沙果渣膳食纤维过氧化氢脱色工艺研究

朱 丹，牛广财，朱光怡 ，蔡亚平，王艳红，肖翠红

（1.黑龙江八一农垦大学 生命科学技术学院，黑龙江 大庆 163319；2.黑龙江八一农垦大学 食品学院，黑龙江 大庆 163319）

沙果（Malusasiatica）是东北地区夏秋季节大量上市的地产水果，在生产浓缩汁时产生大量的废渣，由该果渣制备的膳食纤维颜色较深，需要进行脱色处理。膳食纤维常用的脱色方法有过氧化氢（H2O2）氧化法、活性炭法、臭氧脱色法等。H2O2方法不会引入其他的离子，是较理想的膳食纤维脱色剂。采用H2O2法对沙果渣膳食纤维进行脱色处理，研究沙果渣膳食纤维最佳脱色工艺，以期为高品质沙果渣膳食纤维的生产及应用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

沙果渣为黑龙江省大庆森阳果蔬食品科技有限公司沙果榨汁后的鲜渣；纤维素酶（40 000 U/g），购自上海如吉生物科技发展有限公司；30%过氧化氢溶液、氢氧化钠、盐酸、95%乙醇、石油醚、丙酮均为分析纯，购自国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器与设备

AR2140电子天平：奥豪斯国际贸易（上海）有限公司；TDL-S-A离心机：上海安亭科学仪器厂；UV-1100紫外可见分光光度计：上海美谱达仪器有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 沙果渣膳食纤维制备 将干沙果渣粉碎后过60目筛，以1∶15料液比加入85%乙醇浸提2次，离心分离后，继续用丙酮洗涤沉淀，挥干后将沉淀在干燥箱中低温干燥。按1∶20料液比用水将预处理后的沙果渣粉调成悬浊液，加入纤维素酶，在酶用量50 U/g、酶解温度45℃ 和pH4.6条件下酶解80 min，滤渣经干燥得到IDF；收集滤液，于60℃下减压浓缩，加入4倍体积无水乙醇密闭，静置过夜，抽滤，将沉淀物干燥得到SDF。

1.3.2 单因素试验 取一定量的沙果渣膳食纤维，按照料液比1∶10加入不同浓度的H2O2中溶液，搅拌速度 1 600 r/min。 H2O2溶液浓度（A）分别为 1%，3%，5%，7%，9%；脱色温度（B）分别为 45，55，65，75，85℃；pH（C）分别为 7，8，9，10，11；脱色时间（D）分别为1.0，1.5，2.0，2.5，3.0 h。 脱色后在 3 000 r/min 下离心15 min，以离心后的液体吸光度值为指标，考察H2O2对沙果渣膳食纤维脱色效果的影响。

1.3.3 正交试验 在单因素的基础上进行4因素3水平正交试验，以离心后液体的吸光度值为指标，确定最佳脱色工艺条件。试验的因素水平见表1。

表1 正交试验因素水平Table 1 Factors and levels of orthogonal test

1.4 脱色效果评定

测定滤液在260 nm的吸光度值 （蒸馏水为空白）。吸光值越大，脱色效果越好。

2 结果与分析

2.1 H2O2浓度对沙果渣膳食纤维脱色效果的影响

H2O2浓度对沙果渣膳食纤维脱色效果的影响见图1。

图1 H2O2浓度对沙果渣膳食纤维脱色效果的影响Figure 1 Effect of H2O2 concentration on decolorization of dietary fiber from malusasiatica residue

由图1可知：H2O2低浓时较度，脱色速率较慢，脱色效果相对较差；随着H2O2浓度的增加，脱色效率逐渐增大，脱色效果逐渐增加；当过氧化氢浓度超过5%时，吸光度值趋于平缓。

由图1还可看出：H2O2浓度越高，脱色剂的无效分解现象会加重，还会增加生产成本。因此，选择1%，3%，5%进行正交试验。

2.2 脱色温度对沙果渣膳食纤维脱色效果的影响

温度对膳食纤维脱色效果的影响见图2。

图2 脱色温度对沙果渣膳食纤维脱色效果的影响Figure 2 Effect of temperature on decolorization of dietary fiber from malusasiatica residue

由图2可知：在45～65℃之间，吸光值呈上升趋势，在65℃达到最高值后又逐渐下降；在85℃时，吸光值达到最低，可能由过高的温度造成H2O2无效分解所致。因此，选择55，65，75℃进行正交试验。

2.3 pH对沙果渣膳食纤维脱色效果的影响

pH对沙果渣膳食纤维脱色效果的影响见图3。

图3 pH对沙果渣膳食纤维脱色效果的影响Figure 3 Effect of pH on decolorization of dietary fiber from malusasiatica residue

由图3可知：碱性条件下脱色效果较好，原因在于在碱性介质中，H2O2转变生成的过氧氢离子是活性漂白离子，其与共轭羰基结构反应破坏发色基团，起到脱色的目的；但是当pH超过9以后，吸光值呈下降趋势，可能是由于pH增加造成H2O2无效分解所致；当pH大于11时，脱色过程反应剧烈，出现大量泡沫，且碱性过强对膳食纤维会造成一定损伤。因此，选用pH为8，9，10进行正交试验。

2.4 脱色时间对沙果渣膳食纤维脱色效果的影响

脱色时间对沙果渣膳食纤维脱色效果的影响见图4。

图4 脱色时间对沙果渣膳食纤维脱色效果的影响Figure 4 Effect of time on decolorization of dietary fiber from malusasiatica residue

由图4可知：随着脱色时间的延长，脱色效果总体呈上升趋势；当脱色时间达到1.5 h时，H2O2基本分解结束，不再产生活性物质，吸光度值趋于稳定。因此，选用时间 1.0，1.5，2.0 h 为正交试验的 3 个水平。

2.5 正交试验结果与分析

正交试验结果如表2所示。

表2 正交试验结果Table 2 Results of orthogonal test

由极差分析结果可知：影响沙果渣膳食纤维脱色的因素按主次顺序为A＞D＞B＞C，其中，H2O2浓度对脱色效果影响最大，脱色时间、脱色温度和pH影响次之：最佳组合为A1B2C2D2，该条件下的滤液吸光度值为0.897。由此确定沙果渣膳食纤维H2O2脱色的最佳工艺条件为：料液比1∶10，H2O2浓度3%，脱色时间1.5 h，脱色温度 65℃，pH为9。此时吸光度值为0.897，脱色效果最好。

3 结论

用H2O2法对沙果渣膳食纤维进行脱色处理时，影响脱色的主要因素为H2O2浓度和脱色时间，脱色温度和pH次之。由正交试验确定的脱色最佳工艺条件为：料液比 1∶10，H2O2浓度 3%，脱色时间 1.5 h，脱色温度65℃，pH为 9，此时吸光度值0.897，脱色效果最好。

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