復(fù)合酶法提取鷹嘴豆膳食纖維的工藝研究

王心竹， 韋月平

(1.丹東第二中學(xué)，遼寧丹東 118000 ；2.遼東學(xué)院農(nóng)學(xué)院，遼寧丹東 118003)

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復(fù)合酶法提取鷹嘴豆膳食纖維的工藝研究

王心竹1， 韋月平2*

(1.丹東第二中學(xué)，遼寧丹東 118000 ；2.遼東學(xué)院農(nóng)學(xué)院，遼寧丹東 118003)

[目的]研究從鷹嘴豆中提取水不溶性膳食纖維的工藝方法，為今后工業(yè)化生產(chǎn)提供有效的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。[方法]采用酶堿法提取鷹嘴豆水不溶性膳食纖維，主要考察的4個(gè)因素為：α-淀粉酶濃度、中性蛋白酶濃度、NaOH濃度以及浸泡時(shí)間，并通過(guò)正交試驗(yàn)對(duì)4個(gè)因素的水平進(jìn)行了優(yōu)化處理。[結(jié)果]通過(guò)正交試驗(yàn)提取鷹嘴豆水不溶性膳食纖維并計(jì)算產(chǎn)率，得出酶法提取鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的最佳提取工藝參數(shù)為：α-淀粉酶濃度1.0%，中性蛋白酶濃度0.5%，NaOH濃度為3.0%，浸泡時(shí)間80 min，此時(shí)提取的鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率最高，為29.86%。[結(jié)論]用復(fù)合酶法提取鷹嘴豆膳食纖維大大提高了膳食纖維的提取率。

鷹嘴豆；膳食纖維；酶法

鷹嘴豆中所含的營(yíng)養(yǎng)成分比較豐富，它含有人類所需要的七大營(yíng)養(yǎng)素，其中包括水不溶性膳食纖維、維生素、植物蛋白、粗纖維、鈣、鐵、鎂等營(yíng)養(yǎng)成分[1-2]，其中膳食纖維含量較高。膳食纖維被認(rèn)為是現(xiàn)代營(yíng)養(yǎng)學(xué)的第七大營(yíng)養(yǎng)素，能有效降低腸癌、高脂血癥等相關(guān)疾病的發(fā)病率，因此具有很高的研究和利用價(jià)值。目前，對(duì)于大豆類膳食纖維的研究成果非常多，而對(duì)于鷹嘴豆膳食纖維的研究尚少[3-4]，傳統(tǒng)的提取方法有水溶法、堿法、酶法等，但提取率不高，工業(yè)化成本高。筆者選取鷹嘴豆為試驗(yàn)材料，采用復(fù)合酶法和堿法相結(jié)合的方式對(duì)其提取工藝進(jìn)行深入研究，以解決工業(yè)化生產(chǎn)中鷹嘴豆中膳食纖維提取率不高的問(wèn)題，為生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料原料：鷹嘴豆，采購(gòu)于丹東市樂(lè)購(gòu)超市，用九陽(yáng)料理機(jī)磨碎成粉末狀備用。主要儀器： DT5-6A高速冷凍離心機(jī)， 北京時(shí)代北利離心機(jī)有限公司；BCD-216TMZL低溫冰箱，青島海爾股份有限公司；JYL-350九陽(yáng)料理機(jī)，山東濟(jì)南九陽(yáng)股份有限公司；GZX-9030 MBE干燥箱，上海博訊實(shí)業(yè)有限公司。主要試劑：中性蛋白酶(BR)，鄭州天華食品添加劑有限公司；α-淀粉酶；甲基紅-溴甲酚綠混合指示劑。

1.2方法

1.2.1單因素對(duì)鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響。技術(shù)路線：鷹嘴豆→預(yù)處理(磨碎)→干燥→乙醚抽脂→水浴蒸煮→α-淀粉酶處理→中性蛋白酶處理→高溫滅酶處理(100 ℃)→NaOH浸泡處理→水洗→離心、過(guò)濾→烘干→水不溶性膳食纖維。

分別進(jìn)行不同濃度的α-淀粉酶、中性蛋白酶、NaOH濃度及浸泡時(shí)間對(duì)鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響試驗(yàn)。

1.2.2鷹嘴豆水不溶性膳食纖維提取工藝的正交優(yōu)化。根據(jù)上述試驗(yàn)設(shè)計(jì)的不同單因素，分別確定了鷹嘴豆水不溶性膳食纖維提取的最佳工藝條件，該試驗(yàn)進(jìn)一步采用L9(34)正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)，即通過(guò)4因素3水平的正交試驗(yàn)確定最佳試驗(yàn)組合[5-6]，正交試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1，以多肽的水解度為正交試驗(yàn)結(jié)果的指標(biāo)。

表1　正交試驗(yàn)因素水平設(shè)計(jì)

2　結(jié)果與分析

2.1單因素對(duì)鷹嘴豆水不溶性膳食纖維提取產(chǎn)率的影響

2.1.1不同濃度的α-淀粉酶對(duì)鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響。從圖1可以看出，在其他因素一定的情況下，隨著α-淀粉酶濃度的不斷增大，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率也隨之增加[7]。當(dāng)α-淀粉酶濃度為1.0%時(shí)，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率最大，為29.54%,再增加淀粉酶濃度，產(chǎn)率不增加。

圖1　不同濃度的α-淀粉酶對(duì)鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響Fig.1　Effects of different concentration of α-amylase on yield of water insoluble dietary fiber of chickpea

2.1.2不同濃度的中性蛋白酶對(duì)鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響。從圖2可以看出，在其他因素一定的情況下，隨著中性蛋白酶濃度的不斷增大，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率也隨之變化，變化趨勢(shì)為先上升后下降。當(dāng)中性蛋白酶濃度為0.5%時(shí)，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率最大，為24.65%。

圖2　不同濃度的中性蛋白酶對(duì)鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響Fig.2　Effects of different concentration of neutral protease on yield of water insoluble dietary fiber of chickpea

2.1.3不同濃度的NaOH對(duì)鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響。從圖3可以看出，當(dāng)其他因素一定時(shí)，隨著NaOH濃度的不斷增大，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率隨之減少[8-9]。當(dāng)NaOH濃度為3.0%時(shí)，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率最大，為23.09%。

圖3　不同濃度的NaOH對(duì)鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響Fig.3　Effects of different concentration NaOH on yield of water insoluble dietary fiber of chickpea

2.1.4不同浸泡時(shí)間對(duì)鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響。從圖4可以看出，隨著浸泡時(shí)間的增加，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率也隨之增加。當(dāng)浸泡時(shí)間為80 min時(shí)，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的產(chǎn)率最大，為29.66%。

圖4　不同浸泡時(shí)間對(duì)鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率的影響Fig.4　Effects of different soaking time on yield of water insoluble dietary fiber of chickpea

2.2鷹嘴豆水不溶性膳食纖維提取工藝的正交試驗(yàn)優(yōu)化選用L9(34)正交表進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)，試驗(yàn)方案與試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2所示。

通過(guò)對(duì)正交優(yōu)化試驗(yàn)條件的結(jié)果分析，極差值可明確反映出各個(gè)影響因素對(duì)鷹嘴豆水不溶性膳食纖維影響程度的排列順序：RC>RD>RA>RB[10]，即各因素影響程度由大到小依次為：NaOH濃度、 浸泡時(shí)間、α-淀粉酶、中性蛋白酶濃度，其中中性蛋白酶對(duì)試驗(yàn)的影響程度最小，從中性蛋白酶單因素結(jié)果可以看出，各濃度之間差異不明顯，雖然數(shù)據(jù)顯示B3水平是最佳反應(yīng)濃度，但綜合其他因素及試驗(yàn)結(jié)果，最終得出最優(yōu)組合是A3B2C1D3。因此，酶法提取鷹嘴豆膳食纖維(水不溶性)的最佳工藝參數(shù)為：當(dāng)α-淀粉酶濃度為1.0%，中性蛋白酶濃度為0.5%，NaOH濃度為3.0%，浸泡時(shí)間為80 min時(shí)，鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率最高，為29.86%。

表2　正交試驗(yàn)結(jié)果分析

3　結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)鷹嘴豆?fàn)I養(yǎng)成分的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行分析，確定了提取鷹嘴豆膳食纖維的4個(gè)影響因素，通過(guò)單因素試驗(yàn)初步得到影響膳食纖維產(chǎn)率的最佳條件并通過(guò)正交優(yōu)化處理，進(jìn)一步確定了4個(gè)影響因素的工藝參數(shù)，與單因素試驗(yàn)所得出的結(jié)果是一致的。

結(jié)果表明，酶法提取鷹嘴豆水不溶性膳食纖維的最佳工藝條件為：α-淀粉酶濃度為1.0%，中性蛋白酶濃度為0.5%，NaOH濃度為3.0%，浸泡時(shí)間為80 min，此時(shí)提取的鷹嘴豆水不溶性膳食纖維產(chǎn)率最高，為29.86%。

膳食纖維有著非常重要的藥理學(xué)作用，可促進(jìn)腸道的蠕動(dòng)，對(duì)胃腸道起到了有效的保護(hù)作用，可增加糞便容積以及排便的次數(shù)，并且能夠治療嬰幼兒的腹瀉，還能有效預(yù)防高脂、高糖，以及預(yù)防術(shù)后感染等癥狀，如今人們的生活水平不斷提高，對(duì)于高脂肪、高熱量、高蛋白的食品每日攝入量大大增加，但對(duì)于膳食纖維的攝入量相對(duì)減少，從而導(dǎo)致對(duì)于膳食營(yíng)養(yǎng)平衡性的忽略。目前膳食纖維的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用在國(guó)外市場(chǎng)比較普遍，而我國(guó)對(duì)于膳食纖維的開(kāi)發(fā)利用和研究與國(guó)外仍然具有一定差距，有待進(jìn)一步規(guī)劃。

[1] 阿米娜·阿布力米提，祖麗哈婭提·那思爾丁，劉成，等.鷹嘴豆的開(kāi)發(fā)利用研究[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2003,39(1):45-47.

[2] 吳暉，侯萍，李曉鳳，等.不同原料中膳食纖維的提取及其特性研究進(jìn)展[J].現(xiàn)代食品科技，2008(1)：24

[3] 王彥玲，劉冬，付全意，等.膳食纖維的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展[J].中國(guó)釀造專論與綜述，2008(5)：182-184.

[4] 王景會(huì), 曹龍奎, 馬毓霞，等.豆渣制取高活性膳食纖維的研究[J]. 吉林農(nóng)業(yè)科學(xué), 2004, 29(3): 53-57.

[5] 張濤,江波,王璋.鷹嘴豆?fàn)I養(yǎng)價(jià)值及其應(yīng)用[J].糧食與油脂，2004(7)：56-58.

[6] 張延坤,劉國(guó)忠,張東祥,等.大豆膳食纖維制備工藝的研究[J].食品工業(yè)，2006(2)：23-25.

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[8] 尚永彪,侯大軍,李睿曉.豆渣水不溶性膳食纖維提取工藝研究[J].糧油加工,2007(11):120-123.

[9] 胡志和, 陳建平.酶法制備可溶性大豆膳食纖維研究[J].食品研究與開(kāi)發(fā), 2009(2): 11-14.

[10] 馬嫄,孟曉,蔡自建.酶法提取鷹嘴豆水不溶性膳食纖維工藝的研究[J].糧食與食品工業(yè)，2009(1)：29-31.

Investigation on Extraction Technology of Dietary Fiber from Chickpea by Enzymic method

WANG Xin-zhu1, WEI Yue-ping2*

(1. Dandong No.2 High School, Dandong, Liaoning 118000; 2. Agricultural College of Eastern Liaoning University, Dandong, Liaoning 118003)

[Objective] The aim was to study the technique for extracting water insoluble dietary fiber from chickpea, to provide effective basic data for industrialized production in the future. [Method] Water insoluble dietary fiber was extracted from chickpea by enzyme alkali, including 4 factors: α-amylase concentration, neutral protease concentration, NaOH contration and soaking time, through orthogonal test, levels of 4 factors were optimized. [Result] Through orthogonal test, water insoluble dietary fiber was extracted from chickpea and yield was calculated, the optimal extraction parameters were: 1.0% α-amylase , 0.5% neutral protease, 3.0% NaOH, soaking time 80 min, the yield of water insoluble dietary fiber from chickpea was up to 29.86%. [Conclusion] Using composite enzymatic method can greatly increase the extraction yield of dietary fiber from chickpea.

Chickpea; Dietary fiber; Enzymatic method

王心竹(1999- )，女，侗族，遼寧丹東人，高中生。*通訊作者，講師，碩士，從事食品生物技術(shù)研究。

2016-05-23

S 609.9

A

0517-6611(2016)18-093-02