高寡糖南瓜粉制備及其抗氧化性研究

高輝，羅垠，張寧，高健

（1.天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津 300457；2.天津廣播電視大學，天津 300191）

高寡糖南瓜粉制備及其抗氧化性研究

高輝1，羅垠1，張寧1，高健2

（1.天津科技大學食品工程與生物技術學院，天津 300457；2.天津廣播電視大學，天津 300191）

使用固定化α-淀粉酶和固定化低聚糖酶對南瓜漿液進行酶解，通過單因素和正交試驗得到其最佳條件為：調南瓜液pH為6.0，先加入固定化α-淀粉酶，加酶量6 mg/L，反應時間1.5 h；然后，加入固定化低聚糖酶，加酶量2.5 mg/L，反應時間1.5 h。酶解得到的南瓜漿經噴霧干燥制成南瓜粉，其中總寡糖的含量為39.2%（質量分數）；南瓜粉中可溶性膳食纖維含量較未酶解南瓜（干重）增加了51.8%。此外，清除羥自由基實驗可知，酶解南瓜粉對羥自由基的清除能力較未酶解南瓜顯著提高。

南瓜粉；固定化α-淀粉酶；固定化低聚糖酶；可溶性膳食纖維；羥自由基

南瓜（Cucurbita moschata Duch），系葫蘆科南瓜屬中一年生蔓性草本植物[1]。現代研究表明，南瓜果肉中含有大量的碳水化合物、蛋白質、胡蘿卜素、多種氨基酸、果膠、膳食纖維等，營養豐富且全面[2-3]。南瓜具有降血糖[4-5]、降血脂[6]、抗癌[7]等多種保健作用和藥用價值[8]。但是南瓜中也含有大量的淀粉，糖尿病患者不需要多余的淀粉，如何將其轉化是深度開發南瓜防治糖尿病功能性食品的關鍵問題。

本研究采用酶法水解南瓜中的淀粉，通過控制水解過程，使其降解為寡糖，制備高寡糖南瓜粉，同時提高了南瓜中可溶性膳食纖維的含量。

1 材料與方法

1.1 材料

市售日本南瓜；固定化α-淀粉酶，固定化低聚糖酶（自制）；水楊酸、活性炭、苯酚：天津市博迪化工有限公司提供；氯仿、丙酮、正丁醇、硫酸鐵、濃硫酸：天津市北方天醫化學試劑廠。

1.2 方法

1.2.1 南瓜粉加工工藝

新鮮南瓜去皮、去籽后，放入打漿機內，加入4倍南瓜重量的水后開始打漿，后將漿液進行膠體磨。向磨漿完成的南瓜漿中加入固定化酶，在反應罐中進行2次酶解反應（第1次為固定化α-淀粉酶的酶解，第2次為固定化低聚糖酶的酶解）。酶解完成后，先將酶解的南瓜液濃縮，最后噴霧干燥得到南瓜粉。

1.2.2 南瓜寡糖含量

1.2.2.1 南瓜寡糖的提取

南瓜漿液經過熱水浸提、過濾、濃縮、脫色、脫蛋白之后，得到淺黃色液體。取5只容量瓶，各加入10 mL上述液體，調節液體pH至5.5，分別向其中加入4、5、6、7、8 mg/L的固定化α-淀粉酶，反應1.5 h后，滅酶5 min，冷卻至室溫后，加入固定化低聚糖酶3 mg/L，反應1.5 h。滅酶5 min，冷卻。利用分級醇沉的方法得到寡糖。

1.2.2.2 寡糖含量的測定

采用苯酚-硫酸法[9]，以葡萄糖為標準品。

1）標準曲線的繪制及樣品的測定：葡萄糖10 mg溶于100 mL容量瓶中，加水至刻度，搖勻。分別吸取0.1、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4、1.6 mL，補水至2.0 mL，后加入6%苯酚1 mL及濃硫酸5 mL，搖勻，室溫放置30 min后于490 nm處測光密度，以2.0 mL水同樣顯色操作為空白，橫坐標為糖微克數，縱坐標為吸光度值，得標準曲線。回歸方程為：y=0.0625x+0.0196，R2=0.9964。

2）南瓜總糖含量的測定：取10.0 g南瓜粉加50 mL水80℃浸提4 h，過濾，濾液用6 mol/L鹽酸溶液調pH至3，3000 r/min離心30 min，取上清液，再用5 mol/L 氫氧化鈉溶液調至中性，然后用0.5%活性炭脫色，脫色液置于透析袋過夜，透析液經真空濃縮后進行有機溶劑分步萃取。先加95%乙醇沉淀，然后復溶，再加95%沉淀，重復3次，再用無水乙醇洗滌沉淀，干燥即得南瓜總糖，測定所得南瓜總糖質量。

3）寡糖含量的測定：分別取不同酶解條件下得到的寡糖提取液稀釋4000倍，后取出2 mL，加入6%苯酚1 mL及濃硫酸5 mL，搖勻，室溫放置30 min后于490 nm處測光密度，以2 mL水同樣顯色操作為空白，測得其吸光度值。對照標準曲線，得到寡糖含量。

4）寡糖含量的計算公式如下：

式中：C1為測試的寡糖中葡萄糖濃度，（U/mL）或（U/g）；V1為寡糖液的提取體積，mL；n1為寡糖液的稀釋倍數；C0為測試的總糖中葡萄糖濃度，（U/mL）或（U/g）；V0為總糖液的提取體積，mL；n0為總糖液的稀釋倍數。

1.2.3 南瓜粉中可溶性膳食纖維含量的測定

采用AACC32-06水溶與水不溶性膳食纖維含量的快速分析法，測定南瓜酶解前后可溶性膳食纖維含量的變化。

1.2.4 南瓜粉的抗氧化性

實驗采用Fenton反應體系[10]。在試管中加入6mmol/L FeSO42 mL，不同濃度VC或待測溶液2 mL，6 mmol/L H2O2溶液2 mL，搖勻，靜置10 min，再加入6 mmol/L水楊酸-乙醇2mL反應，37℃溫浴30min，于510nm測吸光值。

式中：A0為對照,不加南瓜糖液；Ai為某濃度時的吸光值；AiO為無顯色劑時的該濃度的本底值。

2 結果與討論

2.1 南瓜粉酶解工藝條件的優化

利用單因素試驗，設計了1個五因素四水平（A:pH；B:固定化α-淀粉酶加酶量，mg/L；C:固定化α-淀粉酶反應時間，h；D:固定化低聚糖酶加酶量，（mg/L）；E:固定化低聚糖酶反應時間，h）的正交試驗L16（45），因素水平見表1。通過正交試驗分析了上述五因素四水平上對酶解工藝的影響。結果見表2，方差分析見表3。

表 1 正交試驗因素表Table 1 The factor of orthogonal test

由表2可以看出，pH、固定化α-淀粉酶加酶量、固定化α-淀粉酶反應時間、固定化低聚糖酶加酶量和固定化低聚糖酶反應時間5個因素對酶解工藝的影響順序依次為：pH＞固定化低聚糖反應時間＞固定化α-淀粉酶加酶量＞固定化低聚糖加酶量＞固定化α-淀粉酶反應時間。從上述各指標與各因素關系圖結合經濟利益的角度看，最佳的方案為A4B3C3D2E3，即pH為6.0、固定化α-淀粉酶加酶量為6 mg/L、固定化α-淀粉酶反應時間1.5 h、固定化低聚糖酶加酶量2.5 mg/L、固定化低聚糖酶反應時間1.5 h。此方案得到的寡糖含量達到了39.2%。pH和固定化低聚糖反應時間對酶解工藝有極顯著的影響。

表 2 正交試驗結果Table 2 The results of orthogonal test

表 3 L16（45）正交試驗方差分析結果Table 3 L16（45）Variance analysis results of orthogonal test

2.2 南瓜粉的可溶性膳食纖維含量

本實驗采用AACC32-06水溶與水不溶膳食纖維含量的快速分析法對未經酶處理過的南瓜粉和酶解之后的南瓜粉進行測定，得到可溶性膳食纖維含量的變化如表4所示。

由表4可知，酶解之后的南瓜漿液的可溶性膳食纖維含量明顯比南瓜全粉中的要多。經過酶解之后的南瓜粉的可溶性膳食纖維的含量比未經過酶解反應的南瓜粉的可溶性膳食纖維含量提高了51.8%。

表 4 南瓜粉可溶性膳食纖維含量Table 4 The soluble dietary fiber content of pumpkin powder

2.3 南瓜對羥自由基的清除能力

試驗采用Fenton反應體系進行測定。表5為對照品VC和南瓜液對羥自由基的清除率的對照表。

表 5 南瓜液對羥自由基的清除率Table 5 Pumpkin liquid on the rate of hydroxyl radical scavenging

由表5可以看出，南瓜液對羥自由基的清除能力顯著。且隨著南瓜液濃度的增加而增大。當濃度為6.475 mg/mL時，清除率可達到89.22%。

故經過酶解工藝加工的南瓜粉具有很強的抗氧化功能。這加大了南瓜的食用和藥用價值，更為今后南瓜產品的深加工指明了方向，并提供了可靠的參考。

3 結論

通過單因素和正交試驗對酶解工藝進行優化，得到最佳酶解工藝方案為：pH為6.0、固定化α-淀粉酶加酶量為6 mg/L、固定化α-淀粉酶反應時間1.5 h、固定化低聚糖酶加酶量2.5 mg/L、固定化低聚糖酶反應時間1.5 h。此方案得到的寡糖含量達到了39.2%。酶解后的南瓜粉中，可溶性膳食纖維的含量從原來的1.97%提高至2.99%，增加了51.8%。且酶解后的南瓜液對羥自由基的清除能力顯著，隨著南瓜液濃度的增加而增大，當濃度為6.48mg/mL時，清除率可達到89.22%，本試驗在寡糖提取和寡糖成分鑒定方面仍需要做進一步研究。

[1]江璐,何計國,范慧紅.南瓜多糖的研究進展[J].食品與藥品,2007,9(8):51-53

[2]Fu C L,Shi H,Li Q H.A review on pharmacological activities and utilization technologies of pumpkin[J].Plant foods for human nutrition,2006(61):73-80

[3]張華,王靜,王晴.南瓜中γ-氨基丁酸及18種氨基酸的測定[J].食品研究與開發,2003(3):108-109

[4]谷滿倉,李大鵬.南瓜活性成分降血糖作用藥理研究新進展[J].醫學研究雜志,2008,37(5):15-16

[5]Jekins D.Absorbable Carbohydrates and Diabetes:Decreased Postprandial Hyperlycemoa[J].Ann Inser Med,1997(86):20-21

[6]李永星,陳密玉,吳過欣,等.天然降糖食品——南瓜的開發研究概述[J].包裝與食品,2003(21):35-39

[7]任永新.淺談南瓜的保健功能及藥理作用[J].食品工程,2007(2):10-12

[8]Fu C L,Tian H J,Cai T Y.Some properties of an acidicp roteinbound polysaccharide from the fruit of pumpkin[J].Food Chem,2007,100(3):944-947

[9]陳旒荃.生物化學實驗方法和技術[M].北京:科學出版社,2002:47-53

[10]SMIRNOFF N,CUMBES Q J.Hyroxyl Radical Scavenging Activity of Compatible Solutes[J].Phytochemistry,1989,28(4):1057-1060

Studies on Preparation and Inoxidizability of Pumpkin Powder with High Oligosaccharide Content

GAO Hui1，LUO Yin1，ZHANG Ning1，GAO Jian2
（1.College of Food Engineering&Biotechnology，Tianjin University of Science and Technology，Tianjin 300457，China；2.Tianjin Radio&TV University，Tianjin 300191，China）

Hydrolysis of pumpkin slurry using immobilized α-amylase and immobilized oligosaccharide enzyme was studied.The optimal parameters were determined by the single factor experiments and orthogonal test.The results as follow:adjusting the pH of fresh pumpkin slurry to 6.0，adding 6 mg/L of α－amylase to react 1.5 h；then adding 2.5 mg/L of oligosaccharide enzyme to react 1.5 h.The hydrolyzed pumpkin slurry was sprayed dry to powder,the oligosaccharides content in pumpkin powder was 39.2%（weight ratio）under the optimal process.The soluble dietary fiber content in hydrolyzed pumpkin improved 51.8%against to the un-hydrolyzed pumpkin.The hydrolyzed pumpkin powder had significant capability about clearing hydroxy radical

pumpkin powder；immobilized α -amylase；immobilized oligosaccharide enzyme；soluble dietary fiber；hydroxy radical

高輝（1962-），男（漢），實驗師，大學本科，研究方向：生物化學。

2011-04-15