堿法和酶法提取方法對胡麻渣可溶性膳食纖維理化性質的影響

仝文玲，郭玉如，徐建國，*

（1.山西師范大學生命科學學院，山西臨汾041000；2.山西師范大學食品科學學院，山西臨汾041000）

膳食纖維（dietary fiber，DF）是一種不被人體胃與小腸消化吸收的非淀粉多糖及木質素的一類高分子碳水化合物的總稱，對人體有積極的調節作用，被稱為“第七類營養素”[1]。根據溶解性，膳食纖維分為可溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）和不溶性膳食纖維（insoluble dietary fiber，IDF）兩類。常食用 SDF 可以預防和治療多種疾病如胰腺癌[2]、肥胖癥[3]、糖尿病[4]等，SDF 也是制造低能量、低膽固醇、低鈉健康食品的重要原料。近年來，有關膳食纖維的提取方法主要有酶提取、酸堿提取、微生物提取、超聲波提取、超濾膜提取等[5-7]。其中，酶法提取條件溫和，不需要高溫高壓，而且酶提產品感官性質、水溶性較好，利于后期的加工處理[8]。堿法提取由于操作簡單、易于控制，因此是膳食纖維提取最廣泛使用的方法[9]。

胡麻（Linum usitatissimum L.）是亞麻科亞麻屬一年生或多年生草木植物亞麻種子，是我國西北和華北地區特有的油纖兼用型經濟作物[10]。胡麻渣是胡麻榨油后的副產物，研究表明胡麻渣含28%膳食纖維，其中30%為可溶性膳食纖維[11]，所以胡麻渣是良好的膳食纖維來源。然而，胡麻渣由于其水溶性低，口味差等缺陷多作為動物飼料來處理，沒有很好地進行加工利用，所以對胡麻渣中膳食纖維的提取，不僅可以進一步提高其附加值，而且能夠避免胡麻渣廢棄物對環境產生的污染。因此，本試驗選用酶法和堿法兩種方法對胡麻渣可溶性膳食纖維進行提取，并比較不同提取方法對可溶性膳食纖維的理化性質的影響，以期為胡麻的精深加工和高值化利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

胡麻渣：山西省神池縣油脂加工廠；纖維素酶（酶活1 000 U/g）：國藥集團化學試劑有限公司；考馬斯亮藍（G-250）、硫酸（99.9%）、石油醚（90%）：均為分析純，天津市科密歐化學試劑開發中心。

1.2 儀器與設備

電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-9245A）：金壇市盛藍儀器制造有限公司；高速萬能粉碎機（QE-200）：浙江屹立工貿有限公司；離心機（8504R）：德國Eppendorf公司；色差儀（NH310）：深圳市三恩時科技有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 胡麻渣脫脂

胡麻原料加入一定量的石油醚[料液比1∶4（g/mL）]振蕩脫脂12 h，重復3 次，脫脂后的胡麻渣在60 ℃干燥12 h，干燥器中保存，備用。

1.3.2 纖維素酶提取SDF

脫脂胡麻渣→粉碎→過100 目篩→按照料液比1 ∶30（g/mL）的比例加入 pH 7.0 磷酸鹽緩沖液→加入2%纖維素酶，在50℃酶解1h→煮沸10 min→4000r/min離心15 min→收集上清液→4 ℃醇沉8 h（上清液與乙醇體積比 1 ∶4）→4 000 r/min，4 ℃離心 30 min→收集沉淀→干燥→SDF。

1.3.3 堿提取SDF

脫脂胡麻渣→粉碎→過100 目篩→按照料液比1 ∶30（g/mL）的比例加入 8%NaOH 溶液（g/mL），混勻→80 ℃、浸提 60 min→4 000 r/min，離心 15 min→收集上清液→調節pH 值到7→4 ℃醇沉8 h （上清液與乙醇體積比 1 ∶4）→4 000 r/min，4 ℃離心 30 min→收集沉淀→干燥→SDF。

1.3.4 化學成分測定

1.3.4.1 多酚含量測定

多酚含量測定采用Folin-Ciocalteu 測定法。取0.1 mL 適當濃度的樣品于試管中，加入2.8 mL 蒸餾水和0.1 mL Folin-Ciocalteu 試劑，混合均勻，靜止8 min后加入2 mL 7.5%碳酸鈉溶液，搖勻，密封室溫（25 ℃）下置于避光處，2 h 后于765 nm 波長測定吸光值，平行測定3 次，以乙醇做試驗空白，沒食子酸做標準曲線，其回歸方程y=1.739 2x+0.152 7（R2=0.993 6），式中：y為吸光度值；x 為沒食子酸濃度，μg/mL。多酚含量以每克干燥樣品中所含的相當于沒食子酸的含量進行計算[12]。

1.3.4.2 蛋白質含量測定

蛋白質含量測定采用考馬斯亮藍測定法，其回歸方 y=0.703 3x+0.045 4（R2=0.990 7），式中：y 為吸光度值；x 為牛血清蛋白濃度，μg/mL。樣品蛋白質含量以每克干燥樣品中所含的相當于牛血清蛋白的含量進行計算[13]。

1.3.4.3 可溶性糖含量測定

分別取1 mL 不同濃度的樣品于干燥潔凈試管，分別加6%苯酚0.5 mL，濃硫酸2.5 mL，立即搖勻，沸水浴 10 min，室溫（25 ℃）放置，待涼后于 490 nm 測定光吸收值，以1.0 mL 蒸餾水為空白。用無水葡萄糖溶液做標準曲線，其回歸方y=1.329 2x+0.015（R2=0.997 5），式中：y 為吸光值；x 為無水葡萄糖濃度，μg/mL。樣品可溶性多糖含量以每克干燥樣品中所含的相當于葡萄糖含量進行計算[14]。

1.3.4.4 其他成分測定

水分含量測定采用烘干稱重法，根據GB 5009.3-2016《食品安全國家標準食品中水分的測定》進行測定；脂肪含量測定采用索氏抽提法，根據GB 5009.6-2016《食品安全國家標準食品中脂肪的測定》進行測定；淀粉含量測定采用酶水解法，根據GB 5009.9-2016《食品安全國家標準食品中淀粉的測定》測定。

1.3.5 色差測定

將粉末裝于透明比色皿，色差儀經過標準白板黑板標定后，對樣品進行測定，獲得 L*、a*、b*、C*和 H*[15]。

1.3.6 胡麻渣SDF 的理化性質分析

1.3.6.1 持水力的測定

稱取所提SDF 樣品1.000 g 置于干燥離心管中，加入蒸餾水50 mL，混合30 s 后計時，每隔5 min 振蕩一次，20 min 后4 000 r/min 離心15 min，棄去上清液，離心后稱重。持水力/（g/g）=（G2-G1）/G1，式中：G1為SDF 樣品質量，g；G2為樣品加水振蕩多次后再離心得到的質量，g[16]。

1.3.6.2 持油力的測定

稱取所提SDF 樣品1.000 g 置于干燥離心管中，加入食用油5.000 g，混合30 s 后計時，每隔5 min 振蕩一次，30 min 后4 000 r/min 離心25 min，棄去上清液，離心后稱重。持油力/（g/g）=（G2-G1）/G1，式中：G1為SDF 樣品質量，g；G2為樣品加油振蕩多次后再離心得到的質量，g[17]。

1.3.6.3 溶脹力的測定

準確稱取所提SDF 樣品1.000g 置于干燥的量筒中，讀取樣品體積，加入50mL 蒸餾水，振蕩后室溫（25℃）靜置24 h，記錄膳食纖維溶脹后體積。溶脹力/（mL/g）=（V2-V1）/m，式中：V1為膳食纖維溶脹前體積，mL；V2為膳食纖維溶脹后體積，mL；m 為膳食纖維樣品質量，g[18]。

1.3.6.4 陽離子交換能力的測定

準確稱取0.10 g 樣品，置于100 mL 三角瓶內，加入30 mL 蒸餾水，37 ℃下攪拌均勻，以酚酞為指示劑，用0.05 mol/L 的NaOH 溶液滴定至微紅，以振蕩5 min 內不褪色為滴定終點。根據消耗的堿液體積來計算陽離子交換能力（cation exchange capacity，CEC）。CEC/（mmol/L）=（V1-V0）C/1 000m，式中：V1為滴定樣品消耗的NaOH 體積，mL；V0為滴定空白消耗的NaOH體積，mL；C 為滴定用 NaOH 的濃度，mol/L；m 為樣品的質量，g[19]。

1.3.7 數據分析與處理

使用Excel、SPSS 26.0 軟件進行數據處理，描述性統計值采用平均值±標準差（Mean±SD）表示，差異顯著性分析選用Duncan's 新復極差法，差異顯著性水平設為0.05。

2 結果與分析

2.1 化學組成成分分析

胡麻渣SDF 的成分測定結果見圖1。

圖1 酶法和堿法提取的SDF 的化學組成成分比較Fig.1 Comparison of physicochemical properties of SDF extracted by enzyme and alkaline extraction

由圖1 可以看出，兩種方法提取胡麻渣SDF 的多酚、淀粉和水分含量沒有顯著性差異（p＞0.05）。堿法提取SDF 的蛋白質含量顯著高于酶法提取SDF 的蛋白質含量（p＜0.05），這可能是由于在堿法提取中，大多數蛋白質溶于NaOH 溶液，所以蛋白質的含量較高。堿法提取SDF 的可溶性多糖含量顯著高于酶法提取SDF的可溶性多糖含量（p＜0.05），這可能是因為在強堿的作用下，胡麻渣中的纖維素和半纖維素等不溶性膳食纖維分子之間的鏈接被打斷，所以可溶性多糖的含量有所增加[20-21]。然而，酶法提取SDF 的灰分含量顯著高于堿法提取。

2.2 色澤對比分析

胡麻渣SDF 的色澤對比見圖2，其色差測定結果見表1。

色澤是評價食品感官評定一個很重要的指標。L*表示亮度，L*值越大表示粉體越白亮，a*表示紅色，a*值越大表示粉體顏色越紅，b*表示黃色，b*值越大表示粉體顏色越黃，C*表示彩色程度，C*值越大表示粉體色彩越濃，H*表示灰度，H*值越大表示粉體灰度越大。由圖2 和表1 結果可知，酶法提取的L*值顯著高于堿法提取，說明其顏色更亮。從圖2 也能直觀的看出酶法提取的SDF 顏色偏黃且明亮，而堿法提取的SDF 顏色偏褐且灰暗。這可能是因為堿法提取過程中，強堿使胡麻渣中一些可溶性色素或者蛋白質發生變化，產生褐色或灰色物質[22]，從而使堿法提取的SDF 變深。因此，堿法和酶法提取對SDF 色澤有影響。

圖2 堿法和酶法提取的胡麻渣SDFFig.2 Soluble dietary fiber extracted from flax residue by alkali and enzyme extraction

表1 酶法和堿法提取的SDF 色澤測定比較Table 1 Comparison of SDF color extracted by enzyme and alkaline extraction

2.3 理化性質對比分析

胡麻渣SDF 理化性質分析結果見表2。

表2 酶法和堿法提取的SDF 的理化性質分析的比較Table 2 Comparison of physicochemical properties of SDF extracted by enzyme and alkaline extraction

膳食纖維的持水力、持油力和膨脹力與其功能活性和加工性質密切相關。較高的持油力和溶脹力意味著纖維可以在人體中發揮較好的降低血脂、減肥等功效[23-24]。由表2 可以看出，堿法提取SDF 的持水力（5.86±0.03）g/g、持油力 （2.62±0.08）g/g、溶脹力（12.12±0.19）mL/g 均顯著高于酶法提取 SDF 的持水力（4.65±0.18）g/g、持油力（1.85±0.17）g/g、溶脹力（9.31±0.14）mL/g（p＜0.05）。這可能是因為堿法提取后胡麻渣中蛋白質和可溶性多糖含量顯著高于酶法提取的SDF（p＜0.05）。此外，堿法提取中，在強堿的作用下，胡麻渣中的纖維素和半纖維素等不溶性膳食纖維分子之間的鏈接被打斷，更多的極性基團或側鏈被暴露出來，從而導致SDF 的持水力和溶脹力更高[20]。膳食纖維對陽離子有結合和交換能力，對有機化合物的吸附壁合作用，具有類似填充劑的充盈作用，可改變腸道系統中的微生物群系組成等[25]。由表2 可知，酶法提取SDF 的陽離子交換能力（1.33±0.09）mmol/g 顯著高于堿法提取SDF 的陽離子交換能力（0.06±0.05）mmol/g（p＜0.05），說明酶法處理可以使其化學結構中的羧基、羥基和氨基等側鏈基團暴露，可產生類似弱酸性陽離子交換樹脂的作用，與 Ca2+、Zn2+、Cu2+、Pb2+等進行可逆交換，這種交換作用改變了離子的瞬間濃度，起稀釋作用并延長交換時間，以及消化道的pH 值、滲透壓及氧化還原電位等，使胡麻渣可溶性膳食纖維出現一個更緩沖的環境以利于消化吸收[26-27]。

3 結論

可溶性膳食纖維可以預防和治療多種疾病，是一種健康食品的重要原料，胡麻渣是胡麻榨油后的副產物含有較高的膳食纖維。本試驗比較了酶法和堿法兩種方法提取的胡麻渣SDF 色澤，并對其化學組成成分和理化性質進行測定。結果表明，雖然堿法提取的SDF相比酶法提取的SDF 顏色偏褐且灰暗，但堿法提取的胡麻渣SDF 蛋白質、脂肪和多糖含量以及持水力、持油力、溶脹力均顯著高于酶法提取（p＜0.05）。較高的持水力、高持油力和高溶脹力意味著纖維可以在人體中發揮較好的降低血脂、減肥等功效。所以綜合比較酶法和堿法兩種方法，提取胡麻渣SDF 的最優方法是堿法提取。