藠頭葉中水溶性膳食纖維提取工藝

蘇 偉，趙 利，袁美蘭，劉 華，付 婷

(江西科技師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330013)

藠頭葉中水溶性膳食纖維提取工藝

蘇 偉，趙 利，袁美蘭，劉 華，付 婷

(江西科技師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，江西 南昌 330013)

以藠頭葉為原料，采用酸水解法，在對料液比、提取液pH值、提取溫度、提取時間進(jìn)行單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用L9(34)正交試驗對藠頭葉中可溶性膳食纖維提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明：藠頭葉中提取水溶性膳食纖維的最適工藝條件為料液比1:15(g/mL)、 pH3.0、提取溫度90℃、提取時間90min，在此條件下，水溶性膳食纖維提取率為9.85%，持水率5.5g/g，溶脹力4.8mL/g。

藠頭葉；水溶性膳食纖維；提取

藠頭(Allium chinense)又名薤，種子植物門，被子植物亞門，單子葉植物綱百合目蔥屬一年生草本植物，據(jù)李時珍《本草綱目》記載：“薤氣如蔥，根如小蒜，葉如韭，惟葉中實而扁，有劍行，薤葉中空，似細(xì)蔥葉而有棱?！彼婎^具有抗癌、抗炎癥、抗菌、預(yù)防心腦血管疾病、調(diào)節(jié)免疫等功效。江西省新建縣生米鎮(zhèn)所產(chǎn)藠頭具有色白、層多、個大均勻的特點，經(jīng)加工后色白瑩亮，肉脆爽口，內(nèi)含物豐富，深受消費者青睞。2004年生米鎮(zhèn)被農(nóng)業(yè)部命名為“中國藠頭之鄉(xiāng)”，現(xiàn)在生米藠頭已遠(yuǎn)銷日本、韓國和東南亞等國家和地區(qū)[1-2]。

傳統(tǒng)的藠頭加工大部分是將頭進(jìn)行腌漬，而葉則作為下腳料丟棄。藠頭葉中含有豐富的膳食纖維，膳食纖維被稱為繼糖、蛋白質(zhì)、脂肪、維生素、礦物質(zhì)和水之后的“第七營養(yǎng)素”[3-6]，其具有較強(qiáng)的持油、持水力，且具有增溶作用和誘導(dǎo)微生物作用，能預(yù)防和治療許多種疾病，如高血壓、心臟病及各種消化道疾病。本研究采用酸水解法從藠頭加工中廢棄的藠頭葉中提取水溶性膳食纖維，以減少資源浪費，減輕環(huán)境污染，提高藠頭綜合利用的價值。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

藠頭 市售。硫酸、乙醇、氫氧化鈉等均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

RE52-AA型旋轉(zhuǎn)式蒸發(fā)器、SHZ-Ⅲ型循環(huán)水式多用真空泵 上海亞榮生化儀器廠；Functionline7000-T12型熱空氣消毒箱 上海歐邁科學(xué)儀器有限公司；PL202-5型電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 工藝流程[7-13]

藠頭葉→清洗→磨碎→酸水解→過濾→濾液乙醇沉淀→過濾→濾渣洗滌→脫色→烘干→成品

1.3.2 藠頭葉中水溶性膳食纖維提取

1.3.2.1 原料預(yù)處理

新鮮藠頭葉自然晾干，磨碎過40目篩，90℃熱水沖洗3～4 次，以除去可溶性糖及部分色素。

1.3.2.2 水溶性膳食纖維單因素試驗

在相應(yīng)條件下分別研究料液比、pH值、提取溫度及提取時間對水溶性膳食纖維提取率的影響。

1.3.2.3 水溶性膳食纖維提取的正交試驗

在單因素試驗基礎(chǔ)上，采用正交試驗對水溶性膳食纖維的提取工藝進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化。采取四因素三水平，以水溶性膳食纖維的提取率為指標(biāo)，正交試驗因素和水平見表1。

表1 正交試驗因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for optimizing the extraction processing of water-soluble dietary fiber from Allium chinense leaves

1.3.3 指標(biāo)測定計算

2 結(jié)果與分析

2.1 藠頭葉中水溶性膳食纖維提取的單因素試驗

2.1.1 料液比對水溶性膳食纖維提取的影響

粉碎藠頭葉中按料液比(g/mL)分別為1:10、1:11、1:12、1:13、1:14加入pH3.0的稀H2SO4溶液，80℃條件水解90min，經(jīng)分離、濃縮、醇沉和干燥，測定水溶性膳食纖維提取率。結(jié)果見圖1。從圖1可知，水溶性膳食纖維提取率隨料液比的增加而增大。結(jié)果表明：當(dāng)料液比小于1:12時，提取率增加不明顯，且加水量過大，則膳食纖維濃度較小，不利于膳食纖維的提取。因此，采用提取料液比1:12較適宜。

2.1.2pH值對水溶性膳食纖維提取的影響

圖2 pH值對提取率的影響Fig.2 Effect of pH on extraction rate of water-soluble dietary fiber

在藠頭葉中分別加入pH值為1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0的H2SO4溶液，按料液比1:12、提取溫度80℃、提取時間90min提取水溶性膳食纖維，再經(jīng)分離、沉淀和干燥，測定提取量，結(jié)果見圖2。從圖2可知，水溶性膳食纖維的提取率與料液的pH值有直接關(guān)系，pH值過低，水解反應(yīng)過于強(qiáng)烈而使提取率降低；pH值過高，則水解反應(yīng)速度慢，產(chǎn)品提取率也比較低，當(dāng)pH值為3.0時提取率最高。

2.1.3 提取溫度對水溶性膳食纖維提取的影響

圖3 提取溫度對提取率的影響Fig.3 Effect of extraction temperature on extraction rate of water-soluble dietary fiber

在藠頭葉中加入pH3.0的H2SO4溶液，料液比1:12，水浴提取溫度分別為60、70、80、90、100℃，提取時間90min提取水溶性膳食纖維，結(jié)果見圖3。從圖3可知，提取溫度為80℃時，水溶性膳食纖維提取量最高；當(dāng)提取溫度大于90℃時，提取量下降，主要原因為水溶性膳食纖維中的一些成分耐熱性較差，高溫處理可能使其水解破壞，使提取率下降。

2.1.4 提取時間對水溶性膳食纖維提取的影響

在藠頭葉中加入pH3.0的稀H2SO4，料液比1:12，水浴溫度80℃，水浴時間分別為30、50、70、90、110、130min，提取水溶性膳食纖維，結(jié)果見圖4。從圖4可知，提取時間從30min延長到90min時，水溶性膳食纖維中的提取率逐漸增大，提取時間90min時達(dá)到最高；提取時間從90min延長到130min時，膳食纖維提取率逐漸下降?？赡苁且驗樘崛r間過長，某些成分會繼續(xù)水解，從而使提取率下降。所以水溶性膳食纖維的最佳提取時間為90min。

圖4 提取時間對提取率的影響Fig.4 Effect of extraction time on extraction rate of water-soluble dietary fiber

2.2 藠頭葉中水溶性膳食纖維的提取正交試驗

在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用正交試驗對水溶性膳食纖維的提取工藝進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，正交試驗結(jié)果見表2，方差分析見表3。

表2 藠頭葉水溶性膳食纖維提取正交試驗設(shè)計與結(jié)果Table 2 Results of orthogonal experiments for optimizing the extraction of water-soluble dietary fiber using acid hydrolysis method

從表2、3可以看出，影響藠頭葉中水溶性膳食纖維提取率的因素主次順序為B＞C＞A＞D，即B因素(提取液的pH值)影響最大，其次為C因素(提取溫度)、A因素(料液比)，D因素(浸提時間)影響最小。從表2可以直觀地辨別影響藠頭葉中水溶性膳食纖維各因素的最佳組合為B2C3A3D2，即提取液的pH值為3.0、料液比1:15、提取時間90min、提取溫度90℃。

表3 正交試驗結(jié)果方差分析表Table 3 Variance analysis of orthogonal experiments for optimizing the extraction of water-soluble dietary fiber using acid hydrolysis method

采用最佳提取工藝B2C3A3D2進(jìn)行重復(fù)實驗，獲得藠頭葉中提取水溶性膳食纖維的提取率為9.85%，較正交試驗中最高浸提得率9.24%有所提高，即達(dá)到較好的優(yōu)化效果。

3 結(jié) 論

在單因素試驗和正交試驗基礎(chǔ)上，獲得了從藠頭葉中提取水溶性膳食纖維的最佳工藝，即料液比1:15、pH3.0、浸提溫度90℃、提取時間90min，可溶性膳食纖維的提取率為9.85%，持水率5.5g/g，溶脹力為4.8mL/g，無粗糙感，可用于乳制品、飲料、面包、餅干等食品中。

[1]熊美蘭. 小小藠頭走四方: 江西省新建縣生米鎮(zhèn)蘊(yùn)頭產(chǎn)業(yè)化調(diào)查[J].現(xiàn)代蔬菜, 2005(3): 7.

[2]徐亞真, 程茂成, 吳天榮, 等. 試論南昌市藠頭產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展對策[J]. 江西園藝, 2003(5): 16-17.

[3]盧宏科, 王琴, 區(qū)小弁, 等. 膳食纖維的功能與應(yīng)用[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2007(4): 67-70.

[4]謝碧霞, 李安平. 膳食纖維[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2006.

[5]鐘耀廣. 功能性食品[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009.

[6]歐仕益, 高孔榮. 膳食纖維研究進(jìn)展[J]. 糧食與飼料工業(yè), 1997(2): 39-40.

[7]焦凌霞, 胡翠青, 李剛, 等. 利用蘋果皮渣制備膳食纖維的工藝研究[J]. 貴州農(nóng)業(yè)科學(xué), 2008, 36(2): 155-157.

[8]邵煥霞. 胡蘿卜渣中膳食纖維提取工藝研究[J]. 食品與發(fā)酵科技, 2009(4): 55-58.

[9]劉達(dá)玉, 黃丹, 李群蘭. 酶堿法提取薯渣膳食纖維及其改性研究[J].食品研究與開發(fā), 2005, 26(5): 63-66.

[10]王衛(wèi)東, 何偉, 劉靜敏, 等. 復(fù)合膳食纖維粉的研制[J]. 鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報, 1999, 14(2): 38-40.

[11]陳雪峰, 吳麗萍, 柯蕾, 等. 蘋果渣膳食纖維改性工藝的初步探討[J].食品與發(fā)酵工業(yè), 2004, 30(6): 50-53.

[12]李慶龍, 王學(xué)東, 薛慧, 等. 小麥麩膳食纖維制備工藝研究[J]. 糧食與飼料工業(yè), 2003(12): 36-37.

[13]ASP N G, JOHANSSON C G, HALLMER H, et al. Rapid enzymatic assay of insoluble and soluble dietary fibre[J]. J Agric Food Chem, 1983, 31: 476-482.

[14]楊月欣, 王光亞. 實用食物營養(yǎng)成分分析手冊[M]. 北京: 中國輕工業(yè)出版社, 2002: 68-75.

Extraction Processing of Water-soluble Dietary Fiber from Allium chinense Leaves

SU Wei，ZHAO Li，YUAN Mei-lan，LIU Hua，F(xiàn)U Ting
(College of Life Science, Jiangxi Science and Technology Normal University, Nanchang 330013, China)

Allium chinense leaves were used as the raw materials to conduct acid hydrolysis for extracting water-soluble dietary fiber. The optimal extraction processing parameters were explored by single-factor and orthogonal experiments through evaluating the effects of material-liquid ratio, extraction pH, extraction temperature and extraction time on extraction rate of watersoluble dietary fiber. Results indicated that the optimal extraction processing parameters for water-soluble dietary fiber were material-liquid ratio of 1:15 (g/mL), pH 3.0, extraction temperature of 90 ℃and extraction time of 90 min. The extraction rate of water-soluble dietary fiber from Allium chinense leaves was up to 9.85%. The water-holding capacity and swelling power of the water-soluble dietary fiber were 5.5 g/g and 4.8 mL/g, respectively.

Allium chinense leaves；water-soluble dietary fiber；extraction

TQ929.2

A

1002-6630(2010)24-0192-03

2010-10-09

蘇偉(1971—)，女，副教授，碩士，研究方向為食品生物技術(shù)研究。E-mail：suwei74@hotmail.com