◎ 李 妍，马金魁，容敏靖

（肇庆学院 食品与制药工程学院，广东 肇庆 526061）

膳食纤维是指不能被人体小肠消化吸收且对人体具有健康意义的多糖类物质[1]，其中水不溶性膳食纤维（IDF）占天然纤维的66%～75%[2]，主要成分包括纤维素、半纤维素及木质素等，其保健功能可预防及减轻便秘、改善肠道菌群等[3]。

五花茶是一种广东地区流行的传统凉茶，其五花并没有固定的组成。本试验采用较为广泛的配方，即由金银花、菊花、槐花、木棉花、鸡蛋花所组成的五花[4]。人们煮五花茶主要是为熬出汤汁食用，茶渣被大量丢弃，忽略了其中的膳食纤维具有回收利用价值。关于五花茶的研究，主要有绿原酸检测[5]、黄酮提取[6]、灭菌技术[7]等。郭艳峰等[8]分别以凉茶金钱草和淡竹叶残渣为原料，采用碱法提取其中的水不溶性膳食纤维，二者的IDF提取率均在60%以上。常用的IDF提取方法有化学法、酶法和生物发酵法等[9]。其中碱提取法具有制取方便、成本低等特点[10]，同时可以利用超声波的空穴效应和机械效应提高提取效率[11]，故本试验采用超声波结合碱法提取五花茶渣中的水不溶性膳食纤维，并检测其水合性质。

1 材料与方法

1.1 材料

五花茶干品为袋装（规格60 g/袋），购于广东何氏凉茶；氢氧化钠，分析纯；无水乙醇，分析纯。

1.2 仪器

AR224CN电子分析天平，奥豪斯仪器（常州）有限公司；pHS-3C电子pH计，上海雷磁仪器厂；800Y高速多功能粉碎机，永康市铂欧五金制品有限公司；SB-5200 DTD超声波清洗机，上海锦屏仪器仪表有限公司；DGX-9143 B-1电热恒温鼓风干燥箱，常州智博瑞仪器制造有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 水不溶性膳食纤维提取操作流程

流程：五花茶干品→预处理→超声辅助碱提取→乙醇浸泡→洗涤至中性→烘干→称重。

1.3.2 操作要点

（1）五花茶预处理。将五花茶料先用蒸馏水浸洗5 min，过滤后按照1∶35的料水比加水煲煮 20 min，取滤渣，于65 ℃烘箱干燥，粉碎备用。

（2）超声辅助碱提取。用氢氧化钠配制pH值为11.4的碱液，按照1∶15的料液比，在一定条件下进行超声提取。

（3）乙醇浸泡及洗涤烘干。提取后的溶液以1∶4的体积比加入无水乙醇，浸泡1 h，然后进行过滤，取滤渣。将滤渣用95%的乙醇洗涤至中性过滤，取滤渣，烘干冷却后称重。

1.3.3 五花茶渣提取条件单因素试验

（1）提取时间的选择。精确称取1.5 g五花茶渣，加入30 mL pH为11.4的碱液，温度35 ℃、功率120 W，于不同提取时间（5 min、15 min、30 min、45 min、60 min）下进行超声提取，计算IDF得率。

（2）提取功率的选择。精确称取1.5 g五花茶渣，加入30 mL pH为11.4的碱液，温度35 ℃提取时间 20 min，于不同功率（80 W、100 W、120 W、140 W、160 W）下进行超声提取，计算IDF得率。

（3）提取温度的选择。精确称取1.5 g五花茶渣，加入30 mL pH为11.4的碱液，功率120 W，提取时间20 min，于不同温度（30 ℃、40 ℃、45 ℃、50 ℃、55 ℃、60 ℃）下进行超声提取，计算IDF得率。

（4）得率计算。根据公式（1）计算得率。

1.3.4 五花茶渣提取条件优化正交试验

在单因素试验的基础上，为确定最佳试验条件，选取提取时间、功率、温度3个因素进行正交试验设计[12]。

1.3.5 五花茶渣膳食纤维水合性质测定

（1）膨胀率的测定。准确称取膳食纤维1.0 g置于量筒中，加入40 mL蒸馏水，振荡均匀后于室温静置10 h后读取量筒中纤维物料的体积，根据公式（2）计算膨胀率[13]。

（2）持水率的测定。准确称取膳食纤维1.0 g置于量筒中，加入40 mL蒸馏水，振荡均匀后于室温静置5 h，过滤，称取保留在滤纸上的湿样品质量[12]，根据公式（3）计算持水率。

2 结果与分析

2.1 提取时间对IDF得率的影响

随处理时间的延长，IDF得率呈现先升后降的趋势，见图1。当处理时间为15 min时，IDF得率最高。推测随着提取时间的增加，由于热的作用导致物料中的大分子物质溶胀，有利于提取膳食纤维；而继续延长提取时间也可能由于热的作用使膳食纤维发生变化，导致得率下降[14]。

图1 提取时间对五花茶渣IDF提取的影响图

2.2 提取功率对IDF得率的影响

随着功率的增加，IDF得率呈现先升后降的趋势，见图2。当提取功率为120 W时，其得率最高。当超声波达到一定功率时，其产生的空穴效应以及机械效应能破坏茶料细微结构，使多酚类等成分物质更快地溶出和扩散，故得率较高；当超声功率太大，则导致料液的局部温度过高，容易破坏膳食纤维分子，使得率降低[14]。

图2 处理功率对五花茶渣IDF提取率的影响图

2.3 提取温度对IDF得率的影响

随着温度的增加，IDF得率呈现先上升后下降的趋势，见图3。当温度为45 ℃时，其得率最高。在碱性环境中，当处于较高温度时膳食纤维分子的稳定性较差，导致分子结构被破坏，使得率下降[14]。

图3 提取温度对五花茶渣IDF提取率的影响图

2.4 提取条件的正交试验

根据单因素试验结果，选用正交表L9（33）设计试验，因素水平表见表1，试验方案及结果见表2。

表1 提取试验因素水平表

表2 L9（33）试验方案及结果表

根据表3方差分析结果，3个因素对得率的影响均不显著（P＞0.05），主次顺序是C＞B＞A，即提取时间＞提取功率＞提取温度。综合极差分析与方差分析结果得知，理论上最佳提取条件是A2B3C3，考虑A因素影响最小，在节约成本的前提下，可选择A1B3C3，下面进行试验验证，平行测定3次，所得结果如表4。

表3 方差分析结果表

表4 理论最佳提取条件试验结果表

结果表明：提取温度为45 ℃下，超声功率为 140 W，提取时间25 min的条件下，IDF得率最高，为62.58%，则确定此条件为最佳试验条件。

2.5 水合性质的检测

检测五花茶渣IDF的膨胀率和持水率。结果得到膨胀率为12.29%，持水率为11.93%。

3 结论与讨论

通过对五花茶茶渣膳食纤维的超声碱法提取工艺的研究，确定五花茶渣IDF的最佳提取条件。当提取温度为45 ℃，超声功率为140 W，提取时间为25 min时，IDF得率最高，为62.58%。测定得到的膳食纤维膨胀率为12.29%，持水率为11.93%。通过此研究，可以为五花茶茶渣的回收利用提供路径，同时也为后续在食品添加剂中的应用提供研究基础，需要进一步探索其在具体食品中的应用效果。