花生壳膳食纤维酶法提取工艺研究

花生壳膳食纤维酶法提取工艺研究
王瑞;李军;高晓丽
【摘要】本试验以花生壳为原料,采用酶法提取花生壳膳食纤维,通过正交试验确定提取的最佳工艺.结果表明,最佳提取条件为:酶加入量0.5％、酶解温度60℃、酶解时间180min、酶水解pH6.0;影响提取率大小的因素依次为:酶解温度＞酶添加量＞酶解时间＞酶解pH;花生壳膳食纤维提取得率为74.82％.
【期刊名称】《吕梁学院学报》
【年(卷),期】2017(007)002
【总页数】4页(P28-31)
【关键词】膳食纤维;花生壳;酶法
【作者】王瑞;李军;高晓丽
【作者单位】吕梁学院生命科学系,山西离石033001;吕梁学院生命科学系,山西离石033001;吕梁学院生命科学系,山西离石033001
【正文语种】中文
【中图分类】TS201.1
花生是重要的食用植物油原料.2010年，中国花生年产量约1520万吨，有400多万吨花生壳[1].目前，花生壳仅有一小部分被用于制造人造板和动物饲料，大多数用来作燃料或弃去，造成了资源浪费[2].因此，开发花生壳的其他利用价值就很有意义，也很有必要.
花生壳中富含膳食纤维，约为65%～79%，价格非常低而且很容易获得[3].膳食纤
维作为人体“第七大营养素”，在人体内难以被消化吸收，但却具有其他营养素不能提供的作用和功能，如预防肠道疾病、预防糖尿病、防治心脑血管疾病、加速有毒物质的排泄、改善肠道菌群、减肥等，对人们的身体健康起着举足轻重的作用[4].
国内外研究表明，糖尿病、高血脂、脂肪肝、肥胖症等“文明病”的逐步攀升，与膳食纤维摄入量过少有密不可分的关系[5].膳食纤维在儿童时期至关重要，儿童时期适当的摄入有助于避免肥胖症、高胆固醇、心血管疾病等慢性病的发生[6].欧仕宜等通过对膳食纤维抑制血糖升高机理的探讨研究，表明膳食纤维对糖尿病病情的抑制作用非常明显[7-9].
本文通过采用酶法提取花生壳膳食纤维，并确定最佳的提取工艺.以期为有效应用花生壳膳食纤维，进一步挖掘花生壳膳食纤维的营养价值提供参考，实现花生壳加工的新利用.
1.1 材料
1.1.1 材料与试剂
花生壳(市售)，淀粉酶，购于南宁东恒华道生物科技有限责任公司；浓硫酸，氢氧化钠，过氧化氢等均为分析纯
1.1.2 仪器
DXF-04D手提式高速粉碎机(温岭市林大机械有限公司)，BGZ-146电热鼓风干燥箱(上海博迅实业有限公司医疗设备厂)，PHS-3B电热恒温水浴锅精密，PL-
203pH计电子天平.
1.2 提取方法
1.2.1 提取工艺流程[10-12]
花生壳→除杂→清洗→干燥→粉碎→加十倍水→酸处理→灭酶→过滤→热水洗涤→脱色→过滤→热水洗涤→干燥→粉碎→过筛→成品
1.2.2 提取率计算
SDF提取率(%)=提取的膳食纤维质量(g)/原料花生壳质量(g)×100%
1.2.3 实验设计
选取4个关键因素：酶添加量，反应温度，反应时间，反应pH进行单因素及正交实验，以SDF提取率为评价指标，确定最佳工艺参数.
2.1 单因素试验
2.1.1 酶添加量对膳食纤维提取率的影响
称取5份经过处理后的花生壳粉(每份5g)，加入10倍的水，用浓硫酸调pH为6.0，分别加入0.1%、0.3%、0.5%、0.7%、0.9%的α-淀粉酶，60℃恒温水浴处理180 min，之后过滤洗涤脱色干燥得膳食纤维成品，试验结果如图1所示.
由图1可知，酶添加量从0.1%到0.5%增加的过程中，膳食纤维的提取率先增加
后下降，酶添加量为0.5%时花生壳膳食纤维的提取率达到最大，之后随着酶添加量的增加花生壳膳食纤维的提取率反而减小.这是由于随着酶添加量的增加，酶的
浓度的升高，与花生壳粉的接触面积增大，酶解反应速率增大.但当酶的浓度过高时，会对反应有抑制作用，而且酶利用率也下降.所以适宜的酶添加量为0.5%左右.
2.1.2 酶解温度对膳食纤维提取率的影响
称取5份经过处理后的花生壳粉(每份5g)，加入10倍的水，用浓硫酸调pH为6.0，加入0.5%的α- 淀粉酶，分别在50 ℃、60 ℃、70 ℃、8 0℃、90 ℃下恒
温水浴处理180min，之后过滤洗涤脱色干燥得膳食纤维成品，试验结果如图2所示.
由图2可知，温度从50℃～90℃升高的过程中，花生壳膳食纤维的提取率先增加后降低，温度为60℃时花生壳膳食纤维的提取率达到顶峰，之后随着酶解温度的
升高花生壳膳食纤维的提取率反而减小.这是由于随着酶解温度的升高，分子运动
加快，溶解、扩散速度也加快，有利于有效成分的提出[13]，但酶解温度不能过高，
温度过高，酶蛋白变性，酶的活性降低，甚至失活.所以适宜的酶解温度为60℃左右.
2.1.3 酶解时间对膳食纤维提取的影响
称取5份经过处理后的花生壳粉(每份5 g)，加入10倍的水，用浓硫酸调pH为6.0，加入0.5%的α- 淀粉酶，分别在60℃下恒温水浴处理60 min、90 min、120 min、150 min、180 min，之后过滤洗涤脱色干燥得膳食纤维成品，试验结果如图3所示.
由图3可知，随着酶反应时间的延长，膳食纤维的提取率逐步增加，但当酶解时间超过150 min后，花生壳膳食纤维的提取率增加开始减慢，超过180 min后，反应基本停止.究其原因，提取时间越长，膳食纤维溶解越充分，但当花生壳细胞内外膳食纤维不存在浓度差的时候，时间再长也不会继续溶解，故不必无限制地延长提取时间，为了节约能源和保持提取充分，适宜的酶解时间为180 min左右.
2.1.4 酶解pH对膳食纤维提取的影响
称取5份经过处理后的花生壳粉(每份5 g)，加入10倍的水，分别用浓硫酸调pH 为5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，加入0.5%的α- 淀粉酶，在60℃下恒温水浴处理180 min，之后过滤洗涤脱色干燥得膳食纤维成品，试验结果如图4所示.
2.2 正交试验结果与讨论
采用酶法提取花生壳膳食纤维，影响因素主要有酶添加量、酶解温度、酶解时间、酶解pH四个因素，因此，本实验按四个因素，每个因素三个水平进行正交试验，以花生壳膳食纤维提取率为考察指标.
由表2正交试验结果可知，按照各因素的最优水平选取花生壳膳食纤维提取的最优组合为A2B2C3D1，因方差分析结果显示酶解pH对花生壳膳食纤维提取率无显著性影响，考虑经济效率等因素，确定花生壳膳食纤维提取的最佳工艺为
A2B2C3D2，即酶添加量为0.5%、酶解温度为60℃、酶解时间为180 min、酶
解pH为6.0，在此条件下花生壳膳食纤维的提取率为74.82%.
由表3分析可知，RE>RA>RC>RD，因此，影响提取率大小的因素依次为：B>A>C>D，即酶解温度>酶添加量>酶解时间>酶解pH.由表3方差分析结果可知，B因素对花生壳膳食纤维的提取率有极显著性影响(P<0.01)，A因素对花生壳膳食纤维的提取率有显著性影响(0.01<P<0.05)，C因素D因素对花生壳膳食纤维提取率无显著性影响.
本文以花生壳为原料，采用酶法提取花生壳中的膳食纤维，设置不同提取参数酶法研究其对提取率的影响，得出酶法提取最佳参数为：酶添加量0.5%、酶解温度60 ℃、酶解时间180 min、酶解pH6.0；影响提取率大小的因素依次为：酶解温度>酶添加量>酶解时间>酶解.pH；花生壳膳食纤维提取得率为74.82%.
【相关文献】
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