甜菜渣膳食纖維的提取與功能性分析

關鍵詞膳食纖維;甜菜渣；可溶性膳食纖維；不溶性膳食纖維；持水力中圖分類號 TS249 文獻標識碼A 文章編號 1007-7731（2025）12-0107-03DOI號 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2025.12.025

Extraction and functional analysis of dietary fiber from sugar beet pulp

SHI Xiuhua LI Shan JIN Tianyou CHEN Yaoyao KANG Yuhong （Xinjiang Agricultural Vocational and Technical University， Changji 8311Oo， China）

AbstractTo improve the utilization of sugar beet pulp，sugarbeet pulp was used as raw material to analyze its main components such as soluble dietary fiber and insoluble dietary fiber.Dietary fiber was extracted using chemical and enzymatic （single and compound）methods，and the extraction rates of different methods were compared.The swelling powerand water-holdingcapacitywerealso measured.Theresultsshowed thatthe total dietar fiber content in sugar beet pulp was relatively high，at 43.57 g/100 . The extraction rate of dietary fiber using a combination of α （2 -amylase and cellulase was higher，reaching 65.27% . Theswelling capacity and water-holding capacity of soluble dietary fiber extracted by the enzymatic method were 4.8mL/g and 4.125g/g ，respectively，higher than those of insoluble dietary fiber.Theresults provide areference for the eficientutilization and production research of sugar beet pulp.

Keywordsdietary fiber; sugar beet pulp; extraction;soluble dietary fiber;insoluble dietary fiber;water-holding capacity

膳食纖維在蔬菜、水果、粗糧雜糧、豆類及菌藻類等食物中含量豐富，根據(jù)溶解性不同可分為可溶性膳食纖維（SDF）和不溶性膳食纖維（IDF），該元素雖然不能被人體消化吸收，但具有重要的生理作用。張燦等2和陶春生3分別將刺梨膳食纖維提取物和麥麩膳食纖維添加到面條中，改善了面條的煮制特性和咀嚼性，增加了面條的麥香味。謝婷等4研究表明，膳食纖維具有良好保持油、水體系平衡和凝膠的功能，使產(chǎn)品口感潤滑，是理想的脂肪替代品，可以應用到肉制品加工中。

甜菜作為一種重要的經(jīng)濟作物，廣泛用于制糖、飼料和食品加工等行業(yè)，甜菜粕為甜菜壓榨制糖后剩余的廢渣，具有較高的營養(yǎng)價值。利用甜菜渣生產(chǎn)食用膳食纖維可有效提高其利用率，且甜菜渣膳食纖維具有持水性高、膠體形成能力強和原料廉價易得等特點[5]。甜菜渣膳食纖維有關研究已取得一定進展[6-7]，研究內(nèi)容包括其化學結構，對人體生理功能的調(diào)節(jié)作用及其作用機制、工業(yè)化提取工藝的優(yōu)化、改性技術的開發(fā)，以及在重金屬廢水處理中的應用等多個領域。這些研究不僅大幅提升了甜菜渣的利用價值，同時防止其因腐敗變質(zhì)導致的環(huán)境污染問題。本研究分析了甜菜渣的主要成分，比較了化學法和酶解法的膳食纖維提取率，測定提取膳食纖維的膨脹力和持水力，為今后甜菜渣膳食纖維的應用提供依據(jù)，為甜菜渣的有效利用和生產(chǎn)研究提供參考。

1材料與方法

1.1材料與儀器

甜菜，市場采購； ∝- 淀粉酶，纖維素酶，無水乙醇，硫酸銅，硼酸，氫氧化鈉， 0.1mol/L 鹽酸溶液，斐林試劑A液（硫酸銅溶液）和B液（酒石酸鉀鈉和氫氧化鈉混合溶液）均為分析純試劑，均購自國藥集團化學試劑有限公司。FA1004B電子天平，上海精密儀器儀表有限公司；DS-1高速組織搗碎機，無錫萊浦儀器設備有限公司；DHG-9620真空干燥箱，上海恒科億豐實驗儀器有限公司；高速臺式離心機（TDL—5—A），上海安亭儀器廠。

1.2試驗方法

收集制糖后的甜菜渣，用大量清水沖洗，并適當攪拌去除甜菜渣上殘留的糖分、澄清劑等，以及其他表面雜質(zhì)。清洗后置于托盤中自然風干，將甜菜渣攤開 8cm 左右厚度自然晾曬2d左右，經(jīng)常翻動，防止發(fā)霉。熱風干燥機調(diào)至 60～80°C 進行干燥，干燥后用粉碎機將甜菜渣粉碎過60目篩，密封后放干燥處儲存?zhèn)溆谩?/p>

1.3 測定指標及方法

1.3.1甜菜渣成分測定 （1）酶一重量法測定膳食纖維含量：先對甜菜渣樣品進行酶解，然后通過乙醇沉淀得到膳食纖維殘渣，經(jīng)過濾、洗滌、干燥和稱重等步驟，計算膳食纖維的含量；同時測定甜菜渣中SDF和IDF含量。（2）重量法測定果膠含量：先將甜菜渣樣品用酸提取，然后加入鈣鹽，使果膠沉淀，以確定果膠的含量。（3）酸水解一斐林試劑法測定淀粉含量：準確稱取樣品，放入錐形瓶中進行酸水解，再用氫氧化鈉溶液中和水解液進行斐林試劑反應，通過滴定法，計算出樣品中的葡萄糖含量，進而推算出淀粉含量。（4凱氏定氮法測定蛋白質(zhì)含量：準確稱取樣品，加入硫酸銅一硫酸鉀催化劑消化至溶液呈藍綠色澄清透明，加熱冷卻后，加入適量的氫氧化鈉溶液進行蒸餾。滴定吸收液，記錄消耗鹽酸的體積，計算蛋白質(zhì)含量。

1.3.2甜菜渣中膳食纖維的提取 （1）化學法提取：甜菜渣 $$ 堿浸泡 （75^°C，30min 0 $$ 酸浸泡 $$ 過濾，其中濾渣脫色（ 3% 雙氧水， 20min ）干燥 $$ IDF，濾液沉淀 $$ 過濾 $$ 濾渣干燥 $$ SDF。（2）酶解法提取：① 單一酶處理法：甜菜渣 α- 淀粉酶水解（ 45°C ，45min） 水浴滅酶（ 100^°C ， 30min ） $$ 離心1 （3000r/min，5min） ，離心后濾渣烘干 $$ IDF沉淀，上清液沉淀（加入無水乙醇） $$ 離心 （3000r/min 5min）?SDF ② 復合酶處理法：甜菜渣 -淀粉酶水解 （45°C，45min） $$ 水浴滅酶（ ^{100°C，30min）} 纖維素酶水解 （45°C，45min） 水浴滅酶 100% ，30min， 一離心 （3000r/min，5min） ，離心后濾渣烘干 $$ IDF，上清液沉淀（加入無水乙醇） $$ 離心 （3000r/min 5min）SDF 。總膳食纖維提取率計算如式（1）。

總膳食纖維提取率 （%）=（ΩIDF+SDF+ /樣品重量 ×100 （1）

1.3.3甜菜渣膳食纖維的膨脹力和持水力 膳食纖維膨脹力：分別稱取SDF、IDF 1g 放人 10mL 量筒，讀取記錄其體積，將產(chǎn)品轉(zhuǎn)移至 50mL 量筒中再加人 50mL 蒸餾水，攪拌均勻后在室溫條件下放置24h ，再次讀取記錄其體積。計算如式（2）。

膨脹力 （mL/g）=[ 膨脹后產(chǎn)品體積－干產(chǎn)品體 積]產(chǎn)品干重 （2）

（2）膳食纖維持水力：分別稱 1g SDF、IDF粉末，加入適量蒸餾搖勻靜置1h，濾紙過濾后稱量并記錄膳食纖維質(zhì)量。計算如式（3）。

持水力 （g/g） =[產(chǎn)品濕重-產(chǎn)品干重]產(chǎn)品干重（3）

1.4數(shù)據(jù)處理

使用Excel軟件對數(shù)據(jù)進行處理分析。

2結果與分析

2.1 甜菜渣成分

由表1可知，膳食纖維是甜菜渣的重要成分，含量為 43.57g/100g 其中，IDF含量高于SDF，甜菜渣還含有一定量的淀粉，蛋白質(zhì)和果膠含量較少。

2.2 甜菜渣膳食纖維的提取

由于甜菜渣中SDF含量不高，淀粉含量也較少，酶解時分別比較了只添加 α -淀粉單一酶水解和既添加 ∝ -淀粉酶又添加纖維素酶兩種水解酶的提取率。由表2可知，化學提取法、單一酶解法和復合酶解法的提取率分別為 43.65%.47.38% 和 65.27% ，復合酶解法提取的膳食纖維得率相對較高。化學法提取過程中用堿和酸浸泡，可能會破壞膳食纖維，或者可能會產(chǎn)生一些其他反應使膳食纖維含量減少。

2.3甜菜渣膳食纖維的膨脹力和持水力

由圖1可知，化學提取法、單一酶解法和復合酶解法提取的SDF持水力和膨脹力均比IDF大，其中復合酶解法提取的膳食纖維持水力和膨脹力最大，SDF的膨脹力和持水力分別為 4.8mL/g 和 4.125g/g ，IDF膨脹力和持水力分別為 1.3mL/g 和 1.835g/g 。這是因為SDF的化學結構中含有較多具有親水性的極性基團，會與水分子形成氫鍵，吸水后體積膨脹，具有較強的持水性和膨脹力8。而IDF的結構比較緊密，在水中不易溶解，和水的相互作用相對較弱，因此持水力和膨脹力相對較小。

3結論與討論

本研究發(fā)現(xiàn)，甜菜渣中的主要成分是膳食纖維，膳食纖維主要為IDF，同時含有少量的淀粉和蛋白質(zhì)。酶解法提取膳食纖維是通過多種酶的共同作用去除食材中的蛋白質(zhì)、淀粉、脂類和還原糖類等非膳食纖維組分9。試驗中添加的 ∝ -淀粉酶可以分解甜菜渣中的淀粉，纖維素酶能分解纖維素和半纖維素，能更精準地去除雜質(zhì)，將膳食纖維更好地釋放出來，獲得更高的得率。本研究發(fā)現(xiàn)，提取膳食纖維過程中，化學法提取的膳食纖維得率較低，與許錫凱等[0]研究結果一致。化學試劑的殘留會直接影響膳食纖維的品質(zhì)，酸堿處理也會降低膳食纖維的持水性和膨脹性[。采用酶解法可以提高膳食纖維的提取率，其中添加 ∝ -淀粉酶和纖維素酶兩種酶，其提取率最高，為 65.27% 。本研究發(fā)現(xiàn)，提取的膳食纖維中SDF的膨脹力和持水力較強。

綜上，本研究分析了甜菜渣化學成分，提取了其膳食纖維，測定其膨脹力和持水力，結果表明，膳食纖維是甜菜渣的重要組成成分，復合酶解法的膳食纖維提取率最高，為 65.27% ，其中SDF持水力和膨脹力均較高。研究結果為甜菜渣膳食纖維的進一步提取利用提供參考。

參考文獻

[1]BARBERTM，KABISCHS，PFEIFFERAFH，etal.Thehealthbenefitsofdietary fibre[J].Nutrients，2O2O，12（10）：3209.

[2]張燦，郭依萍，田艾，等.刺梨果渣及其膳食纖維提取物對面條品質(zhì)的影響[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2023，49（8）：105-112.

[3]陶春生.高膳食纖維馬鈴薯面條的品質(zhì)影響機理及機械化加工的研究[D].北京：北京化工大學，2020.

[4]謝婷，李誠.膳食纖維功能性肉制品研究進展[J].肉類研究，2007，21（9）：3-6.

[5]張麗，張建輝，常曉途.膳食纖維與人類健康的研究進展[J].食品安全導刊，2017（33）：60.

[6]龔冉.甜菜廢粕中膳食纖維的提取及其改性的研究[D].烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學，2004：25-32.

[7]MATA Y N，BLAZQUEZ ML，BALLESTER A，et al.Optimization of the continuous biosorption of copper withsugar-beet pectin gels[J]. Journal of environmentalmanagement，2009，90（5） ：1737-1743.

[8]何雅靜，陳珊珊，孫志高.柑橘皮渣膳食纖維的特性及其在食品中的應用[J].食品工業(yè)科技，2021，42（19）：436-442.

[9]王靜，李超君，陸學洲，等.膳食纖維生理功能、制備方法及其在食品加工中的應用[J].保鮮與加工，2023，23（4）：74-80.

[10]許錫凱，辛嘉英，任佳欣，等.水溶性膳食纖維的提取方法及其在食品中的應用[J].食品研究與開發(fā)，2021，42（4）：203-208.

[11]楊莎，郭曉娜，朱科學，等.堿提方法對小麥麩皮阿拉伯木聚糖結構及面團特性的影響[J].中國糧油學報，2017，32（11）：8-13，33.

（責任編輯：胡立萍）