刺芹侧耳子实体水不溶性膳食纤维的提取工艺研究

刘靖宇, 阎伟, 孟俊龙, 常明昌

(山西农业大学 食品科学与工程学院，山西 太谷 030801)

膳食纤维(dietary fiber，简称DF)是指不易被人体消化吸收的，以多糖类为主的大分子物质的总称，是由纤维素、果胶类物质、半纤维素和糖蛋白等物质组成的聚合体，按其溶解性可分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维两大类[1]。膳食纤维具有多种生理和保健功能，如预防肥胖症、结肠癌，调节血糖，降低血浆胆固醇等，因此，WHO将其列为六大营养素(蛋白质、脂肪、碳水化合物、水、维生素和矿物质)之后的“第七大营养素”[2]。国外膳食纤维食品开发应用已经较为普遍，我国膳食纤维的研究与开发起步较晚，与国外有较大的差距，且原料多以豆渣、玉米皮、麸皮、芦笋皮、葛根等植物性纤维为主[2～5]。

我国是目前世界第一大食用菌生产和出口国，随着食用菌产业规模的不断扩大，如何充分有效地进行综合利用成为目前食用菌产业和科研工作亟须解决的关键问题之一[6]。刺芹侧耳(PleurotuseryngiiQuel.)，俗称杏鲍菇，是我国工厂化生产的第二大食用菌种类，因其子实体中富含多种人体必须氨基酸、矿质元素、维生素和功能性多糖物质，素有“平菇王”、“干贝菇”的美誉[7,8]。据此，本试验以刺芹侧耳子实体为原料提取水不溶性膳食纤维，以期为刺芹侧耳的综合利用乃至食用菌产业链的延伸提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

刺芹侧耳子实体：由山西农业大学食用菌中心提供。

原料预处理：将刺芹侧耳子实体切片在105℃杀青30 min，65℃烘干，粉碎过120目筛，备用。

1.2 试验方法

1.2.1 脱脂样品的制备

称取100 g刺芹侧耳子实体粉装到锥形瓶中，在室温25℃条件下用乙酸乙酯浸泡3 h后，用蒸馏水进行水洗抽滤，烘干得到脱脂样品。

1.2.2 刺芹侧耳水不溶性膳食纤维的提取流程

准确称取2.0 g脱脂样品与蒸馏水按料液比1∶9混合，用0.1 mol·L-1H2SO4调pH值至1.5，在水浴锅中85℃下浸提2 h，趁热过滤，热水洗涤至中性。以不同浓度NaOH 溶液作为碱提液，按不同料液比和浸提温度处理酸水解后的滤渣，趁热过滤，热水洗涤至中性，将滤渣用无水乙醇、乙醚各洗涤1次，然后55℃条件下烘干，将产品磨碎即得水不溶性膳食纤维。

刺芹侧耳水不溶性膳食纤维得率的测定：称取脱脂前刺芹侧耳子实体粉的质量记为m，单位为g,对所得水不溶性膳食纤维的质量记为m1，单位为g。

水不溶性膳食纤维的得率=m1/m×100 %

1.2.3 NaOH浓度对刺芹侧耳中水不溶性膳食纤维得率的影响

选取NaOH终浓度为0.15、0.25、0.35、0.45和0.55 mol·L-1，在料液比为1∶9，温度为45℃的恒温条件下处理的酸水解后的滤渣3 h。

1.2.4 料液比对刺芹侧耳中水不溶性膳食纤维得率的影响

选取料液比为1∶6、1∶9、1∶12和1∶15，在NaOH终浓度为0.35 mol·L-1和45℃恒温条件下浸提处理的酸水解后的滤渣3 h。

1.2.5 浸提温度对刺芹侧耳中水不溶性膳食纤维得率的影响

选取浸提温度为35、45、55、65和75℃，在料液比为1∶9和NaOH终浓度为0.35 mol·L-1的条件下处理的酸水解后的滤渣3 h。

1.2.6 刺芹侧耳水不溶性膳食纤维提取工艺优化

根据NaOH终浓度、料液比和温度这3个因素对刺芹侧耳水不溶性膳食纤维得率影响试验结果，选用正交表L9(33)对刺芹侧耳中水不溶性膳食纤维提取工艺条件进一步优化。[9]

1.2.7 刺芹侧耳水不溶性膳食纤维的持水率和溶胀度的测定

持水率和溶胀度测定参照冯翠萍的方法[4]；

持水率的测定：准确称取1.000 g磨碎后的水不溶性膳食纤维于小烧杯中，加入蒸馏水20 mL浸泡1 h；沥干后转移到表面皿中称重，计算持水率。

持水率/mL·g-1= (样品湿重-样品干重)/样品干重

溶胀度的测定：准确称取1.000 g磨碎后的水不溶性膳食纤维，置于10 mL量筒中，读取干品体积，用移液管准确吸取5 mL蒸馏水加入其中，震荡均匀 ，在室温下放置24 h后，读取膨胀后的体积，计算溶胀度。

溶胀度/mL·g-1=(溶胀后纤维体积-干品体积)/样品干重

2 结果与分析

2.1 NaOH浓度对刺芹侧耳中不溶性膳食纤维得率的影响

试验结果显示(图1)：随着NaOH浓度的升高，刺芹侧耳水不溶性膳食纤维得率在NaOH浓度为0.25～0.65 mol·L-1范围内呈现先上升后下降的趋势；当NaOH浓度为0.35 mol·L-1时得率最大，达到34.3%。

图1 NaOH浓度对刺芹侧耳中提取不溶性膳食纤维的影响Fig.1 Effect of NaOH concentration on the extraction of insoluble dietary fiber of P.Eryngii.

2.2 料液比对刺芹侧耳中不溶性膳食纤维提取得率的影响

试验结果显示(图2)：随着料液比中液体比率的升高，刺芹侧耳不溶性膳食纤维的得率呈现先升高后下降的趋势。当料液比为1∶9时得率最大，达到34.31%。

2.3 浸提温度对刺芹侧耳中水不溶性膳食纤维提取得率的影响

试验结果显示(图3):随着浸提温度的升高，刺芹侧耳水不溶性膳食纤维的得率呈现先上升后逐渐下降的趋势。当浸提温度为55℃时，其得率最大，达到35.1%。当浸提温度为75℃时，出现了明显的粘瓶现象并导致得率明显下降。

图2 料液比对刺芹侧耳中提取不溶性膳食纤维的影响Fig.2 Effect of the ratios of material to liquid on the extraction of insoluble dietary fiber of P.eryngii

图3 不同浸提温度对提取刺芹侧耳不溶性膳食纤维的影响Fig.3 Effect of different extraction temperatures on the extraction of insoluble dietary fiber of P.Eryngii

2.4 最佳工艺条件优化结果

根据NaOH终浓度、料液比和浸提温度3个因素对刺芹侧耳水不溶性膳食纤维产率影响试验结果，选用正交表L9(33)对刺芹侧耳子实体中水不溶性膳食纤维提取工艺条件进行进一步优化，具体因素水平设计如表1所示。

表1提取水不溶性膳食纤维工艺条件的L9(33)正交实验因素和水平

Table1 Orthogonal test factors and levels in L9(33)test of extraction process condition of in soluble dietary fiber

水平Level料液比The ratiosof materialto liquidNaOH浓度The concentrationsof NaOH/mol·L-1浸提温度Differentextractiontemperatures/℃11∶80.305021∶90.355531∶100.4060

试验结果如表2所示,重复3次,取均值。由极差分析可以得到影响提取过程的各种因素的主次关系是:浸提温度>NaOH浓度>料液比，最优的方案是A1B1C1，即，NaOH终浓度0.30 mol·L-1、料液比1∶8、浸提温度50℃，其水不溶性膳食纤维得率高达39.06 %。

表2 提取IDF工艺条件的L9(33)正交实验结果

2.5 水不溶性膳食的品质测定结果

对产物进行持水力和溶胀度测定，结果显示，刺芹侧耳子实体水不溶性膳食纤维的持水力和溶胀度分别为6.47 mL·g-1和6.99 mL·g-1。

3 结论与讨论

膳食纤维作为第七大营养素具有突出的保健功能,逐渐成为营养学家、流行病学家及食品科学家等关注的热点。我国是目前世界上食用菌最大的生产和消费国,将丰富的食用菌资源开发成为膳食纤维、多糖等功能食品的基料，具有不可低估的经济价值。本文首次对刺芹侧耳水不溶性膳食纤维的酸碱法提取工艺条件进行了研究。酸碱法提取的刺芹侧耳水不溶性膳食纤维产品色泽浅,易漂白,无异味;综合正交试验结果、经济和技术等因素，较佳的提取工艺条件为：料液比1∶9，NaOH溶液终浓度为0.30 mol·L-1，温度为50℃，此时得率高达39.06 %。

水不溶性膳食纤维持水力和溶胀度的大小是衡量膳食纤维品质好坏的2 个重要指标，持水力、溶胀度越大膳食纤维的吸水、吸油能力越强，表面积和吸附性也越大，膳食纤维的生理活性也越好[1,4,10]。刺芹侧耳子实体水不溶性膳食纤维具有较好的持水力和溶胀度，分别为6.47 mL·g-1和6.99 mL·g-1。

参 考 文 献

[1]扈晓杰，韩冬,李铎.膳食纤维的定义、分析方法和摄入现状[J].中国食品学报,2011,11(3):133-136.

[2]王彦玲,刘东,付全意,等.膳食纤维的国内外研究进展[J].中国酿造,2008,182(5):1-4.

[3]元尔东,郑建仙.不同品种膳食纤维降血脂功能的比较[J].中国粮油学报,2002,17(3):38-41.

[4]冯翠萍,庞候英,常明昌,等.酶法提取芦笋皮中高活性膳食纤维的研究[J].农业工程学报,2004,20(3):188-191.

[5]韩军.葛根膳食纤维加工工艺及其性质的研究[D].长沙:中南林学院,2005:1-47.

[6]李玉春.2011年全国食用菌工厂化生产情况调研报告[C].中国食用菌商务网编.全国第四届食用菌工厂化会议资料汇编,2011:13-23.

[7]常明昌.食用菌栽培学[M].北京:中国农业出版社,2003:261-262.

[8]姚自奇,兰进.杏鲍菇研究进展[J].食用菌学报,2004,11(1):52-58.

[9]明道绪.高级生物统计[M].北京:中国农业出版社,2006:129-149.

[10]韩军.葛根膳食纤维加工工艺及其性质的研究[D].湖南:中南林学院,2005.