黑果花楸果渣膳食纤维素片生产工艺研究

郭红月，王英臣，*，陈奕奇

（1.吉林农业科技学院食品工程学院，吉林吉林132101；2.吉林省酿造技术科技创新中心，吉林吉林132101；3.吉林省黑果花楸农业科技开发有限责任公司，吉林吉林132101）

黑果花楸果渣膳食纤维素片生产工艺研究

郭红月1，2，王英臣1，2，*，陈奕奇3

（1.吉林农业科技学院食品工程学院，吉林吉林132101；2.吉林省酿造技术科技创新中心，吉林吉林132101；3.吉林省黑果花楸农业科技开发有限责任公司，吉林吉林132101）

利用挤出改性后的黑果花楸果渣为主要原料制备膳食纤维素片，并以产品综合评分为考核指标，采用单因素试验和正交试验对产品最佳工艺配方进行优化。结果表明，当硬脂酸镁添加量为0.4%，微晶纤维素添加量为15%，木糖醇：柠檬酸（20∶1）混合添加量为20%，交联羧甲基纤维素钠添加量为2%，此时膳食纤维素片综合评分为29.36分。表面光滑无裂缝、口感细腻、清凉可口、酸甜适中，硬度、脆碎度及崩解时限等指标检测合格，能够满足消费者的食用要求。

黑果花楸果渣；膳食纤维；工艺研究；正交试验

黑果花楸（AroniaMelanocarpa），又称不老莓，野樱莓，其果实浑圆，成熟呈紫黑色。膳食纤维、糖类、蛋白质、多酚类化合物。黑果花楸果实可以食用，也可以加工成果汁，果酱等食品，其果渣中含有丰富的膳食纤维具有较好理化特性能有效预防降低糖尿病、冠心病以及肥胖症等疾病的发病风险[1-2]，但如果直接使用还不能完全发挥其功效，如果对膳食纤维进行改性使它的大分子键发生断裂进而转化为空间结构较为疏松水溶性成分增多的小分子，则会使其理化性质进一步提高，并且能够使其生理功能得到更好的发挥[3-5]。目前黑果花楸日趋完善的栽培技术使其产量得到不断的提高[6]，但对黑果花楸高附加值产品的开发和以及其生产过程中的废物的利用还处于初期阶段，其加工过程中产生的废弃物果渣等目前还没有比较好的处理手段，如果能将其废物利用不仅能提高经济效益，降低成本，还能减轻对环境的污染[7]。本研究是利用黑果花楸果汁饮料生产过程中产生的废弃物果渣为原料来生产具有较高产品附加值的营养保健品，其市场前景广阔，经济效益显著，不仅能使企业能获得更高收益，还能改善人们的膳食营养，为消费者提供多样化选择，满足人们的健康需要。

1材料与方法

1.1材料与试剂

黑果花楸果渣：吉林农业科技学院实验室提供；耐高温α淀粉酶：郑州市荔诺生物科技有限公司；羧甲基纤维素钙、交联羧甲基纤维素钠：河南永恩生物科技有限公司；玉米淀粉：济南市爱丽达化工有限公司。

1.2仪器与设备

DHG-9030A恒温干燥箱数显电热鼓风干燥箱：重庆市松朗电子仪器有限公司；OMW-280型双螺杆挤出机：汕头市欧迈威机械厂；CP213实验室精密天平：重庆市松朗仪器有限公司；CWFJ-20粉碎机：广州市旭朗机械设备有限公司；TDP-1.5T电动粉末压片机：广州陈雕机械公司；SY-2D型片剂四用测试仪；上海衡勤仪器设备厂；万能粉碎机：江阴市晟炯设备厂。

1.3试验方法

1.3.1黑果花楸果渣基本成分含量测定

基本成分参照国家标准见表1。

表1 基本成分含量测定Table1 The determ ination of thebasic components

1.3.2黑果花楸果渣膳食纤维素片工艺流程

1.3.3黑果花楸果渣膳食纤维素片制备的单因素试验

1.3.3.1硬脂酸镁添加量对黑果花楸果渣膳食纤维素片品质的影响

在微晶纤维素添加量为15%，木糖醇∶柠檬酸（20∶1）混合添加量为20%，交联羧甲基纤维素钠添加量为2%的条件下，调节硬脂酸镁添加量为0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%，以片剂综合评分为考核指标，考察硬脂酸镁添加量对片剂品质的影响。

1.3.3.2微晶纤维素添加量对黑果花楸果渣膳食纤维素片品质的影响

在硬脂酸镁添加量为0.4%，木糖醇∶柠檬酸（20∶1）混合添加量为20%，交联羧甲基纤维素钠添加量为2%的条件下，调节微晶纤维素添加量为5%、10%、15%、20%、25%，以片剂综合评分为考核指标，考察微晶纤维素添加量对片剂品质的影响。

1.3.3.3木糖醇∶柠檬酸（20∶1）混合添加量对黑果花楸果渣膳食纤维素片品质的影响

在硬脂酸镁添加量为0.4%，微晶纤维素添加量为15%，交联羧甲基纤维素钠添加量为2%的条件下，调节木糖醇∶柠檬酸（20∶1）混合添加量为10%、15%、20%、25%、30%，以片剂综合评分为考核指标，考察木糖醇：柠檬酸混合添加量对片剂品质的影响。

1.3.3.4交联羧甲基纤维素钠添加量对黑果花楸果渣膳食纤维素片品质的影响

在硬脂酸镁添加量为0.4%，微晶纤维素添加量为15%，木糖醇∶柠檬酸（20∶1）混合添加量为20%的条件下，调节交联羧甲基纤维素钠添加量为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，以片剂综合评分为考核指标，考察交联羧甲基纤维素钠添加量对片剂品质的影响。

1.3.4黑果花楸果渣膳食纤维素片制备的正交试验

在单因素试验基础上，选取硬脂酸镁、微晶纤维素、木糖醇∶柠檬酸（20∶1）、交联羧甲基纤维素钠为考察因素，以片剂综合评分为考核指标，进行四因素三水平L9（34）正交试验设计，见表2。

表2 正交试验因素水平表Table2 Factorsand levelsof test

1.3.5 黑果花楸果渣膳食纤维素片的品质检测

1.3.5.1硬度

把压制好的片剂放置于四用测试仪的探头和测试台之间，缓缓转动转盘使被测压片开始受力，至仪器发出断续鸣响后，停止测试，读取显示器显示的硬度值。

1.3.5.2脆碎度

根据《中国药典》2010年版附录的相关规定，片剂脆碎度＜1%则为合格产品，如果片剂的脆碎度不符合规格要求，在运输和储藏过程中非常容易发生碎片的现象[8]。将制备好的黑果花楸果渣膳食纤维素片放于片剂四用测试仪的圆筒中，并锁紧螺母将其固定，调节转速，待圆筒转动100次后，测定片剂的失重率。失重率计算公式如下：

式中：w为片剂失重率，%；m1为测定前片剂质量，g；m2为测定后片剂质量，g。

1.3.5.3崩解时限

把烧杯内放置一吊篮，使它能够通过片剂四用测试仪的上端并且固定于金属支架上，烧杯内外盛有约37℃的液体，以保证片剂始终处于相对恒定的环境中，取6枚片剂，分别放于吊篮内的玻璃管中，每管一片，启动仪器，观察片剂崩解状态，记录崩解时限[9]。

1.3.5.4黑果花楸果渣膳食纤维素片综合评价指标

黑果花楸果渣膳食纤维素片综合评价指标见表3。

表3 膳食纤维素片综合评价指标Tab le3 The comprehensiveevaluation index ofdietary fiber tablet

2结果与分析

2.1改性前后黑果花楸果渣基本成分含量测定

黑果花楸果渣基本成分含量见表4。

由表4可知，改性后的黑果花楸果渣中淀粉、蛋白质和脂肪含量均有一定程度的降低，发生这种变化的主要是原因是淀粉在高温高压条件下由于糊化作用会降解为糊精等小分子化合物[10]；改性过程中会产生酰胺基转移反应，使得总氮含量降低[11]，使改性后的蛋白质含量减少；脂肪在改性过程中会与淀粉和蛋白质发生反应形成复合体[12]。Russo、Figuerola研究表明，膳食纤维功能特性的重要衡量指标就是可溶性与不可溶性膳食纤维的比例[13]，在改性过程中部分不溶性组分会转化为可溶性组分，由表4可知，SDF含量由原来的12.54%提高到24.87%，可溶性与不溶性膳食纤维比例约为1∶3，膳食纤维构成比例更加合理。

表4 黑果花楸果渣基本成分含量Table4 Basic componentsof Aronia M elanocarpam arc g/100 g

2.2黑果花楸果渣膳食纤维素片制备的单因素试验

2.2.1硬脂酸镁添加量对黑果花楸果渣膳食纤维素片品质的影响

硬脂酸镁添加量对黑果花楸果渣膳食纤维素片品质的影响见图1。

图1 硬脂酸镁添加量对片及品质的影响Fig.1 Theeffectsofmagnesium stearatedosageon thequality

由图1可知，增加硬脂酸镁添加量的增加，产品的综合评分逐渐降低，硬脂酸镁是一种疏水性物质，适当的添加量可以很好的改善压片过程中出现的粘连现象，但如其用量过大，会增加片剂在机体内的崩解或溶出时间，使片剂在体内发生崩解迟缓的现象。故在添加量能够很好地改善物料流动性的前提下，应减少硬脂酸镁添加量。

2.2.2微晶纤维素添加量对黑果花楸果渣膳食纤维素片品质的影响

微晶纤维素添加量对黑果花楸果渣膳食纤维素片品质的影响见图2。

加入微晶纤维作用是使片剂在在进入人体有较好的崩解效果。由图2可知，微晶纤维小剂量的添加可以使片剂有较好的感官评分，但如果大剂量的加入会使产品的感官评分降低，这是由于过量微晶纤维素容易发生塑性形变，且不会发生弹性复原，故在满足实验需求的前提下，应尽量减少用量。

图2 微晶纤维素添加量对片剂品质的影响Fig.2 Theeffectsof aviceldosageon thequality

2.2.3木糖醇、柠檬酸混合添加量对黑果花楸果渣膳食纤维素片品质的影响

木糖醇、柠檬酸混合添加量对黑果花楸果渣膳食纤维素片品质的影响见图3。

图3 木糖醇∶柠檬酸混合添加量对片剂品质的影响Fig.3 Theeffectsof xylitol∶citric aciddosageon thequality

矫味剂对片剂品质的影响主要表现在产品的感官品质上。由图3可知，片剂的综合评分随着矫味剂（木糖醇：柠檬酸）添加量的增加呈现先增加后降低的趋势，适当矫味剂的添加不仅能够使避免黑果花楸果渣膳食纤维素片产生异味[14]，同时赋予产品酸甜适中、清爽细腻的口感。

2.2.4交联羧甲基纤维素钠添加量对黑果花楸果渣膳食纤维素片品质的影响

交联羧甲基纤维素钠添加量对黑果花楸果渣膳食纤维素片品质的影响见图4。

图4 交联羧甲基纤维素钠添加量对片剂品质的影响Fig.4 Theeffectsof croscarm ellosesodium dosageon thequality

由图4可知，黑果花楸果渣膳食纤维素片的综合评分随着交联羧甲基纤维素钠添加量的增加呈现先增后减的趋势。这是因为当交联羧甲基纤维素钠进入人体后，水分能够通过其三维纤维结构快速渗透到组织内部，使其崩解作用加强，释放片剂中的活性物质[15]。但添加量过多会影响片剂的口感，容易产生让人难以接受的异味。

2.3黑果花楸果渣膳食纤维素片制备正交试验结果

在单因素试验基础上，以片剂综合评分为考核指标，进行L9（34）正交试验，对黑果花楸果渣膳食纤维素片的配方进行优化，结果见表5、表6。

表5 L9（34）正交试验结果Table5 L9（34）orthogonal test results

表6 方差分析结果Table6 The resu ltof varianceanalysis

由表6可知，硬脂酸镁、微晶纤维素、木糖醇∶柠檬酸（20∶1）、交联羧甲基纤维素钠对片剂的综合评分均有极显著影响。由表5可知各因素对片剂综合评分影响程度大小为A＞B＞C＞D，即硬脂酸镁＞微晶纤维素＞木糖醇∶柠檬酸（20∶1）＞交联羧甲基纤维素钠，最优试验方案为A2B3C2D3，不在9组试验中，故对其进行验证试验，测得片剂综合评分为29.36分，高于第四组A2B1C2D328.50分，故选择A2B3C2D3为最佳配方，即硬脂酸镁添加量为0.4%、微晶纤维素添加量为15%、木糖醇∶柠檬酸（20∶1）混合添加量为20%、交联羧甲基纤维素钠添加量为2%。

2.4黑果花楸果渣膳食纤维素片品质检测

黑果花楸果渣膳食纤维素片品质检测结果见表7。

表7 黑果花楸果渣膳食纤维素片品质检测Table7 The resu ltof Aronia M elanocarpam arc dietary fiber tabletquality detection

当硬脂酸镁添加量为0.4%，微晶纤维素添加量为15%，木糖醇：柠檬酸添加量为20%，交联羧甲基纤维素钠添加量为2%，此时膳食纤维素片的表面光滑无裂缝、口感细腻、清凉可口、酸甜适中、口味独特，且片剂的硬度、脆碎度及崩解时限等指标检测合格，能够满足消费者的食用要求。

3结论

利用挤出改性后的黑果花楸果渣为主要原料制备膳食纤维素片，在制片过程中，向原料添加一定剂量的各种功能添加剂能有效改善产品的各项指标，其具体添加量为硬脂酸镁0.4%，微晶纤维素15%，木糖醇：柠檬酸20%，交联羧甲基纤维素2%，此时膳食纤维素片综合评分为29.36分。表面光滑无裂缝、口感爽滑、清凉可口、酸甜适中，硬度、脆碎度及崩解时限等指标检测合格，营养性能有较明显提高，能够满足消费者的食用要求。同时其生产工艺简单易行，加工设备较为简单，易于普及和推广。

[1]LiWeidong,LiOu,Zhang Anran,etal.Genotypic diversity of pHenolic compounds and antioxidant capacity of Chinese dwarf cherry (Cerasus Humilis(Bge.)Sok.)in China[J].Scientia Horticulturae, 2014,175:208-213

[2]李建文,杨月欣.膳食纤维定义及分析方法研究进展[J].食品科学,2007,28(2):350-355

[3]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

[4]Ramulu P,Udayasekhara P R.Total,insoluble and soluble ditary fiber contents of Indian fruits[J].Journal of Food Composition and Analysis,2003,16(6):677-685

[5]Lan G S,Chen H X.Chemical composition and pHysicochemical propertiesofdietary fiber form Polygonatum odoratum asaffceted by different processingmethods[J].Food Research International,2012, 49(1):406-410

[6]李欣.黑果花楸缘何热遍东北[N].中国花卉报,2015-11-14(001)

[7]Isken F,Klaus S,OsterhoffM.Effects of long-term soluble vs.insoluble dietary fiber intake on high-fat diet induced obesity in C 57BL/6Jmice[J].JournalofNutritionalBiochemestry,2010,21:278-284

[8]Kim Y I.AGA technical review:Impactofdietary fiberon colon canceroccurrence[J].Gastroenterology,2000,118(6):1235-1257

[9]周令国,肖琳,周雅琳,等.湿法超微粉碎与挤压制备大豆膳食纤维粉[J].食品研究与开发,2010,31(10):30-33

[10]王遂,刘芳.高活性玉米膳食纤维的制备、性质与应用[J].食品科学,2000,21(7):22-24

[11]陈奇,郑建仙,张安.紫苜蓿在面包焙烤和面条烹煮中的应用研究[J].中国粮油学报,2007,22(4):38-42

[12]吴卫国,郭时印,周虹.麦麸膳食纤维的制备、性质与应用[J].粮食与饲料工业,1998(11):39-41

[13]Paula J,Delahaye E P.Effect of enrichmentwith high content dietary fiber stabilized rice bran flour on chemical and functional properties of storage frozen pizzas[J].Journal of Food Engineering, 2005,68(1):1-7

[14]吴少福,沈勇根,上官新晨,等.紫红薯渣、膳食纤维和漂白膳食纤维物化特性分析[J].中国粮油学报,2011,26(2):28-32

[15]李安平,谢碧霞,王俊,等.竹笋膳食纤维的制备及其功能结构比较[J].中国食品学报,2010,10(1):86-92

Study on Aronia M elanocarpa M arc Dietary Fiber Tablet Production Process

GUOHong-yue1，2，WANGYing-chen1，2，*，CHEN Yi-qi3
（1.Schoolof Food Engineering，Jilin Agriculture Scienceand Technology College，Jilin 132101，Jilin，China；2.Jilin Province Brewing Technology Scienceand Technology Innovation Center，Jilin 132101，Jilin，China；3.Jilin Province AroniaMelanocarpa AgriculturalScienceand Technology Development Limited Liability Company，Jilin 132101，Jilin，China）

Aronia Melanocarpamarc extruded modified diet as themain raw material for preparing cellulose film，and the composite score for the productevaluation index，single factorand orthogonalexperiments the optimum product formulation optimization.The resultsshowed that，when added in an amountof0.4%ofmagnesium stearate，microcrystalline cellulose added in an amountof15%，xylitol：citric acid（20∶1）added in an amountof20%mixing，cross-linked sodium carboxymethyl cellulose added in an amountof2%，at this point the comprehensive score of dietary fiber tabletswas 29.36 points.The smooth surfacewithout cracks，delicate taste，cooland delicious，sweetand sourmoderate，index detection hardness，friability and disintegration time and otherqualified areable tomet the food requirementsof the consumer.

AroniaMelanocarpamarc；dietary fiber；technology research；orthogonal test

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.05.027

2016-11-09

全国大学生科技创新项目（201611439014）

郭红月（1995—），女（汉），在读本科，食品科学与工程专业。

*通信作者：王英臣（1967—），男（汉），副教授，硕士。