从柚子皮中提取膳食纤维的研究

2003年12月T echno logy & D evelopm en t of Chem ica l Indu st ry

从柚子皮中提取膳食纤维的研究

梁敏,潘英明,唐明明,杨恒建

(广西师范大学化学化工学院,广西桂林541004)

摘要:通过正交实验确定了柚子皮水溶性膳食纤维的最佳提取工艺条件为:温度100℃、pH 5. 0、时间15 m in、提取液用量10 mL・g - 1。此条件下产率为7. 10 %。同时分别采用化学法、酶法、酶与化学结合法从柚子皮中提取水不溶性膳食纤维,并且对3种方法所得到的水不溶性膳食纤维产品进行了分析比较。结果表明,采用酶与化学结合法提取得到的水不溶性膳食纤维产品纯度最高、生理活性最好,产率50. 98 % ,蛋白质含量1. 35 % ,持水力和膨胀力分别为 2. 092 g・g - 1、3. 25 mL・g - 1。

关键词:膳食纤维;柚子皮;提取

随着人们生活水平的不断提高,膳食结构发生

了很大的变化。膳食纤维作为一种功能性食品基料

也日益受到人们的关注。膳食纤维(d ieta ry fiber, 1. 1材料和试剂

D F )是指不能被人体内源酶消化吸收的可食性植物柚子皮,由市售新鲜柚子剥皮而得;胰蛋白酶

细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和。按其水溶

- 1

d ieta ry fiber, SD F )和水不溶性膳食纤维( in so lub Ie分析纯,其它试剂为化学纯。

d ieta ry fiber, ID F ) 2类。膳食纤维因其具有较强的 1. 2仪器

持油、持水力,及具有增溶和诱导微生物的作用而引202- 2- S型电热恒温干燥箱; D ZKW - C型

起各国营养学家的关注。它虽不具营养价值,但与人电子恒温水浴锅; 12孔型玻璃仪器气流烘干器;

体的营养和疾病有着密切关系能预防和治疗多种 A R 1140 C型电子天平; RON GSH EN G BCD -

疾病,如直肠癌、糖尿病、高血压、阑尾炎、痔疮等,被196 HC型电冰箱; R E52CS型旋转蒸发仪; SX 2- 4 称为继淀粉、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质和水之后- 10型箱式电阻炉。

的“第七营养素”～ 4 ]。 1. 3实验方法

膳食纤维的生产与应用在发达国家早已引起重 1. 3. 1原材料的预处理

视,我国在膳食纤维方面的研究与开发虽然起步较柚子皮→干燥箱中以 1 0 5℃烘 3 h→粉碎过

晚,但我国膳食纤维的生产用料来源十分广阔,各种0. 45 mm筛→实验样品。

粮食种子皮、各类加工食品剩留下的残渣以及多种 1. 3. 2样品中常规化学成分分析

水果的果皮均可开发利用且数量十分庞大。本文以蛋白质(N×5. 48) :按参考文献[ 6 ]测定;

柚子皮为原料进行研究。柚子皮中含有大量膳食纤淀粉: AOA C - 14. 032;灰分: AOA C - 14. 006;

维,但柚子皮的综合利用尚未引起人们的足够的重水分: AOA C- 14. 004;脂肪: AOA C- 14. 018。

视,绝大部分柚子皮因霉烂变质而丢弃,造成了资源 1. 3. 3水溶性膳食纤维的提取[ 3 ]

的浪费而且污染了环境[ 5 ]。本实验通过乙醇沉淀法 1. 3. 3. 1制备脱脂样品

提取柚子皮中水溶性膳食纤维,并采用化学分离法、用4倍体积于样品的乙酸乙酯或汽油在25℃

酶法、酶与化学结合法从柚子皮中提取水不溶性膳下浸泡实验样品 3 h,用蒸馏水清洗出残留有机溶

食纤维,并且对3种方法所得的水不溶性膳食纤维剂,抽滤,清洗,烘干(102℃) ,得脱脂样品。

产品的品质进行了分析比较。 1. 3. 3. 2提取工艺流程

基金项目:广西师范大学校青年基金

第32卷第6期化

工技术与开

1实验部分

性的不同又可将 D F分为水溶性膳食纤维( so lub Ie

.

收稿日期: 2003209201

[ 1

V o l132N o16

D ec12003

中图分类号: T S 201. 2文献标识码: A文章编号: 167129905 (2003) 0620020203

原料 ]常温下水解 2 h →常压过滤,蒸馏水漂洗 g) 样品湿重 (g) -样品干重 (g)

样品干重 (g)

第 6期 梁敏等:从柚子皮中提取膳食纤维的研究 21

脱脂样品→干燥、粉碎→酸提取→过滤→滤液 表 1 常规化学成分的含量 %

(用 4倍体积的无水乙醇处理)→过滤→滤渣 (干燥) →水溶性膳食纤维。

脂肪

4. 36

灰分

3. 77

蛋白质

3. 93

1. 3. 4 水不溶性膳食纤维的提取及其性质测定 1. 3. 4. 1 化学法提取水不溶性膳食纤维 称取 5. 000 g 样品→40℃ N aO H 溶液 (pH =

2. 2 水溶性膳食纤维最佳提取工艺的确定 经过对影响水溶性膳食纤维提取率的各因素初 步分析,找出 4个主要影响因素,即提取温度 (℃)、 12)浸泡 50 m in (用以分解样品中的蛋白质)→常压 pH 值、提取时间 (m in )及提取液用量 (mL ・g - 1 ),结 过滤,用蒸馏水漂洗至中性→80℃ HC l 溶液 (pH = 2)浸泡 90 m in (用以分解除去样品中的淀粉)→蒸 馏水漂洗至中性→过滤→烘干→称重→磨细→过筛 →成品。

1. 3. 4. 2 酶法提取水不溶性膳食纤维

称取 5. 000 g 样品→pH = 7的 N H 4A c 标准缓 冲溶液浸泡,加入胰蛋白酶 [酶用量 0. 25 g ・ ( 100 - 1

果见表 2。通过正交实验,得到实验数据并进行数据 分析,见表 3。

表 2 提取水溶性膳食纤维的正交实验因素水平表 温度 pH 时间提取液用量

水平

℃值 m in mL ・g - 1

1 40不调 5 10

2 70 5. 0 10 20

3 100 7. 0 15 30

表 3 提取水溶性膳食纤维正交实验结果及数据分析

数遍→1℃下用 0. 5 %的淀粉酶溶液水解 2 h →蒸 馏水漂洗数遍→过滤→烘干→称重→磨细→过筛→ 成品。

1. 3. 4. 3 酶、化学结合法提取水不溶性膳食纤维 先用酶法提取再接着用化学法提取。 1. 3. 4. 4 测定各种方法所制得的水不溶性膳食纤 维中蛋白质的含量 按参考文献[ 6 ]测定。

1. 3. 4. 5 水不溶性膳食纤维持水力的测定 称取膳食纤维 0. 5000 g →在 25℃下用蒸馏水 饱和 2 h →滤纸上沥干到不滴水→将结合了水的膳 食纤维移至洁净表面皿上称重→换算成每 g 纤维的 持水力。

持水力=

1. 3. 4. 6 水不溶性膳食纤维膨胀力的测定 编号

1

2 3 4 5 6 7 8 9 K 1 K 2 K 3 K 1 K 2

K 3

极差 R

温度 ℃ 40 40 40 70 70 70 100 100 100 7. 15 6. 30 16. 01 2. 38 2. 10 5. 34 3. 24

pH 值

不调 5. 0 7. 0 5. 0 7. 0

不调

7. 0

不调

5. 0 9. 65 11. 88 7. 93 3. 22 3. 96 2. 64 1. 32

时间 m in 5 10 15 5 10 15 5 10 15 9. 28 8. 70 11. 48 3. 09 2. 90 3. 83 0. 93

提取液用量 mL ・g - 1

10 20 30 30 10 20 20 30 10 11. 03 9. 23 9. 2 3. 68 3. 08 3. 07 0. 61

产率

% 2. 55 2. 50 2. 10 2. 40 1. 50 2. 40 4. 33 4. 70 6. 98

称取 0. 5000 g 膳食纤维放到 10 mL 的量筒中, 读取干品体积 (mL )→用蒸馏水浸泡,室温下放置 24 h →读取纤维在量筒中自由膨胀的体积 (mL )→ 换算成每克纤维的膨胀力。

由表 3得知,水溶性膳食纤维的最佳提取工艺 组合是:温度 100℃、pH 值 5. 0、时间 15 m in 、提取 液用量 10 mL ・g - 1。由极差值得出各因素的主次关 系为:温度> pH 值>时间>提取液用量。为了确定 膨胀力=

溶胀后纤维的体积 (mL ) -干品体积 (mL )

样品干重 (g)

最佳工艺的准确性,以所确定最佳工艺参数组合做 验证实验,结果是水溶性膳食纤维提取率为 7. 10

2 结果与讨论

2. 1 柚子皮中常规化学成分的含量

按 1. 3. 2中的各种测定方法,测定柚子皮中常 规化学成分的含量,测定结果见表 1。

% ,因此证明上述结论是正确的。 2. 3 不同提取方法的结果

所得水不溶性膳食纤维的产率、及产品中蛋白 质含量的比较见表 4。