桑椹渣去糖工藝研究

程水明，林朝霞，陳亨堅，曾　霞，周國鈺

（廣東石油化工學(xué)院 果蔬加工與貯藏工程技術(shù)開發(fā)中心，廣東 茂名 525000）

桑椹渣去糖工藝研究

程水明，林朝霞，陳亨堅，曾霞，周國鈺

（廣東石油化工學(xué)院 果蔬加工與貯藏工程技術(shù)開發(fā)中心，廣東 茂名 525000）

以桑椹釀酒后果渣為原料，使用糖化酶對桑椹果渣進(jìn)行去糖，通過單因素及正交試驗進(jìn)行桑椹果渣中不溶性膳食纖維提取前去糖工藝條件優(yōu)化。結(jié)果表明，去糖最佳工藝條件為糖化酶2 g/kg、酶解時間90 min、酶解溫度63℃、pH值為4。

桑椹果渣；糖化酶；去糖工藝

桑椹（Fructus mori）為桑科（Moraceae）植物桑（Morus alba）的干燥果穗，又名桑實、桑栆、黑椹、烏椹等，為多年生桑科落葉喬木桑樹的成熟果穗。桑椹含有19種氨基酸，氨基酸含量比核果類高4.0～6.5倍，含有豐富的礦物質(zhì)，其中鈣含量為橙、草莓的1.5～3.0倍，為葡萄、杏的4～5倍［1］。桑椹營養(yǎng)豐富，既是食品又是藥品，含有多種功能成分，如多糖、多酚、白藜蘆醇等［2］，是一種較好的農(nóng)產(chǎn)品資源，為加工桑椹果汁、桑椹酒［3］、桑椹果醋［4］、桑椹紅茶［5］等的良好原料。它能滋陰補(bǔ)血，生津潤燥，用于肝腎陰虛，眩暈耳鳴，心悸失眠，須發(fā)早白，津傷口渴，內(nèi)熱消渴，腸燥便秘［6］。桑椹柔軟含水量高，不易貯藏或運輸，極易腐爛。目前桑椹利用主要集中在果汁與釀酒方面，尤其是桑椹加工旺季，渣皮堆積如山，經(jīng)微生物分解極易腐爛，酸臭難聞，嚴(yán)重污染環(huán)境［7］。桑椹渣的處理成為困擾眾多生產(chǎn)廠家的一大難題。桑椹渣中含有豐富的膳食纖維，不溶性膳食纖維是植物細(xì)胞壁的組成成分，包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、殼聚糖和植物蠟等［8］。其具有獨特的生理功能，如攝入適量的不溶性膳食纖維，能增加飽腹感，減少食物的總攝入量，治療肥胖癥［9］；不溶性膳食纖維具有較高的持水力和溶脹性，能增加糞便的體積并使之變得柔軟，加速小腸蠕動，起到促進(jìn)排便的作用，從而預(yù)防便秘和腸道疾病［10-11］。從桑椹渣中提取膳食纖維不僅可以提高桑椹深加工產(chǎn)品的附加值，延長產(chǎn)業(yè)鏈，而且能變廢為寶，解決環(huán)境污染問題，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，從中提取不溶性膳食纖維是廢棄物資源綜合利用的有效措施［12-13］。目前關(guān)于桑椹多糖的藥理作用以及提取工藝的研究已有大量報道，但提取方法一般為浸提法和回流提取法，其工藝復(fù)雜，耗時較長［14-15］。多糖（polysaccharides）是存在于自然界的醛糖和（或）酮糖通過糖苷鍵連接在一起的聚合物，是生物體內(nèi)除蛋白質(zhì)和核酸以外的又一類重要的信息分子［16］。近年來，酶法作為一種提取生物活性成分的新技術(shù)的報道日益增多［17］，其方法高效簡單，國內(nèi)外對桑椹果渣中不溶性膳食纖維研究很少。本研究主要探討桑椹果渣制備不溶性膳食纖維前去糖工藝，并測定去糖效果，旨在對桑椹廢棄資源及副產(chǎn)品加工提供理論依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

1.1.1原材料

桑椹：由廣東省粵西蠶桑實驗基地提供，品種為“大十”，果實釀酒后果渣經(jīng)曬干后粉碎備用。

1.1.2主要試劑

糖化酶（100 U/mg）：吉生物科技有限公司：氫氧化鈉、結(jié)晶酚、3，5-二硝基水楊酸（dinitrosalicylic acid，DNS）：上海潤捷化學(xué)試劑有限公司；濃鹽酸：廣州市東紅化工廠；酒石酸鉀鈉、無水亞硫酸鈉：天津市大茂化學(xué)試劑廠。所有試劑均為分析純。

1.2儀器與設(shè)備

HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋、80-2電動離心機(jī)：常州澳華儀器有限公司；V-5000紫外分光光度計：上海元析儀器有限公司；D2F-6050型真空干燥箱：上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠；FA2104電子天平：上海度平儀器儀表有限公司：DF-15粉碎機(jī)：浙江溫嶺市林大機(jī)械有限公司；雷磁PHS-3C pH計：上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司。

1.3試驗方法

1.3.1桑椹果渣中糖的去除

取10 g釀酒后桑椹渣于250 mL的錐形瓶中，加純化水100 mL，糖化酶0.03 g，將錐形瓶置于60℃中水浴60 min，100℃熱水滅酶5 min，冷卻，過濾，濾渣備用。

1.3.2單因素試驗

以糖化酶用量、酶作用時間、酶作用溫度、酶作用pH值為單因素試驗影響因素，以溶液中單糖含量的變化為指標(biāo)，考察各因素對桑椹果渣中糖去除效果的影響。

1.3.3酶解條件優(yōu)化正交試驗

在單因素試驗基礎(chǔ)上，確定酶作用時間、糖化酶用量、酶作用pH值、酶作用溫度作4因素3水平正交試驗，以溶液中單糖含量的變化為評價指標(biāo)，探討桑椹果渣中糖去除效果的最佳工藝條件。正交試驗因素與水平見表1。

表1　酶解條件優(yōu)化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for enzymolysis conditions optimization

1.3.4糖化酶去糖效果測定［18-20］

（1）待測液準(zhǔn)備

取10 mL糖化酶處理后濾液于離心管，3 000 r/min離心15 min，吸上清0.5 mL于試管中，加1.5 mL 3，5-二硝基水楊酸和1.5 mL蒸餾水，振蕩搖勻，沸水浴5 min，冷卻至室溫；從管中取出1 mL溶液加到含19 mL蒸餾水試管中，振蕩搖勻后置沸水中5 min，冷卻至室溫，備用。

（2）對照液制備

取2 mL蒸餾水加入管中，加1.5 mL 3，5-二硝基水楊酸，振蕩混勻，沸水浴5 min，冷至室溫，備用。

（3）待測液糖含量測定［21］

取對照液于比色皿中，在540 nm波長下用紫外分光光度計測定待測液的吸光度值，依據(jù)溶液中單糖含量與溶液吸光度值呈正比關(guān)系，亦即溶液中單糖含量越高，測得溶液吸光值越大，也就說明桑椹渣中所含糖類物質(zhì)通過酶解而進(jìn)入溶液中，溶液吸光度值越高，反映去糖的效果越好。

2　結(jié)果與分析

2.1糖化酶用量對去糖效果影響

取10 g桑椹渣于250 mL錐形瓶，加純化水100 mL，pH值為4，分別加入0、1 g/kg、2 g/kg、3 g/kg、4 g/kg、5g/kg糖化酶，置60℃水浴60 min，100℃水浴滅酶5 min，冷卻，離心，測定波長540 nm處吸光度值，結(jié)果見圖1。

圖1　糖化酶用量對桑椹果渣去糖效果的影響Fig.1 Effect of saccharifying enzyme addition on the de-sugaringprocess from mulberry pomace

由圖1可知，去糖效果在糖化酶用量為0～3 g/kg，隨糖化酶用量增加而提高，在用量3g/kg時去糖效果達(dá)到最大值0.127；糖化酶用量在3～5 g/kg，隨酶量增加，去糖效果基本保持不變。因此，確定最佳糖化酶用量為3 g/kg果渣。

2.2酶作用時間對去糖效果影響

取10g桑椹渣于250mL錐形瓶，加純化水100 mL，糖化酶量為0.03 g，pH值為4，置60℃水浴加熱30 min、60 min、90 min、120 min、150 min，100℃水浴滅酶5 min，冷卻，離心，測定波長540 nm處吸光度值，結(jié)果見圖2。

圖2　糖化酶作用時間對桑椹果渣中糖去除效果的影響Fig.2 Effect of enzymatic hydrolysis time on the de-sugaring process from mulberry pomace

由圖2可知，糖化酶作用時間在30～90 min，隨時間增加糖去除效果提高，并在作用90 min時達(dá)最大值0.275；糖化酶作用時間在90～150 min，隨著酶作用時間增加而吸光度值基本保持不變，故將酶作用時間確定為90 min。

2.3糖化酶作用pH值對去糖效果影響

取10g桑椹渣于250mL錐形瓶，加純化水100 mL，糖化酶量0.03 g，調(diào)pH值分別為2、3、4、5、6，置60℃水浴90 min，100℃水浴滅酶5 min，冷卻，離心，測定波長540 nm處吸光度值，結(jié)果見圖3。

圖3　糖化酶作用的pH值對桑椹果渣中去糖效果的影響Fig.3 Effect of enzymatic hydrolysis pH on the de-sugaring process from mulberry pomace

由圖3可知，去糖效果在酶作用pH值為2～5，隨pH值升高而增加，并在pH值5時吸光度值達(dá)最大值0.647，pH值為5～6，隨pH值升高去糖效果而下降。因此確定糖化酶作用的最佳pH值為5。

2.4酶作用溫度對去糖效果影響

取10 g桑椹渣于250 mL錐形瓶，加純化水100 mL，糖化酶量為0.03 g，pH值為5，將錐形瓶分別置于54℃、57℃、60℃、63℃、66℃水浴90 min，100℃水浴行滅酶5 min，冷卻，離心，測定波長540 nm處吸光度值，結(jié)果見圖4。

圖4　糖化酶作用溫度對桑椹果渣中去糖效果的影響Fig.4 Effect of enzymatic hydrolysis temperature on the de-sugaring process from mulberry pomace

由圖4可知，去糖效果在糖化酶作用溫度為54～60℃間隨溫度的升高而增加，并在酶作用溫度為60℃時吸光度值達(dá)最大0.778；酶作用溫度為60～66℃，隨溫度升高，酶活性受到抑制而急劇下降。故確定最佳糖化酶作用溫度為60℃。

2.5酶解條件優(yōu)化正交試驗結(jié)果

結(jié)合單因素試驗結(jié)果，以溶液中單糖含量的變化為指標(biāo)，對糖化酶用量、酶作用時間、酶作用pH值、酶作用溫度進(jìn)行4因素3水平正交設(shè)計試驗，正交試驗結(jié)果與分析見表2。

表2　酶解條件優(yōu)化正交試驗結(jié)果與分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiments for enzymolysis conditions optimization

由表3可知，4個因素對糖化酶去糖效果影響大小為：B＞D＞C＞A，即酶作用溫度的影響最大，其次是酶作用pH值，再次是酶作用時間，最后是酶用量。根據(jù)分析結(jié)果得出的最優(yōu)酶解條件組合為A1B3C2D1，即糖化酶酶量2 g/kg，酶作用時間90 min，酶作用溫度63℃，酶作用pH值4。在此最佳酶解條件下進(jìn)行驗證試驗，吸光度值為0.843，去糖效果最好。

表3　正交試驗結(jié)果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表3可知，pH值對結(jié)果影響極顯著（P＜0.01），酶作用溫度、酶作用時間及酶用量對結(jié)果影響顯著（P＜0.05）。

3　結(jié)論

本試驗旨在優(yōu)化桑椹多糖的酶去除工藝，用糖化酶對釀酒后桑椹渣進(jìn)行去糖工藝研究，降低桑椹不溶性膳食纖維的黏度，用蒸餾水為提取劑，以桑椹多糖得率為考察指標(biāo)，采用正交設(shè)計法，得出糖化酶去糖提取最佳工藝條件為酶作用溫度63℃，酶作用pH值為4，酶作用時間90 min，酶用量2 g/kg果渣。

本試驗采用以蒸餾水為提取劑進(jìn)行提取，提取效率高，極大地縮短了提取周期，起到簡化工藝流程，節(jié)省成本，減少雜質(zhì)的作用，具有合理、經(jīng)濟(jì)、可行的優(yōu)點，為桑椹多糖的去除方法及其工業(yè)化提供了新手段。

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Study on de-sugaring process from mulberry pomace

CHENG Shuiming，LIN Zhaoxia，CHEN Hengjian，ZENG Xia，ZHOU Guoyu
（Technology Development Center of Fruit and Vegetable Processing and Storage Engineering，Guangdong University of Petrochemical Technology，Maoming 525000，China）

Using mulberry pomance from mulberry wine production as raw material，the de-sugar process conditions of mulberry fruit pomace before insoluble dietary fiber extraction were optimized by single factor and orthogonal tests.Results showed that the optimal extraction conditions for de-sugar process was as follows：glucoamylase addition 2 g/kg，saccharification time 90 min，temperature 63℃and pH 4.

mulberry pomace；saccharifying enzyme；de-sugar process

TS202.3

0254-5071（2016）03-0129-04

10.11882/j.issn.0254-5071.2016.03.029

2016-01-12

廣東省創(chuàng)新強(qiáng)校計劃項目（643085）；廣東高校果蔬加工與貯藏工程技術(shù)開發(fā)中心開放基金（2015A001）

程水明（1966-），男，教授，博士，研究方向為微生物學(xué)與食品生物技術(shù)。