全 文 ：31※工艺技术 食品科学 2011, Vol. 32, No. 24
江蓠藻渣膳食纤维制备工艺
戚 勃 1，杨贤庆 1 ,*，李来好 1，赵永强 1 , 2，陈胜军 1，岑剑伟 1
(1.中国水产科学研究院南海水产研究所，国家水产品加工技术研发中心，广东 广州 510300；
2.中国海洋大学食品科学与工程学院，山东 青岛 266003)
摘 要：目的：研究从江蓠藻渣中制备膳食纤维的工艺。方法：采用梯度离心法脱除助滤剂，得到藻渣粗纤维；
再以可溶性膳食纤维得率为指标，利用复合植物水解酶对其进行酶解改性，在单因素试验基础上，采用正交试验
对酶解工艺条件进行优化。结果：梯度离心条件分别为 2500r/min、10min，3500r/min、5min，可得到纯净的藻
渣粗纤维，回收率为 25.4%，同时回收得到 60.2%的助滤剂；藻渣粗纤维酶解改性的最佳工艺条件为料液比 1:30
(g/mL)、加酶量 20FBG/g、pH4.5、酶解时间 2.5h、酶解温度 55℃，酶解改性后总膳食纤维得率为 20.34%(相对
于藻渣，干质量计)，膨胀力 10.25mL/g，持水力 541.6%。结论：梯度离心结合复合植物水解酶制备江蓠藻渣膳
食纤维可行，可为江蓠藻渣的高值化利用提供理论基础。
关键词：江蓠；藻渣；膳食纤维
Optimization of Enzymatic Preparation of Dietary Fiber from Gracilaria Waste from Agar Production
QI Bo1，YANG Xian-qing1,*，LI Lai-hao1，ZHAO Yong-qiang1,2，CHEN Sheng-jun1，CEN Jian-wei1
(1. South China Sea Fisheries Research Institute, Chinese Academy of Fishery Sciences , National R&D Center for Aquatic Product
Processing, Guangzhou 510300, China；2. College of Food Science and Engineering, Ocean University of China, Qingdao
266003, China)
Abstract ：Objective: To optimize the enzymatic preparation of dietary fiber from Gracilaria waste from agar production.
Methods: Crude fiber was obtained from the waste by gradient centrifugation for the removal of filter-aid agents and hydrolyzed
by viscozyme; after completion of the hydrolysis, centrifugation was carried out to collect the precipitate as dietary fiber. Crude
fiber hydrolysis was optimized using orthogonal array design based on one-factor-at-a-time experiments. Results: crude fiber
was obtained with a recovery of 25.4% after gradient centrifugation at 2500 r/min for 10 min and then at 3500 r/min for 5 min and
meanwhile, filter-aid agents were recovered by 60.2%. The optimal conditions for crude fiber hydrolysis were 1:30 material/liquid
ratio (g/mL), pH 4.5, 20 FBG/g enzyme dosage, 55 ℃, and 2.5 h. Under these conditions, the yield of dietary fiber was
20.34% (relative to Gracilaria waste based on dry matter). The swelling power and water-holding capacity of the obtained product
were 10.25 mL/g and 541.6% respectively. Conclusion: Gradient centrifugation and then viscozyme hydrolysis is feasible for
preparing dietary fiber from Gracilaria waste from agar production.
Key words：Gracilaria；residue；dietary fiber
中图分类号：TS201.4 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2011)24-0031-05
收稿日期：2011-05-23
基金项目：农业部公益性行业(农业)科研专项(200903030-C)；国家海洋局海洋公益性行业科研专项(201005020-7)；
广东省科技计划项目(2010B020201015)；广东省海洋渔业科技推广专项(A20108I02；A200901I02)
作者简介：戚勃(1978—)，男，助理研究员，硕士，研究方向为水产品加工与质量安全。E-mail：qibo780210@163.com
*通信作者：杨贤庆(1963—)，男，研究员，本科，研究方向为水产品加工与质量安全。E-mail：yxqgd@163.com
琼胶生产过程中产生大量的藻渣，平均每处理一吨
江蓠原料产生约 1.5～2.0吨的藻渣。由于藻渣整体呈压
榨密实的块状固体，极难处理，生产厂家多作为废弃
物倾倒，严重地污染了环境，也造成资源的极大浪费。
膳食纤维具有显著的生理功能和对食品品质的改良
特性，目前已成为食品工业一种重要的功能型食品基
料，市场需求量不断增长，经济效益显著。在膳食纤
维行业中，利用废弃的残渣生产膳食纤维，国内外主要
利用陆生农作物加工下脚料，如玉米皮[1 -2 ]、薯渣[ 3- 5]、
豆渣[6 ]、蔗渣[ 7]、果渣[8 ]、苜蓿叶渣[ 9]等，但是利用海
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藻渣生产膳食纤维在国内外还未见报道。
本研究采用浸洗、梯度离心技术对藻渣进行除杂
净化处理，再利用生物酶技术进行降解改性制备高活
性海藻膳食纤维产品。为实现海藻渣的高值化回收利
用，提高海藻原料利用率和经济效益提供新思路，为
解决藻渣环境污染和琼胶生产企业废物处理技术难题提
供技术依据。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
江蓠藻渣 汕头市澄海区琼胶厂。
复合植物水解酶Viscozyme(100FBG/mL) 丹麦诺维
信公司。
HWS 24型电热恒温水浴锅、DHG-9145A型电热恒
温鼓风干燥箱 上海一恒科学仪器有限公司；Alpha
1-4 LSC型冷冻干燥机 德国 Christ公司；微型粉碎
机 丹麦 Foss公司；湘鹰 TD5A-WS型离心机 湖南
湘仪集团。
1.2 方法
1.2.1 藻渣膳食纤维制备工艺流程
藻渣→浸洗→粗纤维制备→酶解→脱水→干燥→粉
碎→藻渣膳食纤维
1.2.2 工艺要点
浸洗：将藻渣置于烧杯中加水浸泡、搅拌分散均
匀、浸洗 2～3 次，以除去漂白剂余味。
粗纤维制备：将浸洗的藻渣加 15倍(g/mL)水，分
装于离心管中以 2500r/min离心 10min，倾去上清液，取
沉淀上层，再加 10倍体积(g/mL)水，置于离心管中以
3500r/min离心 5min，倾去上清液，取沉淀上层、在
70℃左右干燥，即得纯净的藻渣粗纤维。
酶解：采用复合植物水解酶，根据水解酶的特
性，分别以 p H 值、料液比、温度和酶解时间为酶解
参数，以可溶性膳食纤维得率为指标进行最佳酶解。
脱水：将酶解结束后的混合物倒入离心管，以
2500r/min离心 5～10min，弃上层清液，取下层沉淀物。
干燥、粉碎：将脱水后的沉淀物，在 70℃左右烘
干、粉碎、过 80～100目筛，即得藻渣膳食纤维成品。
1.2.3 测定方法
助滤剂含量测定：助滤剂成分为硅酸盐成分，不
溶于水和稀盐酸，可按照参考文献[10]中酸不溶性灰分
测定方法进行测定。称取粗纤维 4g，置于 50mL预先
处理好并称量的坩埚中，先在电炉上烧至无烟后，移
入 5 5 0℃马弗炉中灰化至白色，静置、冷却后，加入
30mL质量浓度 90mL/L的盐酸溶液，加热至近沸，用无
灰滤纸过滤，并用同样浓度的盐酸洗涤坩埚、残渣和
滤纸，至滤液总量约 100mL。将滤纸和残渣置原坩埚
中，再进行灰化，在干燥器中冷却，称量。按下式
计算助滤剂含量。

m1－m2
助滤剂含量 /%＝——————× 100

m0　　
式中：m1为坩埚和灰分总质量 /g；m2为坩埚质量 /g；
m 0为粗纤维质量 / g。
膳食纤维膨胀力测定[11]：称取 1.0g膳食纤维粉放入
量筒中，读取干纤维粉的毫升数，然后加入 20℃水使
总体积达到 50mL，摇匀后于 20℃放置 24h，再读取量
筒中纤维物料的毫升数，最后将膨胀后的纤维物料体积
减去干纤维物料体积，即得膳食纤维膨胀力。
膳食纤维持水力测定[11]：称取 2g膳食纤维粉放入
烧杯中，然后加入 150mL蒸馏水，搅拌均匀，静置 2h
后，将纤维用快速滤纸滤去多余水分，把保留在滤纸
上的湿样品转移到表面皿中称量，再将表面皿放入 110
℃的烘箱中，烘烤至质量恒定(± 0.05mg)，在干燥器中
冷却后称量，按照下式计算持水力。
纤维湿质量－纤维干质量
持水力 /%＝—————————————× 100

纤维干质量　　
可溶性膳食纤维得率测定：将酶解后的混合物用 80
目筛绢过滤，取滤液，用离心机在 4000r/min离心 5min，
弃上清液，取下层沉淀，将沉淀物转入预先干燥称量
(m1)的滤纸上，再将滤纸置于烘箱中于 105℃烘至质量恒
定(m 2)，按下式计算可溶性膳食纤维得率。

m2－m1
可溶性膳食纤维得率 /%＝———————× 100

粗纤维质量　　
蛋白质测定：半微量凯氏定氮法[ 1 0 ]；灰分测定：
105℃烘箱法[1 0]；钙的测定：原子吸收分光光度法[1 2]；
铁、镁的测定：原子吸收分光光度法[ 1 3 ]；钾的测定：
火焰发射光谱法[1 4]。
2 结果与分析
2.1 藻渣粗纤维得率及助滤剂含量
藻渣经过离心分离，称量干燥后的粗纤维，计
算藻渣粗纤维得率为 25.4%，干燥后的助滤剂得率为
60.2%。粗纤维中酸不溶性成分含量为 0 .0013g/kg，
测定时，酸溶解后的坩埚底部无明显肉眼可见颗粒状
物质，可认为粗纤维中已不含助滤剂杂质，其酸不
溶性成分为藻渣酸不溶性灰分。这说明，采用梯度
离心方式，在此离心条件下，可完全除去助滤剂杂
质，得到纯净的藻渣粗纤维，同时可回收到大量的江
蓠加工助剂。
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2.2 藻渣粗纤维活性指标
对粗纤维进行膨胀力和持水力测定，结果分别为
3.37mL/g和 285.33%，藻渣粗纤维的膨胀力和持水力均
较低，因此为了提高膳食纤维活性，需要对藻渣粗纤
维进行酶解改性，以增加可溶性膳食纤维含量。
2.3 酶解单因素试验
根据预试验结果，分别选定料液比、加酶量、酶
解 pH 值、酶解温度和酶解时间 5个因素，以水溶性膳
食纤维得率( %)为指标，进行单因素试验。
2.3.1 料液比
称取 5 份粗纤维，每份 2 g，分别加水 3 0、4 0、
50、60、70mL，即料液比分别为 1:15、1:20、1:25、
1:30、1:35，加酶量 20FBG/g，酶解 pH4.0，酶解温度
50℃，酶解时间 2h。待酶解结束，立即煮沸灭酶，按
照方法测定可溶性膳食纤维得率，每个处理做 3 次平
行。结果见图 1 。
由图 1 可见，随着料液比的增大，可溶性膳食纤
维得率不断增大，随后又不断降低。当料液比为 1:25
时，可溶性膳食纤维得率达到最大为 18 . 82 %，当料
液比为 1:35时，可溶性膳食纤维得率最低为 15.38%。
这是因为，料液比较低时，过滤困难，导致水溶性
膳食纤维得率测定值偏低，而当料液比过大时，酶解
底物浓度降低，影响酶解效果，可溶性膳食纤维得率
也偏低。
2.3.2 加酶量
称取 6份水粗纤维，每份 2g，分别加水 50mL，分
别加入不同体积复合植物水解酶使其加酶量分别为：
0、5、10、15、20、25FBG/g，其他条件同 2.3.1节。
待酶解结束，立即煮沸灭酶，按照测定可溶性膳食纤
维得率，每个处理分别做 3 次平行。结果见图 2。
由图 2可见，随加酶量的增加，可溶性膳食纤维得
率不断增大，当加酶量大于 20FBG/g时，可溶性膳食纤
维得率为 18.05%，趋于稳定，当加酶量为 25FBG/g时，
可溶性膳食纤维得率达最大为 18.12%。
2.3.3 酶解 pH值
称取 5份粗纤维，每份 2g，分别加入 50mL水调节
料液比为 1:25，用稀盐酸调节 pH3.0、3.5、4.0、4.5、
5.0，其他条件同 2.3.1节。待酶解结束，立即煮沸灭
酶，按照测定可溶性膳食纤维得率，每个处理分别做 3
次平行。结果见图 3。
由图 3 可见，在 pH 值低于 4 .0 以下时，随着 pH
值的升高，可溶性膳食纤维得率不断增大，当 pH 4 .0
时，可溶性膳食纤维得率达最高为 15.25%，pH值大于
4.0后，可溶性膳食纤维得率不断下降。这是因为复合
植物水解酶 Viscozymel的最适 pH值为 4.0左右，此时
酶催化效率最高。
2.3.4 酶解时间
图 1 料液比对可溶性膳食纤维得率的影响
Fig.1 Effect of material/liquid ratio on SDF yield
20
19
18
17
16
15
14可
溶
性
膳
食
纤
维
得
率
/%
料液比(g/mL)
1:15 1:20 1:25 1:30 1:35
图 2 加酶量对水溶性膳食纤维得率的影响
Fig.2 Effect of enzyme dosage on SDF yield
19
18
17
16
15
14
13
12可
溶
性
膳
食
纤
维
得
率
/%
加酶量 /(FBG/g)
0 5 10 15 20 25 30
图 3 酶解 pH 值对水溶性膳食纤维得率的影响
Fig.3 Effect of hydrolysis pH on SDF yield
16
15
14
13
12可
溶
性
膳
食
纤
维
得
率
/%
pH
3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
图 4 酶解时间对水溶性膳食纤维得率的影响
Fig.4 Effect of hydrolysis time on SDF yield
16
15
14
13
12
11
10可
溶
性
膳
食
纤
维
得
率
/%
酶解时间/h
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
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称取 5 份粗纤维，每份 2g，分别加入 50 mL 水，
其他条件同 2.3.1节，酶解时间分别控制为 0.5、1.0、
1 .5、2 . 0、2 .5 h。待酶解结束，立即煮沸灭酶，按照
测定可溶性膳食纤维得率，每个处理分别做 3 次平行。
结果见图 4。
由图 4可见，在开始酶解到酶解 1.5h内，随着酶
解时间的延长，可溶性膳食纤维得率逐渐提高，1.5h时
达最高值为 14.88%，1.5h后逐渐降低。
2.3.5 酶解温度
称取 5份粗纤维，每份 2g，分别加入 50mL水，其
他条件同 2.3.1节，调节酶解温度分别为35、40、45、50、
55℃。待酶解结束，立即煮沸灭酶，按照测定可溶性膳
食纤维得率，每个处理分别做 3 次平行。结果见图 5。
由图 5可见，在 35～50℃温度范围内，随着温度的
升高，可溶性膳食纤维得率逐渐提高，当温度 50℃时，
可溶性膳食纤维得率最高为 15.17%，超过 50℃后，可溶
性膳食纤维得率趋于降低。这是因为此温度在复合植物
水解酶Viscozymel最适温度范围内，酶催化效率最大。
2.4 酶解正交试验
根据单因素试验结果，选取料液比、加酶量、pH
值、酶解温度和酶解时间 5个因素，每个因素各取 4个
水平，进行正交试验，优化酶解条件。正交试验因素
水平如表 1，以可溶性膳食纤维得率为考察指标，选用
L 16(4 5)正交表进行试验，结果见表 2。
因素
水平
A 料液比
B 加酶量 / C 酶 D 酶解 E 酶解
(FBG/g) 解 pH 时间 /h 温度 /℃
1 1:15 10 3.5 1.0 45
2 1:20 15 4.0 1.5 50
3 1:25 20 4.5 2.0 55
4 1:30 25 5.0 2.5 60
表 1 藻渣膳食纤维制备工艺正交试验因素水平表 L16(45)
Table 1 Coded values and corresponding real values of the hydrolysis
parameters tested in orthogonal array design
因素
试验号 A 料液 B 加酶 C 酶解 D 酶解 E 酶解
可溶性膳食
比 量 pH 时间 温度
纤维得率*/%
1 1 1 1 1 1 12.30
2 1 2 2 2 2 15.46
3 1 3 3 3 3 22.33
4 1 4 4 4 4 19.83
5 2 1 2 3 4 12.86
6 2 2 1 4 3 18.37
7 2 3 4 1 2 19.92
8 2 4 3 2 1 17.94
9 3 1 3 4 2 21.80
10 3 2 4 3 1 20.81
11 3 3 1 2 4 16.86
12 3 4 2 1 3 19.24
13 4 1 4 2 3 18.58
14 4 2 3 1 4 17.18
15 4 3 2 4 1 22.88
16 4 4 1 3 2 21.28
k1 17.480 16.385 17.203 17.160 18.482
k2 17.273 17.955 17.610 17.210 19.615
k3 19.677 20.497 19.813 19.320 19.630
k4 19.980 19.572 19.785 20.720 16.682
R 2.707 4.112 2.610 3.560 2.948
注：* .相对于粗纤维干质量计。
表 2 藻渣膳食纤维制备工艺正交试验设计及结果分析
Table 2 Orthogonal array design matrix and results
由表 3极差分析可知，5个因素对可溶性膳食纤维
得率的影响大小依次为 RB＞ RD＞ RE＞ RA＞ RC，加酶
量＞酶解时间＞酶解温度＞料液比＞酶解 pH 值，最佳
工艺条件为A4B3C3D4E3，即料液比1:30、加酶量 20FBG/g、
酶解 pH4.5、酶解时间 2.5h、酶解温度 55℃。由于正
交表中无此组合，因此按照 A4B3C3D4E3组合进行验证实
验，结果测得水溶性膳食纤维得率为 24.63%(相对于粗
纤维)，优于正交表中所有组合。
2.5 膳食纤维理化分析
藻渣膳食纤维常规成分、膨胀力和持水力的分析结
果见表 3。
由表 3可见，通过复合植物水解酶制备的藻渣膳食
纤维，其粗蛋白含量较低，仅为 0.94%，钙含量较低为
0.81%，铁、镁、钾含量较高，因此本藻渣膳食纤维是
一种低蛋白，富含多种微量元素的海藻膳食纤维；藻渣膳
食纤维活性指标与酶解前粗纤维相比，膨胀力由3.37mL/g
提高为 10.25mL/g，持水力由 285%提高为 541.6%，这两
项功能性指标比西方国家常用的标准麸皮膳食纤维的功能
性指标(膨胀力 4mL/g，持水力 400%)[15-16]要高出很多。
指标 粗蛋白/% 灰分/% 镁/% 钙 /% 钾/% 铁/(mg/kg) 膨胀力/(mL/g) 持水力/%
含量 1.34 7.14 1.03 0.81 4.26 73 10.25 541.6
表 3 膳食纤维理化成分及活性指标 (干质量计 )
Table 3 Proximate composition, swelling power and water-holding capacity of the SDF prepared in this study
图 5 酶解温度对水溶性膳食纤维得率的影响
Fig.5 Effect of hydrolysis temperature on SDF yield
16
15
14
13
12
11
10可
溶
性
膳
食
纤
维
得
率
/%
酶解温度 /℃
35 40 45 50 55
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3 讨 论
3.1 琼胶藻渣主要成分
目前，琼胶生产过程中的平均出胶率在 10%～15%
之间，琼胶生产后产生大量的藻渣，平均每处理 1吨江
蓠原料，就会产生约 1.5～2.0吨左右的琼胶藻渣。经初
步分析，琼胶藻渣中粗纤维约占 2 0 %、助滤剂约占
40%、水分约占 35%，因此助滤剂和粗纤维是藻渣中的
主要成分。由于助滤剂为细砂粒状，主要成分为 SiO 2
和 A l 2O 3 等矿物成分，且均匀分散于藻渣中，很难去
除。因此琼胶藻渣一直没有得到充分利用，琼胶生产
企业大都作为废弃物直接倾倒，不但对环境造成不可修
复性污染，也造成 8 0% 以上的海藻资源浪费。
3.2 藻渣粗纤维分离净化
琼胶藻渣中粗纤维的分离与纯化是藻渣利用的关键
技术。助滤剂为硅酸盐组分，其比重为 2.4g/cm3 左右，
远大于粗纤维的比重。因此，本研究利用两者的比重
差，在水溶液中，采用梯度离心的方法使两者分层而得
到分离。通过反复试验，藻渣先加入 15倍体积水(g/mL)，
2500r/min离心 10min，取上层沉淀，再加入 10倍体积
水(g/mL)，3500r/min离心 5min，取上层沉淀物，即得
纯净的藻渣粗纤维，两次离心的下层沉淀物即为助滤
剂。经分析，藻渣粗纤维得率为 25.4%(干质量计)，粗
纤维中酸不溶性灰分为 0.0013g/kg，干燥后的助滤剂得
率为 60.2%(干质量计)。经过两者分离，回收到的藻渣
粗纤维可作为制备膳食纤维的原料，回收到的助滤剂可
作为琼胶生产过程再利用，从而节约琼胶生产成本。
3.3 藻渣粗纤维酶解改性
膳食纤维的功能活性与其水溶性膳食纤维和不溶性
膳食纤维比例具有较大的相关性，水溶性膳食纤维含量
高，其膨胀力、持水力活性指标也相应较高，其应用
也更广泛。研究中，对离心分离的粗纤维经粉碎后，
测得其膨胀力和持水力分别为 3.37mL/g和 285%，活性
指标均较低，因此需要对粗纤维进行改性研究，以提
高其功能活性。琼胶制备过程中海藻已经较高浓度和长
时间的碱液处理，蛋白质、脂肪和淀粉等成分在藻渣
粗纤维中的含量已很低，因此对藻渣粗纤维的改性，主
要降解其纤维素，降低分子质量、增加亲水性，从而
提高膳食纤维活性指标。本研究选用复合植物水解酶
(含阿拉伯聚糖酶、纤维素酶、β-葡聚糖酶、半纤维
素酶和木聚糖酶)对净化的粗纤维进行了酶解改性试验，
并对酶最佳工艺条件进行了优化试验，按照优化工艺条
件酶解，可溶性膳食纤维得率为 24.63%(相对于粗纤
维)，总膳食纤维得率为 20.34%(相对于藻渣，干质量
计)，制备的膳食纤维膨胀力为 10.25mL/g，持水力为
541.6%，活性得到大幅提高。
参 考 文 献 ：
[1] 吴素萍. 酶法提取玉米渣膳食纤维及功能特性的研究[J]. 粮食加工,
2007(5): 45-48.
[2] 张钟, 董永清, 徐丽红, 等. 糯玉米皮渣中膳食纤维的提取、纯化
及理化性质研究[J]. 粮食与饲料工业, 2004(3): 20-22.
[3] 吴少福, 沈勇根, 上官新晨, 等. 紫红薯渣、膳食纤维和漂白膳食
纤维物化特性分析[J]. 中国粮油学报, 2011, 26(2): 28-32.
[4] 丰来, 王征, 左斌. 酶法提取分离甘薯渣可溶性膳食纤维的研究[J].
现代生物医学进展, 2009, 9(12): 2273-2276.
[5] 吕金顺, 杨声, 王小芳, 等. 马铃薯渣制膳食纤维的工艺研究[J]. 中
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[6] 吴光旭, 朱琳. 蚕豆粉渣膳食纤维提取及功能性质研究[J]. 长江大
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