牛廣財(cái) ，符殿濱 ，湯華成 ，王憲青 ，魏文毅

（1.黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院，大慶 163319；2.黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝分院）

沙果（Malusasiatica）為薔薇科植物林檎的果實(shí)，又名海棠果、五色果、聯(lián)珠果等，是黑龍江省夏秋季節(jié)大量上市的水果。沙果中含有豐富糖類(lèi)、有機(jī)酸、多酚、果膠、多種維生素、礦物質(zhì)、微量元素等多種營(yíng)養(yǎng)成分[1]。膳食纖維被人們稱(chēng)為第七營(yíng)養(yǎng)素，是一種功能性食品基料。膳食纖維具有預(yù)防便秘、結(jié)腸癌及由冠狀動(dòng)脈硬化引起的心臟病的作用，能降低血清膽固醇、調(diào)節(jié)糖尿病人的血糖水平；改善食物消化過(guò)程，防止過(guò)度飲食引起的肥胖癥等等[2-4]。膳食纖維的很多重要生理功能都與可溶性膳食纖維（SDF）有很大的關(guān)系，但一般膳食纖維中可溶性膳食纖維中含量都很低，只有3%～6%，無(wú)法達(dá)到膳食平衡要求。因此最近很多學(xué)者采用不同的方法對(duì)膳食纖維進(jìn)行改性，以提高可溶性纖維的含量和達(dá)到提高膳食纖維生理功能的目的[5]。制備膳食纖維常見(jiàn)的方法，需要加入酸、堿、鹽等試劑[6]，在處理過(guò)程中產(chǎn)生了大量陰離子和陽(yáng)離子，給膳食纖維的利用帶來(lái)一些不利因素。本研究以沙果渣為原料，采用保加利亞乳酸桿菌和嗜熱鏈球菌，經(jīng)微生物發(fā)酵，確定制備沙果可溶性膳食纖維的最佳工藝條件，改善沙果膳食纖維的理化特性，達(dá)到提高沙果膳食纖維生理功能的目的。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

沙果渣由大慶市隆赫達(dá)食品有限公司提供；菌種（保加利亞乳酸桿菌和嗜熱鏈球菌以1∶1混合的菌種）由黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)食品學(xué)院發(fā)酵實(shí)驗(yàn)室保藏；MRS培養(yǎng)基；95%無(wú)水乙醇；低脂奶粉（脂肪含量低于2%），市售；白砂糖等。

1.2 主要儀器與設(shè)備

DH4000型電熱恒溫培養(yǎng)箱，天津市泰斯特儀器有限公司；SPH-250型生化培養(yǎng)箱，上海森信實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；HZQ-QX全溫振蕩器、BCN-1360B生物潔凈工作臺(tái)，哈爾濱東聯(lián)電子技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司；TD5A臺(tái)式多管架離心機(jī)，長(zhǎng)沙英泰儀器有限公司；DK-450B電熱恒溫水槽，上海森信儀器公司。

1.3 工藝流程

沙果渣→干燥→粉碎過(guò)篩→脫脂→調(diào)料→接種→發(fā)酵→抽濾→濾液醇析→干燥→產(chǎn)品

1.3.1 操作要點(diǎn)

發(fā)酵劑制備：以沙果渣與水質(zhì)量比為1∶2進(jìn)行打漿，通過(guò)4層濾布過(guò)濾制得汁液。以此汁液質(zhì)量計(jì)算，取低脂奶粉2%，白砂糖1.5%，進(jìn)行調(diào)勻，分裝于20 mL試管中，置于高壓滅菌鍋中，于121℃，滅菌15 min。取保加利亞乳酸桿菌和嗜熱鏈球菌（1∶1混合菌種）接種于上述培養(yǎng)基中，接代培養(yǎng)3次，制成發(fā)酵劑[7]。用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)，保持菌數(shù)含量在 107～108個(gè)·mL-1。

調(diào)料：料水比為1∶20，并向料液中加入2%的脫脂奶粉和1.5%的白砂糖；將裝料的三角瓶置于95℃水浴中，加熱15 min進(jìn)行滅菌。

發(fā)酵：在一定溫度下發(fā)酵一定時(shí)間后取出即可。

濾液醇析：向?yàn)V液加入4倍體積95%乙醇，靜止5～7 h，沉淀SDF，然后再進(jìn)行離心，分離出沉淀，為發(fā)酵后沙果渣的可溶性膳食纖維即SDF。

干燥：分離出的SDF在60℃的鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行干燥。將抽濾后的濾渣干燥后與SDF混合，得發(fā)酵活化后的沙果渣總膳食纖維。

1.4 試驗(yàn)方法

1.4.1 單因素試驗(yàn)

1.4.1.1 接種量對(duì)SDF得率的影響：取沙果渣12.000 g，分別接入4%、6%、8%、10%、12%的發(fā)酵劑，于40℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)20 h，研究接種量對(duì)SDF得率的影響。

1.4.1.2 發(fā)酵時(shí)間對(duì)SDF得率的影響：取沙果渣12.000 g，接種量為10%，分別采用不同的發(fā)酵時(shí)間，即 10、15、20、25、30 h在 40 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)?？疾彀l(fā)酵時(shí)間對(duì)SDF得率的影響。

1.4.1.3 發(fā)酵溫度對(duì)SDF得率的影響：取沙果渣12.000 g，接種量為10%，分別采用4個(gè)不同的發(fā)酵溫度，即 36、38、40、42、44 ℃，在恒溫培養(yǎng)箱中靜置培養(yǎng)20 h?？疾彀l(fā)酵溫度對(duì)SDF得率的影響。

1.4.2 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)基礎(chǔ)上，以SDF得率為指標(biāo)，選取三因素三水平的L9（33）正交試驗(yàn)進(jìn)行工藝條件優(yōu)化，因素水平見(jiàn)表1。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Table 1 Factors and levels of orthogonal experiment

1.4.3 SDF得率的測(cè)定

SDF得率（%）=沙果渣SDF干重（g）/沙果渣總膳食纖維干重（g）×100%

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)分析

2.1.1 接種量對(duì)SDF得率的影響

由圖1可知，隨著接種量的增加，可溶性膳食纖維得率也在上升。在10%之前，可溶性膳食纖維得率增加幅度比較明顯。當(dāng)接種量大于10%時(shí)，所得可溶性膳食纖維的得率則呈下降趨勢(shì)。表明接種量過(guò)大會(huì)導(dǎo)致前期發(fā)酵劇烈，后期動(dòng)力不足。鑒于此，選擇8%、10%和12%的接種量作為下一步正交試驗(yàn)的3個(gè)水平。

圖1 接種量對(duì)SDF得率的影響Fig.1 Effects of inoculating volume on the SDF yield

2.1.2 發(fā)酵時(shí)間對(duì)SDF得率的影響

從圖2可以看出，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，可溶性膳食纖維的得率逐漸升高，發(fā)酵時(shí)間在20 h時(shí)，SDF的得率達(dá)到最高值，為9.66%。而發(fā)酵時(shí)間在20 h后，可溶性膳食纖維得率呈明顯的下降趨勢(shì)，因此，選擇15、20和25 h的發(fā)酵時(shí)間作為下一步正交試驗(yàn)的3個(gè)水平。

2.1.3 發(fā)酵溫度對(duì)SDF得率的影響

由圖3可知，26℃時(shí)發(fā)酵速度較慢，且制取率較低。34℃時(shí)前期發(fā)酵劇烈，后期發(fā)酵動(dòng)力不足，制取率較低。38～40℃時(shí)發(fā)酵速度最快，發(fā)酵平穩(wěn)，SDF得率最高可達(dá)8.18%；當(dāng)溫度超過(guò)40℃時(shí)，可溶性膳食纖維得率隨溫度升高而降低。這是由于溫度升高導(dǎo)致其本身分子結(jié)構(gòu)受到破壞，從而使SDF得率降低。因此，發(fā)酵溫度控制在40℃左右較為合適。

圖2 發(fā)酵時(shí)間對(duì)SDF得率的影響Fig.2 Effects of fermentation time on the SDF yield

圖3 發(fā)酵溫度對(duì)SDF得率的影響Fig.3 Effects of fermentation temperature on the SDF yield

2.2 正交試驗(yàn)分析

試驗(yàn)中選用接種量、發(fā)酵時(shí)間、發(fā)酵溫度為考察因素，以SDF得率為指標(biāo)，按照表1進(jìn)行L9（33）正交試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果及直觀分析見(jiàn)表2。

表2 正交試驗(yàn)方案及結(jié)果分析Table 2 Design and results analysis of orthogonal experiment

圖4 試驗(yàn)因素水平指標(biāo)圖Fig.4 Indices chart of factors and levels

由表2和圖4可知，影響沙果渣可溶性膳食纖維得率的主次順序是：發(fā)酵時(shí)間>接種量>發(fā)酵溫度。由正交試驗(yàn)所得的最佳發(fā)酵制備沙果渣可溶性膳食纖維工藝條件為A2B3C2，即接種量10%，發(fā)酵時(shí)間25 h，發(fā)酵溫度40℃。

通過(guò)驗(yàn)證試驗(yàn)（見(jiàn)表3），采用料液比1∶20，由保加利亞乳酸桿菌和嗜熱鏈球菌（1∶1）進(jìn)行微生物發(fā)酵，在上述的最佳工藝條件下，即在接種量10%，發(fā)酵時(shí)間25 h，發(fā)酵溫度40℃，沙果渣可溶性膳食纖維的平均得率可達(dá)到9.72%；而非發(fā)酵條件下（料液比1∶20）的可溶性膳食纖維的平均得率僅為5.44%，明顯低于最佳發(fā)酵條件下的SDF得率（表3）。這說(shuō)明乳酸發(fā)酵法確實(shí)可以非常明顯地提高沙果渣可溶性膳食纖維的得率。

表3 最佳發(fā)酵條件下及非發(fā)酵條件下的SDF得率Table 3 SDF yield under the optimal fermentation condition and non-fermentation condition

3 結(jié)論

通過(guò)正交試驗(yàn)選出采用乳酸發(fā)酵法制備沙果渣膳食纖維的最佳工藝條件，在料液比1∶20，保加利亞乳酸桿菌和嗜熱鏈球菌（1∶1）下進(jìn)行混合發(fā)酵，在接種量10%，發(fā)酵時(shí)間25 h，發(fā)酵溫度40℃下，沙果渣SDF的平均得率可達(dá)到9.72%，高于非發(fā)酵條件下的SDF得率（5.44%）。

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