麒麟藻渣制備膳食纖維工藝研究

李來泉+潘江球++戴子程

摘 要 以提取卡拉膠后的麒麟藻廢渣為原料，利用木瓜蛋白酶和α-淀粉酶對粗纖維進行酶解，制備膳食纖維。正交試驗優化提取工藝，得出最佳工藝條件為：料液比為1∶30，時間1.5 h，溫度為65℃，蛋白酶用量為0.35%、α-淀粉酶用量為1.5%，膳食纖維得率為35.58%。按照最佳工藝條件提取的麒麟藻渣膳食纖維，膨脹力10.93 mL/g，持水力721.72%。

關鍵詞 麒麟藻渣 ；酶解 ；膳食纖維；

分類號 TS201.2

麒麟菜（Eucheuma）屬紅藻門，紅翎菜科，又名雞腳菜、鹿角菜、雞膠菜，是一種生長在熱帶和亞熱帶的大型海洋經濟藻類植物，盛產于海南、廣東、廣西等沿海地區。麒麟藻一般用于卡拉膠的提取，卡拉膠亦名鹿角藻膠或鹿角藻，是一種頗具經濟價值的紅藻多糖。當前卡拉膠被廣泛應用食品、化工、醫藥等諸多工業領域，對其膳食纖維的提取也已有一定研究[1-7]。本研究以提取卡拉膠后的麒麟藻渣為原料，采取浸洗、梯度離心等技術對藻渣進行除雜處理，測定藻渣粗纖維的活性指標，再通過酶解手段嘗試提高膳食纖維的活性，研究酶解因素對膳食纖維得率的影響，在單因素試驗的基礎上，建立正交試驗以得出因素的最佳組合，以提高膳食纖維提取率，得到更純凈的膳食纖維。

1 材料與方法

1.1 材料

麒麟藻渣（提取卡拉膠后）：廉江市臺興海洋生物科技有限公司；木瓜蛋白酶（10萬U/g）：江蘇銳陽生物科技有限公司；α-淀粉酶（4萬U/g）：江蘇銳陽生物科技有限公司；HHS型電熱恒溫水浴：上海博訊事業有限公司醫療設備廠；TDL-5-A型低速臺式離心機：上海安亭科學儀器廠制造；S-110S電子天平：北京賽多利斯天平有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱 GZX-9070MBE：上海博迅實業有限公司醫療設備廠。

1.2 方法

1.2.1 工藝流程

麒麟藻渣→浸洗除雜→梯度離心→干燥→蛋白酶解→煮沸滅酶→淀粉酶解→煮沸滅酶→離心、過濾→干燥粉碎→藻渣膳食纖維。

1.2.2 浸洗除雜

選擇雜質較少的麒麟藻渣，用清水將藻渣充分清洗后，置燒杯中加水充分浸泡，加水量以沒過藻渣為宜，一段時間后再重復浸泡3～4次。

1.2.3 離心

將清洗后的藻渣分裝入離心管中，再加入10倍（g/mL）水，以3 500 r/min離心10 min。去除上清液，取沉淀物，再加入10倍（g/mL）水，以4 000 r/min對其離心15 min，去除上清液，取沉淀物，置鼓風干燥箱中干燥。

1.2.4 蛋白酶解

將干燥后的藻渣分裝于小燒杯中，加入適量的蒸餾水，分別以溫度、時間、加酶量為酶解參數，采用蛋白酶對其進行水解，一段時間后煮沸滅酶，冷卻至室溫。

酶解溫度：稱取離心干燥后的藻渣，每份1 g，各加入30 mL水，即料液比為1∶30，加入0.3%木瓜蛋白酶，酶解溫度依次為45、50、55、60、65℃，酶解時間2.5 h。酶解結束后立即煮沸滅酶，各加入1.4%的α-淀粉酶，在70 ℃下酶解2 h，酶解結束后煮沸滅酶；向其中加入0.3%木瓜蛋白酶，在55 ℃下酶解2.5 h，酶解結束后立即煮沸滅酶，再加入1.4%的α-淀粉酶，酶解溫度分別為60、65、70、75、80 ℃，酶解2 h，酶解結束后煮沸滅酶。

加酶量：稱取離心干燥后的藻渣，每份1 g，各加入30 mL水，即料液比為1∶30，分別加入木瓜蛋白酶0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%，在55℃下酶解2.5 h，酶解結束后立即煮沸滅酶，各加入1.4%的α-淀粉酶，在70 ℃下酶解2 h，酶解結束后煮沸滅酶，測出藻渣膳食纖維得率。

稱取離心干燥后的藻渣，每份1 g，各加入30 mL水，即料液比為1∶30，向其中加入0.3%木瓜蛋白酶，在55℃下酶解2.5 h，酶解結束后立即煮沸滅酶，再各加入α-淀粉酶1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%，在70℃下酶解2 h，酶解結束后煮沸滅酶，測出藻渣膳食纖維得率。

酶解時間：稱取離心干燥后的藻渣，每份1 g，各加入30 mL水，即料液比為1∶30，加入0.3%木瓜蛋白酶，在55 ℃下分別酶解1.5、2、2.5、3、3.5 h，酶解結束后立即煮沸滅酶，各加入1.4%的α-淀粉酶，在70℃下酶解2 h，酶解結束后煮沸滅酶。

稱取離心干燥后的藻渣，每份1 g，各加入30 mL水，即料液比為1∶30，加入0.3%木瓜蛋白酶，在55℃下酶解2.5 h，酶解結束后立即煮沸滅酶，再向其中加入1.4% α-淀粉酶，在70℃下分別酶解1、1.5、2、2.5、3 h，酶解結束后煮沸滅酶。

料液比：稱取離心干燥后的藻渣，每份1 g，分別加入20、25、30、35、40 mL水，即料液比為1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40，再加入0.3%木瓜蛋白酶，酶解溫度55℃，酶解時間2.5 h，酶解結束后立即煮沸滅酶，各加入1.4%的α-淀粉酶，在70℃下酶解2 h，酶解結束后煮沸滅酶。

1.2.5 離心、過濾

將藻渣連同酶解物倒入離心管中，以3 500 r/min離心10 min，用紗網將離心后的混合物過濾，取濾渣。

1.2.6 檢測方法

膳食纖維得率的測定：將酶解前經鼓風干燥后的產物重量測出，再測出最終酶解干燥粉碎后的藻渣膳食纖維的重量，按照下列公式計算膳食纖維產率X/%。

X/%=×100

持水力測定[9]：稱取2 g膳食纖維粉末放入燒杯中，加入150 mL蒸餾水，攪拌均勻，靜置2 h后，將纖維用快速濾紙濾去多余水分，把保留在濾紙上的濕樣品轉移到表面皿中稱量（M1），再將表面皿放入110℃干燥箱中，烘烤至質量恒定（±0.05 mg），在干燥箱中冷卻后稱量（M2），根據如下公式計算：

WHC/%=×100

膨脹力測定[9]：稱取1.0 g膳食纖維粉末放入量筒中，讀取膳食纖維粉末毫升數，然后加入20℃水使體積達到50 mL，搖勻后置于20℃放置24 h，再讀取量筒中纖維物料的毫升數，最后將膨脹后的纖維物料體積減去干纖維物料體積，即為膳食纖維膨脹力。

2 結果與分析

2.1 酶解溫度對膳食纖維得率的影響

在45～55℃范圍內，隨著溫度的升高膳食纖維得率逐漸增加，當溫度達到55℃時，膳食纖維得率達到最大值為35%，超過55℃后，膳食纖維得率不斷降低。因此，木瓜蛋白酶解溫度應選擇55℃為宜。見圖1。

在60～70℃范圍內，隨著溫度的升高，膳食纖維得率逐漸增加，當溫度達到70℃時，膳食纖維得率達到最大值為33%，超過70℃后，膳食纖維得率不斷降低，因此，α-淀粉酶解溫度應選擇70℃為宜。見圖2。

2.2 加酶量對膳食纖維得率的影響

在0.1%～0.3%范圍內，隨著木瓜蛋白酶量的增加，膳食纖維得率逐漸增加，當加酶量達到0.3%時，膳食纖維達到最大得率為32%，之后隨著加酶量的增加略有下降。因此，木瓜蛋白酶加酶量應選擇0.3%為宜。見圖3。由圖4可看出，在1.1%～1.4%范圍內，隨著α-淀粉酶量的增加，膳食纖維得率逐漸增加，當加酶量達到1.4%時，膳食纖維達到最大得率為37%，之后隨著加酶量的增加而下降，因此，α-淀粉酶酶用量應選擇1.4%為宜。見圖3、4。

2.3 酶解時間對膳食纖維得率的影響

酶解時間在1.5～2.5 h時，膳食纖維得率隨著酶解時間的增加而增加，在2.5 h處達到最大為30%，然后膳食纖維得率隨時間的增加而降低，故酶解時間應選2.5 h為宜。見圖5。

酶解時間為1～2 h時，膳食纖維得率隨著酶解時間的增加而增加，當酶解時間達到2 h時，膳食纖維得率達到最大值為30%，超過2 h后，膳食纖維得率略有下降。因此，α-淀粉酶解時間應選擇2 h為宜。見圖6。

2.4 料液比對膳食纖維得率的影響

當料液比為1∶30時，膳食纖維得率達到最大 34%，膳食纖維得率隨料液比增加呈先增加后減少，因此料液比選1∶30為宜。見圖7。

2.5 酶復合正交優化試驗

選定復合酶比例、酶解時間、酶解溫度、料液比為正交試驗因素，每個因素選定3個水平，詳見表1。

由表2的極差分析可知，4個因素對膳食纖維得率的結果影響大小依次為酶解溫度（B）>料液比（C）>復合酶比例（D）>酶解時間（A），各條件工藝最佳組合為A1B2C2D3，即酶解時間為1.5 h，酶解溫度為65℃，料液比為1∶30，蛋白酶用量為0.35%，α-淀粉酶用量為1.5%。參照最佳組合A1B2C2D3進行試驗，得到膳食纖維得率為35.58%。按照最佳工藝條件提取的麒麟藻渣膳食纖維，膨脹力10.93 mL/g，持水力721.72%，無論是相比于西方的常用小麥（膨脹力4 mL/g，持水力400%），還是酶解前的麒麟藻粗纖維（4.31 mL/g，持水力336.24%），其活性都有大幅提高。

3 結論

經過單因素實驗研究，對α-淀粉酶和木瓜蛋白酶的最佳酶解條件進行測試，以麒麟藻渣膳食纖維最終得率為指標，得到的木瓜蛋白酶最佳酶解時間為2.5 h，酶解溫度為55℃，酶用量為0.3%，料液比為1∶30；得到α-淀粉酶最佳酶解時間為2 h，酶解溫度為70℃，酶用量為1.4%。

復合酶正交試驗，得到的最佳正交因素組合為：料液比為1∶30，時間1.5 h，溫度為65℃，蛋白酶用量為0.35%、α-淀粉酶用量為1.5%，膳食纖維得率為35.58%。

參考文獻

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