正交试验法浸提竹笋膳食纤维工艺优化
2021-11-25詹永贵
詹永贵
（建瓯市徐墩镇农业技术推广站，福建建瓯 353103）
竹笋作为我国一种传统食材，含有多种营养物质和活性物质，并具有较高的食用价值和保健功能[1]。福建省拥有丰富的竹笋资源。为充分利用竹笋资源，笔者研究了竹笋中膳食纤维的提取工艺，为进一步开发竹笋资源提供一定的理论依据。
1 材料与方法
1.1 仪器及试剂
电子天平（型号：BS210S，北京赛多利斯天平有限公司）；恒温水浴锅（型号：HH-6，常州国华电器有限公司）；盐酸、氢氧化钠均为优级纯，均购自上海国药集团化学试剂有限公司；去离子水（电阻率18.2 MΩ·cm）；电热鼓风干燥箱（型号：DHG-9075A，上海一恒科学仪器有限公司）；九阳粉碎机；竹笋产自建瓯。
1.2 竹笋膳食纤维用原料处理
将新鲜竹笋笋肉分离、洗净，沥干水分，于40℃烘箱中干燥24 h 后用粉碎机粉碎，过40 目筛，得到竹笋干粉，置于干燥器中备用。
1.3 竹笋膳食纤维提取单因素试验
以膳食纤维得率为指标，用碱浸提时间（60、80、100 min）、用碱浸提温度（50℃、60℃、70℃）、料液比（竹笋量与0.01 mol/L NaOH 用量比为1∶10、1∶15、1∶20 g/mL）、用酸（0.01 mol/L HCl 75 mL）中和时浸提时间（80、100、120 min）为考察因素进行单因素试验。
1.4 正交试验
在单因素试验和分析的基础上，用酸中和时浸提时间（A）、料液比（B）、用碱浸提时间（C）、用碱浸提温度（D）作为试验水平，以竹笋膳食纤维提取率为评价指标，选用L9（34）正交表[2]安排试验。正交试验因素和水平见表1。
表1 正交试验因素和水平
2 结果与分析
2.1 浸提时间对竹笋膳食纤维得率的影响
以竹笋干粉为试验材料，研究浸提时间对竹笋膳食纤维浸提效果的影响，在60℃分别浸提60、80、100 min。由图1 可知，竹笋膳食纤维浸提80 min 时，膳食纤维得率较大；随着浸提时间的延长，膳食纤维得率增大不显著，为节约成本及提高效率，故选择80 min 作为水浴浸提的最佳条件。
图1 浸提时间对竹笋膳食纤维提取的影响
2.2 浸提温度对竹笋膳食纤维得率的影响
以竹笋粉末为试验材料，研究浸提温度对竹笋膳食纤维浸提效果的影响，分别在50℃、60℃、70℃浸提80 min。由图2 可知，在60℃下产量最高，随着温度的升高，膳食纤维得率反而下降，这可能是由于温度高使膳食纤维裂解的缘故。
图2 浸提温度对竹笋膳食纤维得率的影响
2.3 料液比对竹笋膳食纤维得率的影响
以竹笋粉末为试验材料，研究料液比（竹笋量与0.01 mol/L NaOH 用量比）对竹笋膳食纤维浸提效果的影响，分别在60℃浸提80 min，料液比为1∶10、1∶15、1∶20 g/mL。由图3 可知，在料液比为1∶15 g/mL 时，膳食纤维得率最高。
图3 料液比对竹笋膳食纤维得率的影响
2.4 用酸中和时浸提时间对竹笋膳食纤维得率的影响
以竹笋粉末为试验材料，研究酸（0.01 mol/L HCl 75 mL）中和时浸提时间对竹笋膳食纤维浸提效果的影响，分别在60℃水浴锅中浸提80、100、120 min。由图4 可知，在浸提100 min 时膳食纤维得率最高。
图4 酸（0.01 mol/L HCl 75 mL）中和时浸提得率的影响
2.5 单因素最佳条件下水浴提取法膳食纤维得率
在单因素的最佳条件下：浸提时间80 min、浸提温度60℃、用酸中和浸提时间100 min，进行3 次平行验证试验，平均膳食纤维提取率为7.40%，RSD（1.0%）符合要求。
2.6 正交试验结果
从试验的极差分析（表2）可知，对竹笋膳食纤维提取量的影响大小依次为料液比（B）、用酸中和时浸提时间（A）、碱浸提时间（C）及碱浸提温度（D）。由方差分析表可知，其影响因素的顺序依次为B＞A＞C＞D（表3）。从表2 中可看出对竹笋膳食纤维浸提的最佳工艺条件为：A3B2C3D3。通过验证试验，3 次平行试验得到膳食纤维提取率为8.40%，未低于实际的膳食纤维提取率8.30%。因此，正交试验法的最佳提取条件为：料液比为1∶15 g/mL，用碱浸提时间为100 min，浸提温度为70℃，用酸中和时浸提时间120 min，此时竹笋膳食纤维得率最高。
表2 L9（34）正交试验结果及其分析
表3 正交试验方差分析
3 结论
竹笋中膳食纤维提率的优化工艺：称取5 g 竹笋干粉原料，加入0.01 mol/L NaOH 75 mL，70℃水浴加热100 min，加热过程中不时搅拌使其反应充分。然后加入0.01 mol/L HCl 75 mL，60℃水浴加热120 min，加热过程中不时搅拌。待冷却后用酸度计测定pH，用酸或碱中和浆液至中性，经过滤、干燥后即得到水浴浸提制备的竹笋膳食纤维样品。
