槲叶中膳食纤维的提取

◎ 林以琳，侯笑林

（青岛工学院食品工程学院，山东 青岛 266300）

槲树形大如荷叶，为多年生灌木，木不成材[1]。槲树的叶、皮和种子都有药用价值，其中槲叶气味甘、苦、平，无毒，具有止血、止渴、利小便的功效。

膳食纤维对于预防疾病和保障人体健康有很重要的作用，是理想的功能性保健食品原料，被医学界、营养学专家称为继六大营养素之后的“第七大营养素”[2-3]。通常采用酶解法，再加入适量的乙醇洗涤，从而将膳食纤维沉淀出来。

本试验采用超声辅助酶碱法提取槲叶可溶性膳食纤维，目的在于探究槲叶可溶性膳食纤维的最佳提取工艺参数，充分挖掘槲叶的药用价值，进而加快槲叶产业的发展，为槲叶可溶性膳食纤维的深入研究、实现槲叶的生产价值和经济价值。

1 材料与方法

1.1 试验材料

槲叶，采自临沂市沂南县荒山，新鲜、成熟度好、无糜烂。

1.2 试验方法

将槲叶粉按1∶12的料液比加入石油醚浸泡12 h，脱脂，自然挥干石油醚。按照一定的料液比加入蒸馏水，在一定的温度条件下超声一定的时间。调节溶液pH和温度，加入一定量的纤维素酶进行酶解。沸水浴条件下灭酶10 min。按照一定料液比加入一定浓度的NaOH溶液，在一定时间和温度条件下水浴提取。在3 000 r/min条件下离心5 min，抽滤。取滤液进行浓缩，加4倍体积无水乙醇静置15 h。离心，滤渣于65 ℃烘箱中干燥至恒重，称量得SDF。

SDF提取率（%）=提取的SDF质量/槲叶样品质量×100%

2 超声酶解过程单因素试验

2.1 料液比对提取率的影响

取预处理的槲叶粉2.00 g，分别按1∶10、1∶15、1∶20、1∶25和1∶30的料液比加入蒸馏水，超声12 min。调节pH至5，加入1.5%的纤维素酶，50 ℃水浴提取60 min，灭酶。

2.2 超声时间对提取率的影响

取预处理的槲叶粉2.00 g，按最佳料液比加入蒸馏水，分别超声3、6、9、12 min和15 min。调节pH至5，加入1.5%的纤维素酶，50 ℃水浴提取60 min，灭酶。

2.3 酶添加量对提取率的影响

取预处理的槲叶粉2.00 g，在最佳料液比和超声时间条件下，分别加入0.5%、1.0%、1.5%、2.0%和2.5%的纤维素酶，调节pH至5，于50 ℃水浴提取60 min，灭酶。

2.4 酶解时间对提取率的影响

取预处理的槲叶粉2.00 g，在最佳料液比、超声时间和酶用量条件下，调节pH至5，50 ℃水浴中分别酶解40、50、60、70 min和80 min，灭酶。

2.5 超声酶解过程正交试验

在单因素试验的基础上，进行四因素三水平的正交试验设计，按照正交试验表进行试验，见表1，确定最佳的超声酶解提取工艺参数。

表1 超声酶解过程正交试验因素水平表

3 碱解过程单因素试验

3.1 料液比对提取率的影响

向最佳超声酶解提取条件下制得的溶液中，按料液比为1∶15、1∶20、1∶25、1∶30和1∶35加入0.5%NaOH溶液，60 ℃水浴提取90 min。

3.2 碱液浓度对提取率的影响

向最佳超声酶解提取条件下制得的溶液中，按最佳料碱比分别加入浓度为0.1%、0.2%、0.3%、0.4%和0.5%NaOH溶液，60 ℃水浴提取90 min。

3.3 碱解温度对提取率的影响

向最佳超声酶解提取条件下制得的溶液中，按最佳料碱比加入最佳浓度的NaOH溶液，分别设置提取温度为40、50、60、70 ℃和80 ℃，水浴提取90 min。

3.4 碱解时间对提取率的影响

向最佳超声酶解提取条件下制得的溶液中，按最佳料碱比加入最佳浓度的NaOH溶液，在最佳水浴条件下分别碱解30、50、70、90 min和110 min。

3.5 碱解过程正交试验

在单因素试验的基础上进行四因素三水平的正价试验设计，按照正交试验表进行试验，见表2，确定最佳的碱解提取工艺参数。

表2 碱解过程正交试验因素水平表

4 结果与分析

4.1 超声酶解过程单因素结果分析

由图1可知，当料液比增大至1∶20时，原料吸水溶胀充分，底物和酶能充分接触反应，可溶性膳食纤维的提取率增加，达到最大值。

图1 料液比对槲叶SDF提取率的影响图

由图2可知，槲叶可溶性膳食纤维提取率随着超声时间的延长而逐渐升高，当超声时间为9 min时达到最大。由于超声波作用时间较短，原料不能得到充分的破碎，大分子物质纤维素和蛋白质水解不完全，内含的可溶性膳食纤维不能得到充分解离，提取率较低。

图2 超声时间对槲叶SDF提取率的影响图

由图3看出，当纤维素酶添加量为1.0%时，提取率达到最大。在纤维素酶添加量较低时，由于底物浓度较大，被纤维素酶完全作用；纤维素酶添加量较高时，酶与底物接触面积过剩，降低了反应速度。

图3 酶添加量对槲叶SDF提取率的影响图

从图4看出，在反应初期，随着酶解时间的增加，槲叶的可溶性膳食纤维提取率逐渐增大，当酶解时间延长至50 min时，可溶性膳食纤维提取率为2.53%；在酶解反应初期，底物中有大量不溶性膳食纤维，纤维素酶使不溶性的纤维素分子间价键断裂，生产可溶性膳食纤维；随着反应时间增加，提取率增加。

图4 酶解时间对槲叶SDF提取率的影响图

4.2 超声酶解过程正交试验优化

由表3可知，槲叶可溶性膳食纤维提取工艺的最佳工艺条件：料液比1∶20，超声时间6 min，纤维素酶添加量1.5%，纤维素酶的作用时间60 min。在此条件下，槲叶可溶性膳食纤维的得率为7.86%。

表3 超声酶解过程正交试验结果表

4.3 碱解过程单因素试验结果

由图5看出，当料液比达到1∶35时，可溶性膳食纤维提取率达到最大值35.51%。由于水量较少时，槲叶粉末浓度较大，液体流动性差，碱与底物难以充分反应，影响底物的碱解效率。

图5 料液比对槲叶可溶性膳食纤维提取率的影响图

从图6可知，随着碱液浓度的增加，槲叶可溶性膳食纤维得率呈现出先上升后下降的趋势，且当碱液浓度为0.4%时提取率达到最大。NaOH溶液的作用是破坏纤维素与半纤维素之间的氢键，增加溶解度，当碱液浓度较低时，提供的介质环境不足以使半纤维素与纤维素之间的氢键破坏。

图6 碱液浓度对槲叶可溶性膳食纤维提取率的影响图

由图7可知，当碱解温度在40～60 ℃时，随着温度的升高，槲叶中可溶性山膳食纤维提取率逐渐增大。这是由于半纤维素与纤维素之间有较强的氢键，提取过程中破坏氢键需要有较强能量，温度升高，有利于氢键的破坏，使半纤维素的溶解加快。

图7 碱液温度对槲叶可溶性膳食纤维提取率的影响图

从图8可以看出，随着碱解时间的增加，槲叶中可溶性膳食纤维提取率逐渐增大，且在90 min时达到最高值；当碱解时间超过90 min时，由于碱液与原料的反应时间越来越充分，碱液开始水解膳食纤维，使得可溶性膳食纤维结构发生破坏，导致提取率降低。

图8 碱解时间对槲叶可溶性膳食纤维提取率的影响图

4.4 碱解过程正交试验优化

由表4可知，槲叶可溶性膳食纤维提取工艺的最佳工艺条件：料液比1∶35，碱液浓度0.5%，碱解温度70 ℃，碱解时间90 min。在此条件下，槲叶可溶性膳食纤维的得率为27.93%。

表4 碱解过程正交试验结果表

5 结论

超声酶解过程最佳提取工艺为料液比1∶20、超声时间6 min、酶添加量1.5%、酶解时间60 min，槲叶中可溶性膳食纤维的得率为7.86%。

碱解过程最佳提取条件为料液比1∶35、碱液浓度0.5%、碱解温度70 ℃、碱解时间90 min，槲叶中可溶性膳食纤维的得率为27.93%。