香蕉抗性淀粉、單寧的含量及酶解單寧的研究

譚思敏，林玉婷，王娟

（華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州510641）

香蕉抗性淀粉、單寧的含量及酶解單寧的研究

譚思敏，林玉婷，王娟*

（華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州510641）

研究香蕉抗性淀粉含量和單寧含量與香蕉成熟度的關(guān)系，再通過單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)方法，優(yōu)化單寧酶酶解去除單寧的工藝參數(shù)，以提取出純度更高的香蕉抗性淀粉。研究結(jié)果表明：隨著成熟度的增加，香蕉果肉的硬度越小，抗性淀粉含量越少，單寧含量也越少。單寧酶酶解4個(gè)因素對(duì)單寧脫除效果的影響大小依次為：單寧酶用量＞酶解溫度＞酶解時(shí)間＞酶作用pH。最佳酶解條件為單寧酶用量0.12%，pH 6.5，50℃，酶解時(shí)間為100min，該條件下單寧脫除率達(dá)56.70%。

香蕉；抗性淀粉；單寧；單寧酶；成熟度

我國香蕉資源相當(dāng)豐富，但不容易保鮮且沒辦法長時(shí)間儲(chǔ)存以及運(yùn)輸?shù)葐栴}而損耗嚴(yán)重，所以對(duì)香蕉進(jìn)行深加工具有一定現(xiàn)實(shí)意義。香蕉抗性淀粉（RS）是比較受歡迎的深加工產(chǎn)品之一，它具有控制人體體重、減少熱量攝取、刺激有益菌群生長等功能，具有較高的營養(yǎng)價(jià)值和工業(yè)應(yīng)用價(jià)值[1]。青香蕉中富含RS顆粒，即使是未經(jīng)酶解提取工藝的樣品，其中含有的RS純度都能達(dá)到60%左右，是天然的RS顆粒含量最高的果蔬來源之一[2]。研究發(fā)現(xiàn)從不同品種的香蕉中分離出來的RS具有不同的性質(zhì)[3]。而且，在采摘后儲(chǔ)存的過程中，隨時(shí)間變化，香蕉中的淀粉會(huì)被大量的酶類分解為不同的糖類物質(zhì)[4]。因此，可以知道，香蕉在不同的成熟階段的RS含量是不同的。同時(shí)香蕉中富含果膠、糖類、單寧以及多種酶類，在加工過程中極易發(fā)生褐變，造成顏色、營養(yǎng)和風(fēng)味的劣變等問題，尤其是單寧的存在會(huì)影響香蕉RS提取物的純度以及口感[5]。因此要對(duì)單寧進(jìn)行脫除處理。單寧脫除方法主要有以下幾種[6]：脫皮、堿性環(huán)境、射線處理、酶處理。其中單寧酶除了能達(dá)到較好、較專一的脫除單寧效果外也能減少所得產(chǎn)物的損失，而且其余的營養(yǎng)物質(zhì)也基本沒有損失。因此本文探究了抗性淀粉、單寧含量與香蕉成熟度的關(guān)系，并采用酶處理的方法研究單寧酶酶解的最佳條件，為香蕉抗性淀粉的提取制備提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1級(jí)成熟度的香蕉（Musa AAB group，Plantain Subgroup），產(chǎn)地廣東番禺；BAN480L中溫淀粉酶：廣州明曜商貿(mào)有限公司；Pectinex XXL果膠酶：廣州明曜商貿(mào)有限公司；抗性淀粉試劑盒：愛爾蘭Megazyme公司；單寧酶：河南華悅?cè)A工產(chǎn)品有限公司；單寧：廣東光華化學(xué)廠有限公司；3，5-二硝基水楊酸：上海國藥集團(tuán)；順丁烯二酸：南京化學(xué)試劑有限公司；其他化學(xué)試劑均為分析純。

PHS-25數(shù)顯pH計(jì)：上海精密科學(xué)儀器有限公司；數(shù)顯恒溫水浴鍋：常州奧華儀器有限公司；Sartorius BP211D分析天平：中科院廣州化學(xué)研究所；低速臺(tái)式離心機(jī)：上海艾測電子科技；UV-1800紫外可見分光光度計(jì)：上海精密儀器儀表有限公司；GY-3型水果硬度計(jì)：蘇州中威電子儀器有限公司；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：上海精宏實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 測定抗性淀粉和單寧含量與香蕉成熟度關(guān)系

1.2.1.1 香蕉硬度的測量

由于香蕉的成熟度無較為直觀的測量方法，一般用表皮顏色衡量，分為7個(gè)級(jí)別：1級(jí)綠色；2級(jí)綠色隱黃；3級(jí)綠黃偏綠；4級(jí)黃綠偏黃；5級(jí)黃色，尾部帶綠；6級(jí)全黃；7級(jí)全黃帶少量芝麻點(diǎn)[7]。本文采用通過測量香蕉果肉的硬度來間接表示香蕉的成熟度。將青香蕉儲(chǔ)存在實(shí)驗(yàn)室陰涼避光處，每隔約4 h～5 h取樣進(jìn)行硬度測量[8]。

1.2.1.2 香蕉抗性淀粉含量的測量

每次時(shí)間段取樣取出的青香蕉測量完硬度后取樣、打漿、裝進(jìn)即封袋，編號(hào)，冷凍于冰箱中，冷凍溫度為-18℃。測定RS純度時(shí)采用AOAC法（AOACMethod 2002.02）[9]。

1.2.1.3 單寧含量的測定

采用普魯士藍(lán)法測定單寧含量[10]。

1.2.1.4 計(jì)算酶解后樣品的單寧脫除率

通過1.2.1.3方法測出原樣和酶解處理后樣品的單寧含量，再通過下式計(jì)算得出樣品單寧的脫除率：

脫除率/%=（原樣單寧含量-樣品單寧含量）/原樣單寧含量×100

1.2.2 單寧酶解的工藝優(yōu)化

1.2.2.1 單因素試驗(yàn)

選取試驗(yàn)變量因素及水平：單寧酶添加量：0.06%、0.08%、0.10%、0.12%、0.14%；酶作用pH：3.5、4.5、5.5、6.5、7.5；酶解溫度：35、40、45、50、55℃；酶解時(shí)間：40、60、80、100、120min。非變量因素的統(tǒng)一用值：單寧酶添加量：0.10%；酶作用pH：4.5；酶解溫度：40℃；酶解時(shí)間：60min。

分別取1 g制得的香蕉果肉樣品加入100mL錐形瓶，往瓶中加入100mL蒸餾水，制成香蕉液。取5瓶100mL香蕉液，根據(jù)給定的水平酶解后，測定香蕉液中單寧含量。

1.2.2.2 單寧酶解的正交試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，設(shè)計(jì)四因素三水平正交試驗(yàn)優(yōu)化單寧酶解的工藝。

2 結(jié)果與分析

2.1 抗性淀粉及單寧含量與香蕉成熟度的關(guān)系

通過探討香蕉果肉硬度與RS含量及單寧含量的關(guān)系來間接研究出成熟度與這兩者之間的關(guān)系，由于測得的硬度數(shù)據(jù)有一定的跳動(dòng)性，按對(duì)應(yīng)的RS純度及單寧含量與平均硬度的關(guān)系作圖，得到圖1、圖2。

圖1 硬度與RS含量之間的關(guān)系Fig.1 Relationship between hardnessand RS content

圖2 硬度與單寧含量之間的關(guān)系Fig.2 Relationship between hardnessand tannin content

香蕉在室溫下貯藏的時(shí)間越長，成熟度越高，其果肉硬度越低。從圖1及圖2可見，香蕉的硬度越高（即成熟度越低），RS純度及單寧含量越高。因此可以推測得知，香蕉的成熟度越高，其果肉所含有的抗性淀粉、單寧的含量越低。為了獲得更多的抗性淀粉，需要采用較生的香蕉進(jìn)行香蕉RS的提取。

2.2 單寧酶解的單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.2.1 單寧酶添加量對(duì)脫除單寧的影響

選用0.06%、0.08%、0.10%、0.12%、0.14%共5個(gè)不同的單寧酶用量來脫除香蕉果肉中的單寧，結(jié)果如圖3。

圖3 酶添加量對(duì)脫除單寧的影響Fig.3 Effectof enzyme dosageon the rem ovalof tannin

從圖3可見，添加單寧酶后，有一定的單寧脫除效果（未酶解原樣單寧含量為2.34%）。當(dāng)用量小于0.1%時(shí)，隨著酶量的增加，單寧含量逐漸減少，此時(shí)單寧酶的添加量對(duì)單寧的去除是有一定的正比影響的；當(dāng)用量大于0.1%時(shí)，隨著酶量的增加，單寧含量逐漸回升，此時(shí)酶的添加量對(duì)脫除單寧無較大影響。由圖3的趨勢可看出，在酶添加量為0.1%時(shí)，單寧含量最小，脫除率最高。因此單寧酶的最適添加量為0.1%。

2.2.2 酶作用pH值對(duì)脫除單寧的影響

選用pH值分別為3.5、4.5、5.5、6.5、7.5進(jìn)行酶解試驗(yàn)，結(jié)果見圖4。

圖4 不同酶作用pH值對(duì)脫除單寧的影響Fig.4 Effectof pH on the removalof tannin

從圖4的趨勢可見，單寧酶作用的最適pH值為6.5，此時(shí)單寧酶活性最大，反應(yīng)最徹底，脫除單寧的效果最好，此時(shí)單寧的脫除率可達(dá)35.59%。同時(shí)也可由圖4看出，單寧酶比較耐堿性，在pH值為5.5～7.5仍有較好的酶活性。

2.2.3 酶解溫度對(duì)脫除單寧的影響

選用35、40、45、50、55℃共5個(gè)不同的酶解溫度進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見圖5。

圖5 不同酶解溫度對(duì)脫除單寧的影響Fig.5 Effectof temperatureon the removalof tannin

從圖5可見，當(dāng)溫度小于45℃時(shí)，單寧含量隨著溫度升高而減少，單寧脫除率越來越高。這是因?yàn)樘幱趩螌幟傅淖钸m作用溫度范圍內(nèi)，酶活力較高，脫除效果較好。在45℃時(shí)，單寧含量最低，脫除率最高（43.48%），這說明45℃是單寧酶作用的最適溫度，酶活力最高。當(dāng)溫度大于45℃時(shí)，會(huì)逐漸降低酶活力，因而降低反應(yīng)速率和單寧脫除率。

2.2.4 酶解時(shí)間對(duì)脫除單寧的影響

選用40、60、80、100、120min共5個(gè)酶解時(shí)間進(jìn)行脫除單寧實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見圖6。

圖6 不同酶解時(shí)間對(duì)脫除單寧的影響Fig.6 Effectof enzym atic hydrolysis timeon the rem ovalof tannin

從圖6的趨勢可見，酶解時(shí)間小于80min時(shí)，隨著酶解時(shí)間延長，單寧含量逐漸減少，脫除率升高，酶解時(shí)間對(duì)脫除率有正比影響。在80min時(shí)，單寧含量最少，脫除率最高（30.93%）。超過80min后，隨著時(shí)間增加單寧含量逐漸上升，酶解反應(yīng)速度會(huì)逐漸減慢，而隨時(shí)間的進(jìn)一步延長，會(huì)因?yàn)榈孜锏囊种谱饔檬狗磻?yīng)向左進(jìn)行，降低脫除率。因此可得，控制酶解時(shí)間是關(guān)鍵的一點(diǎn)。而在本試驗(yàn)探究的時(shí)間條件下，最適的酶解時(shí)間是80min。

2.3 單寧酶解正交試驗(yàn)結(jié)果

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，選用單寧酶用量、酶作用pH、酶解溫度、酶解時(shí)間四因素三水平進(jìn)行正交試驗(yàn)，正交試驗(yàn)因素水平表如表1，并將試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果如表2。

表1 正交試驗(yàn)因素水平表Table1 Factorsand Levelsof orthogonalexperiment

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果Table2 Resultsoforthogonalexperiment

從表2的正交處理數(shù)據(jù)可看出，在單寧酶用量、酶作用pH、酶解溫度、酶解時(shí)間四因素中，酶解溫度對(duì)脫除單寧實(shí)驗(yàn)的影響最大，接下來依次是酶解時(shí)間、酶解作用pH、酶添加量的影響，酶添加量的影響最小。從表的結(jié)果可看出，各因素影響的效果為：A＞D＞B＞C。根據(jù)其中的數(shù)據(jù)分析的脫除單寧的最佳組合為A2B3C2D3，具體參數(shù)為：單寧酶用量為0.12%，酶解時(shí)間為100min，最適作用pH為6.5，酶解溫度為50℃。由于得出的組合不在試驗(yàn)9個(gè)組內(nèi)，再進(jìn)行一次驗(yàn)證試驗(yàn)，得到經(jīng)此條件酶解處理后單寧含量為1.01%，低于正交試驗(yàn)的9個(gè)組，證實(shí)為優(yōu)化組合。優(yōu)化參數(shù)所得的單寧脫除率最高，為56.70%。

3 結(jié)論

1）隨著香蕉成熟度的增加，香蕉果肉的硬度越小，抗性淀粉含量越少，單寧含量也越少。

2）單寧酶酶解4個(gè)因素對(duì)單寧脫除效果的影響大小依次為：單寧酶用量＞酶解溫度＞酶解時(shí)間＞酶作用pH。最佳酶解條件為單寧酶用量0.12%，pH 6.5，50℃，酶解時(shí)間為100min，該作用條件下驗(yàn)證所得的單寧脫除率達(dá)56.70%。

[1]薛慧,張國治,呂飛杰,等.抗性淀粉測定方法的研究[J].河南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2012(4)：57-60

[2]Wang J,Tang X J,Chen PS,et al.Changes in resistant starch from two banana cultivars during postharvest storage[J].Food Chemistry, 2014,156：319-325

[3]陳平生,黃智君,王娟.不同熱處理方式對(duì)大蕉抗性淀粉理化性質(zhì)的影響[J].現(xiàn)代食品科技,2012(1)：9-13

[4]趙凱,許鵬舉,谷廣燁.3,5-二硝基水楊酸比色法測定還原糖含量的研究[J].食品科學(xué),2008(8)：534-536

[5]艾慶輝,苗又青,麥康森.單寧的抗?fàn)I養(yǎng)作用與去除方法的研究進(jìn)展[J].中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2011(Z1)：33-40

[6]張磊,呂遠(yuǎn)平.果汁中單寧脫除方法的研究進(jìn)展[J].食品科學(xué), 2010(3)：312-315

[7]SoltaniM,AlimardaniR,Omid M.Evaluating banana ripening status from measuring dielectric properties[J].Journal of Food Engineering,2011(105)：625-631

[8]苗紅霞,金志強(qiáng),劉偉鑫,等.香蕉采后果肉硬度與淀粉代謝變化[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào),2013(28)：124-128

[9]程燕鋒,王娟,李尚新,等.幾種測定香蕉抗性淀粉含量方法的比較[J].食品與發(fā)酵工業(yè),2007(8)：153-157

[10]胡桂娟,金錫鳳,張玉英,等.果實(shí)中單寧的測定普魯士蘭法[J].山東果樹,1982(4)：45-49

[11]程燕鋒,王娟,李尚新,等.香蕉抗性淀粉提取工藝優(yōu)化研究[J].中國糧油學(xué)報(bào),2008(2)：73-76

[12]楊偉,曲祥金.六氰合鐵(Ⅲ)酸亞鐵鉀吸光光度法測定啤酒花中的單寧[J].山東農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1989(2)：39-43

[13]Wang J,Huang JH,Cheng Y F,et al.Banana Resistant Starch and Its Effects on Constipation Model Mice[J].Med Food,2014,17(8)：902-907

Studies on the Content of Resistant Starch and Tannin in Banana and the Hydrolysis of Tannin by Using Tannase

TANSi-min，LINYu-ting，WANG Juan*
（Schoolof Food Scienceand Engineering，South ChinaUniversity of Technology，Guangzhou 510641，Guangdong，China）

The relationship between the contentofbanana resistantstarch，tannin and the bananamaturitywere studied and tannin in bananawas removed by using tannase.The processparametersof tannase treatmentwasoptimized to getbanana resistant starch with higher purity by single factor and orthogonalexperiment.The results showed that：with the increaseofmaturity，thehardnessofbanana pulpwasdecreased，and resistantstarch and tannin contentwas reduced.By single factor experimentand orthogonalexperiment，it is seen that four factors which affected the removalof tannin were as follows：dosage of tannase＞enzymolysis time＞temperature＞pH. Optimum conditionswere 0.12%tannase dosage，pH 6.5，50℃，enzymolysis time of 100min.The tannin removal ratewas56.70%under thiscondition.

banana；resistantstarch；tannins；tannase；maturity

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.07.001

2016-07-16

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31301530）；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項(xiàng)目（2015ZZ122）

譚思敏（1995—），女（漢），碩士研究生，研究方向：食品科學(xué)與工程。

*通信作者：王娟（1981—），女，副教授，博士，研究方向：食品科學(xué)與工程。