復(fù)合酶法提取鷹嘴豆膳食纖維的工藝研究

王心竹， 韋月平

(1.丹東第二中學(xué)，遼寧丹東 118000 ；2.遼東學(xué)院農(nóng)學(xué)院，遼寧丹東 118003)

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復(fù)合酶法提取鷹嘴豆膳食纖維的工藝研究

王心竹1， 韋月平2*

(1.丹東第二中學(xué)，遼寧丹東 118000 ；2.遼東學(xué)院農(nóng)學(xué)院，遼寧丹東 118003)

[目的]研究從鷹嘴豆中提取水不溶性膳食纖維的工藝方法，為今后工業(yè)化生產(chǎn)提供有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。[方法]采用酶堿法提取鷹嘴豆水不溶性膳食纖維，主要考察的4個因素為：α-淀粉酶濃度、中性蛋白酶濃度、NaOH濃度以及浸泡時間，并通過正交試驗對4個因素的水平進行了優(yōu)化處理。[結(jié)果]通過正交試驗提取鷹嘴豆水不溶性膳食纖維并計算產(chǎn)率，得出酶法提取鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的最佳提取工藝參數(shù)為：α-淀粉酶濃度1.0%，中性蛋白酶濃度0.5%，NaOH濃度為3.0%，浸泡時間80 min，此時提取的鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率最高，為29.86%。[結(jié)論]用復(fù)合酶法提取鷹嘴豆膳食纖維大大提高了膳食纖維的提取率。

鷹嘴豆；膳食纖維；酶法

鷹嘴豆中所含的營養(yǎng)成分比較豐富，它含有人類所需要的七大營養(yǎng)素，其中包括水不溶性膳食纖維、維生素、植物蛋白、粗纖維、鈣、鐵、鎂等營養(yǎng)成分[1-2]，其中膳食纖維含量較高。膳食纖維被認(rèn)為是現(xiàn)代營養(yǎng)學(xué)的第七大營養(yǎng)素，能有效降低腸癌、高脂血癥等相關(guān)疾病的發(fā)病率，因此具有很高的研究和利用價值。目前，對于大豆類膳食纖維的研究成果非常多，而對于鷹嘴豆膳食纖維的研究尚少[3-4]，傳統(tǒng)的提取方法有水溶法、堿法、酶法等，但提取率不高，工業(yè)化成本高。筆者選取鷹嘴豆為試驗材料，采用復(fù)合酶法和堿法相結(jié)合的方式對其提取工藝進行深入研究，以解決工業(yè)化生產(chǎn)中鷹嘴豆中膳食纖維提取率不高的問題，為生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料原料：鷹嘴豆，采購于丹東市樂購超市，用九陽料理機磨碎成粉末狀備用。主要儀器： DT5-6A高速冷凍離心機， 北京時代北利離心機有限公司；BCD-216TMZL低溫冰箱，青島海爾股份有限公司；JYL-350九陽料理機，山東濟南九陽股份有限公司；GZX-9030 MBE干燥箱，上海博訊實業(yè)有限公司。主要試劑：中性蛋白酶(BR)，鄭州天華食品添加劑有限公司；α-淀粉酶；甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑。

1.2方法

1.2.1單因素對鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響。技術(shù)路線：鷹嘴豆→預(yù)處理(磨碎)→干燥→乙醚抽脂→水浴蒸煮→α-淀粉酶處理→中性蛋白酶處理→高溫滅酶處理(100 ℃)→NaOH浸泡處理→水洗→離心、過濾→烘干→水不溶性膳食纖維。

分別進行不同濃度的α-淀粉酶、中性蛋白酶、NaOH濃度及浸泡時間對鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響試驗。

1.2.2鷹嘴豆水不溶性膳食纖維提取工藝的正交優(yōu)化。根據(jù)上述試驗設(shè)計的不同單因素，分別確定了鷹嘴豆水不溶性膳食纖維提取的最佳工藝條件，該試驗進一步采用L9(34)正交試驗設(shè)計，即通過4因素3水平的正交試驗確定最佳試驗組合[5-6]，正交試驗因素水平見表1，以多肽的水解度為正交試驗結(jié)果的指標(biāo)。

表1　正交試驗因素水平設(shè)計

2　結(jié)果與分析

2.1單因素對鷹嘴豆水不溶性膳食纖維提取產(chǎn)率的影響

2.1.1不同濃度的α-淀粉酶對鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響。從圖1可以看出，在其他因素一定的情況下，隨著α-淀粉酶濃度的不斷增大，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率也隨之增加[7]。當(dāng)α-淀粉酶濃度為1.0%時，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率最大，為29.54%,再增加淀粉酶濃度，產(chǎn)率不增加。

圖1　不同濃度的α-淀粉酶對鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響Fig.1　Effects of different concentration of α-amylase on yield of water insoluble dietary fiber of chickpea

2.1.2不同濃度的中性蛋白酶對鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響。從圖2可以看出，在其他因素一定的情況下，隨著中性蛋白酶濃度的不斷增大，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率也隨之變化，變化趨勢為先上升后下降。當(dāng)中性蛋白酶濃度為0.5%時，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率最大，為24.65%。

圖2　不同濃度的中性蛋白酶對鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響Fig.2　Effects of different concentration of neutral protease on yield of water insoluble dietary fiber of chickpea

2.1.3不同濃度的NaOH對鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響。從圖3可以看出，當(dāng)其他因素一定時，隨著NaOH濃度的不斷增大，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率隨之減少[8-9]。當(dāng)NaOH濃度為3.0%時，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率最大，為23.09%。

圖3　不同濃度的NaOH對鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響Fig.3　Effects of different concentration NaOH on yield of water insoluble dietary fiber of chickpea

2.1.4不同浸泡時間對鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響。從圖4可以看出，隨著浸泡時間的增加，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率也隨之增加。當(dāng)浸泡時間為80 min時，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率最大，為29.66%。

圖4　不同浸泡時間對鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響Fig.4　Effects of different soaking time on yield of water insoluble dietary fiber of chickpea

2.2鷹嘴豆水不溶性膳食纖維提取工藝的正交試驗優(yōu)化選用L9(34)正交表進行試驗設(shè)計，試驗方案與試驗結(jié)果見表2所示。

通過對正交優(yōu)化試驗條件的結(jié)果分析，極差值可明確反映出各個影響因素對鷹嘴豆水不溶性膳食纖維影響程度的排列順序：RC>RD>RA>RB[10]，即各因素影響程度由大到小依次為：NaOH濃度、 浸泡時間、α-淀粉酶、中性蛋白酶濃度，其中中性蛋白酶對試驗的影響程度最小，從中性蛋白酶單因素結(jié)果可以看出，各濃度之間差異不明顯，雖然數(shù)據(jù)顯示B3水平是最佳反應(yīng)濃度，但綜合其他因素及試驗結(jié)果，最終得出最優(yōu)組合是A3B2C1D3。因此，酶法提取鷹嘴豆膳食纖維(水不溶性)的最佳工藝參數(shù)為：當(dāng)α-淀粉酶濃度為1.0%，中性蛋白酶濃度為0.5%，NaOH濃度為3.0%，浸泡時間為80 min時，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率最高，為29.86%。

表2　正交試驗結(jié)果分析

3　結(jié)論與討論

通過對鷹嘴豆?fàn)I養(yǎng)成分的測定結(jié)果進行分析，確定了提取鷹嘴豆膳食纖維的4個影響因素，通過單因素試驗初步得到影響膳食纖維產(chǎn)率的最佳條件并通過正交優(yōu)化處理，進一步確定了4個影響因素的工藝參數(shù)，與單因素試驗所得出的結(jié)果是一致的。

結(jié)果表明，酶法提取鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的最佳工藝條件為：α-淀粉酶濃度為1.0%，中性蛋白酶濃度為0.5%，NaOH濃度為3.0%，浸泡時間為80 min，此時提取的鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率最高，為29.86%。

膳食纖維有著非常重要的藥理學(xué)作用，可促進腸道的蠕動，對胃腸道起到了有效的保護作用，可增加糞便容積以及排便的次數(shù)，并且能夠治療嬰幼兒的腹瀉，還能有效預(yù)防高脂、高糖，以及預(yù)防術(shù)后感染等癥狀，如今人們的生活水平不斷提高，對于高脂肪、高熱量、高蛋白的食品每日攝入量大大增加，但對于膳食纖維的攝入量相對減少，從而導(dǎo)致對于膳食營養(yǎng)平衡性的忽略。目前膳食纖維的開發(fā)與應(yīng)用在國外市場比較普遍，而我國對于膳食纖維的開發(fā)利用和研究與國外仍然具有一定差距，有待進一步規(guī)劃。

[1] 阿米娜·阿布力米提，祖麗哈婭提·那思爾丁，劉成，等.鷹嘴豆的開發(fā)利用研究[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2003,39(1):45-47.

[2] 吳暉，侯萍，李曉鳳，等.不同原料中膳食纖維的提取及其特性研究進展[J].現(xiàn)代食品科技，2008(1)：24

[3] 王彥玲，劉冬，付全意，等.膳食纖維的國內(nèi)外研究進展[J].中國釀造專論與綜述，2008(5)：182-184.

[4] 王景會, 曹龍奎, 馬毓霞，等.豆渣制取高活性膳食纖維的研究[J]. 吉林農(nóng)業(yè)科學(xué), 2004, 29(3): 53-57.

[5] 張濤,江波,王璋.鷹嘴豆?fàn)I養(yǎng)價值及其應(yīng)用[J].糧食與油脂，2004(7)：56-58.

[6] 張延坤,劉國忠,張東祥,等.大豆膳食纖維制備工藝的研究[J].食品工業(yè)，2006(2)：23-25.

[7] 劉 瑩，徐麗穎.雙酶法提取褐蘑菇膳食纖維的最佳工藝條件研究[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2011(21):84-86,89.

[8] 尚永彪,侯大軍,李睿曉.豆渣水不溶性膳食纖維提取工藝研究[J].糧油加工,2007(11):120-123.

[9] 胡志和, 陳建平.酶法制備可溶性大豆膳食纖維研究[J].食品研究與開發(fā), 2009(2): 11-14.

[10] 馬嫄,孟曉,蔡自建.酶法提取鷹嘴豆水不溶性膳食纖維工藝的研究[J].糧食與食品工業(yè)，2009(1)：29-31.

Investigation on Extraction Technology of Dietary Fiber from Chickpea by Enzymic method

WANG Xin-zhu1, WEI Yue-ping2*

(1. Dandong No.2 High School, Dandong, Liaoning 118000; 2. Agricultural College of Eastern Liaoning University, Dandong, Liaoning 118003)

[Objective] The aim was to study the technique for extracting water insoluble dietary fiber from chickpea, to provide effective basic data for industrialized production in the future. [Method] Water insoluble dietary fiber was extracted from chickpea by enzyme alkali, including 4 factors: α-amylase concentration, neutral protease concentration, NaOH contration and soaking time, through orthogonal test, levels of 4 factors were optimized. [Result] Through orthogonal test, water insoluble dietary fiber was extracted from chickpea and yield was calculated, the optimal extraction parameters were: 1.0% α-amylase , 0.5% neutral protease, 3.0% NaOH, soaking time 80 min, the yield of water insoluble dietary fiber from chickpea was up to 29.86%. [Conclusion] Using composite enzymatic method can greatly increase the extraction yield of dietary fiber from chickpea.

Chickpea; Dietary fiber; Enzymatic method

王心竹(1999- )，女，侗族，遼寧丹東人，高中生。*通訊作者，講師，碩士，從事食品生物技術(shù)研究。

2016-05-23

S 609.9

A

0517-6611(2016)18-093-02