陳東　劉新艷　黃平平　呂亞旗　周萌　劉曉玲

摘要：以酸漿（Physalis alkekengi）宿萼為試驗(yàn)材料，采用酶法酶解淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等物質(zhì)，提取可溶性膳食纖維，運(yùn)用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對(duì)酸漿宿萼中的可溶性膳食纖維提取的最佳工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明，在綜合考慮產(chǎn)物提取率、純度和成本的前提下，最佳酶解提取工藝為在pH 6.5、酶解溫度50 ℃、酶解12 h、醇沉30 min的條件下，原材料中添加纖維素酶5×104 U/g，α-淀粉酶5×102 U/g，木瓜蛋白酶1.2×103 U/g，在此條件下得到的提取率為6.5%。

關(guān)鍵詞：酸漿（Physalis alkekengi）宿萼；可溶性膳食纖維；提取工藝；酶用量

中圖分類(lèi)號(hào)：S641.4；Q-31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2014）05-1142-03

酸漿（Physalis alkekengi）俗名紅姑娘、燈籠草等，為茄科植物，具有耐寒、抗病等特點(diǎn)，是一種野生性極強(qiáng)的植物，具有獨(dú)特的藥用價(jià)值和豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[1]。

膳食纖維是一種復(fù)雜混合物，主要包括纖維素、半纖維素、果膠及親水膠體物質(zhì)，還包括木質(zhì)素、抗性淀粉、抗性糊精、改性纖維素、黏質(zhì)、寡糖以及少量蠟質(zhì)、角質(zhì)和軟木脂等[2]。膳食纖維分為水溶性膳食纖維和水不溶性膳食纖維兩大類(lèi)，其中水溶性膳食纖維主要由一些膠類(lèi)等親水膠體物質(zhì)和部分半纖維素組成。水溶性膳食纖維的主要功能是減少血液中的膽固醇，調(diào)節(jié)血糖，從而降低心臟病的發(fā)生機(jī)率，改善并治療糖尿病以及肥胖癥等[2]。目前，水溶性膳食纖維的應(yīng)用越來(lái)越受到重視，被廣泛運(yùn)用于食品行業(yè)。有關(guān)酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的提取報(bào)道的較少，趙成萍等[1]利用堿法提取了酸漿宿萼中可溶性膳食纖維，堿法操作簡(jiǎn)單，成本較低，但腐蝕性大，不利于保護(hù)環(huán)境。而周靜峰等[3]對(duì)滸苔中可溶性膳食纖維進(jìn)行提取，發(fā)現(xiàn)酶法較化學(xué)法提取的可溶性膳食纖維產(chǎn)出量高，且產(chǎn)物的持水力、膨脹力都優(yōu)于堿法。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，酶法提取的滸苔可溶性膳食纖維可作為高品質(zhì)膳食纖維及理想的食品添加劑[4]。目前，有關(guān)酶法提取酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的研究鮮見(jiàn)報(bào)道，本研究利用酶法提取酸漿宿萼中的可溶性膳食纖維，采用正交試驗(yàn)優(yōu)化提取工藝，以期為酸漿中可溶性膳食纖維的推廣應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

酸漿宿萼購(gòu)自山東省煙臺(tái)市萬(wàn)民陽(yáng)光藥店；α-淀粉酶（10×103 U/g）、纖維素酶（5×104 U/g）、木瓜蛋白酶（8×105 U/g）、脂肪酶（2×104 U/g）均購(gòu)自江蘇銳陽(yáng)生物科技有限公司；95%乙醇（分析純）購(gòu)自大連寶生物工程有限公司。

HH-4型數(shù)顯恒溫水浴鍋（國(guó)華電器有限公司）、DGL-2004型電熱鼓風(fēng)干燥箱（煙臺(tái)先科儀器有限公司）、5810R型高速冷凍離心機(jī)（Eppendorf公司）、微型電動(dòng)粉碎機(jī)、AL104型電子天平（梅特勒-托利多儀器有限公司）、LMQ-2360B型滅菌器（山東新華醫(yī)療器械股份有限公司）。

1.2 方法

干燥酸漿宿萼樣品經(jīng)清洗、烘干、粉碎后稱(chēng)取1 g，加入去離子水浸泡（37 ℃恒溫），將溶液pH調(diào)至6.5，按一定比例加入纖維素酶、α-淀粉酶和木瓜蛋白酶，升溫至50 ℃酶解12 h，100 ℃條件下滅活酶活性30 min，3 000 r/min離心5 min，取上清液，過(guò)濾，加入4倍體積95%乙醇醇沉30 min后，3 000 r/min離心5 min，保留濾渣，60 ℃烘干得到可溶性膳食纖維。

提取率=（提取的可溶性膳食纖維質(zhì)量/原料質(zhì)量）×100%

1.3 單因素試驗(yàn)

按以下比例分別在原料中添加不同種類(lèi)的酶，研究其對(duì)酸漿宿萼可溶性膳食纖維提取率的影響。①脂肪酶添加量：0.6×102、1.2×103、1.8×103、2.4×103、3.0×103、3.6×103 U/g，纖維素酶添加量為4×104 U/g，α-淀粉酶為5×102 U/g，木瓜蛋白酶為1.2×103 U/g；②纖維素酶添加量：0、1×104、2×104、3×104、4×104、5×104、6×104 U/g，脂肪酶添加量參照優(yōu)化后結(jié)果設(shè)定，α-淀粉酶添加量為5×102 U/g，木瓜蛋白酶為1.2×103 U/g；③α-淀粉酶添加量：0、1×102、2×102、3×102、4×102、5×102、6×102 U/g，脂肪酶和纖維素酶添加量參照優(yōu)化后的結(jié)果設(shè)定，木瓜蛋白酶添加量為1.2×103 U/g；④木瓜蛋白酶添加量：0、1.2×103、2.4×103、3.6×103、4.8×103、6.0×103、7.2×103 U/g，其他酶添加量參照優(yōu)化后的結(jié)果設(shè)定。

1.4 正交試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，采用纖維素酶、α-淀粉酶、木瓜蛋白酶3個(gè)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)L9（33）優(yōu)化提取工藝，每個(gè)因素3個(gè)水平。正交試驗(yàn)因素和水平見(jiàn)表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗(yàn)結(jié)果

2.1.1 脂肪酶添加量對(duì)酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率的影響 試驗(yàn)結(jié)果表明，脂肪酶添加量對(duì)酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的提取率無(wú)明顯影響，隨著脂肪酶添加量的增加，可溶性膳食纖維的提取率變化不大（提取率均在5.3%左右）。

2.1.2 纖維素酶添加量對(duì)酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率的影響 由圖1可知，隨纖維素酶添加量的增加，酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的提取率逐漸增加，在添加量為5×104 U/g時(shí)，提取率達(dá)到最大，為6.70%，之后隨著纖維素添加量的增加，提取率反而下降。因此，選擇纖維素酶添加量5×104 U/g為宜。

2.1.3 α-淀粉酶量添加量對(duì)酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率的影響 在一定范圍內(nèi)，α-淀粉酶的添加量與酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的提取率呈正相關(guān)，當(dāng)添加量為5×102 U/g時(shí)，提取率最高，為6.70%；之后隨著α-淀粉酶添加量的增加，提取率反而降低（圖2）。因此，選擇α-淀粉酶的最佳添加量為5×102 U/g。

2.1.4 木瓜蛋白酶添加量對(duì)酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率的影響 木瓜蛋白酶的添加量對(duì)酸漿宿萼中可溶性纖維素提取率的影響如圖3所示。當(dāng)木瓜蛋白酶的添加量為0時(shí)，可溶性纖維素提取率較高，之后隨木瓜蛋白酶添加量的增加，提取率呈下降趨勢(shì)。當(dāng)木瓜蛋白酶加入量為2.4×103 U/g時(shí)，提取率達(dá)到最低，繼續(xù)添加酶提取率變化不大。考慮到提取物的純度，木瓜蛋白酶的添加量選擇1.2×103、2.4×103、3.6×103 U/g 3個(gè)水平較為合適。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

從表2的方差分析可知，3個(gè)因素對(duì)酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的提取率影響大小依次為纖維素酶（A）、木瓜蛋白酶（C）、α-淀粉酶（B），最佳提取工藝組合應(yīng)為A2B2C1。在此最佳工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到的酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率為6.5%。

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)中纖維素酶的添加量在一定范圍內(nèi)與提取率成正比，但當(dāng)添加量超過(guò)一定量后，提取率反而下降。幸宏偉等[5]對(duì)酶法提取紅薯渣中可溶性膳食纖維的研究也發(fā)現(xiàn)纖維素的過(guò)量添加會(huì)導(dǎo)致提取率下降，認(rèn)為纖維素酶在適量時(shí)可以將不溶性膳食纖維水解生成可溶性膳食纖維。李應(yīng)彪等[6]認(rèn)為在膳食纖維提取中，淀粉酶的添加量要適中，淀粉酶過(guò)多地加入會(huì)導(dǎo)致半纖維素等活性物質(zhì)溶出，造成提取率降低。而本研究中α-淀粉酶的過(guò)多加入也使可溶性膳食纖維提取率降低，可能因?yàn)榭扇苄岳w維中有關(guān)活性物質(zhì)的析出，造成提取率下降。

單因素試驗(yàn)結(jié)果顯示，木瓜蛋白酶添加的量為0時(shí)，酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率相對(duì)較高，可能此時(shí)產(chǎn)物中存在一定的雜質(zhì)，在控制成本的情況下，適度的增加木瓜蛋白酶，可提高可溶性膳食纖維產(chǎn)物的純度。

酶法提取可溶性膳食纖維時(shí)往往需要脂肪酶，本試驗(yàn)結(jié)果表明，脂肪酶的添加與否對(duì)可溶性膳食纖維的提取率無(wú)明顯影響，可能是酸漿宿萼中脂肪含量較低。張輝[7]對(duì)酸漿干燥宿萼成分的研究中發(fā)現(xiàn)，其脂肪含量很少，僅為1.8%左右。因此，酶法提取酸漿干燥宿萼中可溶性膳食纖維時(shí)，可以不加脂肪酶，以?xún)?yōu)化生產(chǎn)工藝，節(jié)省成本。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，在綜合考慮產(chǎn)物提取率、純度和成本的前提下，酶法提取酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的最佳工藝為在酶解溫度50 ℃、反應(yīng)體系pH 6.5，酶解12 h條件下，原料中添加纖維素酶5×104 U/g，α-淀粉酶5×102 U/g，木瓜蛋白酶1.2×103 U/g。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙成萍，張曉娟，王曉聞，等.紅姑娘宿萼中可溶性膳食纖維的提取工藝[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（4）：170-181.

[2] 李逸鶴.膳食纖維研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（6）：349-351.

[3] 周靜峰，何 雄，張煜炯，等.不同方法提取滸苔膳食纖維的效果比較[J].食品工業(yè)科技，2010，31（5）：274-276.

[4] 周靜峰，何 雄，師邱毅.酶法提取高品質(zhì)滸苔膳食纖維工藝[J].食品開(kāi)發(fā)與研究，2011，32（3）：148-152.

[5] 幸宏偉，程 琳.酶法提高紅薯渣可溶性膳食纖維得率的研究[J].食品科技，2011，36（10）：153-156.

[6] 李應(yīng)彪，陸 強(qiáng).麥麩膳食纖維的提取技術(shù)研究[J].糧油加工與食品機(jī)械，2005（11）：77-79.

[7] 張 輝.毛酸漿宿萼的化學(xué)成分研究[D]. 蘇州：蘇州大學(xué)，2010. 21-22.

2.1.4 木瓜蛋白酶添加量對(duì)酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率的影響 木瓜蛋白酶的添加量對(duì)酸漿宿萼中可溶性纖維素提取率的影響如圖3所示。當(dāng)木瓜蛋白酶的添加量為0時(shí)，可溶性纖維素提取率較高，之后隨木瓜蛋白酶添加量的增加，提取率呈下降趨勢(shì)。當(dāng)木瓜蛋白酶加入量為2.4×103 U/g時(shí)，提取率達(dá)到最低，繼續(xù)添加酶提取率變化不大?？紤]到提取物的純度，木瓜蛋白酶的添加量選擇1.2×103、2.4×103、3.6×103 U/g 3個(gè)水平較為合適。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

從表2的方差分析可知，3個(gè)因素對(duì)酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的提取率影響大小依次為纖維素酶（A）、木瓜蛋白酶（C）、α-淀粉酶（B），最佳提取工藝組合應(yīng)為A2B2C1。在此最佳工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到的酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率為6.5%。

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)中纖維素酶的添加量在一定范圍內(nèi)與提取率成正比，但當(dāng)添加量超過(guò)一定量后，提取率反而下降。幸宏偉等[5]對(duì)酶法提取紅薯渣中可溶性膳食纖維的研究也發(fā)現(xiàn)纖維素的過(guò)量添加會(huì)導(dǎo)致提取率下降，認(rèn)為纖維素酶在適量時(shí)可以將不溶性膳食纖維水解生成可溶性膳食纖維。李應(yīng)彪等[6]認(rèn)為在膳食纖維提取中，淀粉酶的添加量要適中，淀粉酶過(guò)多地加入會(huì)導(dǎo)致半纖維素等活性物質(zhì)溶出，造成提取率降低。而本研究中α-淀粉酶的過(guò)多加入也使可溶性膳食纖維提取率降低，可能因?yàn)榭扇苄岳w維中有關(guān)活性物質(zhì)的析出，造成提取率下降。

單因素試驗(yàn)結(jié)果顯示，木瓜蛋白酶添加的量為0時(shí)，酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率相對(duì)較高，可能此時(shí)產(chǎn)物中存在一定的雜質(zhì)，在控制成本的情況下，適度的增加木瓜蛋白酶，可提高可溶性膳食纖維產(chǎn)物的純度。

酶法提取可溶性膳食纖維時(shí)往往需要脂肪酶，本試驗(yàn)結(jié)果表明，脂肪酶的添加與否對(duì)可溶性膳食纖維的提取率無(wú)明顯影響，可能是酸漿宿萼中脂肪含量較低。張輝[7]對(duì)酸漿干燥宿萼成分的研究中發(fā)現(xiàn)，其脂肪含量很少，僅為1.8%左右。因此，酶法提取酸漿干燥宿萼中可溶性膳食纖維時(shí)，可以不加脂肪酶，以?xún)?yōu)化生產(chǎn)工藝，節(jié)省成本。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，在綜合考慮產(chǎn)物提取率、純度和成本的前提下，酶法提取酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的最佳工藝為在酶解溫度50 ℃、反應(yīng)體系pH 6.5，酶解12 h條件下，原料中添加纖維素酶5×104 U/g，α-淀粉酶5×102 U/g，木瓜蛋白酶1.2×103 U/g。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 李逸鶴.膳食纖維研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2010（6）：349-351.

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[4] 周靜峰，何 雄，師邱毅.酶法提取高品質(zhì)滸苔膳食纖維工藝[J].食品開(kāi)發(fā)與研究，2011，32（3）：148-152.

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[6] 李應(yīng)彪，陸 強(qiáng).麥麩膳食纖維的提取技術(shù)研究[J].糧油加工與食品機(jī)械，2005（11）：77-79.

[7] 張 輝.毛酸漿宿萼的化學(xué)成分研究[D]. 蘇州：蘇州大學(xué)，2010. 21-22.

2.1.4 木瓜蛋白酶添加量對(duì)酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率的影響 木瓜蛋白酶的添加量對(duì)酸漿宿萼中可溶性纖維素提取率的影響如圖3所示。當(dāng)木瓜蛋白酶的添加量為0時(shí)，可溶性纖維素提取率較高，之后隨木瓜蛋白酶添加量的增加，提取率呈下降趨勢(shì)。當(dāng)木瓜蛋白酶加入量為2.4×103 U/g時(shí)，提取率達(dá)到最低，繼續(xù)添加酶提取率變化不大?？紤]到提取物的純度，木瓜蛋白酶的添加量選擇1.2×103、2.4×103、3.6×103 U/g 3個(gè)水平較為合適。

2.2 正交試驗(yàn)結(jié)果

從表2的方差分析可知，3個(gè)因素對(duì)酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的提取率影響大小依次為纖維素酶（A）、木瓜蛋白酶（C）、α-淀粉酶（B），最佳提取工藝組合應(yīng)為A2B2C1。在此最佳工藝條件下進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)，得到的酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率為6.5%。

3 小結(jié)與討論

本試驗(yàn)中纖維素酶的添加量在一定范圍內(nèi)與提取率成正比，但當(dāng)添加量超過(guò)一定量后，提取率反而下降。幸宏偉等[5]對(duì)酶法提取紅薯渣中可溶性膳食纖維的研究也發(fā)現(xiàn)纖維素的過(guò)量添加會(huì)導(dǎo)致提取率下降，認(rèn)為纖維素酶在適量時(shí)可以將不溶性膳食纖維水解生成可溶性膳食纖維。李應(yīng)彪等[6]認(rèn)為在膳食纖維提取中，淀粉酶的添加量要適中，淀粉酶過(guò)多地加入會(huì)導(dǎo)致半纖維素等活性物質(zhì)溶出，造成提取率降低。而本研究中α-淀粉酶的過(guò)多加入也使可溶性膳食纖維提取率降低，可能因?yàn)榭扇苄岳w維中有關(guān)活性物質(zhì)的析出，造成提取率下降。

單因素試驗(yàn)結(jié)果顯示，木瓜蛋白酶添加的量為0時(shí)，酸漿宿萼中可溶性膳食纖維提取率相對(duì)較高，可能此時(shí)產(chǎn)物中存在一定的雜質(zhì)，在控制成本的情況下，適度的增加木瓜蛋白酶，可提高可溶性膳食纖維產(chǎn)物的純度。

酶法提取可溶性膳食纖維時(shí)往往需要脂肪酶，本試驗(yàn)結(jié)果表明，脂肪酶的添加與否對(duì)可溶性膳食纖維的提取率無(wú)明顯影響，可能是酸漿宿萼中脂肪含量較低。張輝[7]對(duì)酸漿干燥宿萼成分的研究中發(fā)現(xiàn)，其脂肪含量很少，僅為1.8%左右。因此，酶法提取酸漿干燥宿萼中可溶性膳食纖維時(shí)，可以不加脂肪酶，以?xún)?yōu)化生產(chǎn)工藝，節(jié)省成本。

本試驗(yàn)結(jié)果表明，在綜合考慮產(chǎn)物提取率、純度和成本的前提下，酶法提取酸漿宿萼中可溶性膳食纖維的最佳工藝為在酶解溫度50 ℃、反應(yīng)體系pH 6.5，酶解12 h條件下，原料中添加纖維素酶5×104 U/g，α-淀粉酶5×102 U/g，木瓜蛋白酶1.2×103 U/g。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 周靜峰，何 雄，師邱毅.酶法提取高品質(zhì)滸苔膳食纖維工藝[J].食品開(kāi)發(fā)與研究，2011，32（3）：148-152.

[5] 幸宏偉，程 琳.酶法提高紅薯渣可溶性膳食纖維得率的研究[J].食品科技，2011，36（10）：153-156.

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[7] 張 輝.毛酸漿宿萼的化學(xué)成分研究[D]. 蘇州：蘇州大學(xué)，2010. 21-22.