利用生物酶解技术提高小麦麸皮食用性的研究

李玉忠 LI Yu-zhong；路宏科 LU Hong-ke；陈兴叶 CHEN Xing-ye；金红 JIN Hong；张怀予 ZHANG Huai-yu；张小燕 ZHANG Xiao-yan；彭涛 PENG Tao

（甘肃省轻工研究院，兰州 730000）

（The Institute of Gansu Province Light Industrial Scientific Research，Lanzhou 730000，China）

利用生物酶解技术提高小麦麸皮食用性的研究

李玉忠 LI Yu-zhong；路宏科 LU Hong-ke；陈兴叶 CHEN Xing-ye；金红 JIN Hong；张怀予 ZHANG Huai-yu；张小燕 ZHANG Xiao-yan；彭涛 PENG Tao

（甘肃省轻工研究院，兰州 730000）

（The Institute of Gansu Province Light Industrial Scientific Research，Lanzhou 730000，China）

麸皮是小麦制粉的主要副产物，占小麦质量的15%～20%，我国每年约有2000万t小麦麸皮资源，85%以上用于饲料、传统酿造业，资源增值转化率低。小麦麸皮中含有丰富的膳食纤维、蛋白质、植酸、维生素、矿物质等。本课题采用纤维素酶、半纤维素酶和木聚糖酶对小麦麸皮进行酶解，通过实验确定了纤维素酶、半纤维素酶和木聚糖酶联合酶解麸皮最适条件，即60℃，PH为4，酶解时间为4hr，料水比为1:15，酶比为5:10:2，或者在60℃，PH为5，酶解时间为3hr，料水比为1:10，酶比为5:10:3，在此条件下，酶解后的小麦麸皮食用性最佳。

小麦麸皮；生物酶解；复合酶解法；食用性

0 引言

小麦麸皮富含纤维素和半纤维素、蛋白质、矿物质、脂肪、低聚糖以及β-淀粉酶、植酸酶等成分，是人体植物雌激素的重要食物来源，具有抗衰老、抗癌、减肥、减少憩室病、胆结石和结肠癌发生等重要生理功能，其主要成分见表1。小麦麸皮是小麦加工的副产物，占小麦质量的15%～20%，我国每年加工出的小麦麸皮可达2000万吨以上。由于其细胞结构的高度纤维化，人体内分泌的消化酶无法分解，营养物质不能够充分吸收，因此，85%以上麸皮都用于酿造和饲料行业，极少被开发直接用于饮食。

表1 小麦麸皮组成成分表

麦麸中的营养成分主要集中在麦麸细胞壁内，麦麸细胞壁因高度纤维化而十分坚韧，因此要想提高小麦麸皮的可食用性和营养成分必须首先解决充分分解麦麸细胞壁的结构。本项目拟采用细胞壁溶解酶为主体的多酶反应体破壁降解小麦麸皮技术的研究，在温和、安全的条件下，对小麦麸皮的细胞进行有效的酶解破壁，从而克服机械破壁投资大、能耗高、活性遭破坏且重金属超标等弊端，其各种有效成分经生物酶解破壁，活性营养成分迅速释放，可经消化系统，直接被人体所吸收，其速度更快，功效更强，而又无任何毒副作用。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

小麦，选购于粮油市场；纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶，购于和氏璧生物技术有限公司。

1.2 仪器与设备

万能粉碎机，水浴槽，真空干燥箱，烘箱，马弗炉，酸度计，电子天平，分析天平，分光光度计，超声波，离心机，蛋白质测定仪，消化炉，振荡水浴，液相色谱仪。

1.3 实验方法

1.3.1 工艺流程 小麦→洗净→挖干→粉碎→筛分→麸皮→酶解→低温真空浓缩→干燥→麦麸酶解粉。

1.3.2 实验方法 本研究重点为酶解工艺参数的确定，选用纤维素酶、半纤维素酶、木聚糖酶三种酶进行实验分析。首先用这三种酶分别经行单因素实验确定各酶的最佳使用量范围，然后根据影响酶解工艺的主要影响因素（温度，PH，时间，料水比，酶比），进行正交试验确定最佳酶解条件。

依次向反应体系中加入麸皮和蒸馏水，调整反应体系PH6.0，一次加入纤维素酶和半纤维素酶酶液（浓度均为1g/100ml），37℃反应 2hr。反应结束，加入 1ml 2mol/L 的NaOH溶液终止纤维素酶和半纤维素酶的反应。调整PH为 5.5，加入保温好的木聚糖酶酶液（1g/100ml），50℃继续反应2hr。取出各管，过滤，取滤液1.5ml于洁净试管中，加入1.5mlDNS溶液，沸水浴5min，冷却定容至25ml，以蒸馏水为空白对照，测定各管540nm光密度值。

1.4 分析方法

①光密度值的测定。采用葡萄糖标准曲线法测定，首先绘制葡萄糖标准曲线，然后进行样品检测。

葡萄糖标准曲线：将少量的葡萄糖（0.3-0.5g）于表面皿上，70℃烘干至恒重。准确称取烘干至恒重的葡萄糖0.2000g溶解，定容至100ml，此标标准液的浓度为0.2%，按表2配制，并测定OD540，做3次平行取均值，绘制葡萄糖标准曲线图1。

表2 葡萄糖标准曲线

②阿魏酸测定。按照《GB/T23916-2008蜂胶中阿魏酸含量的测定方法液相色谱》的紫外检测法。

③烟酸测定。按照《GB/T17813-1999复合预混料中烟酸、叶酸的测定》的高效液相色谱法。

④总膳食纤维和可溶性膳食纤维测定。按照《GB/T5009.88-2008食品中膳食纤维的测定》。

2 结果与分析

2.1 最适酶量及酶比确定 不同浓度纤维素酶、半纤维素酶及木聚糖酶液对光密度值的影响。

由表3和图2可知：在纤维素酶及半纤维素酶同时存在的条件下，初期，木聚糖酶含量较少时，随着木聚糖酶的增加，水解程度越来越大，水解效果越来越好，当酶含量达到一定值后，水解效果上升趋势不显著。依据表3数据，1号管吸光值较0号管大，进一步证实纤维素酶和半纤维素酶对小麦麸皮的水解有效果；2号管数值较1号管有所增大，说明加入木聚糖酶后，水解效果更好。3-5号管的数值与2号管相差不大，说明继续增大木聚糖酶的量对小麦麸皮的水解没有明显的效果，因此，2号管的酶量是最适酶量，即0.1ml0.5g/100ml的木聚糖酶。

表3 木聚糖酶最适量测定

2.2 酶解条件的确定

2.2.1 正交试验表 为寻求温度、PH、酶解时间、料水比、酶比这5个关键因素之间的最优水平组合，验证三种酶的酶比，设计了正交试验，见表4、表5。

表4 正交试验表

表5 因素分析表

表6 正交试验方差分析表

表7 试验处理间多重比较

依据表5的因素分析，主次因素为：酶比＞温度＞酶解时间＞PH＞料水比。

2.2.2 方差分析及F检验 模型误差均方MSe1与实验误差均方MSe2差异极显著，说明试验因素间交互作用极显著，此时各试验因素水平间的差异已不能真正反映因素的主效，进行各因素水平间的多重比较五多大实际意义，只能以试验误差均方MSe2进行F检验与试验处理间多重比较，以寻求最优水平组合。F检验结果表明，温度、PH、酶解时间、料水比、酶比对麸皮的水解都有极显著影响；区组间差异不显著。模型误差显著，还应进一步试验，以分析因素间的交互作用。

2.2.3 试验处理间多重比较（LSD法）（表7） 各试验处理间平均数多重比较结果，第13号试验处理与第14号试验处理与其余各试验处理间差异极显著或显著，最优水平组合为第13号试验处理A4B1C4D2E3，即60℃，PH为4，酶解时间为4hr，料水比为1:15，酶比为5:10:2。

2.3 麸皮酶解前后营养素分析 酶解物料进行低温真空浓缩干燥，制得麦麸酶解粉；进行酶解前后营养物质的测试，采用：检测数据见表8。

从表8麸皮酶解前后营养素检测数据显示，酶解后，膳食纤维明显下降，烟酸、阿魏酸显著增加。烟酸含量为2275.937μg/g，为原麸皮的 4.806倍；阿魏酸含量为214.764μg/g，为原麸皮的29.42倍。

3 研究结论

表8 麸皮酶解前后营养素检测数据

采用复合酶解的技术，明显改善了麸皮的性状，由粗糙变为细腻，提高了其可食性、适口性；小麦麸皮经过复合酶解，营养成分显著提高，尤其是烟酸和阿魏酸，分别比原有提高了4.8倍和29倍；采用生物酶解麸皮，作用条件安全、温和，不但可以安全有效的保留麸皮的营养素，且投资低，易实现产业化。

通过单酶最佳酶解条件的研究、多酶联合正交试验，基本确定了麸皮酶解最佳条件：酶解温度60℃，PH4，酶解时间4hr，料水比1:15，酶比：纤维素酶:半纤维素酶:木聚糖酶=5:10:2。主次因素为：酶比＞温度＞酶解时间＞PH＞料水比。

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Research on Using Bio-enzymolysis Techniques to Enhance the Edibility of Wheat Bran

This is a major byproduct of wheat bran flour,accounting for 15%to 20%of the wheat quality,every year about 20 million t of wheat bran resources,more than 85%for feed,traditional brewing industry,increase the value of the resource conversion rate.Wheat bran is rich in dietary fiber,protein,phytic acid,vitamins,minerals and so on.This paper uses cellulase,hemicellulase and xylanase enzyme on wheat bran be determined by experiment cellulase,hemicellulase and xylanase enzyme bran joint optimal conditions that is 60℃,PH 4,hydrolysis time was 4hr,feed water ratio of 1:15 enzyme ratio of 5:10:2,or at 60℃,PH 5,hydrolysis time of 3hr,the ratio of water to 1:10 enzyme ratio of 5:10:3,under this condition,the consumption of wheat bran after enzymolysis.

wheat bran；bio-enzymolysis；compound enzymatic hydrolysis；edibility

李玉忠（1966-），男，河南沁阳人高级工程师，硕士研究生，研究方向为酿造、生物发酵、食品工程。

S816.44

A

1006-4311（2014）11-0301-03