全 文 ：雪莲果中SDF的提取工艺及特性研究
张会香，杨世军，郑伟婵
（桂林理工大学广西矿冶与环境科学实验中心，桂林理工大学化学与生物工程学院，广西桂林 541004）
摘 要：以雪莲果为材料，采用单因素试验和正交试验对热水浴法制备水溶性膳食纤维的工艺进行优化设计。影响雪
莲果中水溶性膳食纤维提取的得率主要因素有：酸的种类、料液比、反应液的 pH、提取时间、提取温度。实验表明，雪莲
果水溶性膳食纤维的最佳提取工艺条件：盐酸浸提、料液比 1 ∶ 5（g/g）、pH为 6.0、提取时间 120 min、温度 80℃，此条件下
雪莲果水溶性膳食纤维的提取率可达到 5.43 %。各因素的影响次序为：料液比>提取温度>反应时间>pH。雪莲果水溶性膳
食纤维的持水力、膨胀力、结合水力分别为 2.676 g/g、1.904 mL/g、1.545 g/g，对不饱和脂肪酸的吸附力为 1.370 g/g。
关键词：雪莲果；水溶性膳食纤维；提取工艺；特性
Studies on the Extraction and Characteristics of Water-soluble Dietary Fiber from Yacon
ZHANG Hui-xiang，YANG shi-jun，ZHENG Wei-chan
（Guangxi Scientific Experiment Center of Mining，Metallurgy and Environment，College of Chemistry and
Bioengineering，Guilin University of Technology，Guilin 541004，Guangxi，China）
Abstract：Yacon as the experimental raw material in the paper， the hot water extraction technologies of water-
soluble dietary fiber from yacon were optimized by single factor and orthogonal experiments. The main factors
affecting on the extraction rate of water-soluble dietary fiber in the yacon， acid types， solid-liquid ratio， time，
temperature. Experiments showed that the optimal condition were using hydrochloric acid extraction， the ration of
raw material 1 ∶ 5， pH6.0， extraction time 120 min， extraction temperature 80 ℃， under these conditions the
yacon water-soluble dietary fiber extraction rate of 5.43 %.The order of factors solid to liquid ratio> extraction
temperature> reaction time> pH value. Yacon water-soluble dietary fiber of water holding capacity， swelling
power， combined with hydraulic were 2.676 g/g，1.904 mL/g，1.545 g/g， and unsaturated fatty acid absorption
edge was 1.370 g/g.
Key words：Yacon； water-soluble dietary fiber； extraction process； characteristics
基金项目：广西矿业与环境科学实验中心资助项目（一般项目
KH2011YB017）
作者简介：张会香（1975—），女（汉），副教授，硕士，研究方向：天然产
物研究与开发。
食品研究与开发
Food Research And Development
2014年 5月
第 35卷第 10期
DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2014.010.004
膳食纤维（DF）是指能抗人体小肠消化吸收的，而
在人体大肠能部分或全都发酵的可食用植物性成分、
碳水化合物及其类似物质的总和。尽管膳食纤维不能
为人体提供任何营养，但研究发现现代“文明病”（肥胖
症、高血压、冠心病、糖尿病、结肠癌等）的发病率与膳
食纤维摄入量减少有关，因此称之为人体必需的“第
七营养素”。膳食纤维按溶解性可分为水溶性膳食纤
维（SDF）与水不溶性膳食纤维（IDF），SDF具有利于粪
便排出，可预防冠心病等心血管疾病的发生；预防胆
结石的形成；可调节血糖；改善肠道菌群，预防肠癌等
功能[1-5]。21世纪将是功能性食品的世纪，膳食纤维因
其突出的保健功能而被广泛认识和使用。
雪莲果，学名“Smallanthus snnchifalius”属菊科，葵
花属植物，故又称为菊薯，原产自南美洲的安第斯山
脉，是当地印第安人的一种传统根茎食品[6] ,雪莲果块
根含有大量的水分及糖类，主要是低聚糖，并含有酚
酸、类黄酮、萜类、挥发性油、20种氨基酸和钙、铁、钾、
硒等矿物质和微量元素，有较高的营养价值[7]。雪莲果
块根不含淀粉，其中低聚果糖是主要的糖类物质，也
是良好的 SDF，占果实干物质的 45 %~65 %，占低聚果
糖总量 80 %~90 %[6]，是世界无公害纯天然第三代药用
型水果。目前国内外对于雪莲果的研究主要集中在化
学成分和药理作用方面，对雪莲果的利用还处于制成
雪莲果干果、果酱、果酒、干粉、糖浆、果醋的开发阶段，
分离提取
13
而对于雪莲果 SDF的研究和开发利用很少。因此，本
实验以雪莲果为研究对象，对雪莲果 SDF的提取工艺
及特性进行研究，为雪莲果 SDF的开发利用提供理论
参考。
1 仪器与试剂
1.1 试剂
雪莲果购于桂林市雁山镇市场，选取品质优良、
新鲜无霉变、完好的雪莲果，将其洗净去皮，切片烘干，
粉碎密封于冰箱中保存备用。
所用试剂均为分析纯。
1.2 仪器
SHB-Ⅲ型循环水式多用真空泵、DK-S24型电热
恒温水浴锅：郑州长城科工贸有限公司；RE-52AA型
旋转蒸发仪：上海亚荣生化仪器厂；2K-82B型电热真
空干燥箱：上海实验仪器厂有限公司；H-100型华晨高
速多功能粉碎机：浙江省永康市金穗机械制造厂；
LXJ-IIB型飞鸽牌离心机：上海安亭科学仪器厂；BS—
20S型电子天平：北京赛多利斯天平有限公司。
2 试验方法
2.1 工艺流程
雪莲果果粉→料液混合→调 pH→水浴→抽滤
（滤液）→醇沉→离心沉淀→沉淀物→真空干燥→SDF
样品称重
2.2 雪莲果 SDF提取率的测定
SDF提取率 =提取 SDF质量（g）/果粉的绝干质量
（g）×100 %
2.3 单因素试验
2.3.1 酸的种类
在提取温度 90℃，pH2.0，反应 1.5 h，料液比（g/g）=
1 ∶ 10的条件下，分别以 0.1 mol/L的盐酸、柠檬酸、醋
酸为提取溶剂对雪莲果中 SDF进行提取，确定提取用
最佳的酸的种类。
2.3.2 料液比
分别以 1 ∶ 5、1 ∶ 10、1 ∶ 15、1 ∶ 20、1 ∶ 25 g/g为料液
比，时间 0.5 h，pH为 5.0的反应液，水浴 70 ℃温度下
提取。测定雪莲果中 SDF提取率，确定最佳料液比。
2.3.3 反应液的 pH
分别配制 pH 为 2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0 的酸溶
液，水浴温度 70 ℃，时间 0.5 h，最佳料液比条件下提
取。测定雪莲果中 SDF提取率，确定最佳 pH。
2.3.4 提取时间
分别取 30、60、90、120、150 min，水浴温度 70 ℃，
最佳料液比和 pH条件下提取，测定雪莲果中 SDF提
取率，确定最佳提取时间。
2.3.5 提取温度
分别设定 40、50、60、70、80、90、100 ℃，最佳料液
比，最佳提取时间和最佳 pH条件下提取，测定雪莲果
中 SDF提取率，确定最佳提取温度。
2.4 正交试验
根据单因素试验确定料液比、水浴温度、提取时
间、pH为正交试验的 4个因素，选取 L9（34）正交试验
表进行正交试验，确定最佳提取参数。
2.5 理化特性的研究
2.5.1 物理特性
观察雪莲果 SDF的色、味、形态和稳定性，及在水
中的溶解性。
2.5.2 化学特性
2.5.2.1 持水力[8]
称取 2.000 g样品放入 100 mL烧杯中，加入 20 ℃
蒸馏水 40 mL常温下浸泡 1 h后，在定量滤纸上沥干
样品水分，并将其迅速转入表面皿中称重。按下式计
算持水力：
持水力=[样品湿重（g）－样品干重（g）]/样品干重（g）
2.5.2.2 膨胀力[8]
称取 0.100 g样品，置于 50 mL量筒中，吸 5 mL蒸
馏水加入其中，振荡后在 25 ℃条件下密封放置 24 h，
读取量筒中液体样品的体积。按下式计算膨胀力：
膨胀力=[溶胀后纤维体积（mL）－干品体积（mL）]/
样品干重（mL）
2.5.2.3 结合水力[8]
称取 1.000 g样品，置于平皿中，加入 20 ℃蒸馏水
20 mL，室温下保持 1 h后移置定量滤纸上沥干水分，
将湿样移入 10 mL刻度离心管中，在 4 000 r/min条件
下离心 5 min后弃去水分，所获得湿样所含水分即为
结合水，其与干样的重量之比即为结合水力。按下式
计算结合水力：
结合水力=[离心后样品湿重（g）－样品干重（g）]/
样品干重（g）
2.5.2.4 对不饱和脂肪酸的吸附力
参考 Sangnark[9]的方法，称取样品 3.000 g，浸泡于
24 g的食用化生油中，37℃静置 1 h，然后在 4 000 r/min
的条件下离心 20 min，除去上层油，残渣用滤纸吸干游
离的花生油，称湿样重量。按下式计算对不饱和脂肪
酸的吸附力（g/g）：
吸油量=[湿样重（g）－样品干重（g）]/样品干重（g）
3 结果与分析
3.1 单因素试验
3.1.1 酸的种类对雪莲果 SDF提取率的影响
酸的种类对雪莲果 SDF提取率的影响结果见表 1。
分离提取张会香，等：雪莲果中SDF的提取工艺及特性研究
14
由表 1可知，盐酸的提取率最高，而且提取耗酸
量较少、成本低。柠檬酸的提取率虽然提取率也挺高，
但耗酸量也最大、成本高。醋酸的提取率低且提取的
产品有刺激性气味。综合考虑 SDF的提取率和成本的
问题，选择盐酸为最佳。
3.1.2 料液比对雪莲果 SDF提取率的影响
料液比对雪莲果 SDF提取率的影响见图 1。
由图 1可看出：雪莲果中 SDF的提取率在料液比
从 1 ∶ 5增加到 1 ∶ 10时增大到最高点，在 1 ∶ 15时有
呈下降趋势，在 1 ∶ 20时有略有增加，之后又减小，但
变化幅度不大。考虑到增大水料比会加大提取液浓缩
的难度，也会增加乙醇沉淀时的用量，因此，选用最佳
料液比为 1 ∶ 10。
3.1.3 pH对雪莲果 SDF提取率的影响
pH对雪莲果 SDF提取率的影响见图 2。
由图 2可发现：pH在 2.0~7.0范围内，SDF的提取
率随着 pH上升而增加，在 pH6.0时提取率最大。说明
雪莲果中 SDF在弱酸性条件下溶出较多。因此 pH以
6.0较为适宜。
3.1.4 时间对雪莲果 SDF提取率的影响
时间对雪莲果 SDF提取率的影响见图 3。
由图 3分析可知：提取时间在 30 min~120 min范
围内，提取率随提取时间延长呈上升的趋势，提取时
间 120 min时达最大值，此后时间延长，提取率反而有
所减小。可能长时间的提取会对部分 SDF结构造成破
坏，导致提取率下降。所以提取时间选取 120 min。
3.1.5 温度对雪莲果 SDF提取率的影响
温度对雪莲果 SDF提取率的影响见图 4。
由图 4知，随着提取温度增大，其提取率先增大然
后又下降，在 70℃时提取率最大。其原因可能是：部分
SDF耐热性较差，如果处理温度过高，会引起结构破坏，
从而使产率下降。因此选择提取的最佳温度为 70℃。
3.2 正交试验
根据单因素试验结果确定影响雪莲果 SDF提取
率的主要因素为提取温度、时间、pH及料液比，因素水
平见表 2。
在最佳水平条件下上下各选一个水平即三水平，
表 1 酸的种类对 SDF提取率的影响
Table 1 Effect of the type of acid on productivity of SDF
酸的种类 提取率/%
盐酸 3.18±0.20
柠檬酸 2.48±0.20
醋酸 1.03±0.37
图 1 料液比对 SDF提取率的影响
Fig.1 Effect of solid-liquid ratio on productivity of SDF
图 2 pH对 SDF提取率的影响
Fig.2 Effect of pH on productivity of SDF
3.15
3.10
3.05
3.00
2.95
2.90
2.85
2.80
2.75
SD
F
提
取
率
/%
1∶5 1∶25
料液比/（g/g）
1∶10 1∶15 1∶20
3.25
3.20
3.15
3.10
3.05
3.00
2.95
SD
F
提
取
率
/%
0 8
pH
1 2 3 4 5 6 7
4.65
4.60
4.55
4.50
4.45
4.40
4.35
4.30
4.25
4.20
4.15
SD
F
提
取
率
/%
0 120
温度/℃
20 40 60 80 100
图 4 温度对 SDF提取率的影响
Fig.4 Effect of temperature on productivity of SDF
3.65
3.60
3.55
3.50
3.45
3.40
3.35
3.30
SD
F
提
取
率
/%
0 160
时间/min
20 40 60 80 100 120 140
图 3 时间对 SDF提取率的影响
Fig.3 Effect of time on productivity of SDF
表 2 正交试验因素水平表
Table 2 Factor and level of orthogonal experiment
水平
因素
A料液比/（g/g） B温度/℃ C时间/min D pH
1 1∶5 60 90 5.0
2 1∶10 70 120 6.0
3 1∶15 80 150 7.0
张会香，等：雪莲果中SDF的提取工艺及特性研究分离提取
15
选L9（34）正交试验表进行正交试验，正交试验结果见
表 3，并确定最佳提取条件。
由表 3中可知，各因素的影响顺序为 A>B>C>D，
即影响雪莲果 SDF的提取率最显著因素为料液比，其
次为提取温度和提取时间，pH的影响较小。各因素的
最佳水平为：A（料液比/（g/g））选取 1 ∶ 5，B（温度/℃）取
80 ℃，C（时间/min）取 120 min，D（pH）取 6.0 为好，即
A1B3C2D2是雪莲果 SDF的提取的最佳参数。由于得出
的最佳参数未在正交试验表中出现，所以需要再进行
验证试验，验证试验结果见表 4。
从表 4可知，在最佳参数条件下雪莲果 SDF提取
率平均值为 5.43 %，高于正交试验的最大提取率，说
明得到的最佳参数确为最优，即料液比 1 ∶ 5、提取温度
80℃、提取时间 120 min、pH6.0。
3.3 理化特性的研究
3.3.1 物理特性
实验结果发现，雪莲果 SDF为淡黄色粉末，味微
甜，无臭，热稳定性好，暴露空气中易受潮，有良好的
水溶性，但不溶于乙醇、丙酮、乙醚等有机溶剂。
3.3.2 化学特性
SDF能增加人体排泄物的体积，缩短肠内的通过
时间，增强消化道功能来解除便秘，减少吸收或吸附
食物中致癌物质对人体危害，或延长葡萄塘的吸收速
度，结合或放出矿物质和通过发酵产生挥发性短链脂
肪酸，阻止胆固醇吸收，促进粪便内中性胆固醇排同
时明显降低食物热能、糖、脂肪，从而减少心血管疾病
的发生。水溶性纤维素具有较强的吸水膨胀性，使人
具有增加饱腹感、能适当减少进食量，也使人不易产
生饥饿感，达到减肥的目的。膳食纤维的作用与其持
水力、膨胀力有密切的关系。对雪莲果 SDF的理化性
质测定结果见表 5。
由表 5可知，雪莲果 SDF的持水力、膨胀力、结合
水力、对不饱和脂肪酸的吸附作用能力都较好。说明
雪莲果 SDF对于预防便秘、结肠癌和减少肥胖的发生
具有积极的作用。
4 结论
通过单因素试验和正交试验确定水浴法提取雪
莲果 SDF的最佳工艺条件为：料液比（g/g）选取 1 ∶ 5，
温度为 80℃，时间为 120 min，pH为 6.0。在此条件下
雪莲果 SDF的提取率可达到 5.43 %。特性研究结果表
明，雪莲果 SDF有较好的理化特性，可作为功能食品
基料应用于食品生产中，具有广阔的开发前景。
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收稿日期：2013-05-14
表 3 正交试验结果分析
Table 3 Design and results of orthogonal experiment
试验号
因素
提取率/%
A料液比 B温度 C时间 D pH
1 1 1 1 1 3.34
2 1 2 2 2 4.60
3 1 3 3 3 5.00
4 2 2 3 1 3.08
5 2 3 2 2 3.76
6 2 1 1 3 3.03
7 3 3 2 1 3.65
8 3 1 3 2 3.14
9 3 2 1 3 3.24
k1 0.215 6 0.158 4 0.160 1 0.167 8
k2 0.164 4 0.181 8 0.200 2 0.191 6
k3 0.167 2 0.207 0 0.187 0 0.187 8
R 0.051 2 0.048 6 0.040 0 0.023 8
表 4 验证实验结果
Table 4 Results of the test and verify
试验号 提取率/%
1 5.49
2 5.54
3 5.26
平均值 5.43
表 5 SDF的理化性质
Table 5 Physical and chemical characteristics of SDF
样品
持水力/
（g/g）
膨胀力/
（mL/g）
结合水力/
（g/g）
对不饱和脂肪酸
的吸附作用 /（g/g）
SDF 2.676±0.062 1.904±0.058 1.545±0.070 1.370±0.125
分离提取张会香，等：雪莲果中SDF的提取工艺及特性研究
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