復(fù)合酶解法提取石榴皮不溶性膳食纖維工藝條件優(yōu)化

石榴為千屈菜科的一種落葉灌木。該植物擁有獨特的藥用成分，能夠有效地收斂腸胄、迅速止血，同時還能驅(qū)除體內(nèi)的寄生蟲。石榴皮也稱石榴殼、安石榴酸實殼，味酸、澀，性溫，小毒，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)實踐中。石榴皮鮮重約占果實的 40% ，其外皮部分富含諸多營養(yǎng)和生物活性成分，如纖維素、類黃酮物質(zhì)、不飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)、維生素C、多酚類化合物以及多種礦物質(zhì)等。膳食纖維在石榴皮內(nèi)的含量較為豐富，其不僅在調(diào)節(jié)血糖、促進(jìn)腸道順暢方面有著顯著效果，還展現(xiàn)出消炎、抗氧化和抗病毒等多種藥理活性。

膳食纖維是維持人體健康以及促進(jìn)生長發(fā)育的不可或缺的營養(yǎng)素之一。杜艷等]王忠合[以石榴皮為原材料，通過一系列的單因素試驗，并結(jié)合正交試驗優(yōu)化，探究石榴皮中水不溶性膳食纖維（IDF）的最佳提取工藝，實現(xiàn)高效優(yōu)質(zhì)提取，以更好地發(fā)揮石榴皮中膳食纖維的潛在價值。

復(fù)合酶解法是一種利用特定酶進(jìn)行相應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)去除一些特定結(jié)構(gòu)的方法。該方法通過使用不同的酶來分解特定的生物分子，以達(dá)到改變物質(zhì)性質(zhì)或提取特定成分的目的。酶是一類專一性強、效率高的催化劑，如纖維素酶能降解纖維素，蛋白酶能降解蛋白質(zhì)等。通過調(diào)節(jié)酶解條件，如酶解時間、酶解溫度和多種酶的配比等，可以優(yōu)化酶解過程，提高特定物質(zhì)的溶出比率，進(jìn)而提高產(chǎn)出率。本試驗采用酶解法從石榴皮的膳食纖維中分離出IDF，通過單因素和正交試驗方法探究各類酶添加量、酶解溫度和水浴時間對IDF提取的影響，并篩選出最佳配比，為后續(xù)膳食纖維提取及合理利用提供參考。

1材料與方法

1.1供試材料

市售新鮮石榴、果膠酶（酶活力 50000U/g 、木瓜蛋白酶（酶活力 10000U/mg 、纖維素酶（效價2000U/g ），鹽酸、氫氧化鈉均為分析純。

數(shù)顯式電熱恒溫水浴鍋（HWS-24型）；低速自動平衡離心機(jī)（TD25型）；電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（101FA-0型）；高速多功能粉碎機(jī)（XA-1型）；電子分析天平（AR124CN型）。

1.2試驗方法

工藝流程：石榴皮 → 烘干 → 粉碎 → 過100目篩 → 滅菌 → 酶解 → 酶滅活 過濾、離心 烘干 → 提取石榴皮不溶性膳食纖維。

1.2.1石榴皮預(yù)處理 選取新鮮無腐爛的石榴，將其剝皮后清水沖洗 5min ，并輕搓其表面；而后剪切成 左右的小塊；在 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱中脫水干燥至恒重；用粉碎機(jī)粉碎，隨后過100目篩除去未被徹底粉碎的較大顆粒[2]。

1.2.2恒溫酶解將制作好的石榴皮粉末與蒸餾水按 1：25（m：V） 的料液比進(jìn)行混合，并加入一定比例的果膠酶、木瓜蛋白酶和纖維素酶，同時放入石榴皮粉末溶液中，在恒溫條件下進(jìn)行酶解反應(yīng)，均勻攪拌反應(yīng)物以保證反應(yīng)徹底4]。

1.2.3酶滅活使用果膠酶、纖維素酶等復(fù)合酶進(jìn)行酶解試驗后，立即放入沸水中加熱 10min ，使酶完全失活。

1.2.4離心將上述溶液冷卻至室溫，隨后使用離心機(jī)以 4000r/min 對溶液進(jìn)行充分的離心處理，持續(xù) 10min 。

1.2.5干燥將離心管內(nèi)的沉淀物質(zhì)在恒溫箱中進(jìn)行烘干，烘干溫度 ，避免IDF被高溫破壞[5]。

1.3石榴皮中IDF提取試驗設(shè)計

1.3.1單因素試驗 在預(yù)試驗基礎(chǔ)上，以果膠酶、木瓜蛋白酶和纖維素酶的添加量、酶解溫度、水浴時間為要素因子，各基礎(chǔ)條件如表1所示，研究各因素對石榴皮中IDF得率的影響。單因素試驗水平見表2。

1.3.2IDF正交試驗 單因素試驗結(jié)果顯示纖維素酶對IDF的得率影響不明顯，因此選擇果膠酶添加量、木瓜蛋白酶添加量、酶解溫度及水浴時間等對石榴皮IDF得率影響較大的因素，并在纖維素酶添加量 0.75% 的情況下，進(jìn)行 正交優(yōu)化試驗，以確定石榴皮中IDF提取的最佳工藝條件。

石榴皮IDF得率的正交試驗設(shè)計見表3。

1.4測定項目及方法

1.4.1IDF得率 根據(jù)GB5009.88—2023《食品中膳食纖維的測定》中酶重量法對原料的IDF含量進(jìn)行測定。石榴皮中IDF得率的計算如式（1）。

1.4.2石榴皮中IDF持水力 參考文獻(xiàn)[7]的方法測定石榴皮中IDF持水力。稱取樣品 1.000g 于燒杯中，放入蒸餾水 50mL ，于 浸泡 24h ，3000r/min 離心 15min ，去除上清液，稱樣品濕質(zhì)量 ，于 下烘干至恒重，稱樣品的干質(zhì)量 。持水率計算如式（2）。

試驗條件下，果膠酶的最佳添加量為 1.00% 。

2.1.2木瓜蛋白酶 由圖2可知，隨著木瓜蛋白酶添加量逐漸增加，石榴皮中IDF得率呈先上升后下降的趨勢。木瓜蛋白酶的添加量為 1.25% 時，IDF得率最大，為 47.93% ，而后逐漸降低。原因可能是剛開始反應(yīng)時原料中的蛋白質(zhì)充足，酶一直在分解蛋白質(zhì)，導(dǎo)致IDF不斷被解離外露，使得IDF的得率不斷增加；當(dāng)原料中絕大部分蛋白質(zhì)被分解后，IDF的得率達(dá)到最大值；隨著反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，則會導(dǎo)致IDF被分解，得率也隨之下降8。因此，本試驗條件下，木瓜蛋白酶的最佳添加量為 1.25% ○

1.4.3石榴皮中IDF溶脹性的測定 稱取樣品1.000g 于 10mL 量筒中，微振蕩，讀取干品體積 再轉(zhuǎn)移于 量筒中，放入蒸餾水50℃下振蕩 24h ，測量體積 。溶脹性計算如式（3）。

2結(jié)果與分析

2.1單因素試驗

2.1.1果膠酶 由圖1可知，果膠酶加人量控制在一定范圍內(nèi)，IDF得率隨其添加量的增加呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，在添加量為 1.00% 時，石榴皮IDF得率最高，為 41.64% ，而后得率下降。因此，本

2.1.3纖維素酶 由圖3可知，石榴皮IDF得率隨纖維素酶加入量的增加呈先上升后降低的趨勢。當(dāng)纖維素酶的添加量為 0.75% 時，石榴皮IDF的得率最大，為 33.02% ，而后呈下降趨勢。原因可能是纖維素酶會酶解部分IDF，使得其得率降低，且纖維素酶濃度達(dá)到一定值后，底物濃度相對不能飽和，會導(dǎo)致酶的作用受阻，對提取造成一定影響[。結(jié)果表明，本試驗條件下，適宜的纖維素酶添加量為0.75% 。由于纖維素酶對石榴皮提取IDF影響較小且得率較低，故而不將纖維素酶添加量作為影響石榴皮IDF得率的主要因素，其添加量的影響不用于正交優(yōu)化試驗。

2.1.4酶解溫度 由圖4可知，隨著溫度逐步升高，石榴皮IDF得率呈先升高后降低的趨勢。當(dāng)溫度達(dá) 50℃時，石榴皮IDF得率達(dá)到最大值，為42.14% ；而后隨著酶解溫度持續(xù)升高，石榴皮IDF的得率緩慢降低；至 時，IDF得率變化較小，原因可能是酶在較高溫度時空間結(jié)構(gòu)發(fā)生改變而失活。因此，本試驗條件下，最佳酶解溫度為50℃。

2.1.5水浴時間 由圖5可知，隨水浴時間的增加，石榴皮IDF得率呈先升高后降低的趨勢。當(dāng)水浴 時，石榴皮IDF的得率達(dá)到最大值，為34.32% ，而后其得率降低。原因可能是酶的水解提取達(dá)到最大值的同時，纖維素酶會隨著水浴時間的延長進(jìn)一步酶解IDF，導(dǎo)致其得率下降。因此，本試驗條件下，最佳水浴時間為 。

2.2 正交優(yōu)化試驗

由表4可知，4個因素對石榴皮IDF得率的影響由大到小依次為 。由表5可知，果膠酶添加量對石榴皮IDF得率的影響具有統(tǒng)計學(xué)意義（ Plt;0.01 ），酶解溫度和水浴時間對石榴皮IDF得率的影響具有統(tǒng)計學(xué)意義（ Plt;0.05） ，而木瓜蛋白酶的添加量對石榴皮IDF得率的影響相對較小。在實際應(yīng)用中，結(jié)合表4調(diào)整提取條件和參數(shù)，從k 值可以看出，提取石榴皮IDF的理論最佳工藝組合是 ，即果膠酶和木瓜蛋白酶添加量均為 1.00% ，復(fù)合酶配比為1：1，酶解溫度50℃，水浴時間 。該條件不在正交組合的9組試驗中，故在該條件下進(jìn)行單獨試驗得出最終IDF得率。

2.3 最佳工藝組合驗證試驗

基于正交優(yōu)化試驗結(jié)果的條件進(jìn)行重復(fù)試驗，最終得出石榴皮IDF得率為 47.93% 。在最佳工藝組合作用下，所得IDF的持水力、溶脹性分別為

3結(jié)論與討論

單因素試驗發(fā)現(xiàn)，木瓜蛋白酶對IDF得率影響較大；果膠酶和纖維素酶次之。通過正交試驗優(yōu)化提取工藝流程，確定了最佳的酶濃度、酶解溫度和水浴時間的組合。在料液比 1：25（m：V） ，纖維素酶添加量 0.75% 條件下，果膠酶和木瓜蛋白酶添加量均為 1.00% ，即復(fù)合酶配比1：1，酶解水浴適宜時間 ，酶解水浴適宜溫度50℃。在此條件下，IDF得率達(dá)到了較高水平，為 47.93% ，較杜艷等的酶法提取IDF得率 31.87% 和段振[1的堿法提取IDF得率30.42% 高；且工藝環(huán)保高效，產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)精細(xì)。本試驗提取石榴皮膳食纖維為粗提取物，所得產(chǎn)品呈黃褐色，需進(jìn)一步脫色，后續(xù)試驗可在此基礎(chǔ)上增添對粗提物的檢測或堿浸法或乙酸乙酯浸泡用以提純膳食纖維。

膳食纖維市場有良好的發(fā)展前景。本研究結(jié)果為石榴皮膳食纖維的高效提取提供了參考，優(yōu)化后的提取工藝流程具有較高的穩(wěn)定性和可操作性，可在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用，提高了石榴皮的利用率和經(jīng)濟(jì)效益。未來，石榴皮膳食纖維可在食品、醫(yī)藥和保健品行業(yè)發(fā)揮更大作用，尤其是在開發(fā)功能性食品、營養(yǎng)補充劑以及低糖或高纖維飲品方面。與市面上其他膳食纖維制品相比，石榴皮膳食纖維不僅具備獨特的抗氧化特性，還可通過環(huán)保的提取工藝降低生產(chǎn)成本，增強其市場競爭力。

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（責(zé)任編輯：李媛）