碱法和酶法提取方法对胡麻渣可溶性膳食纤维理化性质的影响

仝文玲，郭玉如，徐建国，*

（1.山西师范大学生命科学学院，山西临汾041000；2.山西师范大学食品科学学院，山西临汾041000）

膳食纤维（dietary fiber，DF）是一种不被人体胃与小肠消化吸收的非淀粉多糖及木质素的一类高分子碳水化合物的总称，对人体有积极的调节作用，被称为“第七类营养素”[1]。根据溶解性，膳食纤维分为可溶性膳食纤维（soluble dietary fiber，SDF）和不溶性膳食纤维（insoluble dietary fiber，IDF）两类。常食用 SDF 可以预防和治疗多种疾病如胰腺癌[2]、肥胖症[3]、糖尿病[4]等，SDF 也是制造低能量、低胆固醇、低钠健康食品的重要原料。近年来，有关膳食纤维的提取方法主要有酶提取、酸碱提取、微生物提取、超声波提取、超滤膜提取等[5-7]。其中，酶法提取条件温和，不需要高温高压，而且酶提产品感官性质、水溶性较好，利于后期的加工处理[8]。碱法提取由于操作简单、易于控制，因此是膳食纤维提取最广泛使用的方法[9]。

胡麻（Linum usitatissimum L.）是亚麻科亚麻属一年生或多年生草木植物亚麻种子，是我国西北和华北地区特有的油纤兼用型经济作物[10]。胡麻渣是胡麻榨油后的副产物，研究表明胡麻渣含28%膳食纤维，其中30%为可溶性膳食纤维[11]，所以胡麻渣是良好的膳食纤维来源。然而，胡麻渣由于其水溶性低，口味差等缺陷多作为动物饲料来处理，没有很好地进行加工利用，所以对胡麻渣中膳食纤维的提取，不仅可以进一步提高其附加值，而且能够避免胡麻渣废弃物对环境产生的污染。因此，本试验选用酶法和碱法两种方法对胡麻渣可溶性膳食纤维进行提取，并比较不同提取方法对可溶性膳食纤维的理化性质的影响，以期为胡麻的精深加工和高值化利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

胡麻渣：山西省神池县油脂加工厂；纤维素酶（酶活1 000 U/g）：国药集团化学试剂有限公司；考马斯亮蓝（G-250）、硫酸（99.9%）、石油醚（90%）：均为分析纯，天津市科密欧化学试剂开发中心。

1.2 仪器与设备

电热恒温鼓风干燥箱（DHG-9245A）：金坛市盛蓝仪器制造有限公司；高速万能粉碎机（QE-200）：浙江屹立工贸有限公司；离心机（8504R）：德国Eppendorf公司；色差仪（NH310）：深圳市三恩时科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 胡麻渣脱脂

胡麻原料加入一定量的石油醚[料液比1∶4（g/mL）]振荡脱脂12 h，重复3 次，脱脂后的胡麻渣在60 ℃干燥12 h，干燥器中保存，备用。

1.3.2 纤维素酶提取SDF

脱脂胡麻渣→粉碎→过100 目筛→按照料液比1 ∶30（g/mL）的比例加入 pH 7.0 磷酸盐缓冲液→加入2%纤维素酶，在50℃酶解1h→煮沸10 min→4000r/min离心15 min→收集上清液→4 ℃醇沉8 h（上清液与乙醇体积比 1 ∶4）→4 000 r/min，4 ℃离心 30 min→收集沉淀→干燥→SDF。

1.3.3 碱提取SDF

脱脂胡麻渣→粉碎→过100 目筛→按照料液比1 ∶30（g/mL）的比例加入 8%NaOH 溶液（g/mL），混匀→80 ℃、浸提 60 min→4 000 r/min，离心 15 min→收集上清液→调节pH 值到7→4 ℃醇沉8 h （上清液与乙醇体积比 1 ∶4）→4 000 r/min，4 ℃离心 30 min→收集沉淀→干燥→SDF。

1.3.4 化学成分测定

1.3.4.1 多酚含量测定

多酚含量测定采用Folin-Ciocalteu 测定法。取0.1 mL 适当浓度的样品于试管中，加入2.8 mL 蒸馏水和0.1 mL Folin-Ciocalteu 试剂，混合均匀，静止8 min后加入2 mL 7.5%碳酸钠溶液，摇匀，密封室温（25 ℃）下置于避光处，2 h 后于765 nm 波长测定吸光值，平行测定3 次，以乙醇做试验空白，没食子酸做标准曲线，其回归方程y=1.739 2x+0.152 7（R2=0.993 6），式中：y为吸光度值；x 为没食子酸浓度，μg/mL。多酚含量以每克干燥样品中所含的相当于没食子酸的含量进行计算[12]。

1.3.4.2 蛋白质含量测定

蛋白质含量测定采用考马斯亮蓝测定法，其回归方 y=0.703 3x+0.045 4（R2=0.990 7），式中：y 为吸光度值；x 为牛血清蛋白浓度，μg/mL。样品蛋白质含量以每克干燥样品中所含的相当于牛血清蛋白的含量进行计算[13]。

1.3.4.3 可溶性糖含量测定

分别取1 mL 不同浓度的样品于干燥洁净试管，分别加6%苯酚0.5 mL，浓硫酸2.5 mL，立即摇匀，沸水浴 10 min，室温（25 ℃）放置，待凉后于 490 nm 测定光吸收值，以1.0 mL 蒸馏水为空白。用无水葡萄糖溶液做标准曲线，其回归方y=1.329 2x+0.015（R2=0.997 5），式中：y 为吸光值；x 为无水葡萄糖浓度，μg/mL。样品可溶性多糖含量以每克干燥样品中所含的相当于葡萄糖含量进行计算[14]。

1.3.4.4 其他成分测定

水分含量测定采用烘干称重法，根据GB 5009.3-2016《食品安全国家标准食品中水分的测定》进行测定；脂肪含量测定采用索氏抽提法，根据GB 5009.6-2016《食品安全国家标准食品中脂肪的测定》进行测定；淀粉含量测定采用酶水解法，根据GB 5009.9-2016《食品安全国家标准食品中淀粉的测定》测定。

1.3.5 色差测定

将粉末装于透明比色皿，色差仪经过标准白板黑板标定后，对样品进行测定，获得 L*、a*、b*、C*和 H*[15]。

1.3.6 胡麻渣SDF 的理化性质分析

1.3.6.1 持水力的测定

称取所提SDF 样品1.000 g 置于干燥离心管中，加入蒸馏水50 mL，混合30 s 后计时，每隔5 min 振荡一次，20 min 后4 000 r/min 离心15 min，弃去上清液，离心后称重。持水力/（g/g）=（G2-G1）/G1，式中：G1为SDF 样品质量，g；G2为样品加水振荡多次后再离心得到的质量，g[16]。

1.3.6.2 持油力的测定

称取所提SDF 样品1.000 g 置于干燥离心管中，加入食用油5.000 g，混合30 s 后计时，每隔5 min 振荡一次，30 min 后4 000 r/min 离心25 min，弃去上清液，离心后称重。持油力/（g/g）=（G2-G1）/G1，式中：G1为SDF 样品质量，g；G2为样品加油振荡多次后再离心得到的质量，g[17]。

1.3.6.3 溶胀力的测定

准确称取所提SDF 样品1.000g 置于干燥的量筒中，读取样品体积，加入50mL 蒸馏水，振荡后室温（25℃）静置24 h，记录膳食纤维溶胀后体积。溶胀力/（mL/g）=（V2-V1）/m，式中：V1为膳食纤维溶胀前体积，mL；V2为膳食纤维溶胀后体积，mL；m 为膳食纤维样品质量，g[18]。

1.3.6.4 阳离子交换能力的测定

准确称取0.10 g 样品，置于100 mL 三角瓶内，加入30 mL 蒸馏水，37 ℃下搅拌均匀，以酚酞为指示剂，用0.05 mol/L 的NaOH 溶液滴定至微红，以振荡5 min 内不褪色为滴定终点。根据消耗的碱液体积来计算阳离子交换能力（cation exchange capacity，CEC）。CEC/（mmol/L）=（V1-V0）C/1 000m，式中：V1为滴定样品消耗的NaOH 体积，mL；V0为滴定空白消耗的NaOH体积，mL；C 为滴定用 NaOH 的浓度，mol/L；m 为样品的质量，g[19]。

1.3.7 数据分析与处理

使用Excel、SPSS 26.0 软件进行数据处理，描述性统计值采用平均值±标准差（Mean±SD）表示，差异显著性分析选用Duncan's 新复极差法，差异显著性水平设为0.05。

2 结果与分析

2.1 化学组成成分分析

胡麻渣SDF 的成分测定结果见图1。

图1 酶法和碱法提取的SDF 的化学组成成分比较Fig.1 Comparison of physicochemical properties of SDF extracted by enzyme and alkaline extraction

由图1 可以看出，两种方法提取胡麻渣SDF 的多酚、淀粉和水分含量没有显著性差异（p＞0.05）。碱法提取SDF 的蛋白质含量显著高于酶法提取SDF 的蛋白质含量（p＜0.05），这可能是由于在碱法提取中，大多数蛋白质溶于NaOH 溶液，所以蛋白质的含量较高。碱法提取SDF 的可溶性多糖含量显著高于酶法提取SDF的可溶性多糖含量（p＜0.05），这可能是因为在强碱的作用下，胡麻渣中的纤维素和半纤维素等不溶性膳食纤维分子之间的链接被打断，所以可溶性多糖的含量有所增加[20-21]。然而，酶法提取SDF 的灰分含量显著高于碱法提取。

2.2 色泽对比分析

胡麻渣SDF 的色泽对比见图2，其色差测定结果见表1。

色泽是评价食品感官评定一个很重要的指标。L*表示亮度，L*值越大表示粉体越白亮，a*表示红色，a*值越大表示粉体颜色越红，b*表示黄色，b*值越大表示粉体颜色越黄，C*表示彩色程度，C*值越大表示粉体色彩越浓，H*表示灰度，H*值越大表示粉体灰度越大。由图2 和表1 结果可知，酶法提取的L*值显著高于碱法提取，说明其颜色更亮。从图2 也能直观的看出酶法提取的SDF 颜色偏黄且明亮，而碱法提取的SDF 颜色偏褐且灰暗。这可能是因为碱法提取过程中，强碱使胡麻渣中一些可溶性色素或者蛋白质发生变化，产生褐色或灰色物质[22]，从而使碱法提取的SDF 变深。因此，碱法和酶法提取对SDF 色泽有影响。

图2 碱法和酶法提取的胡麻渣SDFFig.2 Soluble dietary fiber extracted from flax residue by alkali and enzyme extraction

表1 酶法和碱法提取的SDF 色泽测定比较Table 1 Comparison of SDF color extracted by enzyme and alkaline extraction

2.3 理化性质对比分析

胡麻渣SDF 理化性质分析结果见表2。

表2 酶法和碱法提取的SDF 的理化性质分析的比较Table 2 Comparison of physicochemical properties of SDF extracted by enzyme and alkaline extraction

膳食纤维的持水力、持油力和膨胀力与其功能活性和加工性质密切相关。较高的持油力和溶胀力意味着纤维可以在人体中发挥较好的降低血脂、减肥等功效[23-24]。由表2 可以看出，碱法提取SDF 的持水力（5.86±0.03）g/g、持油力 （2.62±0.08）g/g、溶胀力（12.12±0.19）mL/g 均显著高于酶法提取 SDF 的持水力（4.65±0.18）g/g、持油力（1.85±0.17）g/g、溶胀力（9.31±0.14）mL/g（p＜0.05）。这可能是因为碱法提取后胡麻渣中蛋白质和可溶性多糖含量显著高于酶法提取的SDF（p＜0.05）。此外，碱法提取中，在强碱的作用下，胡麻渣中的纤维素和半纤维素等不溶性膳食纤维分子之间的链接被打断，更多的极性基团或侧链被暴露出来，从而导致SDF 的持水力和溶胀力更高[20]。膳食纤维对阳离子有结合和交换能力，对有机化合物的吸附壁合作用，具有类似填充剂的充盈作用，可改变肠道系统中的微生物群系组成等[25]。由表2 可知，酶法提取SDF 的阳离子交换能力（1.33±0.09）mmol/g 显著高于碱法提取SDF 的阳离子交换能力（0.06±0.05）mmol/g（p＜0.05），说明酶法处理可以使其化学结构中的羧基、羟基和氨基等侧链基团暴露，可产生类似弱酸性阳离子交换树脂的作用，与 Ca2+、Zn2+、Cu2+、Pb2+等进行可逆交换，这种交换作用改变了离子的瞬间浓度，起稀释作用并延长交换时间，以及消化道的pH 值、渗透压及氧化还原电位等，使胡麻渣可溶性膳食纤维出现一个更缓冲的环境以利于消化吸收[26-27]。

3 结论

可溶性膳食纤维可以预防和治疗多种疾病，是一种健康食品的重要原料，胡麻渣是胡麻榨油后的副产物含有较高的膳食纤维。本试验比较了酶法和碱法两种方法提取的胡麻渣SDF 色泽，并对其化学组成成分和理化性质进行测定。结果表明，虽然碱法提取的SDF相比酶法提取的SDF 颜色偏褐且灰暗，但碱法提取的胡麻渣SDF 蛋白质、脂肪和多糖含量以及持水力、持油力、溶胀力均显著高于酶法提取（p＜0.05）。较高的持水力、高持油力和高溶胀力意味着纤维可以在人体中发挥较好的降低血脂、减肥等功效。所以综合比较酶法和碱法两种方法，提取胡麻渣SDF 的最优方法是碱法提取。