全 文 ：农产品加工 2015年第7期
摘要：以绿豆皮为原料，采用碱法提取不溶性膳食纤维。通过单因素试验考察碱液质量分数、水浴温度、液料比、
水浴时间4个因素对绿豆皮不溶性膳食纤维提取率的影响，并在此基础上采用正交试验优化绿豆皮不溶性膳食纤维
的提取工艺。同时，研究不同粒度绿豆皮不溶性膳食纤维的性质。结果表明，绿豆皮不溶性膳食纤维的优化工艺为
碱液质量分数1.0%，水浴温度70℃，水浴时间4.0 h，液料比20∶1（mL∶g），该条件下不溶性膳食纤维提取率达
61.09%。绿豆皮不溶性膳食纤维的持水性、膨胀性和持油性随着粒度的降低而下降。
关键词：绿豆皮；不溶性膳食纤维；提取工艺；持水性；膨胀性；持油性
中图分类号：TQ461 文献标志码：A doi：10.3969/jissn.1671-9646（X）.2015.07.032
Optimization Extraction of Insoluble Dietary Fiber from
Phaseolus Radiatus Hull and Its Properties
WANG Qian，*MA Liping，JIAO Kunpeng，ZHANG Qiuping，KOU Yating，XU Jin，CAO Weimin
（College of Food and Bioengineering，Henan University of Science and Technology，Luoyang，Henan 471023，China）
Abstract：The insoluble dietary fiber is extracted fromPhaseolus Radiatus hull by alkaline hydrolysis．The effects of NaOH
concentration，water bath temperature，bath time and liquid-solid ratio on the extraction yield of soluble dietary fiber are in-
vestigated. The optimal extraction condition of insoluble dietary fiber is studied by the orthogonal test. And then water-holding
capacity，swelling capacity and oil-holding capacity of insoluble dietary fiber with different size are also determined. The re-
sults show that the optima extraction conditions are：NaOH concentration is 1.0%，extraction temperature is 70℃，extra tion
time is 4.0 h，ratio of water to material is 20∶1（mL∶g） . Under this condition，the extraction rate of insoluble dietary fiber
is 61.09%. Water-holding capacity，swelling capacity and oil-holding capacity of insoluble dietary fiber fromPhaseolus Radia－
tus hull decreases when particle size is reduced.
Key words：Phaseolus Radiatus hull；insoluble dietary fiber；extraction technology；water-holding capacity；swelling capac-
ity；oil-holding capacity
收稿日期：2015-03-30
基金项目：河南科技大学大学生研究训练计划（SRTP） 项目（2014119）；河南科技大学博士启动基金（4009-13480047）。
作者简介：王 倩（1992— ），女，在读本科，研究方向为生物工程。
*通讯作者：马丽苹（1979— ），女，博士，副教授，研究方向为食品生物技术。
膳食纤维是指在人体小肠中不被消化吸收，而
在大肠中能完全或部分被微生物发酵利用的植物性
食品成分、碳水化合物及其类似物的总和[1]。根据其
在热水中的溶解性可以分为可溶性膳食纤维（Solu-
ble dietary fiber，SDF） 和不溶性膳食纤维（Insoluble
dietary fiber，IDF） 两大类[2]。SDF包括寡糖、改性糊
精、改性纤维素、合成多糖以及植物胶体等，在食
品中主要起胶凝、增稠和乳化的作用；IDF主要包括
纤维素、半纤维素、木质素、原果胶和植物蜡等，
在食品中主要起填充作用，具有软化粪便、促进肠
道蠕动、缓解便秘和预防肠癌等作用[3]。
绿豆，别名植豆、青小豆、吉豆，为豆科一年
生草本植物的种子。我国绿豆资源较为丰富，全国
大部分地区均有种植[4]。绿豆皮为绿豆加工副产物，
占绿豆总质量的7％~10％[5]。目前，我国绿豆加工生
产过程不剥离种皮的工艺占80%以上，每年产生大量
的绿豆皮残留于豆粕或混在豆渣中，用作畜、禽饲
料。研究发现，绿豆皮中纤维素含量占50%~60%[5]，
合理开发绿豆皮膳食纤维，把它转化成功能性食品
添加剂，将具有很好的发展前景。
本文以绿豆发芽后下脚料——绿豆皮为原料，
采用碱提法制备水不溶性膳食纤维，并对水不溶性
膳食纤维的特性进行分析，以期为拓宽绿豆皮的利
用途径提供依据。
1 材料与方法
1.1 材料
绿豆皮，购自洛阳新农村豆芽有限公司，烘干
绿豆皮不溶性膳食纤维提取及其性质研究
王 倩，*马丽苹，焦昆鹏，张秋萍，寇亚婷，徐 瑾，曹伟民
（河南科技大学 食品与生物工程学院，河南 洛阳 471023）
文章编号：1671-9646（2015） 07b-0012-04
第7期（总第388期） 农产品加工 No.7
2015年7月 Farm Products Processing Jul.
2015年第7期
粉碎后过60 目筛，备用；NaOH、无水乙醇均为国
产分析纯。
1.2 主要仪器及器材
HH-S型恒温水浴锅，江苏金坛市易通电子有限
公司产品；JJ600型精密电子天平，美国双杰集团有
限公司产品；PHS-3C型pH计，广州市新英电器有
限公司产品；80-2型台式低速离心机，上海医疗器
械股份有限公司医疗设备厂产品；TDZ5-WS型多管
架自动平衡离心机，湖南湘仪实验室仪器开发有限
公司产品；101-2-BS型电热恒温鼓风干燥箱，上海
跃进医疗器械厂产品；FW177型粉碎机，北京市永
光明医疗仪器厂产品；SHZ-DⅢ型循环水真空泵，
巩义市科瑞仪器有限公司产品；RE-52A型旋转蒸发
仪，上海亚荣生化仪器厂产品。
1.3 试验方法
1.3.1 不溶性膳食纤维提取的基本流程
绿豆皮→清选→粉碎过筛→80%乙醇浸泡脱脂→
烘干粉碎→碱处理→离心→水洗至中性→干燥→不
溶性膳食纤维[6]。
1.3.2 绿豆皮不溶性膳食纤维提取率的测定
不溶性膳食纤维提取率：
Y=m1m2
×100%.
式中：m1——纤维质量，g；
m2——未处理绿豆皮质量，g；
1.3.3 单因素试验
以碱液质量分数、水浴时间、水浴温度、液料
比4个因素进行试验，确定影响绿豆皮不溶性膳食
纤维提取的合适条件。每个试验做3个平行，取平
均值。
（1） 碱液质量分数对绿豆皮不溶性膳食纤维提
取率的影响。分别称取1.0 g 绿豆皮于50 mL离心管
中，以液料比20∶1加入质量分数依次为0.5%，1.0%，
1.5%，2.0%，2.5%，3.0%的NaOH溶液，每一质量
分数取3个平行。将离心管置于70℃的水浴锅中水
浴4 h，水浴结束后于3 000 r/min离心20 min，弃去
上清液，沉淀加水洗涤，直至pH值趋于中性，离心
取沉淀，置于50℃烘箱中烘至恒质量，计算提取率。
（2） 水浴时间对绿豆皮不溶性膳食纤维提取率
的影响。分别称取1.0 g绿豆皮于50 mL离心管中，
以液料比20∶1加入1%的NaOH溶液，置于70℃
的水浴锅中分别水浴1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.5，
4.0 h，每一时间取 3 个平行。处理结束后于转速
3 000 r/min下离心 20 min，弃去上清液，沉淀加水
洗涤，直至pH值趋于中性，离心取沉淀，置于50℃
烘箱中烘至恒质量，计算提取率。
（3） 水浴温度对绿豆皮不溶性膳食纤维提取率
的影响。分别称取1.0 g绿豆皮于50 mL离心管中，
按液料比 20∶1 加入 1%的 NaOH 溶液，分别置于
40，50，60，70，80，90℃的水浴锅中水浴3.5 h，
每一温度取3个平行。然后于转速3 000 r/min下离
心20 min，弃去上清液，沉淀加水洗涤，直至pH值
趋于中性，离心取沉淀，置于50℃烘箱中烘至恒质
量，计算提取率。
（4） 液料比对绿豆皮不溶性膳食纤维提取率的
影响。分别称取1.0 g绿豆皮于50 mL离心管中，按
液料比5∶1，10∶1，15∶1，20∶1，25∶1，30∶1
（mL∶g） 加入1%的NaOH溶液，置于70℃的水浴
锅中水浴 3.5 h，每组液料比取 3 个平行。于转速
3 000 r/min下离心20 min，弃去上清液，沉淀加水洗
涤，直至pH值趋于中性，离心取沉淀，置于50℃
烘箱中烘至恒质量，计算提取率。
1.3.4 正交试验设计方法
在单因素试验的基础上，选取碱液质量分数、
水浴时间、水浴温度、液料比作为主要影响因素，
以不溶性膳食纤维的提取率为指标，进行L9（34）正交
试验，确定碱法提取膳食纤维的最佳提取工艺条件。
L9（34）正交试验因素与水平设计见表1。
1.4 不溶性膳食纤维特性研究
将绿豆皮不溶性膳食纤维分别过100目，80目，
60目，40目筛，以获得不同粒度的颗粒，然后测定
不同粒度绿豆皮不溶性膳食纤维的持水性、溶胀性
和持油性。
1.4.1 持水性测定[7]
分别称取1.000 g不同粒度的绿豆皮不溶性膳食
纤维置于100 mL烧杯中，加入75 mL蒸馏水，搅拌
24 h，然后于转速3 000 r/min下离心 30 min，除去
上清液，称质量。
不溶性膳食纤维持水能力为：
持水性（g/g） =m2-m1m1
.
式中：m2——湿质量，g；
m1——干质量，g。
1.4.2 膨胀性测定[7]
分别称取0.500 0 g不同粒度的绿豆皮不溶性膳
食纤维置于10 mL量筒中，读取不溶性膳食纤维体
积后，准确移取5.00 mL蒸馏水加入其中，振荡均匀
后于室温（25℃） 下放置24 h，读取不溶性膳食纤
维的体积。
表1 L9（34）正交试验因素与水平设计
水平
A水浴温度
θ /℃
B碱液质量分数
/%
C液料比
/mL∶g
D水浴时间
t /h
1
2
3
60
70
80
0.5
1.0
1.5
10∶1
15∶1
20∶1
3.0
3.5
4.0
王 倩，等：绿豆皮不溶性膳食纤维提取及其性质研究 13· ·
农产品加工 2015年第7期
不溶性膳食纤维膨胀性为：
膨胀性（mL/g） =V2-V1m1
.
式中：V2——浸泡后的体积，mL；
V1——干品体积，mL；
m1——干质量，g。
1.4.3 持油性测定[7]
分别称取0.400 0 g不同粒度的绿豆皮不溶性膳
食纤维置于10 mL离心管中，然后加入5 mL大豆色
拉油静置1 h，搅拌均匀，然后于转速3 000 r/min下
离心30 min，除去上清液，称质量。
持油性（g/g） =m2-m1m1
.
式中：m2——湿质量，g；
m1——干质量，g。
2 结果与分析
2.1 碱液质量分数对不溶性膳食纤维提取率的影响
碱液质量分数对不溶性膳食纤维提取率的影响
见图1。
由图1 可知，随着碱液质量分数的增加，不溶
性膳食纤维提取率逐渐增加。当碱液质量分数达到
1.0%左右时，不溶性膳食纤维提取率达到最大，为
59.19%；然而当碱液质量分数大于1.5%时，随着碱
液质量分数的继续增加，不溶性膳食纤维提取率逐
渐降低，这可能与不溶性膳食纤维开始被碱液分解有
关。因此，选择碱液质量分数0.5%，1.0%和 1.5%进
行正交试验。
2.2 水浴时间对不溶性膳食纤维提取率的影响
水浴时间对不溶性膳食纤维提取率的影响见
图2。
由图2 可知，随着水浴时间的增加，不溶性膳
食纤维的提取率逐渐增加。水浴时间为 1.0~2.5 h
时，不溶性膳食纤维提取率增幅最为明显；从2.5~
4.0 h，不溶性膳食纤维提取率虽仍在增加，但增幅
已开始降低；当水浴时间为3.5 h时，不溶性膳食纤
维提取率达到最大，为59.05%，随着水浴时间的继
续增加，不溶性膳食纤维提取率保持相对稳定。因
此，可以选择水浴时间3.0，3.5，4.0h进行正交试验。
2.3 水浴温度对不溶性膳食纤维提取率的影响
水浴温度对不溶性膳食纤维提取率的影响见图3。
由图3可知，随着水浴温度的上升，不溶性膳
食纤维提取率也逐渐上升，且在 70℃时达到最大
值，为57.24%；之后，随着水浴温度继续上升，不
溶性膳食纤维提取率又开始下降。因此，水浴温度选
取60，70，80℃进行正交试验。
2.4 液料比对不溶性膳食纤维提取率的影响
液料比对不溶性膳食纤维提取率的影响见图4。
由图4可知，随着液料比的增加，不溶性膳食
纤维提取率逐渐增加。当液料比为5∶1 ~ 20∶1时，
不溶性膳食纤维提取率增幅较为明显，并且在液料
比20∶1时，不溶性膳食纤维提取率达到最大，为
52.43%；当液料比大于20∶1时，不溶性膳食纤维
提取率开始缓慢下降；液料比 15∶1 与 20∶1 时，
不溶性膳食纤维提取率差异不显著。因此，可以选
择液料比10∶1，15∶1，20∶1进行正交试验。
2.5 正交试验
在单因素试验的基础上，采用正交试验对制备
工艺进行进一步的优化。
碱法提取绿豆皮不溶性膳食纤维的L9（34）正交试
验结果见表2。
由表2可知，这4种因素对不溶性膳食纤维提
取率影响的主次顺序为碱液质量分数> 水浴时间 >
水浴温度>液料比，即碱液质量分数对不溶性膳食
图1 碱液质量分数对不溶性膳食纤维提取率的影响
碱液质量分数/%
60
50
40
30
20
10
0
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0
提
取
率
/
%
◆◆
◆
◆◆◆
图2 水浴时间对不溶性膳食纤维提取率的影响
60
50
40
30
20
10
0
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5
提
取
率
/
%
水浴时间 t /h
◆
◆
◆
◆◆◆◆
◆
图3 水浴温度对不溶性膳食纤维提取率的影响
60
50
40
30
20
10
0
40 50 60 70 80 90
提
取
率
/
%
水浴温度 θ /℃
◆
◆
◆
◆
◆◆
图4 液料比对不溶性膳食纤维提取率的影响
60
50
40
30
20
10
0
5∶1
提
取
率
/
%
液料比/mL∶g
◆
◆
◆◆◆
◆
10∶1 15∶1 20∶1 25∶1 30∶1
14· ·
2015年第7期
表2 碱法提取绿豆皮不溶性膳食纤维的L9（34）正交试验结果
试验号 A B C D 提取率/%
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
1
1
2
2
2
3
3
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
2
3
1
3
1
2
1
2
3
3
1
2
2
3
1
42.83
53.45
51.14
53.83
59.39
46.18
39.67
58.06
27.83
R 9.28 14.90 7.18 10.99
K1
K2
K3
49.14
51.13
41.85
45.44
56.63
41.73
42.89
45.04
50.07
43.35
46.43
54.34
纤维的影响最大，其次为水浴时间，水浴温度和液
料比对其影响较小。极差分析可知，绿豆皮不溶性
膳食纤维的最佳碱提工艺为 A2B2C3D3，不在正交表
中，而正交表中最大提取率因素水平组合为 A2B2C3D1，
需要做验证试验。验证试验结果表明，提取绿豆皮
不溶性膳食纤维的最优条件为碱液质量分数 1.0%，
水浴温度70℃，水浴时间4.0 h，液料比20∶1。以
最佳工艺条件平行重复3组试验，测得的不溶性膳
食纤维的平均提取率为61.09%，优于正交试验结果，
故选此工艺条件为最佳不溶性膳食纤维提取条件。
2.6 理化性质分析
持水性、膨胀性和持油性是衡量不溶性膳食纤
维质量的重要指标，持水性、膨胀性和持油性越大，
生理活性越好。而不溶性膳食纤维颗粒大小不同，
其比表面积、表面基团和网格结构等都会改变，从
而进一步导致不溶性膳食纤维理化性质发生相应的
改变[8]。因此，本试验对按上述方法制备的不溶性膳
食纤维粉碎后，依次过100目、80目、60目、40目
筛网，测定其持水性、膨胀性和持油性。
绿豆皮不溶性膳食纤维的性质见表3。
由表3可知，绿豆皮不溶性膳食纤维的持水性、
膨胀性和持油性均随着粒度的减小而下降，这一点
与金晖等人[9]的研究一致，即绿豆皮不溶性膳食纤维
并不是越细越好，可以根据不溶性膳食纤维的具体
用途选择适当的粒度。比如，制作减肥胶囊时可以
选择比较大的粒度，利用其高持水性、膨胀性和持
油性而达到减肥目的；制作面包时，可以选择粒度
较小的不溶性膳食纤维，以免影响感官品质。
3 结论
通过单因素试验和正交试验，确定绿豆皮不溶
性膳食纤维的最佳提取工艺条件为碱液质量分数
1.0%，水浴温度 70℃，水浴时间 4.0 h，液料比
20∶1。此时的绿豆皮不溶性膳食纤维提取率最高，
提取率为61.09%。
绿豆皮不溶性膳食纤维的持水性、膨胀性和持
油性随着粒度的降低而下降，40目粒度时各项性能
最好，分别为5.66 g/g，5.20 mL/g和1.75 g/g。
参考文献：
申辉，范学辉，张清安，等.苦杏仁皮水不溶性膳食纤维
提取工艺优化及其特性分析 [J] . 食品科学，2014（20）：
6-10.
郑建仙. 功能性膳食纤维 [M] . 北京：化学工业出版社，
2005：5.
牟光庆. 膳食纤维的功能与应用 [J] . 中国畜产与食品，
1999，6（1）：390.
曹维强，王静. 绿豆综合开发及利用 [J] . 粮食与油脂，
2003（3）：37-39.
王传虎，杨周生，秦英月，等.微波-超声协同提取废弃绿
豆种皮中的绿色素 [J] . 中国粮油学报，2010，25（1）：
112-116.
杜冰，黄守耀，姜龙波，等.双螺杆挤压对绿豆皮中膳食
纤维的改性研究 [J] . 食品工业科技，2012，33（10）：
170-173，176.
梅新，陈学玲，关健，等. 马铃薯渣膳食纤维物化特性
的研究 [J] . 湖北农业科学，2014，53（19）：4 666-
4 669.
胥晶，张涛，江波，等. 牛蒡渣膳食纤维微粒结构及物
性的研究 [J] . 食品工业科技，2010，31（7）：135-137.
金晖，孟怡璠，陈萍，等. 不同颗粒度南瓜不溶性膳食纤
维的功能性质研究 [J] . 中国食品学报，2013，13（9）：
15-21. ◇
表3 绿豆皮不溶性膳食纤维的性质
样品 持水性/g· -1 膨胀性/mL·g-1 持油性/g· -1
未过筛
100目
80目
60目
40目
4.29
4.07
5.21
5.55
5.66
3.80
2.60
3.80
3.92
5.20
1.64
1.64
1.69
1.71
1.75
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]
[8]
[9]
王 倩，等：绿豆皮不溶性膳食纤维提取及其性质研究
◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇
◇
◇
◇
◇
◇
◇
◇
◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇◇
◇
◇
◇
◇
◇
◇
◇
◇
欢迎订阅《农产品加工》欢迎投稿
邮发代号：22-121 22-19 在线投稿：www.ncpjgxk.com
电 话：0351-4606085 投稿信箱：ncpjgxk@163.com
15· ·