草菇中水不溶性膳食纖維的提取研究

董 基，張 帥，梁巧榮，黃志明

（肇慶學院化學化工學院，廣東 肇慶 526061）

草菇（Volvariella volvacea），又稱稻草菇、軒菇、苞腳菇、蘭花菇、花腳菇，原產于我國熱帶和亞熱帶高溫多雨地區的腐生性真菌，多生長在稻草、香蕉葉等富含纖維的基質上，是常見的食用菌菌種，系我國三大栽培食用菌之一，資源非常豐富[1]。膳食纖維（Dietary Fiber，DF）是指不能被人體內源酶消化吸收的可食性植物細胞、多糖、木質素以及相關物質的總和，主要來自于植物的細胞壁，包括纖維素、半纖維素、樹脂、果膠及木質素等。膳食纖維分為水溶性膳食纖維和水不溶性膳食纖維兩類。膳食纖維具有獨特的生理功能和突出的營養保健功能[2]。纖維素、半纖維素和木質素是3種常見的水不溶性膳食纖維，存在于植物細胞壁中，可降低人體罹患腸癌的風險，同時可經由吸收食物中有毒物質預防便秘和憩室炎，并降低消化道中細菌排出的毒素，對維系人體健康有著重要的作用[3-4]。我國膳食纖維的研究和開發起步較晚，目前所用原料也局限于玉米皮、米糠、甜菜及麥麩等。筆者以草菇為原料，采用酸-堿浸提法將蛋白質和脂肪除去進而提取水不溶性膳食纖維，旨在為食用菌的深加工利用提供參考，并為不溶性膳食纖維的制備奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試材料為草菇干品，購自肇慶市農貿市場。

1.2 試驗設備

電熱恒溫水浴鍋（HWS28型，上海精密儀器儀表有限公司）；數顯電熱恒溫干燥箱（202-0型，上海圣科儀器設備有限公司）；電子天平（MP2002型，上海精密儀器儀表有限公司）；多功能粉碎機（XS-10B型，東莞市隆鑫機電設備有限公司）；抽濾裝置。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程 工藝流程如下[5-7]：草菇→干燥→粉碎→過篩→乙酸乙酯浸泡→水洗→烘干→酸液水解→調濾液pH值至中性→堿浸水解→調濾液pH值至中性→乙醇、乙醚洗滌→干燥→成品。

1.3.2 原料預處理 稱取干草菇100 g，磨成粉末狀，過篩，將草菇粉末裝到三角燒瓶中。在室溫下用乙酸乙酯浸泡干燥草菇粉3 h，再用蒸餾水清洗殘留的有機溶劑，抽濾，水洗，最后烘干得脫脂樣品。

1.3.3 試驗原理及提取方法 在熱稀H2SO4作用下，樣品中糖、淀粉、果膠等物質經水解除去；趁熱過濾后再用NaOH溶液水解，使蛋白質溶解和脂肪皂化而除去。然后用乙醇和乙醚處理以除去單寧、色素及殘余脂肪，所得殘渣即為粗纖維[8-11]。具體提取步驟如下：

（1）取樣。用電子天平準確稱取2.0或3.0 g干燥脫脂樣品置于100 mL燒杯中。

（2）酸水解。按干草菇粉與蒸餾水料液比1：10加入0.1 mol/L稀H2SO4溶液，調pH值至1.5～2.0，放置水浴鍋中（85±5）°C下水解 2 h，然后趁熱過濾，并用熱水洗滌濾液2～3次，直至濾渣呈中性。

（3）堿水解。將濾渣和蒸餾水按一定料液比加入1.3.5中設定的濃度的NaOH溶液，在1.3.6中設定的溫度下浸提1.3.7中設定的時間后過濾，洗滌濾渣至pH值中性。

（4）干燥。抽干后的樣品用乙醇和乙醚洗滌1次，然后再將樣品放到恒溫干燥箱中，溫度調至50～60°C烘干5 h，最后將干燥產品磨碎即為所需的水不溶性膳食纖維。

1.3.4 料液比對草菇水不溶性膳食纖維產率的影響 將酸水解后的干草菇粉濾渣與蒸餾水分別按1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9、1∶10、1∶11、1∶12 料液比于室溫下用0.25 mol/L NaOH溶液浸提3 h提取膳食纖維，研究不同料液比對草菇水不溶性膳食纖維產率的影響。

1.3.5 NaOH濃度對草菇不溶性膳食纖維產率的影響 選取 NaOH溶液濃度分別為 0.15、0.20、0.25、0.30、0.50mol/L，在室溫下處理料液比為 1∶11的酸水解后的干草菇粉濾渣3 h，研究NaOH溶液濃度對提取水不溶性膳食纖維產率的影響。

1.3.6 溫度對草菇水不溶性膳食纖維產率的影響選取水解溫度為 25、35、45、55、65、70°C，在 0.25 mol/LNaOH，處理時間3 h，料液比1∶11的條件下，研究溫度對提取水不溶性膳食纖維產率的影響。

1.3.7 浸提時間對草菇水不溶性膳食纖維產率的影響 采用浸提時間為1、1.5、2、2.5、3 h，在0.25 mol/L NaOH，料液比 1∶11，溫度 55°C 的條件下，研究浸提時間對提取水不溶性膳食纖維產率的影響。

（1）膨脹力的測定。準確稱取粉碎的水不溶性膳食纖維1.0 g，于燒杯中加入20m L水浸泡1 h，瀝干后轉移至表面皿上稱重，計算公式如下：

膨脹力（g/g）=（樣品濕重-樣品干重）/樣品干重

（2）溶脹度的測定。準確稱取水不溶性膳食纖維0.1 g置于10m L量筒中，用移液管準確吸取5 m L蒸餾水加入其中，震蕩均勻后在室溫下放置24 h，讀取液體中膨脹纖維的體積。計算公式如下：

溶脹度（mL/g）=（溶脹后纖維體積-干品體積）/樣品干重

2 結果與分析

2.1 料液比對草菇不溶性膳食纖維產率的影響

由圖1可知，隨著料液比的增大，產品不溶性膳食纖維產率量在1∶7～1∶11迅速增加，之后增長趨勢逐漸緩慢，且當料液比為1∶11時，產率達56.4%。因此，選擇料液比為1∶11即可得到較好的提取效果。

圖1 料液比對草菇水不溶性膳食纖維產率的影響

2.2 NaOH濃度對草菇不溶性膳食纖維產率的影響

由圖2可知，隨著NaOH濃度的升高，草菇不溶性膳食纖維產率呈先上升后下降的趨勢，且當NaOH濃度為0.25mol/L時，其產率最高，為54.7%。其可能原因是NaOH本身會和部分膳食纖維發生反應，而草菇還含有一定的多酚物質如單寧[12]，加入NaOH溶液后，一部分NaOH被多酚物質中和，提取溶液的pH值隨時間的增加而下降。因此，NaOH濃度為0.25 mol/L時提取效果最好。

2.3 溫度對草菇水不溶性膳食纖維產率的影響

圖2 NaOH溶液濃度對草菇水不溶性膳食纖維產率的影響

由圖3可知，隨著溫度上升草菇水不溶性膳食纖維的產率增加迅速，55℃時，產率達59.0%，55℃后趨于平緩，且當溫度過高時，提取率會有所下降。這是由于料液變稠不利于提取的緣故。因此，考慮到實際生產中節能的需要，選擇溫度為55℃最適宜。

圖3 溫度對草菇水不溶性膳食纖維產率的影響

2.4 浸提時間對草菇水不溶性膳食纖維產率的影響

由圖4可知，2 h內，草菇水不溶性膳食纖維的產率隨著時間的延長增加較顯著，當浸提時間為2 h時，草菇水不溶性膳食纖維產率為59.6%。在2 h后，增長趨勢減慢。其主要是因為隨著水解時間的推移，底物濃度顯著降低，而水解產物濃度不斷增大，過高的產物濃度和過低的底物濃度均會對水解反應產生抑制作用。因此，浸提時間選擇2 h效果最佳。

圖4 浸提時間對草菇水不溶性膳食纖維含量的影響

2.5 水不溶性膳食纖維膨脹力、溶脹度的測定結果

水不溶性膳食纖維膨脹力和溶脹度的大小是衡量膳食纖維品質好壞的2個重要指標，膨脹力、溶脹度越大膳食纖維的吸水、吸油能力越強，表面積及吸附性也越大，膳食纖維的生理活性也越好[12-14]。經測定，該研究制得的草菇水不溶性膳食纖維的膨脹力為2.153 g/g，溶脹度為4.1mL/g。

3 結論

利用酸-堿浸提法從草菇中提取水不溶性膳食纖維，最佳提取工藝條件為：料液比為1∶11，NaOH溶液濃度為0.25 mol/L，溫度為55℃，浸提時間為2 h。在此工藝條件下草菇水不溶性膳食纖維的產率最高可達59.6%，所得水不溶性膳食纖維的膨脹力和溶脹度分別為2.153 g/g和4.1 mL/g。該試驗表明，草菇中水不溶性膳食纖維含量豐富，而且纖維品質也較好，是提取膳食纖維的良好原料。

[1]喬 娜.草菇在低溫下冷誘導基因表達變化研究及其與草菇低溫自溶相關性分析[D].南京：南京農業大學，2008.

[2] 王林果，蔣玲艷，黃國歡，等.柚皮中膳食纖維的提取及其應用[J].安徽農業科學，2008，36（24）：10492-10494.

[3] 潘英明，梁 英，王恒山，等.從羅漢果渣中提取水不溶性膳食纖維的研究[J].廣西植物，2003，23（4）：370-372.

[4] 閔 華，周曉舟，林賢普，高效利用木質素、半纖維素的草菇菌株初篩試驗[J].安徽農業科學，2008，36（23）：9947-9948.

[5] 鄭建仙，孫由芬.膳食纖維分析方法的研究[J].華南理工大學學報（自然科學版），1996，24（12）：73-78.

[6] 張曉敏，鄧尚貴，韓 燕.膳食纖維的功能及其在食品中的應用[J].農產品加工學刊，2007，11（11）：41-45.

[7] 詹耀才，鐘細娥，高展炬.麥麩加工下腳料提取纖維素、半纖維素的工藝研究[J].糧食加工，2008，33（6）：28-30.

[8] 張 繼，羅俊富，姚 健，等.野山杏果肉中水不溶性膳食纖維的提取研究[J].安徽農業科學，2008，36（30）：13003-13004.

[9] 周 堅，肖安紅.功能性膳食纖維食品[M].北京：化學工業出版社，2005：103-105.

[10]金艷梅，孫立梅.平菇水不溶性膳食纖維的提取工藝研究[J].食用菌，2008，（10）：181-182.

[11]王冠蕾.果類食品膳食纖維提取工藝影響因素優化組合分析[J].科技創新導報，2008，（27）：173.

[12]呂群金,衣杰榮,丁 勇.Folin-Ciocalteu比色法測定楊桃的多酚含量[J].湖南農業科學，2009，（7）：99-101.

[13]謝碧霞，李平安.膳食纖維[M].北京：科學出版社，2006.

[14]竹文坤，賀新生.紅平菇膳食纖維分離提取研究[J].食品研究與開發，2008，29（7）：137-140.