利用纤维素酶对葡萄皮渣中可溶性膳食纤维的提取研究

赵 静（甘肃工业职业技术学院化工学院 甘肃天水 741025）



利用纤维素酶对葡萄皮渣中可溶性膳食纤维的提取研究

赵 静
（甘肃工业职业技术学院化工学院 甘肃天水 741025）

以巨峰葡萄皮渣为原料，研究酶法提取葡萄皮渣可溶性膳食纤维的最佳条件。以酶量、pH 值、提取温度、提取时间进行单因素试验和正交试验，实验结果表明，酶法提取葡萄皮渣可溶性膳食纤维最佳条件为：纤维素酶量为2.2 %，温度为45℃，提取时间为6h，pH 值5.5，提取可溶性膳食纤维的含量达到13.60%。

葡萄皮渣；可溶性膳食纤维；纤维素酶

作为榨汁和酿酒加工过程的大量副产物葡萄皮渣，主要包括葡萄皮、果梗、种子等，约占葡萄加工量的25%～30%。国外一些葡萄酒产业发达的国家，对葡萄废弃物的研究和利用很重视， 从葡萄废弃物中提取有益的物质，包括酚类化合物、酒石酸盐、柠檬酸、葡萄籽油、膳食纤维等，并已应用到食品、医学等行业中，形成了一定的市场规模。膳食纤维是一种不能被人体消化的碳水化合物，被誉为“第七营养元素”。它包含纤维素、半纤维素、树脂、果胶及木质素等。依据膳食纤维的水溶性可分为两个基本类型：可溶性膳食纤维（SDF）与不可溶性膳食纤维（IDF）。可溶性膳食纤维不仅持水能力和结合水力高，而且可减缓消化速度和最快速排泄胆固醇，有助于调节免疫系统功能，促进体内有毒重金属的排出，因此，对可溶性膳食纤维的提取及利用就显得尤为重要。

本实验用酶法提取可溶性膳食纤维，通过单因素试验和正交试验，葡萄皮渣可溶性膳食纤维提取的最佳工艺条件，为酶法提取可溶性膳食纤维提供一定的理论依据。

1、材料与方法

1.1材料

试验原料：葡萄采自甘肃省天水市麦积区社棠镇东山葡萄基地，自酿葡萄酒所分离出的葡萄皮渣。

1.2实验方法

测定样品中粗蛋白的含量采用凯式定氮法；可溶性膳食纤维的提取是将葡萄皮渣置于鼓风干燥箱内，80℃干燥24h。粉碎后，过60目筛，利用无水乙醚对粉碎的材料进行浸泡，以除去脂肪，再用80%vol的乙醇洗涤残醚后烘干。按1∶20的料液比加蒸馏水浸泡12h。接着向样品浸泡液中加0.5%NaOH溶液，于50℃水浴箱中搅拌处理2h。调pH值，加入纤维素酶，酶解，酶解反应结束后，升温至100℃，灭酶10min，晾凉后，以4000r/min离心25min，取上清液，离心所得的上清液加热蒸发至原溶液体积的1/3。向浓缩好的溶液中加入4倍体积的无水乙醇，并静置60min，静置后的沉淀离心，以4000r/min，25min，回收上清液，沉淀于烘箱内105℃烘干，称其质量，所得沉淀为SDF。

2、结果与分析

2.1葡萄皮渣成分分析

葡萄皮渣中脂肪的含量为5.23%，故用无水乙醚浸泡进行脱脂后提取。见表1。

表1　葡萄皮渣的成分含量（质量分数W/W，%）

2.2单因素试验分析

2.2.1纤维素酶量的影响

设置纤维素酶量梯度，其他条件为温度40℃，时间5h，pH5.0，见表2。

表2　纤维素酶量对可溶性膳食纤维提取含量的影响

实验表明，不同纤维素酶浓度梯度与可溶性膳食纤维的提取含量均有显著差异。在纤维素酶量为1.5%～2.5%范围内，提取含量随酶量的增加而提高，达到最高值后随酶量增加而下降。最适纤维素酶量为2.02%。

2.2.2温度的影响

设置温度梯度，其他条件为酶量2.2 %，时间 5h，pH5.0，见表3。

表3　温度对可溶性膳食纤维提取含量的影响

实验表明，在温度为35～55℃范围内，随温度的提高，可溶性膳食纤维的提取含量不断提高，到达45℃时达到最高提取含量，之后开始下降。

2.2.3pH 值的影响

设置pH值梯度，其他条件为酶量2.2%，温度50℃，时间4h，见表4。

表4　pH值对可溶性膳食纤维提取含量的影响

实验表明，可溶性膳食纤维的提取含量随pH值的升高先升后降，在pH5.5附近达到最高提取含量。纤维原料在弱酸性条件下空间结构松散，利于酶与原料充分接触，而且在弱酸性条件下，酶的活力也较大。

2.2.4时间的影响

设置时间梯度，其他条件为酶量2.2%，温度45℃，pH5.5，见表5。

表5　反应时间对可溶性膳食纤维提取含量的影响

37.42　9.47　13.35　9.38　8.39平均值　7.37　9.40　13.40　9.36　8.62差异显著性　a=0.05　c　b　a　b　b a=0.01　C　B　A　B　B

实验表明，在一定的反应时间范围内，可溶性膳食纤维的提取含量随时间的增加而提高，当反应时间达到6h时，可溶性膳食纤维的提取含量达到最高；当反应时间超过6h后，可溶性膳食纤维的提取含量逐渐下降。因为随着酶解时间的延长，纤维素酶充分酶解底物，导致部分可溶性膳食纤维聚合度降低，不能被无水乙醇沉淀，造成提取含量降低。

2.3正交实验分析

在单因素试验基础上，采用4因素3水平进行正交实验设计。分别以纤维素酶用量、提取温度、提取时间、pH值为4因素，SDF含量为指标进行正交试验，进一步优化纤维素酶提取葡萄皮渣中SDF的最优工艺参数，最终确定酶法提取可溶性膳食纤维最佳工艺条件为，纤维素酶量为2.2%，温度为45℃，反应时间为6h，pH值5.5，其所得的可溶性纤维最高。

3、结论

本实验采取用酶法提取葡萄皮渣中可溶性膳食纤维，通过纤维素酶降解纤维素，使之转化成小分子的单糖或者寡糖，提高了SDF的取得率。酶法所得的产品色泽浅，纯度较高，易漂白。酶法提取葡萄皮渣中可溶性膳食纤维实验受多方面因素的影响，其中主要包括纤维素酶用量、反应时间、pH值以及温度4个因素。本实验采取了一系列单因素试验，选取适宜的条件范围进行正交试验，最终确定最佳提取条件是：纤维素酶量为2.2%，温度为45℃，反应时间6h，pH值为5.5。

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［3］李凤英，刘素稳，赵希艳.葡萄皮可溶性膳食纤维饮料的研制［J］.食品研究与开发，2013，34（8）：56-59.