全 文 ： 2011, Vol. 32, No. 03 食品科学 ※基础研究36
酶法处理对苦荞麸皮膳食纤维物性的影响
周小理 1，钱韻芳 1 , 2，周一鸣 1
(1.上海应用技术学院香精香料技术与工程学院，上海 200235；2.上海海洋大学食品学院，上海 201306)
摘 要：研究酶法处理前后苦荞麸皮膳食纤维的持水力、膨胀率、黏度，并对纤维的微观结构变化进行观察。结
果表明：酶法处理后苦荞麸皮膳食纤维的持水力由原来的2.216g/g提高至2.383g/g，膨胀率由原来的2.333mL/g增加
至 4.667mL/g；经纤维素酶改性，苦荞麸皮水溶性膳食纤维含量由 0.62%提高至 18.03%，其中质量浓度 5.0g/100mL
的水溶性膳食纤维溶液为非牛顿流体，表现出剪切稀化特性；酶法处理后的不溶性膳食纤维微观结构呈褶皱状，比
表面积增加，有利于吸水膨胀和持水。
关键词：酶法提取；改性；苦荞麸皮；膳食纤维
Effect of Enzymatic Treatment of Physico-chemical Properties of Dietary Fiber from Tatary Buckwheat Bran
ZHOU Xiao-li1，QIAN Yun-fang1,2，ZHOU Yi-ming1
(1. School of Perfume and Aroma Technology, Shanghai Institute of Technology, Shanghai 200235, China；
2. College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)
Abstract ：This experiment studied about the effect of enzymatic treatment on the physicochemical properties of dietary fiber
from tartary buckwheat bran, by observing the water holding capacity, swelling capacity, viscosity and microstructure. Results
showed that the water holding capacity of the modified dietary fiber rose from 2.2161 g/g to 2.383 g/g and the dilatability rose
from 2.333 mL/g to 4.667 mL/g; the proportion of soluble dietary fiber increased from 0.62% to 18.03% after modification, and
5.0 g/100 mL of soluble dietary fiber is non-Newtonian fluid, which has shear-thinning behavior; the microstructure of dietary
fiber showed folded structure, and higher specific surface area, which is beneficial to hold water and expand.
Key words：enzymatic extraction method；modification；tartary buckwheat bran；dietary fiber
中图分类号：TQ929.2 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2011)03-0036-04
收稿日期：2011-01-01
基金项目：国家自然科学基金项目(31071527)
作者简介：周小理(1957—)，女，教授，学士，研究方向为食品新资源深度开发与利用。E-mail：zhouxl@sit.edu.cn
膳食纤维(dietary fiber，DF)是指能抗人体小肠消化
吸收而在大肠中部分或全部发酵的可食用植物性成分、
碳水化合物及其类似物的总称。膳食纤维因在水中的溶
解性不同可分为水溶性膳食纤维(soluble dietary fiber，
SDF)和不可溶性膳食纤维(insoluble dietary fiber，IDF)。
可溶性膳食纤维可溶于温水或热水，且其水溶液能被 4
倍体积 95%的乙醇再沉淀，包括果胶等亲水性物质和部
分半纤维素，具有降低血液中胆固醇含量和平衡血糖水
平的功能[1 ]；而不可溶性膳食纤维，如纤维素、木质素
及其他一些非纤维素多糖等不溶于温水或热水，但能够
吸水膨胀，具有促进人体肠胃蠕动、调节肠胃道、防
止便秘的功能[1]。美国学者建议，膳食纤维组成中 SDF
含量达到 10%以上才是高品质膳食纤维，否则只能被称
作填充料型膳食纤维[2]。然而许多天然存在膳食纤维资
源中水溶性膳食纤维所占比例都很小，仅为 3%～4%，
且因口感粗糙，品质低等原因限制了其在食品、医药
领域的应用，尚不能满足现代食品开发与加工的需要[3]。
为此，近年来很多学者一直致力于膳食纤维的改性研
究。目前膳食纤维的改性主要有化学法、超微粉碎、
挤压蒸煮、瞬时高压作用(instantaneous high proces，
IHP)、超高压处理(ultrahigh pressure treatment，UHP)、
物理方法和生物法[ 3]。
苦荞(tartary buckwheat)又称鞑靼荞麦(Fagopyrum
tartaricum L. Gaerth)是荞麦的一个栽培种，属蓼科双子
叶药食兼用植物。苦荞麸皮中不仅含有大量的膳食纤
维，还含有丰富的黄酮类物质(flavonoids) [4-6]。目前国
内外对苦荞麸皮的开发与营养价值的研究尚处于初级阶
段，苦荞麸皮往往作为废弃物被加工厂丢弃。本实验
分别用α- 淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶对苦荞麸皮进行
提取并改性，并对酶法处理前后膳食纤维的持水力、膨
37※基础研究 食品科学 2011, Vol. 32, No. 03
胀率及黏度进行测定；采用扫描电镜法观察酶法处理前
后膳食纤维的形态；对膳食纤维提取、改性后的纯度和
水溶性膳食纤维含量进行了分析，以期为深入研究苦荞
麦麸皮膳食纤维的提取方法和开发相关膳食纤维食品提
供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
苦荞(山西黑丰 l号)麸皮。
α-淀粉酶(酶活力单位 2500U/g) 美国 Sigma公司；
蛋白酶(酶活力单位 7000U /g)、纤维素酶(酶活力单位
40000U/g) 日本Amano公司；其他常用试剂均为分析纯。
1.2 仪器与设备
Kjeltec2300凯氏定氮仪 丹麦 FOSS(中国上海)有限
公司；DELTA320型 pH计、AL104型电子天平 梅特
勒 -托利多仪器(上海)有限公司；UV-2000紫外分光光度
计 上海菁华科技仪器有限公司；101-2型电热鼓风干
燥箱 北京市永光明医疗仪器厂；DZF-609真空干燥箱
上海精宏试验设备有限公司；HH-4型恒温振荡水浴箱
上海森地科学仪器有限公司；；DV-Ⅲ型黏度计 美
国Brookfield公司；S-3400N型扫描电镜 日本Hitachi
公司。
1.3 方法
1.3.1 样品制备
1.3.1.1 工艺流程
苦荞麸皮→粉碎→过筛→漂洗→煮沸→冷却→淀粉
酶水解→蛋白酶水解→灭酶→一次醇沉→干燥→苦荞麸
皮膳食纤维(TBDF)→纤维素酶改性→灭酶→二次醇沉→
过滤→滤渣干燥→粉碎→苦荞麸皮改性膳食纤维(TBMDF)
　　　 　↓
苦荞麸皮不溶性膳食纤维(TBIDF)←粉碎←干燥←洗涤←滤渣←过滤
↓
真空浓缩滤液→
二次醇沉→过滤→滤渣干燥→粉碎→苦荞麸皮水溶性膳食
纤维(TBSDF)
1.3.1.2 制备方法
准确称取苦荞麸皮 10g于 500mL烧杯中，加 200mL
蒸馏水，加热煮沸 10min，使苦荞麸皮充分吸水膨胀，
冷却后，加适量淀粉酶 60℃的恒温水浴 1.5h，再加入
中性蛋白酶 55℃酶解 3h，煮沸灭酶 15min。用 4倍体积
的体积分数 95%乙醇室温沉淀 8h，离心收集醇提取物，
脱水干燥至质量恒定即得 TBDF。
准确称取 TBDF 10g于 500mL烧杯中，加入 100mL
pH4.6柠檬酸缓冲溶液，置于 50℃水浴锅中预热 20min，
加入适量纤维素酶反应 2.5h后煮沸灭酶 10min，离心，
上清液用 4倍体积的体积分数 95%乙醇沉淀 8h，离心收
集沉淀物，干燥得苦荞麸皮水溶性膳食纤维(TBSDF)，
滤渣脱水干燥得苦荞麸皮不溶性膳食纤维(TBIDF)；灭
酶后直接用 4倍体积的体积分数 95%乙醇沉淀 8h，离心
干燥后得到苦荞麸皮改性膳食纤维(TBMDF)。
1.3.2 膳食纤维基本成分的测定
水分：直接干燥法 [ 7 ]；蛋白质：半微量凯氏定氮
法[8 ]；灰分：直接灰化法[9 ]；脂肪：索氏提取法[1 0]；淀
粉：酶水解法[11]；还原糖：DNS(3,5-二硝基水杨酸)比
色法[ 1 2 ]；总膳食纤维、水溶性膳食纤维、不溶性膳食
纤维：酶 - 质量法[ 13 ]。
苦荞麸皮总膳食纤维得率的计算方法见式(1)。
　　
m1(1－ω1)
Y1/%=——————×100 (1)
　　 m0(1－ω0)
式中：m 0为原料质量 /g；m 1为膳食纤维质量 /g；
ω0 为原料水分含量 /%；ω1 为膳食纤维水分含量 /%。
苦荞麸皮水溶性膳食纤维得率的计算方法见式(2)。
　　
m2(1－ω2)
Y2/%=——————×100 (2)
　　 m0(1－ω0)
式中：m 0为原料质量 /g；m 2为水溶性膳食纤维质
量 /g；ω0为原料水分含量 /%；ω2 为水溶性膳食纤维
水分含量 / %。
1.3.3 持水力的测定
参照Esposito等[14]的方法，准确称取3g样品于50mL
的离心管中，加入 25mL的去离子水，室温(25± 3)℃搅
拌 30min，2500r/min离心 10min，弃去上清液并用滤纸
吸干离心管壁残留水分，称量。
　　
样品湿质量 /g－样品干质量 /g
持水力 /(g/g)=—————————————— (3)
　　 样品干质量/g
1.3.4 膨胀率的测定
参考 Femenia等[15]的方法，准确称取膳食纤维 0.3g，
置于 10mL量筒中，移液管准确移取10.00mL蒸馏水加入
其中。振荡均匀后室温(25± 3)℃放置 24h，读出液体
中膳食纤维的体积。
溶胀体积/mL－干基体积/mL
膨胀率 /(mL/g)=—————————————— (4)

样品干质量/g
1.3.5 表观黏度的测定
参照刘成梅等[16]的方法，测定 TBSDF溶液黏度随
质量浓度、转速、温度的变化情况，在温度为 25℃条
件下测定各参数值。
2011, Vol. 32, No. 03 食品科学 ※基础研究38
1.3.6 微观形态的观察
采用扫描电镜观察苦荞麸皮原料与苦荞麸皮膳食纤
维粒立体形态：首先在基座上粘贴导电胶，取少量样品
均匀分布于导电胶上，放入电镜载物台上观察，放大
倍数为× 60 0，选择清晰典型颗粒拍照。
2 结果与分析
2.1 苦荞麸皮原料及膳食纤维的成分分析
项目
成分含量/%
蛋白质 脂肪 淀粉 还原糖 水分 灰分 纤维素 半纤维素 木质素
苦荞麸皮 16.12 5.18 31.94 3.99 9.93 2.91 15.48 23.81 3.06
T BD F 5.12 3.25 4.44 5.69 9.33 1.31 23.69 44.18 6.03
T BM D F 4.76 2.37 2.72 2.84 8.43 1.27 23.57 46.33 6.12
表 1 苦荞麸皮原料及膳食纤维的成分分析
Table 1 Composition of tartary buckwheat bran and dietary fiber
项目
膳食纤维含量/%
TDF IDF SDF
苦荞麸皮 44.2 43.3 0.62
TBDF 87.38 86.17 1.53
TBMDF 87.54 68.18 18.03
表 2 苦荞麸皮原料及膳食纤维组成分析
Table 2 Compositions of dietary fiber in tartary buckwheat bran and
dietary fiber
项目 麸皮原料 TBDF TBMDF
持水力 /(g/g) 2.216 2.383 2.577
膨胀率 /(mL/g) 2.333 4.667 5.133
表 3 苦荞麸皮膳食纤维的持水性、膨胀率测定结果
Table 3 Water retention capacity and swelling capacity of dietary fiber
from tartary buckwheat bran
由表 1可知，原料经过酶处理后得到的膳食纤维中
淀粉、蛋白质的含量均显著降低，纤维素、半纤维素、
木质素等膳食纤维的主要成分含量明显提高；表 2所示
TBDF中总膳食纤维含量也呈增加趋势，且经过纤维素
酶改性后水溶性膳食纤维含量达到 18.03%，是一种理想
的膳食纤维功能性食品基料。
2.2 持水力、膨胀率测定结果
由表 3可知，酶法提取可提高原料的持水力和膨胀
率。经酶法处理后，TBDF的持水力达 2.3833g/g，较
原料麸皮高出 0.167g/g，膨胀率由 2.333mL/g提高至
4.667mL/g。改性处理则可进一步提高膳食纤维的持水力
和膨胀率。持水力、膨胀率的增大表明膳食纤维的吸
水、吸油能力增强，膳食纤维生理活性越好 [ 1 7 ]。
2.3 黏度测定结果
2.3.1 TBSDF溶液黏度对转速的敏感性
设定转子速度变化范围为 4～20r/min，测定不同转
速下质量浓度 5.0g/100mL的 TBSDF溶液表观黏度的大
小，结果如图 1 所示。
图 1 苦荞麸皮水溶性膳食纤维随转速变化情况
Fig.1 Effect of rotary speed on BSDF
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
0.8
0.6
表
观
黏
度
/(
m
P
a·
s)
转速 /(r/min)
4 6 8 10 12 14 16 18 20 22
从图 1可以看出，苦荞麸皮水溶性膳食纤维溶液的
黏度随着转速的增加而降低，表现出剪切稀化特性。
Maurice等[17]也认为多糖溶液的黏度与剪切速率有关，
剪切速率越快，溶液的表观黏度越小。
2.3.2 TBSDF溶液黏度随质量浓度变化敏感性
设定转子速度为 5r/min，在 25℃条件下，测定不同
质量浓度的 TBSDF溶液的表观黏度，结果如图 2所示。
2.6
2.4
2.2
2.0
1.8
1.6
1.4
1.2
1.0
表
观
黏
度
/(
m
P
a·
s)
质量浓度 /(g/100mL)
0 5 10 15 20
图 2 苦荞麸皮水溶性膳食纤维随质量浓度变化情况
Fig.2 Effect of concentration on TBSDF
从图 2可以看出，TBSDF溶液的黏度随质量浓度的
增加而增加，研究结果与陶颜娟等[18]用纤维素酶法制备
麦麸可溶性膳食纤维相似。本研究发现质量浓度为
20.0g/100mL的TBSDF的表观黏度仍小于 2.5mPa·s，说
明 TB SD F的黏度较低，对溶液体系的黏度影响较小，
因此 TB SD F应用于饮料食品中，对饮品黏度的影响
不大。
2.3.3 TBSDF溶液黏度对温度的敏感性
设定转子速度为 5r/min，测定不同温度下质量浓度
5.0g/100mL的 TBSDF溶液表观黏度的大小，结果如图 3
所示。
39※基础研究 食品科学 2011, Vol. 32, No. 03
图 3 苦荞麸皮水溶性膳食纤维随温度变化情况
Fig.3 Effect of heating on TBSDF viscosity
1.8
1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2
表
观
黏
度
/(
m
P
a·
s)
溶液温度 /℃
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
由图 3可知，随着温度的升高，TBSDF溶液的黏
度降低，在 25～30℃之间，TBSDF溶液黏度下降较快，
在 40～60℃之间，黏度变化趋于平缓。这是因为溶液
的黏度与分子之间的摩擦阻力有关，温度越高分子运动
越剧烈，分子之间的摩擦力降低，因此黏度下降 [ 1 9 ]。
当温度提高达到一定程度，分子运动与分子之间的摩擦
阻力保持平衡，所以黏度变化不明显。
2.4 样品显微观察
S-3400 20.0kV 12.5mm ×300 SE 50.0μm
a
S-3400 20.0kV 12.5mm ×300 SE 50.0μm
b
S-3400 20.0kV 12.5mm ×300 SE 50.0μm
c
a.苦荞麸皮原料；b .TBDF；c .TBMDF。
图 4 苦荞麸皮原料及膳食纤维的扫描电镜图 (× 600)
Fig.4 Scanning electronic micrographs of tartary buckwheat bran and
dietary fiber (× 600)
3 结 论
酶法提取苦荞麸皮膳食纤维能够获得纯度较高、感
官性状良好的膳食纤维，其中 TBDF持水力为 2.383g/g，
膨胀率为 4.667mL/g，改性后水溶性膳食纤维含量增加
至 18.03%；SDF因分子质量小而具有良好的水溶性。
苦荞麸皮膳食纤维由苦荞加工的副产品麸皮中酶法
提取获到，经过改性后水溶性膳食纤维含量提高，纤
维成分较理想，持水力、膨胀率较高，色泽较好，可
以加工成高纯度、高质量、低热量的功能性膳食纤维，
在食品生产加工领域具有广泛的应用潜力。
参 考 文 献 ：
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从图 4a 可以看出，麸皮原料呈平整的块状并伴有
少量圆形淀粉颗粒，经过第一步酶法提取后的膳食纤维
微观结构见图 4b，淀粉颗粒消失，且干燥后的膳食纤
维出现褶皱结构，比表面积增大。经第二步纤维素酶
法改性过后的膳食纤维微观结构见图 4c，褶皱形态更加
明显，比表面积进一步增大。比较图 4 b、c，表明酶
法改性处理没有改变苦荞麸皮膳食纤维的层状空间结
构，但是改性后的结构变得松散，说明酶法处理有利
于苦荞麸皮膳食纤维微观结构的改良，因此处理后样品
的持水力、膨胀率增强。