维溶胀度的测定

在最佳提取条件下对麦麸中的水不溶性膳食纤维进行溶胀度的测定，测得溶胀度为3.81 mL/g。

3.2 水不溶性膳食纤维持水力的测定

在最佳提取条件下对麦麸中的水不溶性膳食纤维进行持水力的测定，测得持水力为2.08 g/g。

4 结语

通过单因素实验和正交实验，使用化学提取法从麦麸中提取水不溶性膳食纤维的最优条件为：碱浸温度60℃，碱处理pH为9，碱浸时间60 min。在最佳工艺条件下，麦麸中的水不溶性膳食纤维的提取率为58.87%，溶胀度和持水力分别为3.81 mL/g，2.08 g/g。通过本次研究可以看出，麦麸作为一种新的膳食纤维的来源，具有广阔的发展前景。