木聚糖酶结合微粉法改性米糠膳食纤维

郭天时，刘 颖

（哈尔滨商业大学食品学院 黑龙江哈尔滨 150076）

木聚糖酶结合微粉法改性米糠膳食纤维

郭天时，刘 颖

（哈尔滨商业大学食品学院 黑龙江哈尔滨 150076）

用木聚糖酶对经过超微粉碎处理后的DRBDF水解使其改性，增加其中可溶性膳食纤维的含量。以可溶性膳食纤维的得率为指标，通过单因素试验和正交试验对改性条件进行优化，以确定最佳的改性工艺。结果表明，在木聚糖酶添加量30 FXU/g，酶解pH值4.5，酶解温度50℃，酶解时间3 h，粒径范围100～150 μm时，可溶性膳食纤维的得率最高，达到7.13%。经过改性后的米糠膳食纤维，其持水力、持油力分别为改性前的1.18倍和2.04倍，溶胀力降低为原来的79%。

木聚糖酶；超微粉碎；改性

膳食纤维是不能被人体消化吸收产热的一种多糖。根据其水溶性的差别，膳食纤维可分为可溶性膳食纤维（Soluble dietary fibre，SDF）和不溶性膳食纤维（Insoluble dietary fibre，IDF）两大类。可溶性膳食纤维主要有果胶、植物胶及各种低聚糖等，虽然不能被吸收，但可在大肠中被微生物酵解，一般存在于植物细胞液和细胞间质中。不溶性膳食纤维一般存在于植物细胞壁中，主要有纤维素、半纤维素、木质素等。

米糠是将稻米加工成精白米碾白过程中产生的副产物，占谷粒质量的5%～8%，包括果皮、种皮、珠心层、糊粉层、胚芽和外胚乳等[1]。榨油后的米糠俗称糠饼，即脱脂米糠。脱脂米糠中膳食纤维的含量可达20%～40%，此外还含有丰富的蛋白质、淀粉、无氮浸出物及植酸盐等。研究表明，米糠具有降胆固醇、降低癌症和冠心病发病率、消炎、增强免疫力、减肥等重要生理作用[2]。我国年产米糠1 100×104～1 400×104t，产量巨大，所以米糠的综合利用和深度开发前景广阔。

脱脂米糠膳食纤维中，可溶性膳食纤维的含量较低，不到3%，不能够充分发挥其生理作用。因此，先对脱脂米糠纤维（DRBDF）进行超微粉碎，再用木聚糖酶对其进行改性，从而提高米糠膳食纤维中可溶性膳食纤维的含量。此后，研究改性前后米糠膳食纤维主要理化性质的变化，从而评价改性对米糠膳食纤维主要理化性质的影响。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

脱脂米糠、高温α-淀粉酶、碱性蛋白酶、木聚糖酶。

超微粉碎机、粒度测定仪、水浴恒温振荡器、台式高速离心机、真空干燥箱、真空泵等。

1.2 试验方法

1.2.1 改性工艺

醇沉→抽滤→洗涤烘干→SDF；

DRBDF→超微粉碎→添加木聚糖酶→水浴振荡→加热灭酶→离心→沉淀→真空干燥→IDF；

醇沉→抽滤→烘干→TDF。

具体步骤：

①超微粉碎处理DRBDF，过筛，测定粒径；依据黄冬云[3]的方法，称取5 g样品，加入50 mL 0.05 mol/L的柠檬酸缓冲液，添加木聚糖酶，混匀；②水浴振荡，加热至97℃并持续15 min，以转速4 500 r/min离心30 min，将沉淀置于70℃真空干燥，此为IDF；③上清液中加4倍体积的95%乙醇，静置15 h；④将其进行抽滤，用78%乙醇，95%乙醇和丙酮先后进行洗涤，将滤渣烘干得SDF，计算SDF得率；⑤酶解之后直接加4倍体积的95%乙醇，静置14 h，抽滤，将其滤渣烘干得到TDF。

（1）单因素试验。选取粒径大小、木聚糖酶添加量、酶解pH值、酶解时间和酶解温度分别做单因素试验，以SDF得率为指标。SDF得率计算公式如下：

（2） 正交试验。在单因素试验基础上，进行L16（45）正交试验。

木聚糖酶酶解正交试验因素与水平设计见表1。

表1 木聚糖酶酶解正交试验因素与水平设计

1.2.2 持水力（WHC）测定

依据陈菊红[4]的方法，称取1.000 g样品于小三角瓶中，加70 mL双重蒸馏水，搅拌4 h，以转速4 000 r/min离心20 min，弃上清液，使离心管壁干燥，称质量。计算公式如下：

持水力（g/g）=

1.2.3 持油力（OHC）测定

参照上一步持水力测定，称取1.000 g样品于小三角瓶中，加70 mL色拉油，搅拌4 h，以转速4 000 r/min离心20 min，弃上清液，使离心管壁干燥，称质量。

1.2.4 溶胀力（SC）测定

依据李伦[5]的方法，称取0.500 g样品于10 mL量筒中，读取体积，将8 mL蒸馏水移至量筒中，搅拌均匀，室温下放置4 h后读取膨胀后的体积。溶胀力计算公式如下：

2 结果与讨论

2.1 单因素试验

2.1.1 木聚糖酶添加量对SDF得率的影响

设定酶解pH值4.5，酶解温度50℃，酶解时间3 h，粒径100～150 μm。结果表明，SDF得率也随着木聚糖酶添加量的增大而提高，至添加量30 FXU/g时达到最大值；而木聚糖酶添加量继续增大时，其得率反而有所下降，应该是部分SDF被水解的原因。

2.1.2 酶解pH值对SDF得率的影响

设定木聚糖酶添加量30 FXU/g，酶解温度50℃，酶解时间3 h，粒径100～150 μm。结果表明，酶解pH值达到4.5时，SDF得率达到最大值；然后SDF得率随着酶解pH值的上升而下降，原因可能是木聚糖酶活性被高酶解pH值抑制。

2.1.3 酶解时间对SDF得率的影响

设定木聚糖酶添加量30 FXU/g，酶解pH值4.5，酶解温度50℃，粒径100～150 μm。结果表明，SDF得率随着酶解时间的延长而增大，3 h时达到最大值；而酶解时间继续延长则基本平稳略有下降，说明酶解完全，而少量的SDF因酶解时间过长而分解。

2.1.4 酶解温度对SDF得率的影响

设定木聚糖酶添加量30 FXU/g，酶解pH值4.5，酶解时间3 h，粒径100～150 μm。结果表明，SDF得率随着酶解温度的升高而不断增大，50℃时达到最高值；酶解温度继续升高则SDF得率下降，说明木聚糖酶的活性受到高温抑制。

2.1.5 粒径对SDF得率的影响

设定木聚糖酶添加量30 FXU/g，酶解pH值4.5，酶解时间3 h，酶解温度50℃。

粒径大小与对应范围见表2。

表2 粒径大小与对应范围

结果表明，SDF得率随着粒径逐渐变小而不断增大；当粒径处于100～150 μm时，SDF得率达到最大值；而粒径变得更小时，SDF得率反而有所下降，原因可能是过度粉碎使得SDF降解。

2.2 正交试验

L16（45）正交试验结果与分析见表3，正交试验结果方差分析见表4。

由表3中R值可知，对SDF得率的影响程度为木聚糖酶添加量＞粒径＞酶解时间＞酶解pH值＞酶解温度。由表4可知，木聚糖酶添加量对SDF得率的影响在0.05水平上有显著性差异，而其他因素则不显著。最佳的改性条件为A3B4C2D1E3，即木聚糖酶添加量30 FXU/g，酶解pH值5.5，酶解时间3 h，酶解温度45℃，粒径100～150 μm；在此条件下做验证试验，SDF得率达到了7.15%。

表3 L16（45）正交试验结果与分析

表4 正交试验结果方差分析

2.3 改性前其持水力、持油力和溶胀力的变化

DRBDF未改性前的持水力、持油力和溶胀力分别为4.08 g/g，2.59 g/g和3.75 g/mL；改性后，其主要物性发生了很大变化：持水力和持油力有所上升，分别达到4.83 g/g和5.28 g/g，而溶胀力则降至2.96 g/mL。原因可能是微粉化及木聚糖酶的水解下，米糠膳食纤维的微观结构变得松散。

3 结论

木聚糖酶水解结合微粉作用对DRBDF改性，可大幅提高SDF的得率。在木聚糖酶添加量30 FXU/g，酶解pH值5.5，酶解时间3 h，酶解温度45℃，粒径100～150 μm的条件下，SDF得率可达到7.15%。改性后的米糠膳食纤维，一些物性也发生很大变化，持水力、持油力分别为改性前的1.18倍和2.04倍，溶胀力降为原来的79%。

SDF得率的增加提升了米糠膳食纤维的生理保健作用，对功能性食品行业有很重要的意义。另外，米糠膳食纤维改性之后，其生理保健功能特性需要做进一步研究。

[1]Nenadis N，Kyriakoudi A，Tsimidou M Z.Impact of alkaline or acid digestion to antioxidant activity，phenolic content and composition of rice hull extracts[J].LWTFood Science and Technology，2013，54（1）：207-215.

[2]Moongngarm A，Daomukda N，Khumpika S.Chemical compositions，phytochemicals，and antioxidant capacity of rice bran，rice bran layer，and rice germ[J].APCBEE Procedia，2012（2）：73-79.

[3]黄冬云.米糠膳食纤维的酶法改性及功能性质研究 [D].无锡：江南大学，2014.

[4]陈菊红.湿法超微粉碎对马铃薯渣的改性及其功能特性和应用研究 [D].无锡：江南大学，2008.

[5]李伦.脱脂米糠膳食纤维的研究 [D].无锡：江南大学，2009.◇

Modify the Micronized Rice Bran Dietary Fiber with Xylanase

GUO Tianshi，LIU Ying
（College of Food，Harbin University of Commerce，Harbin，Heilongjiang 150076，China）

For increasing the content of soluble dietary fibre（SDF），the micronized rice bran dietary fiber is modified with xylanase.According to the yield of SDF，the technology of modification is optimized by the means of single factor test and orthogonal test.The results show that the SDF yield is up to 7.13%under a suitable condition：addition of 30 FXU/g xylanase per gram DRBDF，pH 4.5，hydrolysis temperature 50℃，time 3 h and range of particle size 100～150 μm.WHC and OHC of TDF are 1.18 times and 2.04 times that of DRBDF respectively，and SC decreas by 79%.

xylanase；micronization；modify

TS201.2

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.12.005

1671-9646（2016）12a-0018-03

2016-09-19

郭天时（1985— ），男，在读硕士，初级实验师，研究方向为农产品加工及贮藏。