秋葵中水溶性膳食纖維提取工藝研究

韋　鷺，譚　強，謝文佩*

（廣西中醫藥大學 藥學院，廣西 南寧 530222）

秋葵中水溶性膳食纖維提取工藝研究

韋鷺，譚強，謝文佩*

（廣西中醫藥大學 藥學院，廣西 南寧 530222）

以秋葵為原料，采用單因素和正交試驗方法研究了提取溫度、提取時間、料液比和提取液的pH對酸水解提取秋葵中可溶性膳食纖維的影響，并優化了酸水解法提取秋葵中可溶性膳食纖維的工藝。結果表明：酸水解法提取秋葵中可溶性膳食纖維的優化工藝條件為料液比1∶15（g∶mL）、pH 7.0、提取溫度80℃、提取時間110 min，在此條件下的水溶性膳食纖維的得率為12.65%。

秋葵；水溶性膳食纖維；提取

秋葵（Abelmoschus esculentusL.）別名黃秋葵、羊角豆、毛茄，民間也稱“洋辣椒”。為錦葵科秋葵屬一年生草本植物［1］。原產于非洲的東部地區，20世紀初由印度引入我國的，多見于中國的南方。秋葵的植株高度1.5～2.0m，成熟后分批采摘，采收期可達90余天，一般畝產量可超過500 kg，其脆嫩多汁，滑潤不膩，滋味奇特，深受百姓青睞。秋葵莢中的可溶性膳食纖維含量顯著，王琰等［2］應用酶-重量法測定秋葵莢中的可溶性膳食纖維（solubledietaryfiber，SDF）含量為8.41%，可溶性膳食纖維含量占總膳食纖維含量（totaldietaryfiber，TDF）的20.04%。值得一提的是秋葵幼果中含有的一種黏性物質（糖聚合體），為秋葵可溶性膳食纖維的重要組成部分，可助消化，治療胃炎、胃潰瘍，并可保護肝臟及增強人體耐力等［3］。目前的市場上秋葵多是以鮮嫩的果莢作為高檔蔬菜食用，后加工利用較少，開發潛力巨大。已報道的研究大致有秋葵多糖的提取、分離［4］，秋葵中總黃酮的含量測定［5］、秋葵水提液抗疲勞的藥效學觀察［6］、秋葵果膠理化特性的研究［7］等。另外關于秋葵的相關產品的研究有黃秋葵袋泡茶營養成分的測定與分析［8］、黃秋葵膠囊的制備及質量控制［9］、黃秋葵酸奶的研制［10］等。本研究采用水提醇沉法提取秋葵莢SDF，確定最佳提取工藝參數以獲得較高的得率，為秋葵水溶性膳食纖維的提取及實際生產中的應用提供技術支撐。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

新鮮秋葵：市售（嫩果標準為果長8～10 cm）［11］；鹽酸（分析純）：廉江市愛廉化試劑有限公司；無水乙醇（分析純）：天津市光復科技發展有限公司；氫氧化鈉（分析純）：西隴化工股份有限公司。

1.2儀器與設備

HH-4型數顯恒溫水浴鍋：國華電器有限公司；80-2型電動離心沉淀器：金壇市醫療儀器廠；JJ20型電子天平：常熟市雙杰測試儀器廠；BSA224S型電子天平：賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；DHG-9053A電熱恒溫鼓風干燥箱：上海柏欣儀器設備廠；PHS-25型pH計：上海儀電科學儀器股份有限公司。

1.3方法

1.3.1工藝流程及操作要點

新鮮秋葵→烘干→粉碎過篩→沖洗→酸水解→離心過濾取濾液→等電點沉淀蛋白→脫色→醇沉→過濾→無水乙醇洗滌濾渣→干燥→成品

新鮮秋葵烘干至恒質量，粉碎過0.5mm篩，80℃熱水沖洗3～4次，洗去秋葵中的部分可溶性糖類以及色素類物質。然后按照一定的料液比，用鹽酸調節提取液的pH值，在一定溫度下水浴加熱提取一段時間，3 000 r/min離心10 min，取濾液用鹽酸或者氫氧化鈉調節濾液pH，靜置10 min，再離心去除蛋白質，濾液用4倍體積乙醇沉淀，過濾得濾渣，濾渣再用體積分數95%乙醇洗滌，最后干燥濾渣即得產品。

1.3.2水溶性膳食纖維單因素試驗

在相同條件下分別研究提取溫度（50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃）、提取時間（50 min、70 min、90 min、110min、130min、150min、170min）、料液比（1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30（g∶mL））、pH值（4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0）對秋葵中的水溶性膳食纖維得率的影響。

1.3.3水溶性膳食纖維提取的正交試驗

在單因素試驗的基礎上，采用正交試驗來對秋葵水溶性膳食纖維的提取工藝進行進一步的優化。以料液比、pH值、提取溫度、提取時間為評價因素，以水溶性膳食纖維的得率為評價指標，進行4因素3水平正交試驗，因素和水平見表1。

表1　水溶性膳食纖維提取條件優化正交試驗因素與水平Table 1 Factors and levels of orthogonal experiments for water soluble fiber extraction conditions optimization

1.3.4指標測定計算

SDF得率的計算公式如下：

2　結果與分析

2.1秋葵中水溶性膳食纖維提取的單因素試驗

2.1.1料液比對秋葵水溶性膳食纖維得率的影響

圖1　料液比對水溶性膳食纖維得率的影響Fig.1 Effect of material-liquid ratio on water-soluble dietary fiber yield

設置烘干粉碎的秋葵與水的比例分別為1∶5、1∶10、1∶15、1∶20、1∶25、1∶30（g∶mL），用鹽酸調節溶液pH 6.0，在60℃條件下恒溫水浴提取60 min，經過離心分離取得上層液體，再用鹽酸調pH 4.7，靜置10 min離心除去蛋白質，加入體積分數為95%乙醇醇沉，過濾，干燥濾渣，然后測定水溶性膳食纖維的得率，結果見圖1。由圖1可知，水溶性膳食纖維的得率隨著料液比的增加先升高后下降，主要是因為提取液的體積小使得原料在溶液中不能充分溶脹，導致原料與提取液不能進行充分的接觸，則提取出的水溶性膳食纖維比較少，還因為提取液少，隨著秋葵中的果膠物質溶出使提取液果膠質量濃度增大，其活化能增大，導致果膠流動的阻力增加，流動性變弱，從而使黏度增加［7］，導致濾液不易分離出來，使得率少。當料液比＞1∶20（g∶mL）以后，提取率下降，可能是因為提取液太多，提取出的膳食纖維繼續水解，導致得率下降；在料液比為1∶20（g∶mL）時SDF得率達到最大值8.04%。故選取料液比為1∶15～1∶25（g∶mL）作正交試驗水平。

2.1.2pH值對水溶性膳食纖維得率的影響

圖2　pH對水溶性膳食纖維得率的影響Fig.2 Effect of pH on water-soluble dietary fiber yield

設置粉碎的秋葵與水的比例為1∶20（g∶mL），用鹽酸調pH分別為4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0，在60℃條件下恒溫水浴提取60 min，再經過離心分離上層液體加鹽酸調pH 4.7，靜置10 min，離心去除蛋白質，加入體積分數為95%乙醇醇沉，過濾干燥測定水溶性膳食纖維得率，結果見圖2。從圖2可知，隨著pH值的增大，水溶性膳食纖維的得率先升高后下降，是因為在pH 2.5～4.5時隨著pH值的增加，分子間氫鍵的結合增強，果膠分子伸展程度增加，使得溶液黏度增大［7］，水溶性膳食纖維不易提取和分離出來導致得率??；在pH7.0條件下的水溶性膳食纖維的得率最大，可能是因為在pH 6.0之后黏度隨pH值的增加迅速下降［7］，水溶性膳食纖維溶出較多，并且溶出的膳食纖維不受溶液的影響不發生水解，黏度小易離心分離得濾液。當pH＞7.0之后濾液顏色較深，水解反應過于強烈而使SDF得率降低。因此，選擇pH為6.0～8.0作正交試驗水平。

2.1.3提取溫度對水溶性膳食纖維得率的影響

圖3　提取溫度對水溶性膳食纖維得率的影響Fig.3 Effect of extraction temperature on water-soluble dietary fiber yield

設置粉碎的秋葵與水的比例為1∶20（g∶mL），用鹽酸調pH 6.0，然后分別在50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃條件下進行恒溫水浴提取，提取時間為60 min，提取水溶性膳食纖維，結果見圖3。由圖3可知，隨著提取溫度的升高，秋葵水溶性膳食纖維的得率是先升高后下降。在溫度70～80℃時隨著溫度的升高得率顯著提高，并在溫度為80℃時的得率最大，說明升高溫度能增大水溶性膳食纖維的得率。但是，在80～100℃時，隨著溫度的升高，得率反而下降，這可能是因為提取出來的水溶性膳食纖維有某些多糖成分在高溫下被分解成小分子糖而不能被乙醇沉淀出來，導致得率下降。因為在溫度為80℃時水溶性膳食纖維的得率最大，所以選取溫度70～90℃作為正交試驗水平。

2.1.4提取時間對水溶性膳食纖維得率的影響

圖4　提取時間對水溶性膳食纖維得率的影響Fig.4 Effect of extraction time on water-soluble dietary fiber yield

設置粉碎的秋葵與水的比例為1∶20（g∶mL），鹽酸調pH 6.0，分別在70℃條件下恒溫水浴，提取時間分別選50 min、70 min、90 min、110 min、130 min、150 min、170 min來提取秋葵的水溶性膳食纖維，結果見圖4。由圖4可知，在提取時間從50～110 min時水溶性膳食纖維的的得率呈現上升趨勢，并在110 min處為最大，之后延長提取時間SDF得率反而呈下降趨勢，可能是因為提取時間過長，某些多糖成分會進一步發生水解，使SDF得率下降。當提取時間為110min時SDF得率達最大值，所以選取提取時間90～130 min作為正交試驗水平。

2.2秋葵中水溶性膳食纖維的提取正交試驗

在單因素試驗的基礎上，采用正交試驗對水溶性膳食纖維的提取工藝進行進一步優化，正交試驗結果與分析見表2，方差分析見表3。

表2　水溶性膳食纖維提取條件優化正交試驗結果與分析Table 2 Results and analysis of orthogonal experiments for watersoluble dietary fiber extraction conditions optimization

從表2可以看出，影響秋葵中水溶性膳食纖維得率的因素主次順序為C＞B＞D＞A，即提取溫度影響最大，其次為提取液的pH值、提取時間，料液比影響最小。從表2還可以得出影響秋葵中水溶性膳食纖維提取的最佳條件組合為A1B2C2D2，即料液比為1∶15（g∶mL）、提取液的pH值為7.0、提取溫度80℃、提取時間110 min。與表中2號試驗組合一致，在此條件下，水溶性膳食纖維的得率為12.65%。

表3　正交試驗結果方差分析Table 3 Variance analysis of orthogonal experiments results

由表3可知，提取液的pH值和提取溫度對試驗結果影響顯著（P＜0.05），其中提取溫度最顯著。提取時間和料液比對結果影響不顯著（P＞0.05）。

3　結論

秋葵中水溶性膳食纖維最佳的提取工藝條件是料液比1∶15（g∶mL）、pH 7.0、提取溫度80℃、提取時間110 min，此條件下秋葵水溶性膳食纖維的得率為12.65%。提取溫度和pH值對水溶性膳食纖維的得率有極顯著影響。本試驗所得提取得的SDF得率與王琰等［2］應用酶-重量法測定秋葵莢中的可溶性膳食纖維的含量有差異，可能是由于本試驗提取得的SDF并未進行后續的提純。

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Extraction technology of water-soluble dietary fiber from okra

WEI Lu，TAN Qiang，XIE Wenpei*
（College of Pharmacy，Guangxi University of Chinese Medicine，Nanning 530222，China）

Using okra as raw materials，the effect of extraction temperature，time，material-liquid ratio and pH on water-soluble dietary fiber extraction rate was studied by single factor and orthogonal experiments，and the extraction technology was optimized by acid hydrolysis method.Results indicated that the optimal extraction technological parameters for water-soluble dietary fiber were material-liquid ratio 1∶15（g∶ml），pH 7.0，extraction temperature 80℃，time 110 min.The extraction rate of water-soluble dietary fiber was up to 12.65%.

okra；water-soluble dietary fiber；extraction

TS201.1

0254-5071（2016）09-0141-04doi：10.11882/j.issn.0254-5071.2016.09.032

2016-04-04

廣西高?？萍紕撔履芰μ嵘こ虒ｍ楉椖浚?0-ZJGX201403005）；廣西自然科學基金（QJJ14038）

韋鷺（1992-），女，本科生，研究方向為食品加工與安全。

謝文佩（1986-），女，講師，碩士，研究方向為食品加工與安全。