沙棘葉水溶性膳食纖維提取工藝研究

2012-11-26 06:33:38張軍

水資源開發(fā)與管理 2012年1期

張軍

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院漿果研究所，綏棱 152200）

沙棘（HippophaerhamnoidesL.）是藥食兩用漿果的代表，具有袪痰、利肺、養(yǎng)胃、健脾、活血、袪瘀等藥理作用［1］。沙棘葉和沙棘果同樣含有豐富的營養(yǎng)成分和生理活性物質(zhì)，沙棘葉提取物具有與銀杏黃酮苷類似的調(diào)節(jié)血脂作用，其中含有大量的粗纖維、脂肪等，這些物質(zhì)的存在也有利消化和腸內(nèi)容物的排出，使便秘得以緩解［2］。中國沙棘葉的乙醇提取物得到的總黃酮對大腸埃希氏菌、沙門氏菌等均有較好的抑制作用，尤其對普通變形桿菌和枯草芽孢桿菌的抑制效果最強［3］。沙棘葉中水溶性粗多糖SJ2（級）能有效清除－OH、O2－自由基，推測沙棘葉中的水溶性多糖有希望在抗衰老保鍵品上使用［4］。

膳食纖維（dietary fiber，DF）是沙棘葉主要組成成分之一，可分為水溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）和非水溶性膳食纖維（water－insoluble dietary fiber，IDF）兩大類，這些天然有機高分子化合物，除預防腸道疾病外，還可預防肥胖癥、心血管疾病，治療糖尿病、抗乳腺癌、提高身體免疫力、增進口臉與牙齒功能、防治膽結(jié)石等作用。其高活性SDF在漿果作物中含量最為豐富，易被吸收而功效顯著，是良好的膳食纖維資源庫。沙棘葉目前主要利用幼嫩芽制茶，粗老的葉片大多被廢棄，而越粗老的葉片，膳食纖維含量越高。因此，沙棘葉水溶性膳食纖維的研發(fā)意義重要，利用前景廣闊。

1 材料與方法

1.1 材料

沙棘葉片：采集本所沙棘資源圃中國沙棘樹的老齡葉片。

1.2 試劑

石油醚、氯仿、正丁醇、NaOH、H2O2、無水乙醇、無水硫酸銅、濃硫酸、濃鹽酸、硼酸、甲基紅、臭甲酚綠、丙酮、無水亞硫酸鈉、十二烷基硫酸鈉、羧甲基纖維素鈉、十氫化奈、酸洗石棉、高錳酸鉀等分析純。酶制劑：纖維素酶（活力：8000U／g）（湖北立業(yè)生物制品有限公司）。

1.3 儀器

FW－100高速萬能粉碎機、FA1004電子分析天平、冷凍干燥機、RE－52CS旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器、LG10－2.4A高速離心機、HH—42快速恒溫數(shù)顯水浴箱、馬弗爐、鼓風式干燥箱、分樣篩、分液漏斗、SHB－B95循環(huán)水式真空泵、控溫磁力攪拌器。

1.4 試驗方法

1.4.1 提取工藝流程

原料→預處理→脫脂→脫蛋白→粉碎過50目篩→浸泡→NaOH預處理→調(diào)節(jié)pH值→纖維素酶處理→調(diào)節(jié)pH值→H2O2漂白→調(diào)節(jié)pH值→蒸發(fā)濃縮→無水乙醇沉淀干燥→粉碎→包裝→沙棘葉膳食纖維

1.4.2 操作步驟及要點

沙棘葉的預處理：將陰干沙棘葉用蒸餾水洗去塵土，50℃烘箱中烘干。去掉大梗和粗枝，將葉子輕輕于研缽中壓碎，放于干燥處備用。

脫脂：將100g預處理過的沙棘葉浸泡于1200ml石油醚中8h，再換一次石油醚，以石油醚浸過葉子為準。6h后倒出石油醚，自然揮干石油醚。

脫蛋白：采用sevage法［5］。1／5濃縮液體積的氯仿，1／25濃縮液體積的正丁醇，劇烈振蕩20min，然后攪拌5h，分液漏斗靜止分層1h，分離掉有機溶劑和沉淀，再反復一次，來清除蛋白質(zhì)。

粉碎：經(jīng)脫脂、脫蛋白的沙棘葉用粉碎機粉碎后，過50目篩，裝入干燥皿備用。

浸泡：稱取上述沙棘葉粉10.0g，按1∶15～20加蒸餾水浸泡12h。

NaOH預處理：除去上清液，用NaOH調(diào)料液濃度至0.5%，于50℃水浴箱中攪拌處理2h。

調(diào)節(jié)pH：NaOH預處理后調(diào)節(jié)沙棘葉粉溶液pH為7.0。

纖維素酶處理：向調(diào)pH后的沙棘葉粉溶液中加入50uL／g纖維素酶，50℃恒溫水浴處理5h。

H2O2漂白：經(jīng)酶解后的料液中加1%NaOH調(diào)節(jié)pH為12，再加入5%的H2O2，25℃水浴攪拌處理3h。

調(diào)節(jié)pH：經(jīng)H2O2漂白處理后溶液用1%HC1調(diào)節(jié)pH為7.0。

蒸發(fā)濃縮：調(diào)pH后的料液在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀上蒸發(fā)除去90%水分。

無水乙醇沉淀：剩下料液轉(zhuǎn)入500mL燒杯中，加入3倍無水乙醇靜置沉淀20h。

干燥：將上述沉淀冷凍干燥，即得含量較高的高活性膳食纖維產(chǎn)品。

1.5 分析檢測方法

沙棘葉基本成分測定：水分按直接干燥法（GB／T 5009.3—2003 《食品中水分的測定》）。蛋白質(zhì)按凱氏定氮法（GB／T 5009.5—2003 《食品中蛋白質(zhì)的測定》）。灰分按直接灰化法（GB／T 5009.4—2003 《食品中灰分的測定》）。半纖維素按斐林滴定法［6］。纖維素按硝酸乙醇法［6］。木質(zhì)素按Southgate改良法［6］。

總膳食纖維按AACC32—07［7］法測定。脂肪含量測定按索氏抽提法［8］。淀粉含量測定按GB 5009.9—85［9］。不溶性膳食纖維含量的測定按GB 12394—90［7］。可溶性膳食纖維含量的測定按改良的水溶性膳食纖維含量快速分析法［7、9］。

2 結(jié)果與分析

2.1 沙棘葉成分測定

表1表明，沙棘葉中蛋白質(zhì)和脂肪含量較高，采用酶解法提取膳食纖維時一定要進行去蛋白、去脂肪，才能獲得較高得率。酶解前沙棘葉中SDF為11.38%、IDF為45.32%。

表1 沙棘葉成分測定結(jié)果

2.2 料液比對SDF提取的影響

從圖1得出，沙棘葉SDF提取率隨料液比的增加呈先上升后下降的趨勢，料液比為1∶20時，沙棘葉SDF提取率最大，確定此為最佳的料液比。

2.3 NaOH處理濃度單因素試驗

沙棘葉粉與水的料液比為1∶20，添加NaOH使料液中 NaOH 濃度分別為0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0% 、1.2%，50℃恒溫條件下作用2h。NaOH可水解纖維素，同時樣品中殘留蛋白質(zhì)、脂肪等雜質(zhì)，NaOH還可去除殘留雜質(zhì)，提高膳食纖維的提取率。

從圖2中可以看出，NaOH濃度從0.6%開始，料液中SDF增加顯著，表明此時NaOH開始水解纖維素，料液中開始生成堿性纖維，但是隨著NaOH濃度的增加，SDF的顏色也逐漸加深，因此確定預處理NaOH濃度為0.6%。NaOH預處理，使纖維原料空間結(jié)構(gòu)松散，利于酶與原料的接觸，再用纖維素酶處理明顯提高其中的可溶部分含量，從而改善口感。

圖2 NaOH處理的SDF變化曲線

2.4 酶解條件優(yōu)化試驗

參考單因素試驗的結(jié)果，以纖維素酶添加量、反應溫度、處理時間、pH值為因素，以SDF含量為指標，進行四因素三水平正交試驗來優(yōu)化酶解條件。

表2說明，4個因素對纖維素酶作用的影響大小（R：2.99＞2.25＞2.05＞0.84）依次為加酶量＞溫度＞pH＞時間。纖維素酶處理的最優(yōu)水平為 A3B2C1D3，即加酶量50uL／g，溫度50℃，時間4h，pH7.0。SDF提取量為28.07%，提取物中膳食纖維（DF）總含量為73.26%。