全 文 ：江蓠提胶废渣制备不溶性膳食纤维工艺研究
许永安1，陈菲菲2，吴靖娜1
(1 福建省水产研究所，福建 厦门 361012;
2 福鼎市质量计量检测所，福建 福鼎 355200)
摘要:以江蓠提胶废渣为原料，进行酶法制备不溶性膳食纤维(IDF)优化工艺研究试验。分别通过体系的酶
量、酶解温度和酶解时间的单因素试验及这 3 个因素的正交试验，研究其对不溶性膳食纤维含量的影响，获
得其最佳的制备工艺为:料液质量比 1∶8，复合蛋白酶 0． 4%(质量分数) ，pH值 9，40 ℃水解 3 h，洗涤至中性
后，60 ℃恒温干燥。该工艺制备的产品得率 48． 8%，不溶性膳食纤维含量(干基)高达 93． 61%(质量分数) ，
粗蛋白质 0． 70%，粗脂肪 0． 87%，持水力与膨胀力分别为 5． 05 g /g和 6． 47 mL /g，高于西方国家小麦麸皮膳
食纤维标准。可望使江蓠提胶废渣变废为宝，开发成为膳食纤维功能食品。
关键词:江蓠;废渣;不溶性膳食纤维;持水力;膨胀力
中图分类号:S985． 4 文献标识码:A 文章编号:1007-9580(2011)04-49-05
收稿日期:2011-03-18 修回日期:2011-08-02
基金项目:福建省海洋与渔业局资助项目(闽海渔科 06285)
作者简介:许永安(1954—) ，男，研究员，主要从事水产品加工及综合利用研究。E-mail:ggs@ fjscs． ac． cn
目前，江蓠在福建地区已进行了大量的养殖，
除部分作为鲍鱼的饲料外，大部分用作生产琼胶
的原料。据不完全统计，福建年产琼胶在 4 000 t
以上，而根据试验结果测算，生产 1 t 琼胶大约要
产生 2． 5 t废渣(干基)。因此，每年大约有 1 万 t
以上(干基)的废渣没有得到有效利用，还被当作
垃圾运到垃圾场埋掉，浪费了资源，污染了环境。
但是经测定，这些废渣含有 55%左右的不溶性膳
食纤维素。膳食纤维作为功能性食品的重要基料
已成为共识，对人体的健康具有预防便秘和直肠
癌、降低血清胆固醇、减肥和抗癌等生理功效，这
已经被国内外大量研究事实与流行病学调查结果
所证实［1］。
国内外有关膳食纤维的提取方法一般有酶
法［2-3］、化学法(酸法、碱法、酸碱结合法)［3-10］、
酶—化学结合法［3］、发酵法［11］和仅适合于生产可
溶性膳食纤维的膜分离法。采用酸碱的化学法制
得的纤维产品，色泽较差，不易漂白，并且在高酸、
高碱、高温条件下，对提取容器、管道、物料泵的腐
蚀相当严重［12］。酶法提取条件温和，不需要高
温、高压，而且节约能源，操作方便，更可以省去部
分工艺和设备，有利于环境保护，特别适合于淀粉
和蛋白质含量高的原料的膳食纤维制备工艺［2］。
发酵法提取是采用如保加利亚乳杆菌和嗜热链球
菌对原料进行发酵，然后水洗至中性，干燥即可得
到膳食纤维;发酵法生产的膳食纤维色泽、质地、
气味和分散程度均优于化学法，比化学提取法得
到的膳食纤维有较高的持水力和得率［5］。因此，
本试验以江蓠提取琼胶的废渣为原料，探讨酶法
制备不溶性膳食纤维的最佳生产工艺，希望使江
蓠提胶废渣变废为宝，开发成为膳食纤维功能食
品，以提高其经济价值，从而减少江蓠提胶废渣对
环境的污染。
1 材料与方法
1． 1 试验材料与仪器设备
江蓠提胶废渣由石狮市环球琼胶工业有限公
司提供(常温浸碱提取琼胶法) ，复合蛋白酶(活
力 2． 5 × 105 U /g) ，电热恒温水浴锅、101A-3 型电
热鼓风干燥箱。
1． 2 试验方法
1． 2． 1 提取工艺流程及工艺
提取工艺:提胶废渣→晒干→粉碎→酶法水
解→加热灭酶、排氨→水洗至中性→干燥→
94《渔业现代化》2011 年第 38 卷第 4 期
粉碎→水不溶性膳食纤维。晒干的提胶废渣粉碎
过 80 目筛，每份称取 50 g 置于玻璃烧杯中，料液
质量比 1∶8，用氨水调节至 pH 9，加入定量的复合
蛋白酶水解去除蛋白质后，加热灭酶排氨，过滤，
水洗至中性，接着收集滤渣，置于 60℃烘箱鼓风
干燥至水分 10%以下，粉碎，80 目过筛，得到水不
溶性膳食纤维，测定膳食纤维含量。
1． 2． 2 复合蛋白酶酶解条件的优化
(1)酶量对不溶性膳食纤维提取的影响。设
5 组试验，用精度 0． 01g 的电子秤称重，分别加入
0． 1%、0． 2%、0． 3%、0． 4%和 0． 5%(质量分数)
的酶，温度设 40 ℃酶解 4 h。按照 1． 2． 1 的提取
工艺进行。
(2)酶解温度对不溶性膳食纤维提取的影
响。设 5 组试验，温度分别设 20 ℃、30 ℃、40 ℃、
50 ℃和 60 ℃，加入 0． 3%(质量分数)的复合蛋
白酶酶解 4 h。按照 1． 2． 1 的提取工艺进行。
(3)酶解时间对不溶性膳食纤维提取的影
响。设 5 组试验，酶解时间分别设 2 h、3 h、4 h、5
h和 6 h，加入 0． 3%(质量分数)的酶，温度设 40
℃。按照 1． 2． 1 的提取工艺进行。
(4)酶解的正交试验。设酶量、酶解温度和
酶解时间 3 个因素，以膳食纤维含量为指标，选用
正交表 L9(3
4) (表 1)。
表 1 正交试验的因素与水平设计
Tab． 1 Factors and levels of orthogonal design
因素 编码
水平
1 2 3
酶量(质量分数)/% A 0． 3 0． 4 0． 5
温度 /℃ B 20 30 40
时间 /h C 3 4 5
1． 2． 3 分析方法
(1)水分、灰分、蛋白质、脂肪的测定。分别
按 GB /T 5009． 3［13］、GB /T 5009． 4［14］、GB /T
5009． 5［15］、GB /T 5009． 6［16］方法测定。
(2)水不溶性膳食纤维含量的测定。按水不
溶性膳食纤维含量的快速分析法(AACC32-06)测
定［17］。
(3)膨胀力的测定。称取 l g 膳食纤维粉末
放入量筒中，读取纤维粉末的体积数(mL) ，然后
根据膳食纤维的膨胀力，加入 20 ℃适量水，摇匀，
在 20 ℃温度下放置 24 h，读取量筒中纤维物料吸
水膨胀后的体积数(mL) ，最后将膨胀后的纤维物
料体积减去干的纤维物料体积，即得。
(4)持水力的测定。称取 l g 膳食纤维粉末，
放入烧杯中，加入 20 ℃适量水，摇匀，在 20 ℃温
度下浸泡 l h;将吸饱水的纤维倒入滤纸漏斗上过
滤，待水滴干后，把结合了水的纤维全部转移到表
面皿中称重，计算持水力。持水力 /% = ［(纤维
湿质量 / g － 纤维干质量 / g)/纤维干质量 / g］×
100
1． 3 数据统计方法
用 SPSS13． 0 软件对正交试验测定的不溶性
膳食纤维含量结果进行方差分析。
2 结果与分析
2． 1 江蓠提胶废渣的成分
江蓠提胶废渣的成分(质量分数) :粗蛋白质
23． 91%，粗脂肪 0． 82%，灰分 3． 80%，不溶性膳
食纤维 55． 76%，其他 ＞ 15%。废渣原料中含有
较高的不溶性膳食纤维，其次是蛋白质。
2． 2 复合蛋白酶的单因素试验
2． 2． 1 酶量对不溶性膳食纤维含量的影响
根据酶量对不溶性膳食纤维提取的影响(图
1)可看出，随着酶量的增加，原料中的蛋白质逐
渐被水解而含量降低，不溶性膳食纤维的含量则
迅速提高;当酶量达到 0． 3%时，酶量若再增加，
其不溶性膳食纤维含量增加趋势明显减缓。试验
结果表明，酶量要控制适当，酶量太小，水解度达
不到预期值;酶量太高，则会增加蛋白酶成本的投
入。综合考虑，选择酶量 0． 3% ～ 0． 5%作为正交
试验的因素水平。
图 1 酶量对不溶性膳食纤维含量的影响
Fig． 1 Effects concentration of enzyme on content of IDF
05 《渔业现代化》2011 年第 38 卷第 4 期
2． 2． 2 酶解温度对不溶性膳食纤维提取的影响
根据酶解温度对不溶性膳食纤维提取的影响
(图 2)可以看出，当提取温度低于 30 ℃时，随着
温度的升高，不溶性膳食纤维含量逐渐上升;高于
30 ℃时，随着温度的持续升高，其含量迅速降低。
这是因为在最适温度前酶没有完全被激活，而温
度过高又会导致部分酶失活。因此，选用 20 ～ 40
℃作为正交试验的因素水平。
图 2 酶解温度对不溶性膳食纤维含量的影响
Fig． 2 Effects of temperature of enzymolysis on content of IDF
2． 2． 3 酶解时间对不溶性膳食纤维提取的影响
根据酶解时间对不溶性膳食纤维提取的影响
(图 3)可知，反应时间在 4 h 内，随着时间的延
长，不溶性膳食纤维的含量迅速增加;当反应时间
超过 4 h，不溶性膳食纤维的含量增加减缓。这说
明原料中的蛋白质经 4 h酶解已被彻底水解。因
此，选用酶解时间 3 ～ 5 h作为正交试验的因素水
平。
图 3 酶解时间对不溶性膳食纤维含量的影响
Fig． 3 Effects of enzymolysis time on content of IDF
2． 3 复合蛋白酶正交试验结果
根据以上单因素试验结果获得适宜的酶量
0． 3% ～ 0． 5%，水解温度 20 ～ 40 ℃，水解时间
3 ～ 5 h，取酶的最适 pH 值为 9。采用以下 L9(3
3)
正交试验设计对不溶性膳食纤维制备工艺条件进
行研究，结果如表 2 所示。
表 2 复合蛋白酶正交试验方案及结果
Tab． 2 Results of orthogonal test of
compound protease hydrolysis
试验
组别
因 素
A酶量
/%
B酶解温度
/℃
C酶解时间
/h
不溶性膳食
纤维含量 /%
1 1(0． 3) 1(20) 1(3) 78． 68
2 1(0． 3) 2(30) 2(4) 82． 29
3 1(0． 3) 3(40) 3(5) 88． 51
4 2(0． 4) 1(20) 2(4) 78． 27
5 2(0． 4) 2(30) 3(5) 84． 40
6 2(0． 4) 3(40) 1(3) 93． 61
7 3(0． 5) 1(20) 3(5) 78． 99
8 3(0． 5) 2(30) 1(3) 88． 03
9 3(0． 5) 3(40) 2(4) 88． 34
K1 75． 67 71． 57 78． 95
K2 77． 72 77． 26 75． 50
K3 77． 46 82． 02 76． 41
R 2． 05 10． 45 3． 45
从表 2 的极差分析中可以看到，影响不溶性
膳食纤维含量的各因素影响大小的主次顺序为:
酶解温度 ＞酶解时间 ＞酶量。根据方差分析得
知，酶解温度对不溶性膳食纤维含量影响显著;根
据 K 值分析得到的优化组合为 A2B3C1，即酶量
0． 4%，酶解温度 40 ℃，酶解时间 3 h。
2． 4 不溶性膳食纤维的成分及物性分析
用以上最佳工艺制备了不溶性膳食纤维，得
率 48． 8%，常规分析结果为(常规成分以干基计
算) :粗蛋白质 0． 70%，粗脂肪 0． 87%，灰分
4． 71%，不溶性膳食纤维 93． 61%，持水力 5． 05
g /g，膨胀力 6． 47 mL /g。处理前后对比，蛋白质
的含量有了大幅度的下降，由原来的 23． 91%减
少到 0． 70%;不溶性膳食纤维的含量由 55． 76%
提高到 93． 61%，高于姚凡凡等［18］的 89． 78%，远
高于国外常用的小麦麸皮膳食纤维的质量分数
(47． 09%，干基)［4］;其膨胀力、持水力两项功能
性指标比国外常用的麸皮膳食纤维标准(膨胀力
4 mL /g，持水力 4 g /g)分别高出 61． 75% 和
26． 25%［4］，也高于姚凡凡等［18］的 5． 1 mL /g和 4．
91 g /g。
15《渔业现代化》2011 年第 38 卷第 4 期
3 讨论
目前，有关膳食纤维研究主要集中在谷物纤
维、豆类种子与种皮纤维、水果蔬菜纤维等，用海
藻提取不溶性膳食纤维的研究报导较少，虽然李
来好等［6-8］有以江篱、马尾藻和麒麟菜原藻为原料
提取膳食纤维素的报导，但是这些原藻本来就可
以提取高价值的琼胶、褐藻胶及卡拉胶，因此从经
济上而言，与谷物纤维、豆类种子与种皮纤维、水
果蔬菜纤维相比不一定可行;而用海藻残渣提取
不溶性膳食纤维的研究只见樊文乐等［9］用提取
褐藻糖胶的废渣制备膳食纤维，以及刘生利
等［10］、姚凡凡等［18］用江蓠提取琼胶后残渣分别
制备羧甲基纤维素和不溶性膳食纤维的研究。另
外，本研究采用酶法制备不溶性膳食纤维，与其它
大部分采用碱、酸法相比，除了有如前面所叙述的
酶法水解的优点［1］外，由于碱、酸法处理后为了
使获得的不溶性膳食纤维呈中性必需经中和和大
量水洗，同时其水解液一般由于酸碱含量较高也
不宜再作为饲料等用途使用，所以碱、酸法处理所
产生的大量较高值化学需氧量(COD)废水被排
入海洋而造成环境污染;而本试验用酶法水解除
藻蛋白所生成的水解液可直接用于生产藻肽饮料
或藻肽饲料添加剂，同时经排氨后不溶性膳食纤
维也已经基本达到中性，只要轻微的水洗即可，因
此酶法水解是一种几乎是零污染的生产方法，具
有较好的环保效果。另外，通过近 30 年的实验研
究与流行病学的调查研究，已确认了膳食纤维对
人体健康有很多重要生理功能。
4 结论
(1)以江蓠提胶废渣为原料，用复合蛋白酶
法制备不溶性膳食纤维的最佳工艺为:料液质量
比 1∶8，pH值调节至 9，加入 0． 4%(质量分数)的
复合蛋白酶，在 40 ℃下水解 3 h，洗涤至中性后，
60 ℃下恒温干燥，粉碎过 80 目筛，即得不溶性膳
食纤维，得率 48． 8%。
(2)所研制的产品不溶性膳食纤维含量(干
基)93． 61%，蛋白质含量 0． 70%，脂肪含量
0． 87%，持水力和膨胀力分别为 5． 05 g /g 和 6． 47
mL /g，优于西方国家常用的麸皮膳食纤维标准。
(3)江离提胶残渣有望变废为宝，开发成为
膳食纤维功能食品，以提高其经济价值，减少江蓠
提胶废渣对环境的污染。 □
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Studies on the technology of intermediate cultivation and
off-shore breeding of artificial Sargassum thunbergii seedlings
WANG Li-mei，SONG Guang-jun，HE Ping，XU Wei-ding，MU Yun-lei，GAO Shan
(Liaoning Marine Fisheries Research Institute，Liaoning Key Laboratory of
Marine Fishery Molecular Biology，Dalian 116023，China)
Abstract:In this investigation，we have conducted intermediate temporary cultivation and outdoor breeding
testing of Sargassum thunbergii artificial seedlings in Lvshun Sea area and Stichopus japonicas pond． The re-
sults showed that the optimum time for off-shore cultivation of Sargassum thunbergii seedlings was about 20
days bred in indoor conditions by our researching for several years． The seedlings were 2 mm in length and
with 15 rhizoids or more at that time． It was better for seedlings growth when the depth of seawater was surface
and the ropes were parallel to the sea surface． The area for intermediate temporary cultivation was selected
with certain sea current and smaller wave in a gulf． For Stichopus japonicas pond near the inlet，the depth was
more than 2 m． After temporary culture over 3 months，the average body length of Sargassum thunbergii was
about 4． 26 cm in off-shore cultivation and 1． 98 cm in Stichopus japonicas pond cultivation in contrast． The
seedlings with the length above 6 cm were clamped on the diameter of 1． 5 cm polyethylene ropes and then
transferred into the open sea． The length of Sargassum thunbergii seedlings reached 61 cm after 8-9 months
cultivation．
Key words:Sargassum thunbergii;artificial seedlings;intermediate cultivation;
櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍櫍
breeding
(上接 52 页)
Study on extraction process of water-insoluble dietary fibre from
the extract residue liquid of Gracilaria
XU Yong-an1，CHEN Fei-fei2，WU Jing-na1
(1 Fujian Fisheries Research Institute，Xiamen Fujian 361012，China;
2 Fuding Quality Inspection and Measurement Bureau，Fuding Fujian 355200，China)
Abstract:Insoluble dietary fibre (IDF)was extracted from extract residue liquid of Gracilaria by enzymolysis
method． The effects on insoluble dietary fibre was studied by single factor and orthogonal experiment． The re-
sults indicated that the optimum extraction process was as follows:1∶ 8 solid-liquid ration，0． 4% compound
protease，pH 9，40 ℃ hydrolysis 3 h，then washing to neutral，drying at 60 ℃ ． Under the above conditions，
the yield of product was 48． 8%，the contents of IDF was 93． 61%，and crude protein and fat contents of
products were 0． 70% and 0． 87% respectively． Water holding capacity and swelling capacity of products were
5． 05 g /g and 6． 47 mL /g respectively，higer than those in western countries． The aim of the present study is
to turn the waste residue into wealth，develop dietary fiber functional food．
Key words:Gracilaria;waste residue;water-insoluble dietary fibre;water holding capacity;swelling capacity
04 《渔业现代化》2011 年第 38 卷第 4 期