香蕉皮中膳食纤维总量提取的工艺研究

杨 峰，杨秀玖，陈 尧，海 洪

（1. 武警黄金第九支队，海南 海口 571127； 2. 桂林理工大学，广西矿冶与环境科学实验中心，化学与生物工程学院, 广西 桂林 541004）

科研与开发

香蕉皮中膳食纤维总量提取的工艺研究

杨 峰1，杨秀玖1，陈 尧2，海 洪2

（1. 武警黄金第九支队，海南 海口 571127； 2. 桂林理工大学，广西矿冶与环境科学实验中心，化学与生物工程学院, 广西 桂林 541004）

研究了从香蕉皮中提取膳食纤维的两种工艺：酶碱法、纯酶法；确定了最佳提取率的条件：NaOH溶液浓度、水浴时间、α-淀粉酶加酶量、胃蛋白酶加酶量，对提取香蕉皮膳食纤维总量的影响。实验结果表明：NaOH溶液质量分数为5%，水浴时间为50 min，α-淀粉酶加酶量为0.3 g，胃蛋白酶加酶量为0.3 g时，这两种方法对总膳食纤维质量的提取率均达到70%以上。并且分别确定了两种方法所提取的水溶性膳食纤维和非溶性膳食纤维的量，更清楚了解了不同的纤维在香蕉皮中的比例。结果表明：水溶性膳食纤维随实验因素变化不明显，非溶性膳食纤维对各个实验因素较为敏感，在适当的加酶量、NaOH溶液浓度、水浴时间下可得到最优提取。

香蕉皮；膳食纤维；酶碱法；纯酶法

膳食纤维（Dietary fiber，DF）是不易被消化的食物营养素，主要来自于植物的细胞壁，包含纤维素、半纤维素、树脂、果胶及木质素等[1-3]。可分为两个基本类型：水溶性膳食纤维（SDF）[4]与非水溶性膳食纤维（IDF）[5]。水溶性膳食纤维可减缓消化速度、排泄胆固醇，让血液中的血糖和胆固醇控制在最理想的水平；非水溶性膳食纤维可降低罹患肠癌的风险，并且减低消化道中细菌排出的毒素[6-9]。因此，在人们越来越重视健康的今天，对于膳食纤维的开发研究已经是迫在眉睫[10-14]。

香蕉为芭蕉科植物甘蕉的果实，味香、富于营养，原产东南亚热带地区，终年可获。除供生食外，还可制作多种加工品：罐头、果脯、香蕉干、果汁、香精等[15]。而在香蕉制作成加工品的过程中传统做法是将它的皮作为废弃物扔掉（香蕉皮重量一般占果重量的30%左右），丢弃香蕉皮造成了资源的严重浪费。并且香蕉皮中含有丰富蛋白质、脂肪、糖以及K、Ca、Mg、S、Fe、Zn等十几种元素，同时还含有大量的果胶低聚糖、纤维素、半纤维素、木质素等膳食纤维等[16]。因此将香蕉皮中的膳食纤维提取出来具有将低成本废弃物转化成高端产品的重大意义。本实验即采用酶碱法和纯酶法两种方法针对香蕉皮中的膳食纤维的提取工艺进行相关研究，并对比两种方法的优劣。

1 实验部分

1.1 材料、试剂与仪器设备

1.1.1 材料与试剂

香蕉皮（桂林理工大学生物教研室提供）；氢氧化钠（分析纯，广东汕头西陇化工股份有限公司）；HCL（分析纯，廉汇市爱廉化试剂有限公司）；α-淀粉酶（成都格雷西亚化学技术有限公司）；胃蛋白酶（河南亿诺生物科技有限公司）；等其它试剂均为分析纯。实验用水为二次蒸馏水。

1.1.2 仪器与设备

DHG-9036A电热恒温鼓风干燥箱（上海跃进医疗器械厂）；循环水式真空泵（北京卓信伟业科技有限公司）；恒温水浴锅（江苏省金坛市医疗仪器厂）；KDM控温电热套（山东鄄城华鲁电热仪器有限公司）；BCD-218（KK22F66TL）冰箱（博西华家用电器有限公司）；DL-5-B型飞鸽牌离心机（上海安亭科学仪器厂）

1.2 实验方法

1.2.1 香蕉皮粉的备制

将新鲜的香蕉皮切块放入烧杯中，加水至没过香蕉皮，加热至沸腾；缓缓搅拌3 min（去除香蕉皮中的一些可溶性糖类和色素等）。将香蕉皮倒出，沥干，放入电热恒温抽风真空干燥箱中干燥30 min，取出，置于粉碎机中粉碎到80目左右(香蕉皮粉)，放入烧杯中备用，并用保鲜膜封口，防止吸潮。

1.2.2 酶碱法制取膳食纤维

分别称取2.5 g香蕉皮粉，放入已编号（1、2、3、4）的4个烧杯中；向上述烧杯中分别加入50 mL蒸馏水，搅拌加热至沸腾3 min；冷却至室温，用磷酸盐缓冲液调节pH=5.5左右；再分别加入0.5 g α -淀粉酶。继续加热至沸腾灭酶，冷却至室温，按从 1号到 4号烧杯的顺序分别加入不同浓度的NaOH溶液50 mL，混匀，60℃水浴1 h。完成后取出，进行抽滤，滤渣用蒸馏水洗涤至中性后放入真空干燥箱中进行干燥，最后得到的黑色粉末为非溶性膳食纤维；滤液用3% HCl中洗涤至中性后放入离心机3 000 r/min离心15 min，沉淀为蛋白质，收集上清液。上清液用3倍体积的乙醇析出沉淀，沉淀放入真空干燥箱中进行干燥，得到粉末为水溶性膳食纤维。称量得出的膳食纤维量并记录。

1.2.3 纯酶法制取膳食纤维

分别称取2.5 g香蕉皮粉，放入已编号（1、2、3、4）的四个烧杯中；向上述烧杯中分别加入50 mL蒸馏水，搅拌加热至沸腾3 min；冷却至室温，用磷酸盐缓冲液调节pH=5.5左右；按从1号到4号烧杯的顺序分别加入α-淀粉酶0.2、0.3、0.4、0.5 g，混匀，60 ℃水浴1 h。再分别加入50 mL的蒸馏水，加热至沸腾灭酶，冷却至室温后调节其pH =2.0左右。分别称取0.3 g胃蛋白酶，加入各个烧杯中；混匀，55 ℃水浴1 h。完成后取出，进行抽滤，滤渣用蒸馏水洗涤至中性后放入真空干燥箱中进行干燥，最后得到的黑色粉末为非溶性膳食纤维；滤液放入离心机3 000 r/min离心15 min，沉淀为蛋白质，收集上清液。上清液用3倍体积的乙醇析出沉淀，沉淀放入真空干燥箱中进行干燥，得到粉末为水溶性膳食纤维。称量得出的膳食纤维量并记录。

2 结果与讨论

2.1 酶碱法制取膳食纤维

由于不同浓度的NaOH溶液对膳食纤维总提取率有着至关重要的影响。因此我们按从1号到4号烧杯的顺序分别加入3%、4%、5%、6%的NaOH溶液50 mL对膳食纤维进行提取，结果如表1。

表1 碱溶液质量分数对膳食纤维总提取率的影响Table 1 Influence of alkali solution quality on total yield of dietary fiber

图1 氢氧化钠浓度与所得IDF和SDF质量关系图Fig.1 Relationship chart of sodium hydroxide concentration and IDF and the SDF quality

从图1中可以得出，当NaOH溶液浓度为5%时所得的水溶性和非溶性膳食纤维量均为最大，其中非溶性纤维的提取受NaOH溶液浓度影响较大，确定提取的最佳NaOH溶液浓度为5%。

水浴时间的长短对膳食纤维总提取率有着很大影响。因此对水浴的时间进行了优化，1号烧杯水浴40 min，2号烧杯水浴50 min，3号烧杯水浴60 min，4号烧杯水浴70 min。确定了水浴时间对总膳食纤维提取率的影响，结果如表2。

表2 碱溶液水浴时间对膳食纤维总提取率的影响Table 2 The influence of the water bath time on total extraction rate of dietary fiber

图2 氢氧化钠溶液水浴时间与所得IDF和SDF质量关系Fig.2 Relationship chart of sodium hydroxide solution water bath time and IDF and the SDF quality

从图2中可以得出，当加入NaOH溶液后水浴50 min所得的非溶性膳食纤维量最大，而水溶性膳食纤维还是维持相对平稳的提取率，因此在碱法提取时，应选取的条件是用5%的NaOH溶液水浴50 min。

2.2 纯酶法制取膳食纤维

在纯酶法试验中α-淀粉酶、胃蛋白酶的加入量对总膳食纤维提取率有很大影响。首先，分别加入α-淀粉酶0.2、0.3、0.4、0.5 g对总膳食纤维提取率进行优化，结果见表3。

表3 α-淀粉酶加酶量对总膳食纤维提取率的影响数据Table 3 Effect of α-amylase dosage on the extraction rate of dietary fiber

从图3中可以看出α-淀粉酶加酶量对水溶性膳食纤维没有太显著变化，而在加酶量为0.3g时所得的非溶性膳食纤维量为最大，选取α-淀粉酶加酶量为50 mL水0.3 g。

图3 α-淀粉酶加酶量与所得IDF和SDF质量关系图Fig.3 Relationship chart of α-amylase dosage and IDF and SDF quality

图4 胃蛋白酶加酶量与所得IDF和SDF质量关系图Fig.4 Relationship chart of pepsin dosage and IDF and SDF quality

在纯酶法试验中，我们研究了胃蛋白酶加酶量对总膳食纤维提取率的影响，结果见表4。胃蛋白酶的加入量：1号烧杯水浴0.2 g，2号烧杯水浴0.3 g，3号烧杯水浴0.4 g，4号烧杯水浴0.5 g。

从图4中可以得出，在胃蛋白酶为0.3 g时所得的水溶性非溶性膳食纤维都为最大。确定了酶法提取膳食纤维时加酶量，α-淀粉酶与胃蛋白酶都为50 mL水0.3 g，即0.006 g/mg。

表4 胃蛋白酶加酶量对总膳食纤维提取率的影响数据表Table 4 Effect of pepsin dosage on the total extraction rate of dietary fiber

3 结 论

通过对香蕉皮进行酶碱法和纯酶法提取膳食纤维的工艺研究表明，在酶碱法提取中，碱溶液的质量分数和水浴时间会影响膳食纤维的提取率，在氢氧化钠质量分数为5%和水浴时间为50 min的时候可以得到最大的总膳食纤维提取率。在纯酶法提取中，α-淀粉酶与胃蛋白酶的加酶量会影响膳食纤维的提取率，在α-淀粉酶与胃蛋白酶的加酶量都为没50 mL水0.3 g 时所得到的总膳食纤维提取率最大。

［1］杜崇旭,牛铭山,刘雪娇.膳食纤维改性与应用的研究进展[J].大连民族学院学报,2005,7(5):36-38.

［2］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):133-137.

［3］郑建仙,高孔荣.论膳食纤维[J].食品与发酵工业,1994,3(4):71-73.

［4］胡国华,黄绍华.可溶性膳食纤维的分析[J].粮食与饲料工业，1997(5): 39-41.

［5］王顺民,薛正莲,方玉双.菜籽皮不溶性膳食纤维提取工艺优化[J].食品工业科技，2012,(4):26-28.

［6］卢宏科,王琴,区子弁,等.膳食纤维的功能与应用[J].广东农业科学,20 07,46(4):67-70.

［7］Athanasios Papathanasopoulos,Michael Camilleri.Dietary Fiber Supp lements:Effects in obesity and metabolic syndrome and relationship to gastrointestinal functions[J].Gastroenterology, 2010,138(1):65-72.

［8］邵继智.膳食纤维与肠内营养[J].普外临床,1996,11(4):202-209.

［9］Philip J Harris, Lynnette R Ferguson. Dietary fibre: Its composition and role in protection against colorectal cancer [J].Mutation Re search/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis, 19 93,290(1):97-110.

［10］李侠,刘振春,李倩,等.果汁膳食纤维复合饮料的研究[J].农业机械.2 011(4):127-129.

［11］吕桂善,黄伶俐,杨志伟.柿果膳食纤维饮料的研制[J].饮料工业,200 2,5(4):35-38.

［12］许文宪.从胡萝卜渣中提取膳食纤维的工艺研究[J].新疆化工,2009 (2):9-11.

［13］杨芙莲,夏银,任蓓蕾,等.碱法提取荞麦壳中膳食纤维[J].粮食与油脂, 2008(7):26-29.

［14］姜爱莉,贺红军,孙承锋,等.大豆膳食纤维的提取工艺[J].食品工业,2 004(1):23-25.

［15］贾宝珠,鲍金勇,杨公明.香蕉皮中功能性成分的研究进展[J].食品研究与开发,2014,35(14):128-134

［16］李仁茂,陈蓉,萧志成.奥西地区四种香蕉皮的成分分析[J].湛江师范学院学报，2001,22(6):42-45．

2015版危化品目录环氧树脂被删

日前，安监理总局、工信部、公安部环保部、交通部、农业部、卫计委、质监总局及铁路局、民航局，联合发布2015版危险化学品目录，环氧树脂已被新版目录剔除。据专家介绍，2002版危险化学品名录曾收录环氧树脂。

据专家介绍，其实环氧树脂本身并不是危化品，鉴于应用过程中部分需使用溶剂，所以生产厂家添加溶剂后出厂，这类添加产品自然涉“危”;《危险化学品名录(2002版)》未加区分将环氧树脂全部收入，给正常产销储带来了不必要麻烦。

这次以原国家安全生产监督管理局公告2015年第5号令发布的《危险化学品目录(2015版)》，纠正了这一界定据国家树脂网专家介绍，——闪点高于35℃，但不超过60℃的液体如果在持续燃烧性试验中得到否定结果，则可将其视为非易燃液体，不作为易燃液体管理。

Study on Extraction Processes of Dietary Fiber in Banana Peel

YANG Feng1,YANG Xiu-jiu1,CHEN Yao2,HAI Hong2

（1. No.9 Gold Geological Part of CAPF, Hainan Haikou 571127，China；2. Guangxi Scientific Experiment Center of Mining, Metallurgy and Environment，Guilin University of Technology, Guangxi Guilin 541004, China）

Two extraction processes of dietary fiber from banana peel were studied, including enzyme-alkali method and enzyme method. The best extraction conditions were determined through investigating effect of NaOH solution concentration, water bath time, alpha-amylase dosage and pepsin dosage on extraction of dietary fiber from banana peel. Experimental results show that: when alkali solution concentration is 5%, bath time is 50min, alpha-amylase dosage is 0.3 g / 50 mL water, pepsin dosage 0.3 g/50 mL water, dietary fiber extraction rates of the two methods all are more than 70% .Extraction rates of the two methods for water-soluble dietary fiber and water insoluble dietary fiber were determined to more clearly know the proportion of different fiber in the banana peel. The results show that: the extraction rate of the water-soluble dietary fiber does not change significantly with the experimental factors, the extraction rate of the water insoluble dietary fiber is more sensitive to various experimental factors, and the extraction rate can be increased by optimizing extraction conditions.

Banana peel; Dietary fiber; Alkaline process; Enzyme method

TQ 028

： A

： 1671-0460（2015）03-0441-04

广西矿冶与环境科学实验中心项目（No.KH2012YB020）资助。

2014-10-16

杨峰（1988-），男，硕士研究生，研究方向：生化分析。E-mail：likeyangff@126.com。