香蕉皮不溶性膳食纖維提取工藝優(yōu)化及其在面包中的應(yīng)用研究

張豐 李遠(yuǎn) 韋琴 董元漳 劉少藝 何珂俊

摘 要：該文在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選取NaOH用量、NaOH濃度、堿解時(shí)間、堿解溫度4個(gè)因素，以不溶性膳食纖維得率為指標(biāo)，采用正交試驗(yàn)優(yōu)選最佳提取工藝；將提取的不溶性膳食纖維初步用于面包中，以膳食纖維添加量、酵母添加量、和面水用量3個(gè)因素采用正交試驗(yàn)優(yōu)選膳食纖維面包的制作工藝。結(jié)果表明，NaOH用量為20mL，NaOH濃度為2%，堿解時(shí)間為90min，堿解溫度為30℃時(shí)，不溶性膳食纖維的得率最高，在膳食纖維添加量3g、酵母添加量1.5g、和面水用量75g時(shí)面包品質(zhì)最好。

關(guān)鍵詞：香蕉皮；不溶性膳食纖維；堿解法

中圖分類號(hào) TS209 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）06-136-03

Optimization of Extraction Process of Insoluble Dietary Fiber from Banana Peels and its Application in Bread

Zhang Feng et al.

（Environmental and Biological Engineering College，Wuhan Technology and Bussiness University，Wuhan430065，China）

Abstract：On the basis of four single-factors with the volume and concentration of NaOH，alkali solution time and temperature，taking the extraction rate of insoluble dietary fiber as index，the orthogonal experiment was studied for the best extract optimization，and three single-factors with the amount of insoluble dietary fiber，yeast and water were adopted to orthogonal experiment selective preference manufacturing process of insoluble dietary fiber bread. The results showed that the optimal extraction condition of getting the highest insoluble dietary fiber rate was NaOH volume of 20mL，concentration of 2%，alkali solution time of 90 min，temperature of 30℃，and the optimal condition of getting the best quality bread was insoluble dietary fiber of 3g，yeast of 1.5g，water of 75g.

Key words：Banana peel；Insoluble dietary fiber；Alkali solution

香蕉皮是香蕉加工企業(yè)主要的副產(chǎn)物之一，約占香蕉質(zhì)量的30%，但是目前國(guó)內(nèi)對(duì)香蕉皮的深加工研究較少，并且對(duì)香蕉皮的應(yīng)用研究也較少，大量的香蕉皮被廢棄[1]，不僅浪費(fèi)了資源，還對(duì)環(huán)境造成了污染，若是能夠從被廢棄的香蕉皮中提取出對(duì)人體有益的膳食纖維，則減少了對(duì)環(huán)境的污染，并提高了香蕉的副產(chǎn)業(yè)價(jià)值[2]。膳食纖維作為“第七大營(yíng)養(yǎng)素”，其保健功效早已被廣泛認(rèn)同[3]，目前認(rèn)為，膳食纖維的功能主要有：控制體脂量，預(yù)防肥胖；改善腸道菌群，預(yù)防腸道疾病；降低血糖，防治糖尿病；降低血清膽固醇水平，預(yù)防心腦血管疾病；防治膽結(jié)石；促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育；提高機(jī)體免疫力等諸多方面[4]。將香蕉皮中的不溶性膳食纖維添加到面包中則會(huì)使面包營(yíng)養(yǎng)更豐富。本文主要對(duì)香蕉皮不溶性膳食纖維提取工藝優(yōu)化及其在面包中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器（1）材料：香蕉、金健高筋小麥粉、安琪高活性酵母、白砂糖，均購(gòu)于武漢中百倉(cāng)儲(chǔ)；濃鹽酸、氫氧化鈉、乙醇，均為分析純；（2）儀器：101-2AB型電熱鼓風(fēng)干燥箱（天津市泰斯特儀器有限公司），HH系列恒溫水浴鍋（江蘇金壇中大儀器廠），SHB-III循環(huán)水式多用真空泵（鄭州長(zhǎng)城工貿(mào)有限公司），DG120型四兩裝中藥材粉碎機(jī)（浙江省瑞安市飛達(dá)藥材器械廠），DL-T06面包機(jī)（廣東東菱電器有限公司），YP202N電子天平（上海精密科學(xué)儀器有限公司），PHS-25酸度計(jì)（上海理達(dá)儀器廠），F(xiàn)D—1A—50冷凍真空干燥機(jī)（北京博醫(yī)康試驗(yàn)儀器有限公司）。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 不溶性膳食纖維提取工藝優(yōu)化

1.2.1.1 香蕉皮不溶性膳食纖維制備流程 香蕉皮洗凈→切片→切絲→干燥（60℃、8h）→粉碎→過(guò)篩（40目）→稱取預(yù)先制備的香蕉皮干粉→堿解→加鹽酸調(diào)pH（7.0左右）→離心過(guò)濾→濾渣于冰箱中冷凍→冷凍的濾渣真空冷凍干燥（8h）→加酒精脫色（3h）→水洗→抽濾→濾渣烘干、稱重。

1.2.1.2 堿解反應(yīng)單因素試驗(yàn)（1）NaOH用量的最佳因素水平的確定：準(zhǔn)確稱取5g香蕉皮樣品，選取6%氫氧化鈉用量為20、40、60、80、100mL，在溫度60℃條件下堿解1.5h，以不溶性膳食纖維提取質(zhì)量為指標(biāo)，研究氫氧化鈉的用量對(duì)提取量的影響。（2）NaOH濃度的最佳因素水平的確定：選取氫氧化鈉濃度為2%、4%、6%、8%、10%，在堿用量50mL堿解溫度60℃條件下堿解1.5h，以不溶性膳食纖維提取質(zhì)量為指標(biāo)，研究氫氧化鈉的濃度對(duì)提取量的影響。（3）NaOH堿解時(shí)間的最佳因素水平的確定：選取堿解時(shí)間為30、50、70、90、110min，在堿用量50mL、堿濃度6%、堿解溫度60℃條件下堿解1.5h，以不溶性膳食纖維提取質(zhì)量為指標(biāo)，研究堿解時(shí)間對(duì)提取量的影響。（4）NaOH堿解溫度的最佳因素水平的確定：選取堿解溫度為30、40、50、60、70、90℃，在堿用量50mL、堿濃度6%條件下堿解1.5h，以不溶性膳食纖維提取質(zhì)量為指標(biāo)，研究堿解溫度對(duì)提取量的影響。

1.2.1.3 堿解反應(yīng)正交試驗(yàn) 根據(jù)單因素初篩結(jié)果，選取NaOH用量、NaOH濃度、堿解時(shí)間、堿解溫度4個(gè)因素，按照公式1，以不溶性膳食纖維得率為指標(biāo)，對(duì)香蕉皮不溶性膳食纖維的提取條件進(jìn)行優(yōu)化。

[不溶性膳食纖維得率（%）=不溶性膳食纖維的質(zhì)量香蕉皮原料的質(zhì)量×100] （1）

1.2.2 不溶性膳食纖維在面包中的應(yīng)用

1.2.2.1 膳食纖維面包的制作 將最佳因素條件下提取的香蕉皮膳食纖維粉、高筋面粉、高活性干酵母、按比例混合至均勻。面包面團(tuán)的基本配方組成包括：蔗糖7g、高筋面粉100g、食鹽1.2g。此次試驗(yàn)面包實(shí)驗(yàn)配方中以香蕉膳食纖維粉代替部分高筋面粉的方式添加膳食纖維粉。將一定量蔗糖用溫水完全溶解后與上述混合粉攪拌成面團(tuán)。將和好的面團(tuán)在溫度35～40℃面包機(jī)中發(fā)酵90min。發(fā)酵好的面團(tuán)割后醒發(fā)30min，將醒發(fā)好的面團(tuán)于面包機(jī)中烘烤20min。

1.2.2.2 正交試驗(yàn) 選取膳食纖維添加量、酵母添加量、和面用水量3個(gè)因素，以面包烘焙品質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)表為評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)分，對(duì)香蕉皮膳食纖維面包的制作條件進(jìn)行優(yōu)化。

1.2.2.3 面包烘焙品質(zhì)評(píng)分 面包制的作過(guò)程中水不溶性膳食纖維添加量、和面用水量、酵母添加量的控制參照中國(guó)農(nóng)科院《面包烘培品質(zhì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)》[4]（表1）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不溶性膳食纖維提取工藝優(yōu)化

2.1.1 香蕉皮堿解反應(yīng)單因素試驗(yàn)

2.1.1.1 不同氫氧化鈉體積對(duì)膳食纖維提取量的影響 由圖1可知，氫氧化鈉體積為20mL時(shí)膳食纖維提取量最高，提取率隨著氫氧化鈉體積的增加而減少，故選擇氫氧化鈉體積為20mL。

2.1.1.2 不同氫氧化鈉濃度對(duì)膳食纖維提取量的影響 由圖2可知，氫氧化鈉濃度為2%時(shí)膳食纖維提取量最高，提取率隨著氫氧化鈉濃度的增加而減少，故選擇氫氧化鈉濃度為2%。

2.1.1.3 不同堿解時(shí)間對(duì)膳食纖維提取量的影響 由圖3可知，堿解時(shí)間為90min時(shí)膳食纖維提取量最高，在90min之前提取率隨著堿解時(shí)間的增加而增加，90min之后隨著堿解時(shí)間增加提取率反而減少，故選擇堿解時(shí)間為90min。

2.1.1.4 不同堿解溫度對(duì)膳食纖維提取量的影響 由圖4可知，堿解溫度為30℃時(shí)膳食纖維提取量最高，提取率隨著堿解溫度的增加而減少，故選擇堿解溫度為30℃。

2.1.2 香蕉皮堿解反應(yīng)正交試驗(yàn) 香蕉皮堿解反應(yīng)正交因素水平設(shè)計(jì)及正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2～3。由表2和表3可以看出，各因素對(duì)得率影響的主次順序?yàn)镈>A>C>B，即堿用量>堿解溫度>堿濃度>堿解時(shí)間。最佳提取條件為A1B1C2D1，即堿用量為20mL、堿濃度為2%、堿解時(shí)間為90min、堿解溫度為30min。在最佳提取條件下做3組平行試驗(yàn)，結(jié)果顯示平均得率為51.6%，即在堿用量為20mL、堿濃度為2%、堿解時(shí)間為90min、堿解溫度為30min時(shí)得率最高。

2.2 不溶性膳食纖維在面包中的應(yīng)用 正交因素水平設(shè)計(jì)及正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4～5。由表4和表5可看出，各因素對(duì)面包總評(píng)分影響的主次因素為酵母添加量>膳食纖維添加量>和面水用量。最佳因素組合為膳食纖維添加量3g、酵母添加量1.5g、和面水用量75g。在最佳配方條件下做3組平行試驗(yàn)，結(jié)果顯示平均總評(píng)分為92分，即在膳食纖維添加量3g、酵母添加量1.5g、和面水用量75g時(shí)面包品質(zhì)最好。

3 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，采用堿法提取香蕉皮膳食纖維的最佳工藝參數(shù)為：NaOH用量20mL，NaOH濃度2%，NaOH堿解時(shí)間90min，NaOH堿解溫度30℃；堿法能有效提取出香蕉皮中的不溶性膳食纖維，且方法簡(jiǎn)單、可控、耗時(shí)短、成本低廉，適用于工廠化大規(guī)模生產(chǎn)[5]；在膳食纖維添加量3g，酵母添加量1.5g，和面水用量75g時(shí)面包品質(zhì)最好。

參考文獻(xiàn)

[1]鮑金勇，王娟，趙國(guó)建，等.香蕉皮膳食纖維在面包中的應(yīng)用研究[J].糧食與飼料工業(yè)，2006（6）：17-19.

[2]朱中原.香蕉皮中水不溶性膳食纖維提取工藝研究[J].食品工程，2012，3（9）：29-31.

[3]梁敏，潘英明，唐明明，等.從柚子皮中提取膳食纖維的研究[J].化工技術(shù)與開(kāi)發(fā)，2003，32（6）：20-22.

[4]高楊，周麗珍，王士長(zhǎng)，等.酶堿法制備豆渣膳食纖維在面包中的應(yīng)用研究[J].食品科技，2010，35（9）：205-208.

[5]潘建剛，趙秀娟，黃苗苗，等.蕎麥殼水不溶性膳食纖維提取工藝的優(yōu)化[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，43（5）：675-678.

（責(zé)編：張宏民）