白萝卜不溶性膳食纤维提取方法的比较及其对饼干消化的影响

李 琳，张小康，周子政，路 冲，潘 鑫，邓祥宜

（1.武汉设计工程学院食品与生物科技学院，湖北武汉 430205；2.武汉市农科院蔬菜科学研究所，湖北武汉 430065）

白萝卜是生活中常见的、具食疗药理功能的根茎类蔬菜，富含多种维生素、不饱和脂肪酸、人体必需氨基酸及大量的膳食纤维[1-2]。目前，白萝卜主要以鲜食、干制或腌制等为主，已有关于澄清型白萝卜汁饮料、发酵型白萝卜汁饮料、白萝卜果蔬汁、冻干白萝卜等产品的研究报道[2-3]，但对其加工副产品（残渣）中膳食纤维的利用未见报道。

膳食纤维是由果胶类物质、纤维素、半纤维素、木质素等组成的不能被人体消化吸收的成分，其具有较强的吸水、膨胀、持油等能力[4-6]，能促进肠胃蠕动、改善肠道菌群、预防糖尿病、预防心血管疾病、防治结肠癌等[2]。膳食纤维分为水溶性膳食纤维（SDF，Soluble Dietary Fiber）和水不溶性膳食纤维（IDF，Insoluble Dietary Fiber）2种。白萝卜渣（干基）中的膳食纤维主要以不溶性的形式存在，其中，IDF占52.27%，SDF占9.08%[2]。目前，已有其他果蔬膳食纤维在食品中的应用研究[6-7]。因此，试验以烘干和冻干的白萝卜粉为原料，采用酶法、酸法和碱法提取IDF，测定IDF的持水力、持油力、膨胀力，并将性质最佳的IDF制作韧性饼干，研究其对饼干消化的影响，以期为深加工后的副产物——白萝卜残渣在保健食品和低热量食品中的应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

白萝卜粉，市售；将新鲜白萝卜洗净、切块，置于真空冷冻干燥机中冻干，或60℃下烘至恒质量，粉碎，过60目筛，即为冻干粉或烘干粉，于干燥器中保存备用。

柠檬酸、氢氧化钠、磷酸二氢钠、磷酸氢二钠、无水乙醇、3,5-二硝基水杨酸、酒石酸钾钠、苯酚，均为分析纯，国药集团化学试剂有限公司提供；α-淀粉酶（10 000 U/g），上海一研生物科技有限公司提供；碱性蛋白酶（2.4 AU/g），诺维信（中国）生物技术有限公司提供；低筋小麦粉、色拉油、绵白糖、食用盐、鸡蛋、小苏打，均购于超市。

TG-16WS型台式高速离心机，长沙湘智离心机仪器有限公司产品；DHG-9240A型电热恒温鼓风干燥机，上海精宏实验设备有限公司产品；PL-6型远红外线食品烘焙炉，广东恒联食品机械有限公司产品；722型可见分光光度计，天津市普瑞斯仪器有限公司产品；FA 2014 B型电子天平，上海越平科技仪器有限公司产品；FD-1A-50型冷冻真空干燥机，北京博医康实验仪器有限公司产品；TA.XT-plus型质构仪，英国Stable Micro System公司产品。

1.2 试验方法

1.2.1 IDF的提取方法

（1） 酶解法。取白萝卜粉，以1∶30（g∶mL） 的料液比，加入浓度为0.05 mol/L的磷酸缓冲液（pH值8.0），再加入0.2%（V/W）的碱性蛋白酶，60℃下水浴2 h，以转速5 000 r/min离心30 min，弃上清液，沉淀水洗至中性，60℃下烘干至恒质量，即为IDF。

（2） 酸提法。取白萝卜粉，以1∶30（g∶mL）的料液比，加入质量分数为0.1%的柠檬酸溶液，50℃下水浴0.5 h，以转速5 000 r/min离心30 min，弃上清液，沉淀水洗至中性，60℃下烘干至恒质量，即为IDF。

（3） 碱提法。取白萝卜粉，以1∶30（g∶mL） 的料液比，加入质量分数0.01%的氢氧化钠溶液，50℃下水浴0.5 h，以转速5 000 r/min离心30 min，弃上清液，沉淀水洗至中性，60℃下烘干至恒质量，即为IDF。

1.2.2 IDF性质的测定

IDF性质的测定参考杨晓宽等人[4]和薛山[8]，并稍作修改，具体方法如下。

（1）持水力。准确称取待测粉末1 g，置于50 mL离心管中，加入25 mL蒸馏水，搅拌均匀，室温下静置24 h，以转速5 000 r/min离心10 min，弃上清液，称湿质量。

（2） 持油力。准确称取待测粉末0.5 g，置于10 mL离心管中，加入8 mL大豆油，搅拌均匀，室温下静置24 h，以转速5 000 r/min离心20 min，小心倒去上层油脂，称得样品持油后质量。

（3）膨胀力。准确称取待测粉末1 g，置于25 mL量筒中，先记录其初始体积，再加入20 mL蒸馏水，振荡均匀后在室温下放置24 h，记录其膨胀后的体积。

1.2.3 膳食纤维饼干的制作及指标测定

（1） 饼干配方。按面粉质量计，色拉油16%，绵白糖20%，食盐0.5%，蛋液20%，小苏打0.5%，白萝卜IDF（冻干粉、酶法提取）10%，纯净水25%。

将称量好的材料调制成面团。将面团擀平整至厚度3 mm左右，刀切成型。烤箱预热10 min，上火150℃，下火160℃，烘烤时间10～15 min，室温冷却。以不加膳食纤维的饼干为对照。

（2）含水量的测定方法。称取磨碎后的样品粉末2.5 g，105℃烘至恒质量。

（3）质构测定方法。选取厚度均匀一致的饼干为测试样品。用TA.XT-plus食品物性测试仪进行穿刺试验，测定硬度，用P/2探头，测前速度为2 mm/s，测中速度为2 mm/s，测后速度为2 mm/s。每个样品测定8次，取平均值。

1.2.4 膳食纤维饼干体外消化的试验

麦芽糖标曲的测定参照李继伟等人[9]，以麦芽糖含量X（mg）为横坐标，以吸光值Y（OD540）为纵坐标，绘制标准曲线，所得回归方程为Y=0.833X-0.022 4，R2=0.998 7。

称取膳食纤维饼干粉末1 g于150 mL三角瓶中，加入0.05 mol/L pH值7.0的磷酸盐缓冲液50 mL，37℃下以转速120 r/min摇匀5 min，取1 mL溶液，参照标曲测定初始还原糖含量m0。然后向三角瓶中加入质量浓度为0.01 g/mL的α-淀粉酶溶液2 mL（开始酶促反应计时），分别再反应2，5，10，20，60，90，120，180 min时取 0.2～0.6 mL样品溶液，立即加入1.5 mL DNS试剂，参照标准曲线，测定540 nm处吸光度，并计算酶解新产生的还原糖总量M和酶促反应速度ν。

式中：mt——反应时间内的还原糖含量，mg；

m0——初始还原糖含量，mg；

V0——取样的溶液体积，mL；

V——总反应体系的体积，mL。

式中：M——水解新产生的还原糖总量，mg；

t——反应时间，min。

试验以不加膳食纤维的饼干作为对照，设置2次平行，结果用平均值表示。

2 结果与分析

2.1 不同提取方法白萝卜IDF性质比较

2.1.1 持水力的比较

不同方法提取IDF持水力的比较见图1。

图1 不同方法提取IDF持水力的比较

从烘干粉中提取的IDF持水力总体小于冻干粉。这可能是因为冻干法有利于萝卜粉中IDF空间结构的保持。从冻干粉中提取的IDF持水力依次为冻干酶提（冻酶）17.19 g/g>冻干碱提（冻碱）13.04 g/g>冻干酸提（冻酸）11.01 g/g。这可能是因为酶解条件相对温和，但酸或碱不可避免地破坏了膳食纤维的空间立体结构，导致持水力下降。

2.1.2 持油力的比较

不同方法提取IDF持油力的比较见图2。

图2 不同方法提取IDF持油力的比较

烘干和冻干对IDF持油力的影响差异不明显，但总体仍为从冻干粉中以酶法获得的IDF（冻酶）持油力最强，为2.11 g/g。

2.1.3 膨胀力的比较

图3 不同方法提取IDF膨胀力的比较

不同方法提取IDF膨胀力的比较见图3。

从烘干粉中提取的IDF膨胀力总体小于冻干粉。从冻干粉中提取的IDF，酶法（冻酶） 的膨胀力最强，为18.2 mL/g；酸法（冻酸）的膨胀力最差，为9.7 mL/g。这可能是因为酸会溶解部分IDF，导致结构变化，膨胀力下降。

2.2 白萝卜IDF饼干性质测定的结果

根据IDF性质的比较，可以看出从冻干粉中以酶解法获得IDF性质最好，选用该IDF制作饼干（添加量10%）。

膳食纤维饼干的含水量和硬度分析见表1。

表1 膳食纤维饼干的含水量和硬度分析

膳食纤维饼干表面平整、薄厚均匀、口感松脆，与对照风味和口感无明显差异。其中膳食纤维饼干含水量为1.66%，略高于对照（不加膳食纤维饼干）含水量1.14%，这可能是因为膳食纤维具有较强的保水能力，从而可以增加饼干的持水性。试验中，样品与对照均符合GB/T 20980—2007[10]中韧性饼干含水量小于4%的要求。对于质构硬度而言，IDF饼干的硬度为1 474.78 N，略低于对照。

2.3 膳食纤维饼干体外消化的测定结果

酶解产生的还原糖总量与时间关系见图4，酶促反应速度与时间关系见图5。

图4 酶解产生的还原糖总量与时间关系

图5 酶促反应速度与时间关系

由图4可知，随着时间的延长，膳食纤维饼干酶解产生的还原糖总量大幅度增加，60 min之后上升趋势减缓。总体上，添加膳食纤维的饼干酶解产生的还原糖总量一直低于对照。添加膳食纤维有利于减缓饼干消化时的糖释放。由图5可知，随着时间的延长，酶促反应速度都在大幅度下降，60 min之后下降趋势减缓，后续整体消化速率保持较低水平。IDF饼干的消化速率一直低于对照，说明食用添加膳食纤维的饼干对控制血糖有一定的帮助。

3 结论

从白萝卜烘干粉和冻干粉中提取IDF，并对其持水力、持油力、膨胀力进行了比较，从冻干粉中提取的IDF总体较烘干粉理化性质优良。其中，从冻干粉提取的IDF又以酶法最优，其持水力为17.19 g/g，持油力为2.11 g/g，膨胀力为18.2 mL/g。其中，持水力和膨胀力2个指标值远高于西方国家常用的标准麸皮膳食纤维的对应指标（持水力4 g/g，膨胀力4 mL/g）[11-12]，也远优于一些文献中报道的其他IDF，如凉茶残渣淡竹叶[13]、凉茶残渣金钱草[13]、天宝香蕉皮、红雪茶渣[14]、薇菜[15]等。持油力指标也较地瓜渣IDF[16]、马铃薯渣水IDF[17]等性质优良。因此，从冻干粉中提取的白萝卜IDF性质优良，有一定的应用前景。

添加10%白萝卜IDF的饼干表面平整、薄厚均匀、口感松脆，与对照无明显差异，含水量为1.66%，硬度为1 474.78 N。IDF的添加不影响饼干的风味和口感，但可降低淀粉的消化速率，降低单位时间内酶解产生的还原糖总量，对血糖的控制有一定的帮助，在功能性食品的开发中有一定的应用潜力。