香菇可溶性膳食纤维饮品的研制

骆嘉原，常晨，孙瑶，姜璐，党俊亭，吕星毅，包怡红*

（东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨150040）

香菇可溶性膳食纤维饮品的研制

骆嘉原，常晨，孙瑶，姜璐，党俊亭，吕星毅，包怡红*

（东北林业大学林学院，黑龙江哈尔滨150040）

以香菇为原料，采用超声波辅助酶法提取可溶性膳食纤维，并对香菇提取液进行调配，制成一种富含膳食纤维并具有香菇特色风味的饮料。利用单因素和响应面试验优化超声波辅助酶法提取可溶性膳食纤维的提取工艺：纤维素酶添加量0.8%，超声功率300 W，酶解温度59℃，酶解时间27 min，pH 6.0。在此条件下，可溶性膳食纤维提取率为8.07%。通过正交试验对产品的配方进行优化，得出最佳配方为：香菇提取液添加量10%，白砂糖添加量7%，稳定剂添加量0.25%，柠檬酸添加量0.15%。所得饮料中可溶性固形物含量为11.15%，可溶性膳食纤维提取率为3.16%。

香菇；可溶性膳食纤维；饮品

膳食纤维被定义为“第七类营养素”，包含有非消化性碳水化合物及其他与木质素相关的非消化性微量组分，具有营养和生理调节作用，如降低血液的总脂蛋白胆固醇或低密度脂蛋白胆固醇水平；降低餐后血糖或胰岛素水平等，还能促进乳酸菌增殖，不同种类的膳食纤维，对人体的作用也不同[1-2]。

膳食纤维资源丰富，价格低廉，有广泛的应用前景，国内外膳食纤维食品的开发应用已经较为普遍[3-4]，国外研究学者也制作了高纤维的香菇产品，开发了一款富含维生素、膳食纤维等营养物质的功能性乳清饮料。我国食用菌的种类繁多，但用于开发膳食纤维应用的品种不多，近年来韩超等[5]对杏鲍菇深加工残渣膳食纤维提取及单糖组成进行了探究，吴丽樱等[6]进行了对非化学改性香菇柄膳食纤维的理化特性研究，肖连冬等[7]运用发酵技术提取平菇可溶性膳食纤维，这些研究对食用菌中膳食纤维的提取提供了可参考的方案与数据，但提取率并不十分理想。食用菌作为一种优质的膳食纤维资源极具开发前景。香菇是具有高蛋白、低脂肪、多糖、多种氨基酸和维生素的菌类食物，味道鲜美，具有植物皇后的美称[8]。现香菇除日常食用，经常被用来提取香菇多糖，香菇中膳食纤维的开发应用却较少[9]。

本研究采用响应面法优化了香菇中可溶性膳食纤维（soluble dietary fiber，SDF）的提取工艺参数，利用获得的可溶性膳食纤维开发出一款具有香菇特殊香味的香菇膳食纤维保健饮品，以期为香菇中可溶性膳食纤维的开发利用提供理论参考[10]。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

香菇：家乐福超市；纤维素酶（酶活力＞400 U/mg）：北京博奥拓达科技有限公司；羧甲基纤维素钠（carboxylmethyl cellulose-Na，CMC-Na）、黄原胶：河南益加维生科技有限公司；乙醇、柠檬酸等试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

FW100型高速万能粉碎机：天津市泰斯特仪器有限公司；DG-9240电热恒温鼓风干燥箱：西安禾普化工仪器有限公司；TDL-40B-W型离心机：上海标仪仪器有限公司；RE-2000A旋转蒸发器：巩义市予华仪器公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程

香菇→清洗→干燥→粉碎→超声波辅助酶解→灭酶→抽滤→滤液醇沉→可溶性膳食纤维提取液→浓缩→调配→均质→杀菌→灌装→成品

操作要点：

（1）原料预处理：选择无霉变的香菇，用清水洗净，烘干粉碎，过60目筛，得香菇粉。

（2）酶法提取膳食纤维：称取2g香菇粉，置于锥形瓶中，按料液比1∶15（g∶mL）调成匀浆，59℃水浴加热，用柠檬酸溶液调节样品pH=6后加入0.8%纤维素酶，并同时用300 W超声处理27 min，取出后，沸水浴10 min灭酶。抽滤，得到可溶性膳食纤维提取液[11]。

（3）调配：将复合稳定剂（CMC-Na与黄原胶质量比3∶1）与白砂糖混合均匀，再将其与柠檬酸加入到浓缩后的可溶性膳食纤维提取液中，定容至100 mL，混匀[12]。

（4）杀菌灌装：玻璃瓶进行清洗消毒后灌装，进行90～95℃灭菌处理15～20 min，密封制成成品。

1.3.2 膳食纤维提取率的计算方法

将膳食纤维提取液用2倍体积的无水乙醇醇沉过夜，4 000 r/min离心15 min后取沉淀物烘干，称量沉淀物质量。膳食纤维提取率计算公式如下：

1.3.3 可溶性膳食纤维的提取条件的确定

（1）可溶性膳食纤维提取单因素试验：称取2 g香茹粉，分别对纤维素酶添加量（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）、酶解时间（15 min、20 min、25 min、30 min、35 min）、酶解温度（45℃、50℃、55℃、60℃、65℃）、酶解pH值（3.0、4.0、5.0、6.0、7.0）固定超声300 W进行单因素试验，以研究各因素对可溶性膳食纤维提取率的影响[13]（固体物质均以质量分数计）。

（2）响应面优化提取条件：在单因素试验的基础上进行响应面优化试验，选定纤维素酶添加量、酶解温度、酶解时间、酶解pH为响应因子，膳食纤维提取率为响应值，通过数据分析确定提取香菇可溶性膳食纤维的最佳工艺参数[14-15]。中心组合试验自变量因素和水平见表1。

表1 中心组合试验自变量因素和水平Table 1 Factors and levels of central composite test

1.3.4 产品配方的确定

分别对可溶性膳食纤维提取液添加量（5%、10%、15%、20%、25%）、白砂糖添加量（4%、5%、6%、7%、8%）、柠檬酸添加量（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%）、稳定剂添加量（0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%）进行单因素试验，以研究各因素对感官评分的影响（固体物质均以质量分数计）。在单因素试验的基础上，进行正交优化试验，以确定产品的最佳配方。

1.3.5 分析检测

膳食纤维含量的测定按照GB/T 22224—2008《食品中膳食纤维的测定酶重量法和酶重量法-液相色谱法》[16]规定的方法进行；可溶性固形物含量的测定：按照GB/T12143—2008《饮料通用分析方法》[17]规定的方法进行；食品中总酸的测定：按照GB/T 12456—2008《食品中总酸的测定》[18]规定的方法进行；菌落总数测定：按照GB 4789.2—2010《食品安全国家标准食品微生物检验菌落总数测定》[19]规定的方法进行。

感官评价：由10人组成感官评价小组，主要对组织状态（25分），口感（50分），气味（25分）进行综合评分（总分100分），取平均值。感官评分标准见表2[20]。

表2 香菇可溶性膳食纤维饮料感官评分标准Table 2 Sensory evaluation standard ofLentinus edodessoluble dietary fiber beverage

2 结果与分析

2.1 香菇可溶性膳食纤维的提取

2.1.1 纤维素酶添加量对可溶性膳食纤维提取率的影响

图1 纤维素酶添加量对可溶性膳食纤维提取率的影响Fig.1 Effect of cellulase addition on the extraction rate of soluble dietary fiber

由图1可知，纤维素酶添加量对可溶性膳食纤维提取率有一定的影响。随着纤维素酶添加量的增加，可溶性膳食纤维提取率升高，当酶添加至0.8%时，可溶性膳食纤维提取率达到最大值5.9%，继续添加纤维素酶可溶性膳食纤维提取率呈下降趋势，说明继续添加酶并不能增加可溶性膳食纤维的提取率，进一步加大酶添加量对酶解效果有一定的抑制作用。因此，确定纤维素酶添加量为0.8%。

2.1.2 酶解时间对可溶性膳食纤维提取率的影响

图2 酶解时间对可溶性膳食纤维提取率的影响Fig.2 Effect of hydrolysis time on the extraction rate of soluble dietary fiber

由图2可知，在15～25 min内酶解初期随时间增加膳食纤维提取率增长较快，在＞25 min后，可溶性膳食纤维提取率逐渐下降，因此，确定酶解时间为25 min，在此条件下，可溶性膳食纤维提取率最大为6.2%。

2.1.3 酶解温度对可溶性膳食纤维提取率的影响

由图3可知，温度对酶解程度的影响较大。酶解温度在45～60℃范围内，随着温度的上升，可溶性膳食纤维提取率逐渐提高。当酶解温度达到60℃时，可溶性膳食纤维提取率最大，继续加热，随着温度升高，纤维素酶活性降低，可溶性膳食纤维提取率降低。所以60℃为纤维素酶酶解的最佳温度。

图3 酶解温度对可溶性膳食纤维提取率的影响Fig.3 Effect of hydrolysis temperature on the extraction rate of soluble dietary fiber

2.1.4 pH值对可溶性膳食纤维提取率的影响

图4 酶解pH对可溶性膳食纤维提取率的影响Fig.4 Effect of hydrolysis pH on the extraction rate of soluble dietary fiber

由图4可知，pH的变化影响酶的活性。随着反应体系pH值的增加，可溶性膳食纤维提取率先上升后下降，pH在3.0～6.0范围内，纤维素酶活性逐渐增加，可溶性膳食纤维提取率随之增大，在pH值为6时达到最大值。随着pH的进一步增加，纤维素酶活性逐渐降低，可溶性膳食纤维提取率下降。

2.1.5 响应面优化试验

（1）中心组合试验

以酶的添加量、酶解温度、pH值和酶解时间为影响因素，可溶性膳食纤维含量为考察指标，通过中心组合试验优化提取水溶性膳食纤维的最佳工艺，结果见表3。

表3 可溶性膳食纤维提取工艺优化响应面试验结果与分析Table 3 Results and analysis of response surface test for soluble dietary fiber extraction process optimization

续表

（2）响应面试验方差分析

以纤维素酶添加量、酶解温度、pH、酶解时间为自变量，膳食纤维提取率为因变量，采用Design-Expert软件对试验所得数据进行分析，结果如表4所示。

酶添加量、酶解温度、pH值和酶解时间交互作用对膳食纤维提取率的影响见图5。由图5可知，纤维素酶添加量对水溶性膳食纤维提取率的影响最大，曲线较陡。因此，在试验过程中应该首先控制住纤维素酶含量，其次是pH值，最后是酶解温度和酶解时间。由Design-Expert分析得到最大响应值（Y）时，纤维素酶添加量为0.8%，酶解温度59.45℃，pH 5.76，酶解时间26.65 min。由此可得到理论值8.12%。将优化所得最佳工艺修正为纤维素酶添加量0.8%，酶解温度59℃，pH 6，酶解时间27 min。在此条件下，可溶性膳食纤维提取率的实际值为8.07%。

表4 响应面试剂结果方差分析Table 4 Variance analysis of response surface methodology

图5 纤维素酶添加量、酶解温度、pH和酶解时间交互作用对可溶性膳食纤维提取率影响的响应面和等高线Fig.5 Response surface plots and contour line of effects of interaction between cellulase addition,hydrolysis temperature, pH and time on soluble dietary fiber extraction rate

2.2 产品配方的确定

为使产品达到最佳的口感，以白砂糖、柠檬酸、稳定剂的添加量为评价因素，感官评分为评价指标进行单因素试验，在此基础上，进行正交试验对产品的配方进行优化。

2.2.1 白砂糖添加量对感官评分的影响

取15 mL可溶性膳食纤维提取液，加入4%、5%、6%、7%、8%的白砂糖、0.2%复合稳定剂（CMC-Na与黄原胶质量比为3∶1）、0.15%的柠檬酸，加水定容至100 mL，进行感官评分，结果如图6所示。

图6 白砂糖添加量对感官评分的影响Fig.6 Effect of sugar addition on sensory evaluation score

由图6可知，当白砂糖添加量为4%～7%时，饮料的感官评分逐渐上升，白砂糖添加量＞7%后，感官评分呈降低趋势。当白砂糖添加量为7%时，感官评分达到最高。由此可见，白砂糖添加量过多或过少时都会使饮料的口感降低，白砂糖过多时会完全中和饮料的酸味，白砂糖过少饮料的酸味会过重。由分析可知，白砂糖添加量为7%时感官评分最高，口味最佳。

2.2.2 柠檬酸添加量对感官评分的影响

取15 mL可溶性膳食纤维提取液，加入7%的白砂糖、0.2%复合稳定剂（CMC-Na与黄原胶质量比为3∶1）、（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%）的柠檬酸，加水定容至100mL，进行感官评分，结果如图7所示。

图7 柠檬酸添加量对感官评分的影响Fig.7 Effect of citric acid addition on sensory evaluation score

由图7可知，柠檬酸添加过少时饮料的口感降低，添加柠檬酸过多时，会将饮料中香菇的味道掩盖，当柠檬酸添加量0.10%时，既保持了香菇特殊的风味，也保证了饮料的风味，此时饮料口味最佳。

2.2.3 稳定剂添加量对感官评分的影响

加入15%可溶性膳食纤维提取液，加入（0.1%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%）的柠檬酸、0.2%复合稳定剂（CMC-Na与黄原胶质量比为3∶1）、7%的白砂糖，加水定容至100 mL。通过感官评分对其进行评价，结果如图8所示。

图8 稳定剂添加量对感官评分的影响Fig.8 Effect of stabilizers addition on sensory evaluation score

由图8可知，当稳定剂的添加量为0.10%～0.25%时，饮料的感官评分逐渐上升，当稳定剂的添加量＞0.25%时，感官评分逐渐降低。稳定剂添加过多时饮料粘稠、流动性差。稳定剂添加量过少，饮料有些许浑浊，稳定性差。由分析可知，稳定剂添加量为0.25%时感官评分最高，此时液体均一稳定，无明显浑浊。

2.2.4 可溶性膳食纤维提取液添加量对感官评分的影响

取可溶性膳食纤维提取液（5%、10%、15%、20%、25%），加入7%的白砂糖、0.25%复合稳定剂（CMC-Na与黄原胶质量比为3∶1）、0.1%的柠檬酸，加水定容至100 mL。通过感官评分对其进行评价，结果如图9所示。

图9 可溶性膳食纤维提取液添加量对感官评分的影响Fig.9 Effect of soluble dietary fiber extraction solution addition on sensory evaluation score

由图9可知，饮料的感官评分随可溶性膳食纤维提取液添加量的增加先增大后减小，可溶性膳食纤维提取液添加量在15%时，感官评分最高。此时，香菇的风味能很好地融入到饮料中。

2.2.5 正交优化试验

分别以白砂糖添加量、稳定剂添加量、柠檬酸添加量、可溶性膳食纤维提取液添加量为影响因素，以感官评分为评价指标，通过正交试验确定最佳的饮料配方，正交试验方案和结果如表4所示。

表4 产品配方优化正交试验结果与分析Table 4 Results and analysis of orthogonal experiments for products formula optimization

由表4分析可知，香菇水溶性膳食纤维饮料配方的各影响因素对饮料感官的影响大小顺序为：白砂糖＞稳定剂、可溶性膳食纤维提取液＞柠檬酸，此饮料最佳配方为白砂糖添加量7%，稳定剂添加量0.25%，柠檬酸添加量0.15%，可溶性膳食纤维提取液添加量10%，此条件下，饮料口感最佳，感官评分为94分。

2.3 产品质量指标

本饮品色泽呈浅黄色，液体状态均一稳定，味道酸甜可口，有香菇特殊风味。可溶性固形物含量为11.15%，可溶性膳食纤维含量为3.16%。总酸度为3.61 g/kg，菌落总数为89.67 CFU/mL。各指标均符合国家相关指标要求。

3 结论

通过单因素和响应面优化试验，得到香菇水溶性膳食纤维的最佳提取工艺为：纤维素酶添加量0.8%，超声功率300 W，酶解温度59℃，pH=6.0，酶解时间27 min。在此条件下，香菇可溶性膳食纤维提取率是8.07%。

香菇可溶性膳食纤维饮料的最佳配方为：可溶性膳食纤维提取液添加量为10%，白砂糖添加量7%，稳定剂添加量0.25%，柠檬酸添加量0.15%，可得到均匀不浑浊的具有良好香菇风味的膳食纤维饮料。

该饮料的可溶性固形物含量为11.15%，可溶性膳食纤维含量为3.16%，总酸度为3.61g/kg，菌落总数为89.67CFU/mL。

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Development ofLentinus edodessoluble dietary fiber beverage

LUO Jiayuan,CHANG Chen,SUN Yao,JIANG Lu,DANG Junting,LV Xingyi,BAO Yihong*
(School of Forestry,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China)

UsingLentinus edodesas a raw material,soluble dietary fiber was extracted by ultrasonic assisted enzymatic method,and a flavor beverage rich in dietary fiber was prepared by blending with the extracting solution.Using single factor experiment and response surface method,the optimal soluble dietaryfiber extraction conditionswere determined byultrasonic assisted enzymatic method as follows:cellulase 0.8%,ultrasonic power 300 W, enzymolysis temperature 59℃,time 27 min and pH 6.0.Under the conditions,the extraction rate of soluble dietary fiber was 8.07%.The product formula was optimized by orthogonal tests asL.edodesextraction solution 10%,sugar 7%,stabilizer 0.25%and citric acid 0.15%.The soluble solid content of the beverage was 11.15%,and soluble dietary fiber content was 3.16%.

Lentinus edodes;soluble dietary fiber;beverage

TS275.4

0254-5071（2017）03-0182-06

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.03.037

2016-10-16

国家级大学生创新项目（项目编号201610225018）

骆嘉原（1996-），女，本科生，研究方向为林下可食资源开发利用。

*通讯作者：包怡红（1970-），女，教授，博士，研究方向为林下资源精深加工，功能性食品开发。