黑果花楸果渣膳食纖維素片生產(chǎn)工藝研究

郭紅月，王英臣，*，陳奕奇

（1.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林吉林132101；2.吉林省釀造技術(shù)科技創(chuàng)新中心，吉林吉林132101；3.吉林省黑果花楸農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限責(zé)任公司，吉林吉林132101）

黑果花楸果渣膳食纖維素片生產(chǎn)工藝研究

郭紅月1，2，王英臣1，2，*，陳奕奇3

（1.吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院食品工程學(xué)院，吉林吉林132101；2.吉林省釀造技術(shù)科技創(chuàng)新中心，吉林吉林132101；3.吉林省黑果花楸農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限責(zé)任公司，吉林吉林132101）

利用擠出改性后的黑果花楸果渣為主要原料制備膳食纖維素片，并以產(chǎn)品綜合評分為考核指標(biāo)，采用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對產(chǎn)品最佳工藝配方進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，當(dāng)硬脂酸鎂添加量為0.4%，微晶纖維素添加量為15%，木糖醇：檸檬酸（20∶1）混合添加量為20%，交聯(lián)羧甲基纖維素鈉添加量為2%，此時膳食纖維素片綜合評分為29.36分。表面光滑無裂縫、口感細(xì)膩、清涼可口、酸甜適中，硬度、脆碎度及崩解時限等指標(biāo)檢測合格，能夠滿足消費(fèi)者的食用要求。

黑果花楸果渣；膳食纖維；工藝研究；正交試驗(yàn)

黑果花楸（AroniaMelanocarpa），又稱不老莓，野櫻莓，其果實(shí)渾圓，成熟呈紫黑色。膳食纖維、糖類、蛋白質(zhì)、多酚類化合物。黑果花楸果實(shí)可以食用，也可以加工成果汁，果醬等食品，其果渣中含有豐富的膳食纖維具有較好理化特性能有效預(yù)防降低糖尿病、冠心病以及肥胖癥等疾病的發(fā)病風(fēng)險[1-2]，但如果直接使用還不能完全發(fā)揮其功效，如果對膳食纖維進(jìn)行改性使它的大分子鍵發(fā)生斷裂進(jìn)而轉(zhuǎn)化為空間結(jié)構(gòu)較為疏松水溶性成分增多的小分子，則會使其理化性質(zhì)進(jìn)一步提高，并且能夠使其生理功能得到更好的發(fā)揮[3-5]。目前黑果花楸日趨完善的栽培技術(shù)使其產(chǎn)量得到不斷的提高[6]，但對黑果花楸高附加值產(chǎn)品的開發(fā)和以及其生產(chǎn)過程中的廢物的利用還處于初期階段，其加工過程中產(chǎn)生的廢棄物果渣等目前還沒有比較好的處理手段，如果能將其廢物利用不僅能提高經(jīng)濟(jì)效益，降低成本，還能減輕對環(huán)境的污染[7]。本研究是利用黑果花楸果汁飲料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢棄物果渣為原料來生產(chǎn)具有較高產(chǎn)品附加值的營養(yǎng)保健品，其市場前景廣闊，經(jīng)濟(jì)效益顯著，不僅能使企業(yè)能獲得更高收益，還能改善人們的膳食營養(yǎng)，為消費(fèi)者提供多樣化選擇，滿足人們的健康需要。

1材料與方法

1.1材料與試劑

黑果花楸果渣：吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院實(shí)驗(yàn)室提供；耐高溫α淀粉酶：鄭州市荔諾生物科技有限公司；羧甲基纖維素鈣、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉：河南永恩生物科技有限公司；玉米淀粉：濟(jì)南市愛麗達(dá)化工有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

DHG-9030A恒溫干燥箱數(shù)顯電熱鼓風(fēng)干燥箱：重慶市松朗電子儀器有限公司；OMW-280型雙螺桿擠出機(jī)：汕頭市歐邁威機(jī)械廠；CP213實(shí)驗(yàn)室精密天平：重慶市松朗儀器有限公司；CWFJ-20粉碎機(jī)：廣州市旭朗機(jī)械設(shè)備有限公司；TDP-1.5T電動粉末壓片機(jī)：廣州陳雕機(jī)械公司；SY-2D型片劑四用測試儀；上海衡勤儀器設(shè)備廠；萬能粉碎機(jī)：江陰市晟炯設(shè)備廠。

1.3試驗(yàn)方法

1.3.1黑果花楸果渣基本成分含量測定

基本成分參照國家標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 基本成分含量測定Table1 The determ ination of thebasic components

1.3.2黑果花楸果渣膳食纖維素片工藝流程

1.3.3黑果花楸果渣膳食纖維素片制備的單因素試驗(yàn)

1.3.3.1硬脂酸鎂添加量對黑果花楸果渣膳食纖維素片品質(zhì)的影響

在微晶纖維素添加量為15%，木糖醇∶檸檬酸（20∶1）混合添加量為20%，交聯(lián)羧甲基纖維素鈉添加量為2%的條件下，調(diào)節(jié)硬脂酸鎂添加量為0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%，以片劑綜合評分為考核指標(biāo)，考察硬脂酸鎂添加量對片劑品質(zhì)的影響。

1.3.3.2微晶纖維素添加量對黑果花楸果渣膳食纖維素片品質(zhì)的影響

在硬脂酸鎂添加量為0.4%，木糖醇∶檸檬酸（20∶1）混合添加量為20%，交聯(lián)羧甲基纖維素鈉添加量為2%的條件下，調(diào)節(jié)微晶纖維素添加量為5%、10%、15%、20%、25%，以片劑綜合評分為考核指標(biāo)，考察微晶纖維素添加量對片劑品質(zhì)的影響。

1.3.3.3木糖醇∶檸檬酸（20∶1）混合添加量對黑果花楸果渣膳食纖維素片品質(zhì)的影響

在硬脂酸鎂添加量為0.4%，微晶纖維素添加量為15%，交聯(lián)羧甲基纖維素鈉添加量為2%的條件下，調(diào)節(jié)木糖醇∶檸檬酸（20∶1）混合添加量為10%、15%、20%、25%、30%，以片劑綜合評分為考核指標(biāo)，考察木糖醇：檸檬酸混合添加量對片劑品質(zhì)的影響。

1.3.3.4交聯(lián)羧甲基纖維素鈉添加量對黑果花楸果渣膳食纖維素片品質(zhì)的影響

在硬脂酸鎂添加量為0.4%，微晶纖維素添加量為15%，木糖醇∶檸檬酸（20∶1）混合添加量為20%的條件下，調(diào)節(jié)交聯(lián)羧甲基纖維素鈉添加量為0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%，以片劑綜合評分為考核指標(biāo)，考察交聯(lián)羧甲基纖維素鈉添加量對片劑品質(zhì)的影響。

1.3.4黑果花楸果渣膳食纖維素片制備的正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，選取硬脂酸鎂、微晶纖維素、木糖醇∶檸檬酸（20∶1）、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉為考察因素，以片劑綜合評分為考核指標(biāo)，進(jìn)行四因素三水平L9（34）正交試驗(yàn)設(shè)計，見表2。

表2 正交試驗(yàn)因素水平表Table2 Factorsand levelsof test

1.3.5 黑果花楸果渣膳食纖維素片的品質(zhì)檢測

1.3.5.1硬度

把壓制好的片劑放置于四用測試儀的探頭和測試臺之間，緩緩轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤使被測壓片開始受力，至儀器發(fā)出斷續(xù)鳴響后，停止測試，讀取顯示器顯示的硬度值。

1.3.5.2脆碎度

根據(jù)《中國藥典》2010年版附錄的相關(guān)規(guī)定，片劑脆碎度＜1%則為合格產(chǎn)品，如果片劑的脆碎度不符合規(guī)格要求，在運(yùn)輸和儲藏過程中非常容易發(fā)生碎片的現(xiàn)象[8]。將制備好的黑果花楸果渣膳食纖維素片放于片劑四用測試儀的圓筒中，并鎖緊螺母將其固定，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，待圓筒轉(zhuǎn)動100次后，測定片劑的失重率。失重率計算公式如下：

式中：w為片劑失重率，%；m1為測定前片劑質(zhì)量，g；m2為測定后片劑質(zhì)量，g。

1.3.5.3崩解時限

把燒杯內(nèi)放置一吊籃，使它能夠通過片劑四用測試儀的上端并且固定于金屬支架上，燒杯內(nèi)外盛有約37℃的液體，以保證片劑始終處于相對恒定的環(huán)境中，取6枚片劑，分別放于吊籃內(nèi)的玻璃管中，每管一片，啟動儀器，觀察片劑崩解狀態(tài)，記錄崩解時限[9]。

1.3.5.4黑果花楸果渣膳食纖維素片綜合評價指標(biāo)

黑果花楸果渣膳食纖維素片綜合評價指標(biāo)見表3。

表3 膳食纖維素片綜合評價指標(biāo)Tab le3 The comprehensiveevaluation index ofdietary fiber tablet

2結(jié)果與分析

2.1改性前后黑果花楸果渣基本成分含量測定

黑果花楸果渣基本成分含量見表4。

由表4可知，改性后的黑果花楸果渣中淀粉、蛋白質(zhì)和脂肪含量均有一定程度的降低，發(fā)生這種變化的主要是原因是淀粉在高溫高壓條件下由于糊化作用會降解為糊精等小分子化合物[10]；改性過程中會產(chǎn)生酰胺基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，使得總氮含量降低[11]，使改性后的蛋白質(zhì)含量減少；脂肪在改性過程中會與淀粉和蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)形成復(fù)合體[12]。Russo、Figuerola研究表明，膳食纖維功能特性的重要衡量指標(biāo)就是可溶性與不可溶性膳食纖維的比例[13]，在改性過程中部分不溶性組分會轉(zhuǎn)化為可溶性組分，由表4可知，SDF含量由原來的12.54%提高到24.87%，可溶性與不溶性膳食纖維比例約為1∶3，膳食纖維構(gòu)成比例更加合理。

表4 黑果花楸果渣基本成分含量Table4 Basic componentsof Aronia M elanocarpam arc g/100 g

2.2黑果花楸果渣膳食纖維素片制備的單因素試驗(yàn)

2.2.1硬脂酸鎂添加量對黑果花楸果渣膳食纖維素片品質(zhì)的影響

硬脂酸鎂添加量對黑果花楸果渣膳食纖維素片品質(zhì)的影響見圖1。

圖1 硬脂酸鎂添加量對片及品質(zhì)的影響Fig.1 Theeffectsofmagnesium stearatedosageon thequality

由圖1可知，增加硬脂酸鎂添加量的增加，產(chǎn)品的綜合評分逐漸降低，硬脂酸鎂是一種疏水性物質(zhì)，適當(dāng)?shù)奶砑恿靠梢院芎玫母纳茐浩^程中出現(xiàn)的粘連現(xiàn)象，但如其用量過大，會增加片劑在機(jī)體內(nèi)的崩解或溶出時間，使片劑在體內(nèi)發(fā)生崩解遲緩的現(xiàn)象。故在添加量能夠很好地改善物料流動性的前提下，應(yīng)減少硬脂酸鎂添加量。

2.2.2微晶纖維素添加量對黑果花楸果渣膳食纖維素片品質(zhì)的影響

微晶纖維素添加量對黑果花楸果渣膳食纖維素片品質(zhì)的影響見圖2。

加入微晶纖維作用是使片劑在在進(jìn)入人體有較好的崩解效果。由圖2可知，微晶纖維小劑量的添加可以使片劑有較好的感官評分，但如果大劑量的加入會使產(chǎn)品的感官評分降低，這是由于過量微晶纖維素容易發(fā)生塑性形變，且不會發(fā)生彈性復(fù)原，故在滿足實(shí)驗(yàn)需求的前提下，應(yīng)盡量減少用量。

圖2 微晶纖維素添加量對片劑品質(zhì)的影響Fig.2 Theeffectsof aviceldosageon thequality

2.2.3木糖醇、檸檬酸混合添加量對黑果花楸果渣膳食纖維素片品質(zhì)的影響

木糖醇、檸檬酸混合添加量對黑果花楸果渣膳食纖維素片品質(zhì)的影響見圖3。

圖3 木糖醇∶檸檬酸混合添加量對片劑品質(zhì)的影響Fig.3 Theeffectsof xylitol∶citric aciddosageon thequality

矯味劑對片劑品質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在產(chǎn)品的感官品質(zhì)上。由圖3可知，片劑的綜合評分隨著矯味劑（木糖醇：檸檬酸）添加量的增加呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，適當(dāng)矯味劑的添加不僅能夠使避免黑果花楸果渣膳食纖維素片產(chǎn)生異味[14]，同時賦予產(chǎn)品酸甜適中、清爽細(xì)膩的口感。

2.2.4交聯(lián)羧甲基纖維素鈉添加量對黑果花楸果渣膳食纖維素片品質(zhì)的影響

交聯(lián)羧甲基纖維素鈉添加量對黑果花楸果渣膳食纖維素片品質(zhì)的影響見圖4。

圖4 交聯(lián)羧甲基纖維素鈉添加量對片劑品質(zhì)的影響Fig.4 Theeffectsof croscarm ellosesodium dosageon thequality

由圖4可知，黑果花楸果渣膳食纖維素片的綜合評分隨著交聯(lián)羧甲基纖維素鈉添加量的增加呈現(xiàn)先增后減的趨勢。這是因?yàn)楫?dāng)交聯(lián)羧甲基纖維素鈉進(jìn)入人體后，水分能夠通過其三維纖維結(jié)構(gòu)快速滲透到組織內(nèi)部，使其崩解作用加強(qiáng)，釋放片劑中的活性物質(zhì)[15]。但添加量過多會影響片劑的口感，容易產(chǎn)生讓人難以接受的異味。

2.3黑果花楸果渣膳食纖維素片制備正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以片劑綜合評分為考核指標(biāo)，進(jìn)行L9（34）正交試驗(yàn)，對黑果花楸果渣膳食纖維素片的配方進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果見表5、表6。

表5 L9（34）正交試驗(yàn)結(jié)果Table5 L9（34）orthogonal test results

表6 方差分析結(jié)果Table6 The resu ltof varianceanalysis

由表6可知，硬脂酸鎂、微晶纖維素、木糖醇∶檸檬酸（20∶1）、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉對片劑的綜合評分均有極顯著影響。由表5可知各因素對片劑綜合評分影響程度大小為A＞B＞C＞D，即硬脂酸鎂＞微晶纖維素＞木糖醇∶檸檬酸（20∶1）＞交聯(lián)羧甲基纖維素鈉，最優(yōu)試驗(yàn)方案為A2B3C2D3，不在9組試驗(yàn)中，故對其進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，測得片劑綜合評分為29.36分，高于第四組A2B1C2D328.50分，故選擇A2B3C2D3為最佳配方，即硬脂酸鎂添加量為0.4%、微晶纖維素添加量為15%、木糖醇∶檸檬酸（20∶1）混合添加量為20%、交聯(lián)羧甲基纖維素鈉添加量為2%。

2.4黑果花楸果渣膳食纖維素片品質(zhì)檢測

黑果花楸果渣膳食纖維素片品質(zhì)檢測結(jié)果見表7。

表7 黑果花楸果渣膳食纖維素片品質(zhì)檢測Table7 The resu ltof Aronia M elanocarpam arc dietary fiber tabletquality detection

當(dāng)硬脂酸鎂添加量為0.4%，微晶纖維素添加量為15%，木糖醇：檸檬酸添加量為20%，交聯(lián)羧甲基纖維素鈉添加量為2%，此時膳食纖維素片的表面光滑無裂縫、口感細(xì)膩、清涼可口、酸甜適中、口味獨(dú)特，且片劑的硬度、脆碎度及崩解時限等指標(biāo)檢測合格，能夠滿足消費(fèi)者的食用要求。

3結(jié)論

利用擠出改性后的黑果花楸果渣為主要原料制備膳食纖維素片，在制片過程中，向原料添加一定劑量的各種功能添加劑能有效改善產(chǎn)品的各項指標(biāo)，其具體添加量為硬脂酸鎂0.4%，微晶纖維素15%，木糖醇：檸檬酸20%，交聯(lián)羧甲基纖維素2%，此時膳食纖維素片綜合評分為29.36分。表面光滑無裂縫、口感爽滑、清涼可口、酸甜適中，硬度、脆碎度及崩解時限等指標(biāo)檢測合格，營養(yǎng)性能有較明顯提高，能夠滿足消費(fèi)者的食用要求。同時其生產(chǎn)工藝簡單易行，加工設(shè)備較為簡單，易于普及和推廣。

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Study on Aronia M elanocarpa M arc Dietary Fiber Tablet Production Process

GUOHong-yue1，2，WANGYing-chen1，2，*，CHEN Yi-qi3
（1.Schoolof Food Engineering，Jilin Agriculture Scienceand Technology College，Jilin 132101，Jilin，China；2.Jilin Province Brewing Technology Scienceand Technology Innovation Center，Jilin 132101，Jilin，China；3.Jilin Province AroniaMelanocarpa AgriculturalScienceand Technology Development Limited Liability Company，Jilin 132101，Jilin，China）

Aronia Melanocarpamarc extruded modified diet as themain raw material for preparing cellulose film，and the composite score for the productevaluation index，single factorand orthogonalexperiments the optimum product formulation optimization.The resultsshowed that，when added in an amountof0.4%ofmagnesium stearate，microcrystalline cellulose added in an amountof15%，xylitol：citric acid（20∶1）added in an amountof20%mixing，cross-linked sodium carboxymethyl cellulose added in an amountof2%，at this point the comprehensive score of dietary fiber tabletswas 29.36 points.The smooth surfacewithout cracks，delicate taste，cooland delicious，sweetand sourmoderate，index detection hardness，friability and disintegration time and otherqualified areable tomet the food requirementsof the consumer.

AroniaMelanocarpamarc；dietary fiber；technology research；orthogonal test

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.05.027

2016-11-09

全國大學(xué)生科技創(chuàng)新項目（201611439014）

郭紅月（1995—），女（漢），在讀本科，食品科學(xué)與工程專業(yè)。

*通信作者：王英臣（1967—），男（漢），副教授，碩士。