木聚糖酶改性玉米麸皮膳食纤维粉工艺研究.pdf

3 6 粮食 与油脂 2 0 1 1 年第 l 0期 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 波长 n m 图 8 提取液紫外光谱图 由图7可知， 黄酮最大吸收波长 在 5 1 0 n m“ 附近。由图 8可知， 花生壳提取液在 5 0 5 n m处 出现 叫显紫外吸收， 由此可判断花生壳提取物为黄酮。 3结论 ( 1 ) 采用响应面分析研究表明， 微波温度、 料液比 对花生壳中黄酮提取率有非常显著影响， 微波时间、 乙醇浓度对花生壳中黄酮提取有显著影响。回归方程 对试验结果有非常显著预测力， 因此， 花生壳提取黄 酮最佳工艺条件为：微波温度 7 3 、 液料比 1 9 ml g 、 微波时间 3 5 8 S 、 乙醇浓度 8 0 ， 在此条件下， 黄酮提 取率为 1 3 7 0 1 mg g 。 ( 2 ) 产品紫外分析表明， 花生壳提取物在 5 0 9 n n 处出现明显紫外吸收， 与黄酮于 5 1 0 a m处特征吸收 峰基本相符合， 说明提取物系为黄酮。 参考文献 1 孙兰萍， 马龙， 张斌， 等 花生壳中黄酮物质提取工艺优化研究 J 食品科学 ， 2 0 0 9 ， 3 0( 6) ： 9 7 1 0 1 2许晖 ， 孙兰 萍， 张斌， 等 花生壳 总黄酮 乙醇提取工 艺研究 J 食品工业科技 ， 2 0 0 7 ， 2 8( 8) ：1 3 5 1 3 9 3 张燕， 杜永峰 紫外分光光度法测量花生壳中总黄酮含量 J 化学分析计量 ， 2 0 0 9 ， 1 8( 5) ：5 9 6 1 4王秋红， 刘畅， 方波 花生壳黄酮微波碱法提取工艺研究 J _ 食 品科技 ， 2 0 1 0 ， 3 5( 1 ) ：2 0 7 2 l O 5】杨 国峰 ， 周 建新 ， 王海 峰， 等 花 生壳提 取物 的制备及 其抗氧 化与抗 菌活性 的研 究进展 J 食 品与发酵 工业， 2 0 0 7 ， 3 3( 2) ： 9 7 1 01 6 毕洁 ， 杨庆利 ， 朱凤等 花生壳 黄酮 检测及活性的研究进展 J 食 品科技 ， 2 0 0 9 ， 2 4( 1 2)： 2 1 7 2 2 1 7 赵佳 山竹黄酮的提取、 合成、 分析及性质研究 D 陕西西安 西北大学 ， 2 0 0 8 木聚糖酶改性玉米麸皮膳食纤维粉工艺研究 王刚， 王蕾 ( 四川大学， 四川成都6 1 0 0 6 5) 摘要：以玉米麸皮为原料制备膳食 纤维粉 ， 采用木聚糖酶对其进行改性 ， 以提 高膳食 纤维品质。 通过木聚糖酶法 ， 可溶性膳食纤维得率为2 7 4 9 ； 其最适反应条件为 ： 木聚糖酶添加量 2 5 7 U g 、 酶解时间 1 9 6 h 、 酶解温度 5 6 0 9 、 酶解 p H 4 6 8 。 关键词 ： 膳食纤维； 木聚糖酶 ； 玉米麸皮 S t u d y o n x y l a n a s e e nz y m e mo d i fi e d t e c hn o l o g y o f c o r n b r a n d i e t a r y fi b e r p o wd e r W ANG Ga n g ， W ANG Le i ( S i c h u a n Un i v e r s i t y ， S i c h u a n C h e n g d u 6 1 0 0 6 5 ， C h i n a) Ab s t r a c t ：W i t h c o r n b r a n a s r a w ma t e r i a l s ， p r e p a r i n g c o r n b r a n d i e t a r y fib e r ， t h r o u g h t h e x y l a n a s e e n z y me f o r mo d i fic a t i o n， t o i mp r o v e t h e q u a l i t y o f d i e t a r y fi b e r T h e f o l l o wi n g c o n c l u s i o n s we r e d r a wn：wi t h x y l a n a s e e n z y me t o o b t a i n t h e s o l u b l e d i e t a r y fi b e r a n d o b t a i n r a t i o wa s 2 7 4 9 T h e o p t i ma l c o n d i t i o n s we r e ： x y l a n a s e d o s a g e o f 2 5 7 U g ，h y d r o l y s i s t i me I 9 6 h， h y d r o l y s i s t e mp e r a t u r e 56 09 a nd e n z ym e p H 4 68 Ke y wo r d s ： d i e t a ry fi b e r ：x y l a n a s e e n z y me： c o r n b r a n 中图分类号 ： T S 2 0 1 2 + 3 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 0 0 8 9 5 7 8( 2 0 1 1 ) 1 0 0 0 3 6 0 4 膳食纤维( D F) 系为继碳水化合物、 脂肪、 蛋白质、 维生素、 水、 矿物质六大营养素之外“ 第七营养素”。 多项研究表明， 膳食纤维可溶性成分组成比例是影响 膳食纤维生理功能一个重要因素， 只有当不溶性与可 溶性成分达到适当比例才能发挥其最大生理功能。因 此， 将膳食纤维进行功能活化处理是制备高活性、 多 功能膳食纤维关键步骤， 也是膳食纤维研究领域关注 技术 。 收稿 日期 ： 2 0 1 1 - 0 8 2 4 作者简介： 王刚( 1 9 8 8 ) ， 硕士研究生， 研究方向： 食品加工与保藏应用技术。 O 8 6 4 2 O 0 O 0 O O o 2 0 1 1年第 1 0期 粮食 与 油脂 3 7 通常所制备膳食纤维， 其主要成分为不溶性膳食 纤维， 其中可溶性成分相对较低， 不能全面、 完善发 挥膳食纤维功能性。美国营养学者发出建议， 高品质 膳食纤维组成其中可溶性成分 占总膳食纤维量 1 0 以上 。现 已有膳食纤维改性方 法为挤压技术、 气 流膨化技术、 湿热处理技术、 酶处理技术、 微 生物技 术等 。 酶 法改性膳食纤维 是使用酶制剂作 用于经初 步制备 不溶性 膳食 纤维， 使不 溶性膳 食纤 维部分 成 分发 生 降解， 改变 其溶解 性。本研 究采用 木聚 糖 酶作用 于不 可溶膳 食纤维 ， 通 过优 化酶解 工艺 参数， 确 定木聚 糖酶酶 法改性 玉米膳 食纤维 最佳 工 艺 。 1 试验材料 与方法 1 1原料和仪 器 膳食纤维：自制。木聚糖酶( 酶活 8 0 0 0 U g ) ： 北京博仕奥生物技术有限公司。 真空浓缩仪， 1 0 1 型电热鼓风干燥箱， 7 8 H W一 1 恒 温磁力搅拌器， DZ K W一 4电热恒温水浴锅等。 1 2试 验 方 法 玉米麸皮膳食纤维粉制备工艺见图 1 。 膳食纤维( DF ) 酶解一灭酶中和L离心一上清液一醇沉 I改性膳食纤维粉 厂 + 浓缩一干燥一粉碎一 可溶性膳食 纤维( s DF ) 一粉碎一沉 淀干燥 图 1 玉米麸皮膳食纤维粉制备工艺 改性膳食纤维工艺路线： 取 6 0目D F 1 0 g( 干基) 于 4 0 0 ml 高脚烧杯中， 加入 1 0 0 ml 0 0 5 mo l L p H 4 6 柠檬酸缓冲液， 添加 5 U g 3 5 U g木聚糖酶， 在一定 温度下水解 1 7 h ， 1 0 0 C 灭酶 5 mi n ， 真空浓缩后， 浓 缩液进行干燥、 粉碎， 得改性膳食纤维。 S D F工艺路线： 取6 0目D F 1 0 g于4 0 0 ml 烧杯中， 加入 1 0 0 ml 0 0 5 mo l L p H 4 6柠檬酸缓冲液， 添加 4 U g 5 0 U g D F木聚糖酶， 于适当温度下水解 1 7 h ， 1 0 0灭 酶 5 mi n ， 将反 应后 浆液于 离心 机 中 3 0 0 0 r mi n离心 2 0 mi n ， 取上清液置于烧瓶中， 加入 4倍体 积无水乙醇， 混匀后静置 6 0 mi n ， 促使沉淀生成， 用布 氏漏斗抽滤， 滤渣用 8 0 乙醇洗涤两次后， 用丙酮洗 涤一次， 将洗涤后滤渣干燥、 粉碎后得可溶性膳食纤 维 ( S DF) 。 1 2 1工 艺操作 要点 ( 1 ) 液料比单因素试验 选 定 酶用 量 1 5 U g 、 酶解 时 间 3 h 、 酶 解 温 度 5 5 、 酶解 p H 5 5 ， 料液比分别在 1： 8 、 1： 1 0 、 1：1 2 、 1： 1 4 、 1： 1 6 、 1：1 8 条件下进行酶解试验， 测定酶法 处理后 S D F得率。 ( 2 ) 酶用量单 因素试验 选定液料比， 酶解时间 3 h ， 酶解温度 5 5 、 酶解 p H 5 5 ， 采用不同酶用量条件下进行酶解试验， 测定酶 法处理后 S D F得率 。 ( 3 ) 酶解时间单因素试验 选定液料比、 酶用量、 酶解温度5 5 、 酶解p H 5 5 ， 酶解时间分别为 1 h 、 2 h 、 3 h 、 4 h 、 5 h 、 6 h条件下进行 酶解试验， 测定酶法处理后 S D F得率。 ( 4 ) 酶解温度单因素试验 选定液料比、 酶用量、 酶解时间、 酶解 p H 5 5 ， 酶解 温度分别为 3 0 ， 4 0 ， 5 0 ， 6 0 ， 7 0 ， 8 0 C 条件下 进行酶解试验， 测定酶法处理后 S D F得率。 ( 5 ) 酶解 p H值单因素试验 选定液料 比、 酶用量、 酶解时间、 酶解温度， 酶解 p H分别为 3 5 ， 4 0 ， 4 5 ， 5 0 ， 5 5 ， 6 0 ， 6 5时进行酶解试 验， 测定酶法处理后 S D F得率。 1 2 2测定 方法 S D F测定：按 “ G B T 5 0 0 9 8 8 2 0 0 8食品中膳食 纤维含量测定” 方法 。 1 3试验 设计 1 3 1单因素试验 采用木聚糖酶作用于 D F ， 通过酶解工艺得 S D F ， 其单因素试验水平见表 1 。 表 1 木聚糖酶法 改性单 因素水平表 因素 水平 液料 比 w w 酶用量 U g 酶解 时间 h 酶解温度 酶解 p H 1 ：8 、 1：1 0、 1：1 2 、 1 ：1 4、 l：1 6、 1：l 8 l 0、 l 5 、 2 0、 25 、 3 0、 3 5 1 、 2、 3 、 4、 5 、 6 3 0 、 4 0 、 5 0 、 6 0 、 7 0 4 0 、 4 5、 5 0 、 5 5 、 6 0、 6 5 1 3 2酶法工艺参数优化试验 在单因素实验基础上， 据 B o x B e h n k e n中心组合 实验设计原则， 选择影响 S DF得率四个因素： 即酶用 量、 酶解时间、 酶解温度、 酶解 p H， 分别以 x 、 x2 、 x3 和 x 4 表示， 以 S DF得率( Y) 为响应值， 试验设计见 表 2 。 表 2 木聚糖酶酶解响应面试验设计 3 8 粮食 与 油脂 2 0 1 1 年第 1 0期 2 结果与讨论 2 1 单 因素试验 结果 2 1 1料液比对玉米麸皮 S D F 得率影响 不同料液 比对改性膳食纤维粉 S D F得率影响如 图 2 。由图 2可知， S D F得率随料液 比变化并不大； 当料液比大于 1： 1 6时， S D F得率逐渐变小， 因料液 比增大 ， 相 当于稀释定量酶反应量 ， 降低 S D F得率 ， 因 此料液比不应超过 1： 1 6 。料液比为 1： 8 1： 1 0时， S D F得率也较小， 因底物浓度过大， 酶解反应受到抑 制。因此确定酶解反应料液比宜为 1： 1 4 。 料液 比 图 2 料液 比对 S D F得 率影响 2 1 2酶用量对 玉米麸皮 S D F 得率影响 不同酶用量对改性膳食纤维粉 S D F得率影响如 图 3 。由图 3 可知， 酶用量为 5 U g 1 5 U g时， S D F 得率增 加较快 ， 当酶用 量为 2 0 U g 2 5 U g 时 ， S D F 得率最大；当酶用量大于 2 5 U g时， 过多木聚糖酶将 S D F分解为更小物质， 降解 S D F ， S D F得率略有降低。 因此酶用量不应过大。 确定木聚糖酶用量宜为 2 0 U g 2 5 U g。 图 3 酶添加量对 S DF得 率影响 2 1 3酶解时间对玉米麸皮 S D F 得率影响 不同酶解时间对改性膳食纤维粉 S D F得率影响 如图 4 。由图4可看出， 随时间增大， S D F得率逐渐升 高并趋于平缓， 酶解时间在 1 h 2 h时， S D F得率增 加较快； 当酶解 3 h后， S D F得率趋于稳定。因此， 木 聚糖酶酶解时间宜为 2 h左右。 2 5 2 O 曩1 5 1 0 5 0 1 2 3 4 6 酶解 时16 h 图 4 酶解 时间对 S D F得率影响 2 1 4酶解温度对玉米麸皮 S D F 得率影响 酶解温度对改性膳食纤维粉 S DF得率影响如图 5 。由图 5 可看出， 温度处在 3 0 5 0 时， S DF得 率随温度升高呈增大趋势； 温度大于 5 0 C时， S D F得 率逐渐降低， 当酶解温度为 5 0 时， S D F得率最高。 因此宜定木聚糖酶酶解温度为 5 0 6 0 C 之间。 3 O 2 5 2 O 脚 啦 1 5 1 0 5 3 O 4 0 5 0 6 0 7 O 酶解温度 c c 图 5 酶解温度对 S D F得率影响 2 1 5酶解 p H对玉米麸皮 S D F得率影响 酶解p H对改性膳食纤维粉 S D F得率影响如图6 。 由图 6可看出， p H值在 4 0 6 5时， S D F得率随p H 升高先增加再减小， 在 p H 5 0时 S D F得率最大， 即最 适酶解 p H为 5 0 。 3 0 2 5 2 0 醑 罄l 5 昌 1 0 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 酶解 D H 图 6 酶解 p H 对 S DF得 率影 晌 2 0 1 1 年第 1 O期 粮食 与 油脂 3 9 2 2工艺参数优 化结果 2 2 1木聚糖酶酶法改性工艺响应面试验结果 木聚糖酶法改性响应面试验设计及结果见表 3 。 表 3 响应面试验设计及 结果 2 2 2回归模型建立与显著性检验 采用 S A S软件通过其响应回归过程( R S R EG) 进 行数据分析， 建立 S DF得率 回归模型， 并进而得到最 优响应因子水平。经整理， 得到二次回归模型参数见 表 4 。由表 4得影响 S D F得率数学模型为： Y= 2 7 4 6 6 7+0 7 5 XI +0 0 2 5X2 +0 - 3 1 6 7X3 + 0 1 9 l 7X4 2 4 4 5 8X1 X1 0 1 7 5 X1 X3 + 0 0 5X1 X4 1 4 3 3 3 X2 X2 - 0 8 9 5 8 X3 X3 0 1 2 5X3 X4 分析表 4可知， 各影响因素影响大小顺序为：酶 添加量酶解温度酶解时间酶解 p H。木聚糖酶 添加量和酶解温度对改性膳食纤维 S D F得率影响最 为显 著( P值 为 p = 0 0 0 0 1 和 p = 0 0 0 5 2 ) 。4个 因 素交 叉项存在不显著项， 去除不显著项 。木聚糖酶法改性 玉米麸皮膳食纤维得到 S D F回归方程相关系数 R 2 为 9 5 8 5 ， 说明回归模型对试验数据拟合程度高， 因此 可用此模型对试验进行分析预测。以酶解时间和酶 解 p H选为定值， 对回归模型进行降维分析， 得到酶添 加量和酶解温度对玉米麸皮 S D F得率响应曲面见图 7 。分析图 7可知， 回归模型呈一较平缓抛物曲面， 存 在最大稳定点， 其稳定点处估计值见表 5 ， 由此得到酶 法优化工艺条件为： 木聚糖酶添加量为 2 5 7 U g 、 酶 解时间 1