檸檬皮渣膳食纖維制備工藝研究

李華鑫，雷 激，劉 琴，王靜波，何翠蓉，賀金梅，毛海燕

(西華大學生物工程學院，四川成都610039)

檸檬皮渣膳食纖維制備工藝研究

李華鑫，雷 激*，劉 琴，王靜波，何翠蓉，賀金梅，毛海燕

(西華大學生物工程學院，四川成都610039)

以檸檬皮渣為原料，分別采用水和95%的乙醇為溶劑在不同溫度下制備檸檬膳食纖維，并測定其膳食纖維組成和理化特性。結果表明:檸檬膳食纖維制備的工藝條件采用水在室溫下處理1min，并進行冷凍干燥，可以得到總黃酮含量、VC含量和持油力較好的產品;檸檬膳食纖維制備的工藝條件采用乙醇在60℃處理90min，并進行冷凍干燥，可以得到SDF/IDF(可溶性膳食纖維/不溶性膳食纖維)比值合理、持水力、粘度、白度都較好的產品。

檸檬皮渣，膳食纖維，理化特性

膳食纖維(Dietary Fiber，簡稱DF)是植物的可食部分或類似的碳水化合物，在人類的小腸中難以被消化吸收，在大腸中會全部發酵分解。根據DF的溶解性可把DF分成可溶性膳食纖維(Soluble Dietary Fiber，簡稱SDF)和不溶性膳食纖維(Insoluble Dietary Fiber，簡稱IDF)。隨著人們對膳食纖維功能性認識的加深，膳食纖維作為一種功能性食品基料越來越受到關注，期望從植物資源，尤其是從農副產品和果蔬加工后的下腳料中尋找并開發膳食纖維。目前，我國開發的膳食纖維有豆類纖維、谷類纖維和水果纖維等［1］。檸檬，系柑橘屬植物，我國檸檬加工產品主要有檸檬油、檸檬果膠、檸檬醋、檸檬茶等，而大量的檸檬皮渣卻被廢棄，降低了檸檬加工的附加值。研究表明柑桔類植物皮渣是良好的膳食纖維原料，因其制取的膳食纖維比谷類、豆類來源的產品含有更高的水溶性膳食纖維。膳食纖維的來源、加工方法的不同及色澤等不斷影響其感官性能和加工性能，同時也影響其功能性和生理活性［2］。本實驗以檸檬皮渣為原料，采用不同的工藝處理制備膳食纖維，并分析測定其部分的理化指標，以期開發新的膳食纖維資源，為檸檬皮渣的應用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

安岳尤力克檸檬 市售;熱穩定 α－淀粉酶No.A3306、蛋 白 酶 No.P3910、淀 粉 葡 糖 苷 酶No.A9913、酸洗硅藻土No.C8656 Sigma公司;蘆丁標準品 純度≥98%，上海同田生物技術有限公司;2，6－二氯靛酚鈉、石油醚、草酸、抗壞血酸、丙酮、乙醇、鉻酸、硫酸、氫氧化鈉、鹽酸 均為分析純，成都市科龍化工試劑廠。

YLD－2000電熱恒溫鼓風干燥箱 黃石市恒豐醫療器械有限公司;SHA－B恒溫振蕩器 金壇市富華儀器有限公司;HH－S數顯恒溫水浴鍋 金壇市金城國勝實驗儀器廠;Heto－HSC500真空冷凍干燥機，Heto3410超低溫冰箱 上海佰蕾真生物科技有限公司;KDN－04B定氮儀 上海華睿儀器有限公司;UV－2600型紫外可見分光光度計 上海儀器有限公司;WTL超微臺式離心機 金壇市金城國盛實驗儀器廠;DC－P3新型全自動測色色差計 北京市興光測色儀器公司;NDJ－8S數字顯示粘度計 上海精密科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 檸檬膳食纖維的制備［3］工藝流程:檸檬鮮果→清洗→榨汁→皮渣→膳食纖維提取→過濾→沉淀(即DF)→干燥→粉碎(16目)→成品

流程中DF提取及干燥條件詳見表1。

表1 檸檬DF提取及干燥條件因素水平表

1.2.2 檸檬膳食纖維成分的測定［6］用酶－重量法測定各種樣品的總膳食纖維(Total Dietary Fiber，簡稱TDF)、不溶性膳食纖維(IDF)、可溶性膳食纖維(SDF)的含量(g/100g干基)。

1.2.3 檸檬膳食纖維理化指標的測定

1.2.3.1 檸檬膳食纖維中總黃酮含量的測定［7］

a.標準曲線的繪制 精密稱取蘆丁標準品0.0077g，加適量30%乙醇溶解，冷卻，用30%乙醇定容至100mL，搖勻備用(濃度為0.077mg/mL)。

分別取蘆丁標準液 0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0mL，用30%乙醇定容至10.0mL，在波長326nm處比色測定。以標準品濃度為橫坐標，吸光度值為縱坐標，繪制標準曲線。

b.檸檬膳食纖維中總黃酮含量的測定 準確稱取1g檸檬膳食纖維粉末，先用10mL石油醚浸泡1h對其進行脫脂前處理，抽濾后所得樣品用10mL 95%的乙醇浸泡3h，分離出浸液，再用10mL 70%的乙醇浸泡3h，收集浸液，混合兩次所得浸液，用30%乙醇定容至25mL;取上述混勻樣液20mL，3500r/min離心10min后，取5.0mL上清液，用30%的乙醇定容至50mL備用;取上述備用液2mL，用30%的乙醇定容至10mL，在波長326nm處比色測定。由回歸方程計算樣品中總黃酮的含量(g/100g干基)。

1.2.3.2 檸檬膳食纖維中 VC含量的測定［8］用2，6－二氯靛酚法測定檸檬膳食纖維樣品中VC含量(mg/100g干基)。

1.2.3.3 檸檬膳食纖維持水力的測定［9］稱取0.2500g纖維樣品懸浮于15mL去離子水中，在室溫下飽和24h，懸浮液離心分離(3500r/min，30min)，將上清液倒出，甩干，稱量，即為樣品濕重。持水力按下式計算:

1.2.3.4 檸檬膳食纖維持油力的測定 方法同持水力的測定。用金龍魚牌菜籽油代替1.2.3.3中的去離子水。

1.2.3.5 檸檬膳食纖維粘度的測定［10］配制膳食纖維樣品的1%溶液300mL，用磁力攪拌器攪拌1min后，室溫下放置24h，用NDJ－8S數字顯示粘度計進行測定。測定過程中選用1號轉子，轉速為60r/min。

1.2.3.6 檸檬膳食纖維白度的測定［11］使用色彩色差計來測量不同樣品的L*，光源在日光下使用，儀器使用標準白瓦片外部校準。在色差測定結果中，L*表示心理明度，黑色為0，白色為100。在實驗中用L*表示檸檬膳食纖維的白度。

2 結果與討論

2.1 檸檬膳食纖維的成分

表2為各樣品中TDF、IDF與SDF的含量、SDF/IDF比值及其極差分析結果。可以看出經過不同工藝制備的檸檬DF中TDF含量在59～76g/100g之間，IDF含量在37～50g/100g之間，SDF含量在21～27g/100g之間，SDF/IDF比值在0.53～0.66之間。

表2 膳食纖維樣品SDF/IDF的正交實驗結果分析(g/100g干基)

從表2可以看出影響SDF/IDF比值的各因素主次關系為B＞A＞C，即處理溫度和時間＞提取溶劑＞干燥方式，這說明處理溫度和時間對SDF/IDF比值的影響較大。SDF是指不被人體消化酶消化，但可溶于溫、熱水且其水溶液又能被其4倍體積的乙醇再沉淀的那部分膳食纖維［12］。由定義可知SDF在60℃溫水中較室溫下的水中易溶解，所以在檸檬DF的制備過程中用60℃溫水處理比在室溫下用水處理SDF的損失要大，其SDF/IDF的比值較小。

據報道，DF中SDF/IDF的比值越接近1∶2，就越適宜用作食品添加劑［13］。從表2我們可以看出在正交實驗中適合添加到食品中的最佳組合為A2B2C1，即提取溶劑為95%的乙醇，處理溫度和時間為60℃處理90min，干燥方式為冷凍干燥，用這種工藝制備的檸檬DF比較適合用作食品添加劑。

2.2 檸檬膳食纖維的理化特性

2.2.1 檸檬膳食纖維中總黃酮的含量 蘆丁標準曲線的回歸方程為y=16.939x+0.0008，R2=0.9999，公式中y為與x相對應的吸光度，x為總黃酮的濃度(mg/mL)，R為相關系數。各種檸檬DF樣品中總黃酮的含量見表3、表4。檸檬的果皮、果核中黃酮類化合物含量較高，而在果汁中含量較低，所以檸檬經過榨汁等工業流程后，剩余的大量下腳料可用于提取黃酮類化合物等天然活性物質。在檸檬膳食纖維的制備中總黃酮的含量是衡量其品質的一個重要因素。

表3 正交實驗膳食纖維樣品理化指標的測定結果(以干基計)

表4 正交實驗膳食纖維樣品中總黃酮含量的正交分析結果(g/100g)

從表3、表4不同的檸檬DF中總黃酮含量的正交實驗分析結果，可以看出影響總黃酮含量的各因素主次關系為A＞B＞C，即提取溶劑＞處理溫度和時間＞干燥方式，這說明提取溶劑對檸檬DF中總黃酮的含量影響較大。黃酮類化合物多以游離糖苷的形式存在，而游離苷元難溶或不溶于水，易溶于甲醇、乙醇等有機溶劑中［14］，所以在DF的制備過程中如果用乙醇浸提就會使膳食纖維沉淀中總黃酮的含量降低。在正交實驗中確定的最佳組合為A1B1C1，即提取溶劑為水，處理溫度和時間為室溫處理1min，干燥方式為冷凍干燥，用這種工藝制備檸檬DF時其總黃酮的含量較高。

2.2.2 檸檬膳食纖維中VC的含量 從表3、表5不同的檸檬DF中VC含量的正交實驗分析結果，可以看出影響VC含量的各因素主次關系為C＞B＞A，即干燥方式＞處理溫度和時間＞提取溶劑，這說明干燥方式對檸檬DF中VC含量的影響較大，因為VC是不穩定的維生素，易通過各種方式或途徑進行降解，在熱風干燥過程中的高溫、氧氣、受潮等因素都能促使VC降解。在正交實驗中確定的最佳組合為A1B1C1，即提取溶劑為水，處理溫度和時間為室溫處理1min，干燥方式為冷凍干燥，用這種工藝制備檸檬DF時其VC的含量較高，可以更好的滿足人體的需要［15］。

表5 正交實驗膳食纖維樣品中VC含量的正交分析結果(mg/100g)

2.2.3 檸檬膳食纖維的持水力 富含膳食纖維的食物在腸胃中吸水膨脹并形成高粘度的溶膠或凝膠，易產生飽腹感抑制食量，對肥胖癥有較好的減肥功能，同時使大便增量、軟化、刺激腸道蠕動，從而導瀉通便;也可使糞便中的有害物質特別是致癌物質及時排出體外，大大降低腸道癌和痔瘡的發病幾率，所以膳食纖維的持水力是衡量膳食纖維品質的重要指標，膳食纖維的持水力越強，其生理活性也就越好［16］。

從表3、表6不同的檸檬DF持水力的正交實驗分析結果，可以看出影響持水力的各因素主次關系為B＞C＞A，即處理溫度和時間＞干燥條件＞提取溶劑。在正交實驗中確定的最佳組合為A2B2C1，即提取溶劑為95%乙醇，處理溫度和時間為60℃處理90min，干燥方式為冷凍干燥，用這種工藝制備檸檬DF時其持水力較強，為14.1807g/g。

表6 正交實驗膳食纖維樣品持水力的正交分析結果(g/g)

2.2.4 檸檬膳食纖維的持油力 膳食纖維具有減肥作用，能降低動物和人體內血漿的膽固醇含量，其原因就是它們可以吸附油脂減少人體的油脂吸收量［17］，因此持油力的大小是衡量膳食纖維品質好壞的重要指標，持油力越大表示膳食纖維的持油能力越強，比表面積和吸附性越大，膳食纖維的生理活性也就越好［18］。

從表3、表7不同的檸檬DF中持油力的正交實驗分析結果，可以看出影響持油力的各因素主次關系為C＞A＞B，即干燥條件＞提取溶劑＞處理溫度和時間。在正交實驗中確定的最佳組合為A1B1C1，即提取溶劑為水，處理溫度和時間為室溫處理1min，干燥方式為冷凍干燥，用這種工藝制備檸檬DF時其持油力較強，為6.9289g/g。

表7 正交實驗膳食纖維樣品持油力的正交分析結果(g/g)

2.2.5 檸檬膳食纖維的粘度 在人體消化系統中水溶性膳食纖維的粘度會影響它與消化道中食物殘渣的結合能力，粘度較大則能夠減少排便時間［19］，對預防一些消化系統疾病有一定意義，檸檬皮渣中富含可溶性膳食纖維，粘度是衡量檸檬膳食纖維品質的一個重要因素。

從表3、表8不同的檸檬DF中粘度的正交實驗分析結果，可以看出影響粘度的各因素主次關系為C＞A＞B，即干燥方式＞提取溶劑＞處理溫度和時間。在正交實驗中確定的最佳組合為A2B2C1，即提取溶劑為95%乙醇，處理溫度和時間為60℃處理90min，干燥方式為冷凍干燥，用這種工藝制備檸檬DF其粘度較大，為7.63mPa·S。

表8 正交實驗膳食纖維樣品粘度的正交分析結果(mPa·S)

2.2.6 檸檬膳食纖維的白度 膳食纖維作為添加劑添加到各種食品中時，其色度會影響食品的外觀品質，膳食纖維的白度是影響其質量的重要指標［20］。

從表3、表9不同的檸檬DF白度的正交實驗分析結果，可以看出影響白度L*值的各因素主次關系為C＞B＞A，即干燥方式＞處理溫度和時間＞提取溶劑。在正交實驗中確定的最佳組合為A2B2C1，即提取溶劑為95%乙醇，處理溫度和時間為60℃處理90min，干燥方式為冷凍干燥，用這種工藝制備檸檬DF其白度較好，L*值為86.88，使其應用范圍更廣泛。

表9 正交實驗膳食纖維樣品白度的正交分析結果

3 結論

3.1 從檸檬膳食纖維的成分和理化性質的分析結果看，最佳組合都是經過冷凍干燥所制備的樣品，干燥方式是影響檸檬膳食纖維質量的一個重要因素。

3.2 檸檬膳食纖維制備的工藝條件采用水在室溫下處理1min，并進行冷凍干燥時，可以得到總黃酮含量、VC含量和持油力較好的產品。

3.3 檸檬膳食纖維制備的工藝條件采用乙醇在60℃處理90min，并進行冷凍干燥時，可以得到SDF/IDF比值合理、持水力、粘度、白度都較好的產品。

［1］謝婷，李誠.柑橘皮渣中膳食纖維的提取與利用［J］.農業食品科技，2007，1(3):61－64.

［2］張雪梅，蒲彪，歐陽玲花，等.發酵制取檸檬皮膳食纖維及其脫色工藝研究［J］.中國釀造，2006(1):26－29.

［3］J M Fuentes－Alventosa，G Rodríguez－Gutiérrez，S Jaramillo－Carmona.Effect of extraction method on chemical composition and functional characteristics of high dietary fibre powders obtained from asparagus by－products［J］.Food Chemistry，2009，113:665－671.

［4］李珂，王蒙蒙，沈曉萍，等.熟化甘薯熱風干燥工藝參數優化及數學模型研究［J］.食品科學，2008(8):363－65.

［5］代宏哲，馮琦.黃瓜冷凍干燥工藝優化研究［J］.榆林學院學報，2009(7):62－63.

［6］康琪.膳食纖維測定方法的研究［D］.首都師范大學，2008:20－22.

［7］蘇東林，單楊，李高陽.比色法測定柑桔皮中總黃酮含量的研究［J］.中國釀造，2008(3):69－72.

［8］GB/T6195—1986［S］.

［9］馮暢敏.苜蓿草渣膳食纖維的提取、脫色工藝的研究［D］.甘肅農業大學，2006:5－6.

［10］陸世廣.超細大豆皮膳食纖維性質的研究［D］.武漢工業學院，2008:39－42.

［11］曹媛媛.甘薯膳食纖維的制備及其物化特性的研究［D］.新疆農業大學，2007:1－2.

［12］王遂，李潔，弭曉菊，等.可溶性膳食纖維提取工藝研究［J］.食品科學，1999(7):38－40.

［13］Fernando Figuerola，Maria Luz Hurtado.Fiber concentrates from apple pomace and citrus peel as potential fibre sources for food enrichment［J］.Food Chemistry，2005，91:395－401.

［14］劉用成.食品化學［M］.北京:中國輕工業出版社，1996:172－173.

［15］闞建全.食品化學［M］.北京:中國農業大學出版社，2002:210－212.

［16］劉云.微生物發酵法提取柑桔皮渣膳食纖維的工藝［D］.四川農業大學，2008:5－6.

［17］羅緋.豆皮水溶性膳食纖維提取、物化性質及生理功能研究［D］.湖南農業大學，2008:37－38.

［18］張先，閆妍，李范洙.蘋果梨果渣膳食纖維的物理特性［J］.食品科學，2009，30(3):114－117.

［19］金建昌.茭白殼中不溶性膳食纖維的研究［D］.浙江大學，2006:10－13.

［20］陳菲菲.紅藻廢液提取水不溶性膳食纖維的研究［D］.福建農林大學，2009:36－39.

Study on the processing technique of dietary fiber from lemon pomace

LI Hua－xin，LEI Ji*，LIU Qin，WANG Jing－bo，HE Cui－rong，HE Jin－mei，MAO Hai－yan

(College of Bioengineering，Xihua University，Chengdu 610039，China)

Dietary fiber(DF)was extracted from lemon pomace with water or 95%of ethyl alcohol at different temperatures.The DF composition and its physicochemical properties were evaluated.The results showed that the lemon DF would have high contents of total flavonoid and VCwith enough oil－holding capacity when it was extracted with water at room temperature for 1min and followed by freeze－drying.The lemon DF would have reasonable ratio of SDF/IDF(Soluble Dietary Fiber/Insoluble Dietary Fiber)with enough water－holding capacity，high viscosity and good whiteness when it was extracted with ethyl alcohol at 60℃for 90min and followed by freeze－drying.

lemon residue;dietary fiber;physicochemical properties

TS255.3

B

1002－0306(2011)09－0287－04

2010－10－08 *通訊聯系人

李華鑫(1986－)，女，碩士研究生，研究方向:食品生物技術。

四川省教育廳重點項目(09ZA114);食品生物技術四川省高校重點實驗室項目;西華大學研究生創新基金;西華大學人才基金(R0910507)。