木聚糖酶結(jié)合微粉法改性米糠膳食纖維

郭天時，劉 穎

（哈爾濱商業(yè)大學食品學院 黑龍江哈爾濱 150076）

木聚糖酶結(jié)合微粉法改性米糠膳食纖維

郭天時，劉 穎

（哈爾濱商業(yè)大學食品學院 黑龍江哈爾濱 150076）

用木聚糖酶對經(jīng)過超微粉碎處理后的DRBDF水解使其改性，增加其中可溶性膳食纖維的含量。以可溶性膳食纖維的得率為指標，通過單因素試驗和正交試驗對改性條件進行優(yōu)化，以確定最佳的改性工藝。結(jié)果表明，在木聚糖酶添加量30 FXU/g，酶解pH值4.5，酶解溫度50℃，酶解時間3 h，粒徑范圍100～150 μm時，可溶性膳食纖維的得率最高，達到7.13%。經(jīng)過改性后的米糠膳食纖維，其持水力、持油力分別為改性前的1.18倍和2.04倍，溶脹力降低為原來的79%。

木聚糖酶；超微粉碎；改性

膳食纖維是不能被人體消化吸收產(chǎn)熱的一種多糖。根據(jù)其水溶性的差別，膳食纖維可分為可溶性膳食纖維（Soluble dietary fibre，SDF）和不溶性膳食纖維（Insoluble dietary fibre，IDF）兩大類。可溶性膳食纖維主要有果膠、植物膠及各種低聚糖等，雖然不能被吸收，但可在大腸中被微生物酵解，一般存在于植物細胞液和細胞間質(zhì)中。不溶性膳食纖維一般存在于植物細胞壁中，主要有纖維素、半纖維素、木質(zhì)素等。

米糠是將稻米加工成精白米碾白過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，占谷粒質(zhì)量的5%～8%，包括果皮、種皮、珠心層、糊粉層、胚芽和外胚乳等[1]。榨油后的米糠俗稱糠餅，即脫脂米糠。脫脂米糠中膳食纖維的含量可達20%～40%，此外還含有豐富的蛋白質(zhì)、淀粉、無氮浸出物及植酸鹽等。研究表明，米糠具有降膽固醇、降低癌癥和冠心病發(fā)病率、消炎、增強免疫力、減肥等重要生理作用[2]。我國年產(chǎn)米糠1 100×104～1 400×104t，產(chǎn)量巨大，所以米糠的綜合利用和深度開發(fā)前景廣闊。

脫脂米糠膳食纖維中，可溶性膳食纖維的含量較低，不到3%，不能夠充分發(fā)揮其生理作用。因此，先對脫脂米糠纖維（DRBDF）進行超微粉碎，再用木聚糖酶對其進行改性，從而提高米糠膳食纖維中可溶性膳食纖維的含量。此后，研究改性前后米糠膳食纖維主要理化性質(zhì)的變化，從而評價改性對米糠膳食纖維主要理化性質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

脫脂米糠、高溫α-淀粉酶、堿性蛋白酶、木聚糖酶。

超微粉碎機、粒度測定儀、水浴恒溫振蕩器、臺式高速離心機、真空干燥箱、真空泵等。

1.2 試驗方法

1.2.1 改性工藝

醇沉→抽濾→洗滌烘干→SDF；

DRBDF→超微粉碎→添加木聚糖酶→水浴振蕩→加熱滅酶→離心→沉淀→真空干燥→IDF；

醇沉→抽濾→烘干→TDF。

具體步驟：

①超微粉碎處理DRBDF，過篩，測定粒徑；依據(jù)黃冬云[3]的方法，稱取5 g樣品，加入50 mL 0.05 mol/L的檸檬酸緩沖液，添加木聚糖酶，混勻；②水浴振蕩，加熱至97℃并持續(xù)15 min，以轉(zhuǎn)速4 500 r/min離心30 min，將沉淀置于70℃真空干燥，此為IDF；③上清液中加4倍體積的95%乙醇，靜置15 h；④將其進行抽濾，用78%乙醇，95%乙醇和丙酮先后進行洗滌，將濾渣烘干得SDF，計算SDF得率；⑤酶解之后直接加4倍體積的95%乙醇，靜置14 h，抽濾，將其濾渣烘干得到TDF。

（1）單因素試驗。選取粒徑大小、木聚糖酶添加量、酶解pH值、酶解時間和酶解溫度分別做單因素試驗，以SDF得率為指標。SDF得率計算公式如下：

（2） 正交試驗。在單因素試驗基礎(chǔ)上，進行L16（45）正交試驗。

木聚糖酶酶解正交試驗因素與水平設(shè)計見表1。

表1 木聚糖酶酶解正交試驗因素與水平設(shè)計

1.2.2 持水力（WHC）測定

依據(jù)陳菊紅[4]的方法，稱取1.000 g樣品于小三角瓶中，加70 mL雙重蒸餾水，攪拌4 h，以轉(zhuǎn)速4 000 r/min離心20 min，棄上清液，使離心管壁干燥，稱質(zhì)量。計算公式如下：

持水力（g/g）=

1.2.3 持油力（OHC）測定

參照上一步持水力測定，稱取1.000 g樣品于小三角瓶中，加70 mL色拉油，攪拌4 h，以轉(zhuǎn)速4 000 r/min離心20 min，棄上清液，使離心管壁干燥，稱質(zhì)量。

1.2.4 溶脹力（SC）測定

依據(jù)李倫[5]的方法，稱取0.500 g樣品于10 mL量筒中，讀取體積，將8 mL蒸餾水移至量筒中，攪拌均勻，室溫下放置4 h后讀取膨脹后的體積。溶脹力計算公式如下：

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素試驗

2.1.1 木聚糖酶添加量對SDF得率的影響

設(shè)定酶解pH值4.5，酶解溫度50℃，酶解時間3 h，粒徑100～150 μm。結(jié)果表明，SDF得率也隨著木聚糖酶添加量的增大而提高，至添加量30 FXU/g時達到最大值；而木聚糖酶添加量繼續(xù)增大時，其得率反而有所下降，應該是部分SDF被水解的原因。

2.1.2 酶解pH值對SDF得率的影響

設(shè)定木聚糖酶添加量30 FXU/g，酶解溫度50℃，酶解時間3 h，粒徑100～150 μm。結(jié)果表明，酶解pH值達到4.5時，SDF得率達到最大值；然后SDF得率隨著酶解pH值的上升而下降，原因可能是木聚糖酶活性被高酶解pH值抑制。

2.1.3 酶解時間對SDF得率的影響

設(shè)定木聚糖酶添加量30 FXU/g，酶解pH值4.5，酶解溫度50℃，粒徑100～150 μm。結(jié)果表明，SDF得率隨著酶解時間的延長而增大，3 h時達到最大值；而酶解時間繼續(xù)延長則基本平穩(wěn)略有下降，說明酶解完全，而少量的SDF因酶解時間過長而分解。

2.1.4 酶解溫度對SDF得率的影響

設(shè)定木聚糖酶添加量30 FXU/g，酶解pH值4.5，酶解時間3 h，粒徑100～150 μm。結(jié)果表明，SDF得率隨著酶解溫度的升高而不斷增大，50℃時達到最高值；酶解溫度繼續(xù)升高則SDF得率下降，說明木聚糖酶的活性受到高溫抑制。

2.1.5 粒徑對SDF得率的影響

設(shè)定木聚糖酶添加量30 FXU/g，酶解pH值4.5，酶解時間3 h，酶解溫度50℃。

粒徑大小與對應范圍見表2。

表2 粒徑大小與對應范圍

結(jié)果表明，SDF得率隨著粒徑逐漸變小而不斷增大；當粒徑處于100～150 μm時，SDF得率達到最大值；而粒徑變得更小時，SDF得率反而有所下降，原因可能是過度粉碎使得SDF降解。

2.2 正交試驗

L16（45）正交試驗結(jié)果與分析見表3，正交試驗結(jié)果方差分析見表4。

由表3中R值可知，對SDF得率的影響程度為木聚糖酶添加量＞粒徑＞酶解時間＞酶解pH值＞酶解溫度。由表4可知，木聚糖酶添加量對SDF得率的影響在0.05水平上有顯著性差異，而其他因素則不顯著。最佳的改性條件為A3B4C2D1E3，即木聚糖酶添加量30 FXU/g，酶解pH值5.5，酶解時間3 h，酶解溫度45℃，粒徑100～150 μm；在此條件下做驗證試驗，SDF得率達到了7.15%。

表3 L16（45）正交試驗結(jié)果與分析

表4 正交試驗結(jié)果方差分析

2.3 改性前其持水力、持油力和溶脹力的變化

DRBDF未改性前的持水力、持油力和溶脹力分別為4.08 g/g，2.59 g/g和3.75 g/mL；改性后，其主要物性發(fā)生了很大變化：持水力和持油力有所上升，分別達到4.83 g/g和5.28 g/g，而溶脹力則降至2.96 g/mL。原因可能是微粉化及木聚糖酶的水解下，米糠膳食纖維的微觀結(jié)構(gòu)變得松散。

3 結(jié)論

木聚糖酶水解結(jié)合微粉作用對DRBDF改性，可大幅提高SDF的得率。在木聚糖酶添加量30 FXU/g，酶解pH值5.5，酶解時間3 h，酶解溫度45℃，粒徑100～150 μm的條件下，SDF得率可達到7.15%。改性后的米糠膳食纖維，一些物性也發(fā)生很大變化，持水力、持油力分別為改性前的1.18倍和2.04倍，溶脹力降為原來的79%。

SDF得率的增加提升了米糠膳食纖維的生理保健作用，對功能性食品行業(yè)有很重要的意義。另外，米糠膳食纖維改性之后，其生理保健功能特性需要做進一步研究。

[1]Nenadis N，Kyriakoudi A，Tsimidou M Z.Impact of alkaline or acid digestion to antioxidant activity，phenolic content and composition of rice hull extracts[J].LWTFood Science and Technology，2013，54（1）：207-215.

[2]Moongngarm A，Daomukda N，Khumpika S.Chemical compositions，phytochemicals，and antioxidant capacity of rice bran，rice bran layer，and rice germ[J].APCBEE Procedia，2012（2）：73-79.

[3]黃冬云.米糠膳食纖維的酶法改性及功能性質(zhì)研究 [D].無錫：江南大學，2014.

[4]陳菊紅.濕法超微粉碎對馬鈴薯渣的改性及其功能特性和應用研究 [D].無錫：江南大學，2008.

[5]李倫.脫脂米糠膳食纖維的研究 [D].無錫：江南大學，2009.◇

Modify the Micronized Rice Bran Dietary Fiber with Xylanase

GUO Tianshi，LIU Ying
（College of Food，Harbin University of Commerce，Harbin，Heilongjiang 150076，China）

For increasing the content of soluble dietary fibre（SDF），the micronized rice bran dietary fiber is modified with xylanase.According to the yield of SDF，the technology of modification is optimized by the means of single factor test and orthogonal test.The results show that the SDF yield is up to 7.13%under a suitable condition：addition of 30 FXU/g xylanase per gram DRBDF，pH 4.5，hydrolysis temperature 50℃，time 3 h and range of particle size 100～150 μm.WHC and OHC of TDF are 1.18 times and 2.04 times that of DRBDF respectively，and SC decreas by 79%.

xylanase；micronization；modify

TS201.2

A

10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2016.12.005

1671-9646（2016）12a-0018-03

2016-09-19

郭天時（1985— ），男，在讀碩士，初級實驗師，研究方向為農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏。