高 鯤，梁文珍，賈金輝，柴虹宇

（遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 營口 115009）

藍(lán)莓，屬杜鵑花科越橘屬植物，分為野生和人工栽培兩種，其果實成熟時呈藍(lán)紫色，果肉細(xì)膩多汁。藍(lán)莓果實中富含多種功能營養(yǎng)物質(zhì)，包括花青素、膳食纖維、單糖、有機酸、多種礦物質(zhì)和維生素等[1]，具有保護視力、強心、減緩腦神經(jīng)老化、抗癌、抗氧化、提高免疫力等功能保健作用[2]。藍(lán)莓經(jīng)深加工后常會產(chǎn)生大量的副產(chǎn)品——果渣，其中膳食纖維的含量遠(yuǎn)超過其在藍(lán)莓果實中的含量，如果能將其重新收集利用，既可減少資源浪費和環(huán)境污染，又可提高藍(lán)莓深加工企業(yè)的收益。

膳食纖維是健康飲食中不可缺少的，被稱為“第七類營養(yǎng)素”，以是否溶解于水中，可分為水溶性膳食纖維和非水溶性膳食纖維[3]。非水溶性膳食纖維主要包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等成分，具有預(yù)防和改善便秘、促進腸道有益菌生長、排出有害物質(zhì)、提高免疫力、減肥、美容養(yǎng)顏等功效。目前，從藍(lán)莓中提取膳食纖維的方法常用的有水解法、堿法、酶法。

本試驗以藍(lán)莓果渣為原料，選用雙酶法提取果渣非水溶性膳食纖維，采用單因素試驗和正交試驗確定最優(yōu)提取工藝條件，并對其進行功能特性測定。該研究將為藍(lán)莓果渣的加工再利用提供理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 原料與設(shè)備

1.1.1 原料

藍(lán)莓果渣（丹東高冠藍(lán)莓有限公司）；堿性蛋白酶（山東隆科特酶制劑有限公司）；α-淀粉酶（南寧龐博生物工程有限公司）；氫氧化鈉（廣州刺水科技有限公司）；鹽酸（阿拉丁試劑有限公司）；乙醇（濟南安盈商貿(mào)有限公司）。

1.1.2 設(shè)備

202-0B 電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱（尚誠儀器有限公司）；800C多功能磨粉機（東莞市華太電器有限公司）；BH-30KA電子天平（上海友聲儀器有限公司）；PH-3C 酸度計（上海越平儀器有限公司）；HWS-24型電熱恒溫水浴鍋（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；SHB-III 循環(huán)水真空泵（長沙明杰儀器有限公司）；LG10-2.4A 高速離心機（北京醫(yī)用離心機廠）。

1.2 試驗方法

1.2.1 工藝流程

藍(lán)莓果渣→干燥→一次磨粉→脫脂→酶解→干燥→二次磨粉→成品。

1.2.2 操作步驟

1.2.2.1 一次磨粉

藍(lán)莓果渣清洗、瀝干水分后，置于100 ℃恒溫干燥箱中烘干，然后用磨粉機粉碎，100目篩網(wǎng)過濾，得到藍(lán)莓果渣粉。

1.2.2.2 脫脂

在藍(lán)莓果渣粉中加入無水乙醇，進行脫脂浸提處理，浸提溫度為40 ℃，浸提時間為30 min，料液比（m:v）為1:6，之后進行抽濾。

1.2.2.3 酶解

在濾渣中加入蒸餾水，用1%NaOH 調(diào)節(jié)pH值，加入堿性蛋白酶，然后在45 ℃、一定pH條件下酶解30 min，然后煮沸5 min進行滅酶，于6 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心5 min，棄掉上清液，收集沉淀物。在收集的沉淀物中加入蒸餾水，用1%HCl調(diào)pH值，加入α-淀粉酶，然后在70 ℃、一定pH條件下酶解30 min，然后煮沸5 min 進行滅酶，于6 000 r/min轉(zhuǎn)速下離心5 min，棄掉上清液，收集沉淀物。

1.2.2.4 二次磨粉

將沉淀物置于100 ℃恒溫干燥箱中烘干，然后用磨粉機粉碎，得到藍(lán)莓果渣非水溶性膳食纖維。

1.2.3 試驗設(shè)計

1.2.3.1 單因素試驗設(shè)計

在其他條件相同的情況下，分別設(shè)計堿性蛋白酶濃度（0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%）、堿性蛋白酶酶解pH 值（6、7、8、9、10）、α-淀粉酶濃度（0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%）、α-淀粉酶酶解pH值（5、6、7、8、9）4個因素進行單因素試驗。根據(jù)試驗結(jié)果確定各因素的最佳條件，并用于正交試驗設(shè)計。

1.2.3.2 正交試驗設(shè)計

根據(jù)單因素試驗得到的堿性蛋白酶濃度、堿性蛋白酶酶解pH值、α-淀粉酶濃度、α-淀粉酶酶解pH 值的最佳條件，設(shè)計L9（34）的正交試驗，確定堿性蛋白酶、堿性蛋白酶酶解pH值、α-淀粉酶濃度和α-淀粉酶酶解pH值對藍(lán)莓渣非水溶性膳食纖維提取率的影響，分析得到最優(yōu)酶解工藝，并進行驗證試驗。試驗設(shè)計見表1。

表1 酶解工藝L9（34）的正交試驗設(shè)計表

1.2.3.3 性質(zhì)測定設(shè)計

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對最優(yōu)條件下提取的藍(lán)莓果渣非水溶性膳食纖維進行性質(zhì)測定，每個指標(biāo)測定重復(fù)三次。

1.2.4 測定方法

1.2.4.1 提取率測定[4]

1.2.4.2 持水力測定[5]

準(zhǔn)確稱量1.000 g 藍(lán)莓果渣非水溶性膳食纖維至燒杯中，加入50 g 蒸餾水，用玻璃棒攪拌均勻，再在室溫下靜置2 h；選用0.75 mm 尼龍網(wǎng)過濾，直至不再有水滴落下，對濾網(wǎng)上的濕樣品進行稱量，準(zhǔn)確記錄其重量。持水力計算公式如下：

1.2.4.3 持油力測定[5]

準(zhǔn)確稱量1.000 g 藍(lán)莓果渣非水溶性膳食纖維至燒杯中，加入25 g色拉油，用玻璃棒攪拌均勻，再在室溫下靜置2 h；以3000 r/min 離心10 min，棄掉上層的油脂，對吸附色拉油的樣品進行稱重，準(zhǔn)確記錄其重量。持油力計算公式如下：

1.2.4.4 膨脹力測定[5]

準(zhǔn)確稱量1.000 g 藍(lán)莓果渣非水溶性膳食纖維至25 mL量筒中，準(zhǔn)確記錄此時的樣品體積，再加入20 mL蒸餾水，室溫下靜置24 h，準(zhǔn)確記錄吸水膨脹后的樣品體積。膨脹力計算公式如下：

2 結(jié)果與分析

2.1 單因素試驗

2.1.1 堿性蛋白酶濃度對非水溶性膳食纖維提取率的影響

由圖1可知，在堿性蛋白酶濃度較低時，非水溶性膳食纖維提取率增加，這可能是因為隨著蛋白質(zhì)降解增多，非水溶性膳食纖維獲得率提高。當(dāng)堿性蛋白酶濃度為0.4%時，非水溶性膳食纖維提取率最高，為65.48%。隨著堿性蛋白酶濃度繼續(xù)上升，提取率下降，但差異不明顯，這可能是由于酶的濃度過高，少量的非水溶性膳食纖維降解為水溶性膳食纖維。因此，從提取率和提取成本考慮，確定以0.3%～0.5%堿性蛋白酶進行正交試驗。

圖1 堿性蛋白酶濃度對非水溶性膳食纖維提取率的的影響

2.1.2 堿性蛋白酶酶解pH值對非水溶性膳食纖維提取率的影響

由圖2 可知，隨著堿性蛋白酶解pH 值的增加，非水溶性膳食纖維提取率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，差異顯著，并在pH 值為8 時提取率最高，為67.44%。這可能是由于pH值對酶活力有較大影響，pH 值過低或過高時，都會降低酶的活力，影響蛋白質(zhì)的降解。另外，當(dāng)溶液pH值過高時，纖維素、半纖維素等非水溶性膳食纖維會發(fā)生部分水解。因此，選擇以堿性蛋白酶酶解pH值為7~9進行正交試驗。

圖2 堿性蛋白酶酶解pH 值對非水溶性膳食纖維提取率的影響

2.1.3 α-淀粉酶濃度對非水溶性膳食纖維提取率的影響

由圖3 可知，當(dāng)α-淀粉酶濃度小于0.4%時，隨著濃度增加，非水溶性膳食纖維提取率提升，且差異明顯，這可能是因為隨著淀粉降解增多，非水溶性膳食纖維獲得率逐漸提升。當(dāng)α-淀粉酶濃度在0.4%~0.6%時，非水溶性膳食纖維提取率差異不明顯，但在0.5%時達(dá)到最高值66.34%，這可能是酶的濃度過高，促使少量的非水溶性膳食纖維降解為水溶性膳食纖維。因此，確定正交試驗的α-淀粉酶濃度在0.4%~0.6%范圍內(nèi)。

圖3 α-淀粉酶濃度對非水溶性膳食纖維提取率的影響

2.1.4 α-淀粉酶酶解pH值對非水溶性膳食纖維提取率的影響

由圖4 可知，當(dāng)α-淀粉酶酶解pH 值為6 時，非水溶性膳食纖維提取率最高，達(dá)到66.95%；在pH 值為7 時，提取率稍有降低，差異不顯著。當(dāng)pH 值過低或過高，提取率明顯降低，這可能是由于pH值變化對酶活力的影響較大，當(dāng)pH值偏離最適值時，酶的活力會降低，從而影響淀粉降解。另外，當(dāng)溶液pH值過高時，部分非水溶性膳食纖維可能會發(fā)生水解。因此，選擇α-淀粉酶酶解pH值為5~7進行正交試驗比較適宜。

圖4 α-淀粉酶酶解pH 對非水溶性膳食纖維提取率的影響

2.2 正交試驗

按正交試驗設(shè)計分別進行非水溶性膳食纖維提取率的測定，其測定結(jié)果見表2。

表2 正交試驗的非水溶性膳食纖維提取率的測定結(jié)

根據(jù)表3的提取率分析結(jié)果可以看出，試驗中各因素影響主次順序為堿性蛋白酶濃度＞α-淀粉酶濃度＞堿性蛋白酶酶解pH 值＞α-淀粉酶酶解pH；最優(yōu)組合是A2B2C2D2，即堿性蛋白酶濃度為0.4%、堿性蛋白酶酶解pH 值為8、α-淀粉酶濃度為0.5%、α-淀粉酶酶解pH值為6時，藍(lán)莓果渣非水溶性膳食纖維的提取率最高。

表3 正交試驗的非水溶性膳食纖維提取率的分析結(jié)果

2.3 驗證試驗

對確定的最優(yōu)組合配方進行驗證試驗，重復(fù)5次，得到非水溶性膳食纖維提取率的平均值為70.56%，與試驗結(jié)果一致。驗證試驗結(jié)果見表4。

表4 驗證試驗結(jié)果

2.4 性質(zhì)測定

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)對最優(yōu)條件下提取的藍(lán)莓果渣非水溶性膳食纖維進行性質(zhì)測定，平均持水力為25.86 g/g、平均持油力為5.21 g/g、平均膨脹力為9.38 mL/g。說明藍(lán)莓果渣非水溶性膳食纖維具有良好的吸水、吸油、膨脹等功能特性，食用富含此膳食纖維的食品，可以明顯增強飽腹感，從而減少熱量的攝入。

3 結(jié)論

在本試驗條件下，利用雙酶法提取藍(lán)莓果渣中非水溶性膳食纖維的最優(yōu)提取工藝條件：堿性蛋白酶濃度為0.4%、堿性蛋白酶酶解pH 值為8、α-淀粉酶濃度為0.5%、α-淀粉酶酶解pH 值為6。從藍(lán)莓果渣中提取的非水溶性膳食纖維的持水力為25.86±0.54 g/g、持油力為5.21±0.28 g/g、膨脹力為9.38±0.47 mL/g。