金針菇膳食纖維提取工藝研究*

譚屬瓊，謝勇武

（福建師范大學閩南科技學院，福建 泉州，362332）

金針菇膳食纖維提取工藝研究*

譚屬瓊，謝勇武

（福建師范大學閩南科技學院，福建 泉州，362332）

試驗以金針菇為原料，采用堿浸提法結合酶解法提取金針菇膳食纖維，通過單因素試驗研究了酶解時間、堿用量、浸提溫度及浸提時間、蛋白酶用量等因素對金針菇膳食纖維提取率的影響， 并且通過正交試驗確定最佳提取工藝。結果表明：金針菇中膳食纖維最佳提取工藝條件為金針菇粉為5g，堿用量為2.5mL，提取溫度為60℃，浸提時間為90min，蛋白酶用量為3000μg；在此條件下金針菇膳食纖維的最大提取率可達36.66%；經檢測：金針菇膳食纖維溶脹性為3.959mL . g-1，持水力為3.756g .g-1。

金針菇；膳食纖維；提取

金針菇又名冬菇、樸菇、構菌、青杠菌、毛柄金錢菌等。金針菇形美，味鮮，營養豐富，具有較高的觀賞價值及食用和藥用價值，是世界上著名的食藥兩用菌和觀賞菌[1]。金針菇含有8種人體必需氨基酸，其含量占總氨基酸含量的42.29%～51.17%，其中精氨酸和賴氨酸含量高于一般食用菌，對兒童智力增長有重要作用，因此以“增智菇”著稱。金針菇含有大量的膳食纖維，可以預防和緩解便秘，熱量低，是負卡路里的食物。

膳食纖維（Dietary Fiber，DF）是指能抗人體小腸消化吸收的植物存儲或植物細胞壁結構多糖。根據其溶解性的不同，可分為水溶性膳食纖維（SDF）和水不溶性膳食纖維（IDF），主要化學成分是抗人體內酶水解的非淀粉多糖、木質素以及其他植物細胞壁成分[2]。過去幾十年對膳食纖維的研究證明，人體攝入足夠的膳食纖維對于保持健康、防疾病有積極作用[3]。膳食纖維可以調節血中膽固醇、預防膽結石、減少中性脂質、防止肥胖、降低血壓等功能[4～6]。因此膳食纖維被稱為繼淀粉、蛋白質、脂肪、維生素、礦物質和水之后的“第七營養素”，營養調查資料表明，膳食纖維能有效減少和預防冠心病、糖尿病、高血壓、肥胖癥、心肌梗塞、結腸炎、便秘等疾病的發生[7]。膳食纖維因其具有較強的持油、持水力等功能引起國內外營養學家的關注。它雖不具營養價值，但在人體內對糖尿病、心血管病、肥胖、腸癌、便秘等多種疾病均有明顯的預防和治療作用[8～9]。試驗提取的膳食纖維是水不溶性膳食纖維，下面都以膳食纖維說明。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑及設備

1.1.1 原料

金針菇（帶菇腳）：新鮮，市售；

1.1.2 主要試劑

濃硫酸、氫氧化鈉、乙酸乙酯均為分析純，木瓜蛋白酶：食品級。

1.1.3 儀器設備

78-1型——磁力加熱攪拌器，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司；

PHS-3C——pH計，上海博科；

PL203——電子精密天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司制造；

DHG-9140A型——電熱恒溫鼓風干燥箱，上海精宏實驗設備有限公司 ；

Anke TDL-40B——離心機，上海安亭科學儀器廠制造；

HH-8——數顯恒溫水浴鍋，江蘇省金壇市榮華儀器制造有限公司制造；

JSP-100型——高速多功能粉碎機，浙江省永康市金德機械制造廠；

SHB-B95型——循環水多用真空泵，鄭州長城科工貿有限公司；

以及實驗室常用的玻璃儀器等。

1.2 試驗方法

1.2.1 主要工藝流程

金針菇→干燥（60℃）→粉碎過篩（80目）→乙酸乙酯浸泡→蒸餾水水洗→酸液水解→過濾→水洗至中性→堿浸→固液分離→水洗至中性→室溫下加入一定量木瓜蛋白酶水解→洗滌過濾→干燥（60℃）→粉碎得到成品。

1.2.2 金針菇膳食纖維提取率的測定

稱取粉碎過篩的金針菇樣品，記為m，單位為g。試驗后再稱所得金針菇膳食纖維的質量，記為m1，單位為g，m1/m即為金針菇膳食纖維的提取率。

提取率(%)=提取物質量/樣品質量×100%

1.2.3 金針菇膳食纖維性能的測定[3]

膳食纖維持水力與溶脹性的大小是衡量膳食纖維品質好壞的兩個重要特性，持水力、膨脹力越大則表示膳食纖維的吸水、吸油能力越強，表面積及吸附性也越大，因而膳食纖維的生理活性也就越好。膳食纖維的高持水力對調節腸道功能具有很重要的影響，有利于增加糞便的含水量及體積，促進糞便的排泄。膳食纖維吸水膨脹后體積變大，填充胃腸道中的容積，易引起飽腹感。并且膳食纖維也會影響碳水化合物等在腸道中的消化吸收，不容易產生饑餓感，對預防肥胖癥非常有利。

1.2.3.1 溶脹性測定

準確稱取金針菇膳食纖維1.0g，置于10 mL量筒中，準確吸取25℃5mL蒸餾水，振蕩均勻后室溫放置24h，讀取液體中膳食纖維的體積。溶脹性(mL.g-1)按下式計算：

溶脹性(SW)={溶脹后纖維體積（mL）-溶脹前體積（mL）}/樣品干重（g）

1.2.3.2 持水力的測定

準確稱取金針菇膳食纖維1.0g，置于20mL燒杯中，加入20mL蒸餾水，水浸泡1h，倒出上清液，瀝干后將其轉移至表面皿上稱重，計算持水力(g .g-1)。持水性按下式計算：

持水性(WHC)={ 樣品吸水后濕重(g)-樣品干重（g）}/樣品干重（g）

2 結果與分析

2.1 單因素試驗結果

2.1.1 酶解時間對金針菇膳食纖維提取率的影響

圖1 不同的酶解時間對金針菇膳食纖維提取率的影響

圖2 堿用量對金針菇膳食纖維提取率的影響

稱取金針菇5.0 g，加入濃度1 mol . L-1的NaOH溶液10 mL，在40℃攪拌處理90min，水洗至中性，在室溫下加入蛋白酶2000μg分別處理50、60、70、80、90、120、150min，然后用蒸餾水沖洗，后進行抽濾，將濾渣放到50℃恒溫干燥箱烘制5h，測定膳食纖維的含量，其結果見圖1。

由圖1可知，隨著酶解時間的延長，金針菇膳食纖維的提取率先增加，后降低，但降幅不大，在酶解時間為50min到90min時，提取率逐漸升高且達到最高，酶解時間為90min時提取率為27.16%，這是因為時間較短時酶解不充分，有些膳食纖維成分未被水解出來，而經過一定的時間，膳食纖維逐漸被水解出來；當繼續延長酶解時間，由于半纖維素將被水解成非膳食纖維成分，降低了膳食纖維提取率，提取率出現一個平穩下降的趨勢，因此綜合考慮得出，酶解時間以固定在90min為宜。

2.1.2 堿用量對金針菇膳食纖維提取率的影響

稱取金針菇5.0g，分別加入濃度1mol . L-1的NaOH溶液0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、15.0mL，40℃攪拌處理60 min，水洗至中性，在室溫下加入蛋白酶4000μg處理90min，然后用蒸餾水沖洗，后進行抽濾，將濾渣放到50℃恒溫干燥箱烘制5h，測定膳食纖維的提取率，其結果見圖2。

由圖2可知，隨著氫氧化鈉用量的增加，金針菇膳食纖維產率呈現出先上升后下降的趨勢，并且當加入的氫氧化鈉用量為2.5mL時，為33.26%，其提取率最高。出現這樣情況的可能原因是氫氧化鈉本身會和部分膳食纖維發生反應，且金針菇本身含有一定的多酚物質，部分的氫氧化鈉會被多酚物質中和掉，加入氫氧化鈉溶液后，金針菇中膳食纖維產率也隨之增加，這主要是因為金針菇中一些蛋白質被溶解。繼續添加堿用量時，堿液可能會降解金針菇膳食纖維提取率，因而金針菇膳食纖維提取率又隨著堿用量的增加而減少。因此，堿用量控制在2.5mL左右為宜。

2.1.3 浸提溫度對金針菇膳食纖維提取率的影響

稱取金針菇5.0g，加入濃度1mol . L-1的NaOH溶液2.5mL，分別在40、50、60、70、80、90℃攪拌處理60 min，水洗至中性，在室溫下加入蛋白酶4000μg處理90min，然后用蒸餾水沖洗，后進行抽濾，將濾渣放到50℃恒溫干燥箱烘制5h，測定膳食纖維的提取率，其結果見圖3。

圖3 浸提溫度對金針菇膳食纖維提取率的影響

圖4 浸提時間對金針菇膳食纖維提取率的影響

圖5 蛋白酶用量對金針菇膳食纖維提取率的影響

由圖3可知，隨浸提溫度的增加，金針菇中膳食纖維提取率增加，在60℃時達到最大，但溫度繼續增加時，提取率有所下降。這是因為隨著溫度的逐漸升高，蛋白質等雜質的溶解性增加，膳食纖維組分水解加快，膳食纖維含量迅速增加。當溫度超過60℃后，金針菇中的蛋白質大部分已經溶解，而膳食纖維水解的程度加劇，導致提取率下降。因此，浸提溫度控制在60℃左右為宜。

2.1.4 浸提時間對金針菇膳食纖維提取率的影響

稱取金針菇5.0g，加入濃度1mol . L-1的NaOH溶液2.5mL，在70℃下分別攪拌處理30、40、50、70、90 、110 min，水洗至中性，在室溫下加入蛋白酶4000μg處理90min，然后用蒸餾水沖洗，后進行抽濾，將濾渣放到50℃恒溫干燥箱烘制5h，測定膳食纖維的提取率，其結果見圖4。

由圖4可知，70min內，金針菇膳食纖維的提取率隨著時間的延長增加得比較顯著，當浸提時間為90min 時，金針菇膳食纖維產率為30.08%。在70min后，金針菇膳食纖維的提取率的增長趨勢減慢。主要是因為隨著水解時間的推移，底物濃度顯著降低，而水解產物濃度不斷增大，過高的產物濃度和過低的底物濃度均會對水解反應產生抑制作用。因此，浸提時間應控制在90min左右為宜。

2.1.5 蛋白酶用量對金針菇膳食纖維提取率的影響

稱取金針菇5.0g，加入濃度1mol . L-1的NaOH溶液2.5mL，在70℃攪拌處理90 min，水洗至中性，分別在室溫下加入蛋白酶500、1000、2000、3000、4000、5000μg，處理90min，然后用蒸餾水沖洗，后進行抽濾，將濾渣放到50℃恒溫干燥箱烘制5h，測定膳食纖維的提取率，其結果見圖5。

由圖5可知，隨著加酶量的逐漸增加，蛋白質水解也在相應的增加，當添加量達到3000μg后，水解率趨勢下降。這是因為在底物濃度不能被酶完全飽和時，水解率隨著加酶量的增長而增長；當加入的酶量逐漸增長到能使底物濃度飽和后，水解率下降。因此，酶添加量應控制在2000μg左右為宜。

2.2 正交試驗結果

研究通過單因素試驗，確定了堿用量(A)，浸提溫度(B)，浸提溫度(C)，蛋白酶用量(D) 4個因素的試驗結果進行分析，最終確定了正交試驗的各因素水平，見表1。采用L9(34)正交試驗表安排了各試驗的因素水平，進行試驗且得出金針菇膳食纖維提取率，試驗方案及結果見表1，2。

在單因素試驗的基礎上，通過L9(34)正交試驗，由表2極差R分析可知，對提取金針菇膳食纖維的影響大小主次順序為：A的極差最大，其次分別是B、D、C，影響提取率的主次因素的順序為A＞B＞D＞C，即堿用量度＞浸提溫度＞浸提時間＞蛋白酶用量。說明堿用量是影響金針菇膳食纖維提取率的主要因素，蛋白質的含量在金針菇膳食纖維提取過程中具有一定的影響，降低膳食纖維提取率，因此氫氧化鈉的添加量在2.5mL最為適宜。浸提溫度是提取金針菇膳食纖維的第二因素，氫氧化鈉添加量在2.5mL，浸提溫度低于60℃時，金針菇膳食纖維提取率趨于平緩，波動不大，然而高于60℃時，金針菇膳食纖維的提取率又緩慢下降，因此，氫氧化鈉添加量在2.5mL，最適宜的浸提溫度為60℃。蛋白酶用量是提取金針菇膳食纖維的第三因素，酶解可基本上把淀粉和蛋白質去除掉，得到金針菇膳食纖維。當氫氧化鈉添加量在2.5mL，最適宜的浸提溫度為60℃，蛋白酶的添加量逐漸增加，蛋白質水解也在相應的增加，當添加量達到3000μg后，水解率趨勢下降，這是因為在底物濃度不能被酶完全飽和時，水解率隨著加酶量的增長而增長；當加入的酶量逐漸增長到能使底物濃度飽和后，水解率下降。金針菇膳食纖維提取率下降，相反，蛋白酶的添加量低于3000μg，高于1000μg，金針菇膳食纖維提取率上升，所以蛋白酶最適宜的添加量為3000μg。當浸提時間低于70 min時，金針菇膳食纖維提取率變化不大，高于110 min時，提取率逐漸平緩，并有下降的趨勢，水解時間的延長，底物濃度逐漸降低，而水解產物濃度不斷增大，過高的產物濃度和過低的底物濃度都會對水解反應產生抑制作用。因此得出最佳工藝條件為A2B2C2D3，即堿用量2.5mL，浸提溫度60 ℃，浸提時間90 min，蛋白酶用量3000μg，說明氫氧化鈉添加量是影響提取率的主要因素，浸提溫度對金針菇膳食纖維的提取率有著較大的影響，而浸提時間與蛋白酶用量兩者的影響相差不是很大。

表1 正交試驗因素水平表

表2 正交試驗設計與結果

2.3 膳食纖維性能的測定結果

膳食纖維膨脹力和溶脹度的大小是衡量膳食纖維品質好壞的2個重要指標，膨脹力、溶脹度越大膳食纖維的吸水、吸油能力越強，表面積及吸附性也越大，膳食纖維的生理活性也越好[10～12]。經測定，該研究得到的金針菇膳食纖維的持水力為3.756g . g-1，溶脹性為3.959 mL . g-1。

3 結論

利用酸-堿浸提法結合酶解法提取金針菇膳食纖維，最佳提取工藝條件為：堿用量為2.5mL，堿提取溫度為60℃，堿浸提時間為90min，蛋白酶用量為3000μg，酶解時間為90min；在此條件下金針菇膳食纖維的最大產率可達36.66%；膳食纖維溶脹性為3.959mL . g-1，持水力為3.756g . g-1。該試驗表明，金針菇中膳食纖維含量豐富，而且纖維品質也較好，是提取膳食纖維的良好原料。科學家建議每人每日食入40 g食用纖維最為合適，我國人口眾多，因此可以看到的是我國食用纖維的市場需求量是巨大的。食用菌中含有許多有益于人體健康的成分，因而從食用菌中提取膳食纖維潛在著較大的市場開發意義。

[1]卯曉嵐.中國大型真菌[M].鄭州：河南科學技術出版社，2000，241-243.

[2]吳茂玉，葛邦國，和法濤，等.高活性苦瓜膳食纖維粉的研究[J].食品研究與開發，2007，28（2）：4-7.

[3]Grigelmo Migue IN，GorinsteinS.Characterisation of peach dietary fibreconcentrateasa food ingredients [J].Food Chemistry，1999，65（2）：175-181.

[4]張麗云，王曉光，魯春起，等.麥麩膳食纖維的研究[J].食品科學，1999，(2)：56-58.

[5]Bartolome Bjimenez Rameseg，Butler L G.Nature of the condensedtannins present in the dietary fibre fractions in foods[J].Food Chem，1995，53(4)：357-362.

[6]籍保平，尤希鳳，張博潤.蘋果渣發酵生產飼料蛋白的工藝條件[J].生物工程進展，1999，19(5)：30-33.

[7]黃桂英.膳食纖維與人體健康[J].中國食物與營養，2003，(2)2：47-48.

[8]艾仄宜，張潔，楊曉萍，等.平菇水不溶性膳食纖維的提取工藝研究[J].北方園藝，2008，(10)：181-182.

[9]PEREZ-JIMENTZ J，SERRANO J，TABERNERO M，et a1.Efects ofgrapeantioxidant dietary fiber in cardiovascular disease risk factors[J].Nutrition，2008，24：646-653.

[10]呂群金，衣杰榮，丁勇.Folin-Ciocalteu比色法測定楊桃的多酚含量[J]. 湖南農業科學，2009，(7)：99-101.

[11]謝碧霞，李平安.膳食纖維[M]. 北京：科學出版社，2006.

[12]竹文坤，賀新生.紅平菇膳食纖維分離提取研究[J].食品研究與開發，2008，29（7）：137-140.

10.3969/j.issn.1007-550X.2015.06.001

TS202.3

A

1007-550X（2016）06-0035-06

*福建師范大學閩南科技學院科技項目（MK13003）。

2015-04-17

譚屬瓊，女，碩士研究生，研究方向：農產品加工與儲藏。