全 文 ：No.2.2008
Studyontheextractionofdietaryfiberfromlemonpeelby
chemicalmethodandTrichodermaViride
OUYANGLing-hua1,FENGJian-xiong1,LISi-ming1,ZHANGXue-mei2,PUBiao2*
(1.JiangxiAcademyofAgriculturalScience,Nanchang330200;
2.FoodScienceDepartmentofSichuanAgriculturalUniversity,Yaan625014)
Abstract:ExtractiondietaryfiberfromlemonpeelbychemicalmethedandTrichodermaViride,theoptimum
conditionsweredeterminedbyorthogonaldesigntest.Theresultoforthogonalexperimentindicatedthatthe
suitableconditionforextractionofsolubledietaryfiberfromlemonpeelwaspH2.0,temperature70℃,extract
dosage30mL/g,taking-time30minbychemicalmethed,andthatfermentationofTrichodermaViridewere:
fermentationtemperature28℃,taking-time72h,pH6.3.
Keywords:lemonpeel;chemicalmethod;fermentationmethod;dietaryfiber
膳食纤维很多重要的生理功能都与水溶性膳食
纤维(SDF)有很大的关系,但许多天然存在的膳食纤
维资源中的水溶性膳食纤维所占比例都很小,无法
达到膳食平衡要求。因此最近很多学者采用不同的
方法对膳食纤维进行改性,以提高水溶性纤维的含
量和达到提高膳食纤维生理功能的目的。本研究采
用化学法和绿色木霉发酵法从柠檬皮中提取膳食纤
维,为膳食纤维的改性研究提供新途径。
1 材料
1.1 试验材料
尤里克柠檬皮:四川安岳华通柠檬有限公司;
绿色木霉(TrichodermaViride)13030菌株:中国工业
微生物研究所。
1.2 主要试剂
α-淀粉酶、蛋白酶、糖化酶:北京奥博星生物
技术责任有限公司。
马铃薯汁培养基(扩大和转代培养):马铃薯汁
100mL,葡萄糖1%,琼脂2%,pH6.8,蒸馏水1000mL。
发酵培养基:硫酸铵6g,磷酸二氢钾6.5g,硫
酸镁2.5g,氯化钙1.5g,蒸馏水1000mL。
1.3 主要仪器
收稿日期:2007-06-23 *通讯作者
作者简介:欧阳玲花(1977—),女,硕士,助理研究员,研究方向为功能性食品。
化学法和绿色木霉(TrichodermaViride)
发酵法提取柠檬皮膳食纤维的研究
欧阳玲花 1,冯健雄 1,李思明 1,张雪梅 2,蒲 彪 2*
(1.江西省农业科学院,南昌 330200;2.四川农业大学食品系,雅安 625014)
摘要:通过优化设计确定化学法和绿色木霉发酵提取柠檬皮膳食纤维(DF)的最佳工艺条件。结果
表明,利用化学法提取水溶性膳食纤维的最佳条件为pH2.0、温度70℃、时间30min、加水量30
mL/g,利用绿色木霉发酵提取柠檬皮膳食纤维的最佳工艺条件是发酵温度28℃、发酵时间72h、起
始pH6.3。
关键词:柠檬皮;化学法;发酵;膳食纤维
中图分类号:TS201.2 文献标志码:A 文章编号:1005-9989(2008)02-0222-03
提取物与应用
222
DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2008.02.054
No.2.2008
试验
号
因素
得率/%温度/℃
A
pH
B
时间/min
C
提取液用量/(mL/g)
D
1 1(30) 1(1) 1(10) 1(10) 7.48
2 1 2(2) 2(20) 2(20) 12.01
3 1 3(3) 3(30) 3(30) 9.14
4 2(70) 1 2 3 9.02
5 2 2 3 1 12.27
6 2 3 1 2 9.48
7 3(100) 1 3 2 8.13
8 3 2 1 3 11.95
9 3 3 2 1 8.01
K1 9.54 8.21 9.64 9.25
K2 10.26 12.08 9.68 9.87
K3 9.36 8.88 9.85 10.04
R 0.9 3.87 0.21 0.79
表1 化学法提取水溶性膳食纤维优化试验结果
总DF
FW100型高度万能粉碎机:天津市泰斯特仪器
有限公司;振荡培养箱:上海建恒仪器有限公司;
BT124S分析天平:北京赛多利斯仪器系统有限公
司;DNP-9162型电热恒温培养箱:上海精宏实验仪
器有限公司;71-1型磁力搅拌器:金坛市富华仪器
有限公司。
2 方法
2.1 预处理
柠檬皮经80℃干燥,粉碎后过 60目筛,将过
筛后的样品分别置于塑料袋中,在室温下保存于干
燥器中备用。
2.2 化学法提取
为了提高化学法制取的柠檬皮膳食纤维中的水
溶性膳食纤维的含量,对水溶性膳食纤维的提取工
艺的进行了优化。然后将水溶性膳食纤维和水不溶
性膳食纤维(IDF)混合制取柠檬皮膳食纤维。
2.2.1 工艺流程 果皮→预处理→酸水解→离心分离—
上清液→沉析→过滤→洗涤→SDF
滤渣→碱浸泡→酸水解→漂洗→IDF
操作要点:粉碎的果皮过60目,酸水解后3000r/
min离心10min,上清液用4倍体积的无水乙醇沉析,
总DF烘干后过100目。
2.2.2 水溶性膳食纤维的提取工艺的优化 酸水解法[1]。
水溶性膳食纤维的主要成分是果胶,酸度、温
度、时间及提取液用量是影响水溶性膳食纤维提取
得率的主要因素。试验中以得率为指标,选择 pH
(A)、提取温度(B)、提取时间(C)、提取液用量(D)4因
素,每个因素取3个水平,设计正交试验L9(34),考察
各因素对得率的影响。
2.2.3 水不溶性膳食纤维的提取 将提取SDF后的
滤渣按原料∶水=1∶4加水,NaOH溶液调pH至12,40
℃浸泡30min。漂洗至中性,加2倍水,用盐酸调
pH至2.0,60℃水浴1h,过滤,滤渣漂洗至中性。
2.3 发酵法提取[2]
2.3.1 工艺流程 处理好的柠檬皮→称量→接种菌
种→振荡培养→加热灭活→乙醇沉淀→过滤→烘
干→粉碎过100目→成品。
2.3.2 优化设计 采用绿色木霉发酵法从柠檬皮中提
取膳食纤维,影响因素很多,经反复试验发现影响
提取效率的主要因素有发酵温度、时间、pH值。为
优化提取条件,试验中以发酵温度(A)、时间(B)、pH
值(C)3因素,每个因素 3个水平,设计正交试验
L9(34),考察各因素对得率的影响。
2.4 原料及化学法和发酵法提取的柠檬皮DF各组分
含量的测定
TDF、IDF和SDF含量测定:参照AOAC推荐的
酶一重量法[3-4];纤维素测定:GB10469-1989[5];
水分含量的测定:GB5009.3-1988[5];灰分含量测定:
GB8857-1988[5];粗蛋白:微量凯氏定氮法[6];木质
素测定:86%硫酸水解法[7]。
2.5 原料及提取的柠檬皮DF的物化特性测定[8]
2.5.1 溶胀性(mL/g)准确称取柠檬皮膳食纤维0.1g,
置于量筒中,准确吸取5mL的蒸馏水加入其中,振
荡均匀后室温放置24h,读取液体中膳食纤维的体
积,计算溶胀性(SW)。
溶胀性(SW)=溶胀后纤维体积(mL)-干品体积(mL)
样品干质量(g)
2.5.2 持水力(g/g) 准确称取经粉碎过40目的柠檬
皮膳食纤维1g置于100mL烧怀中,加75mL蒸馏
水,在(25+2)℃下电磁搅拌 24h,转移至离心杯
中,在3000r/min的速度下离心30min,取出,倾去
上层清液,甩干水分称质量,计算持水力(WHC)。
持水力(WHC)=样品湿质量(g)-样品干质量(g)
样品干质量(g)
3 结果与分析
3.1 水溶性膳食纤维的提取结果
由表1可知,采用化学法提取柠檬皮膳食纤维,
以提高水溶性膳食纤维含量为目的,优化结果表明
最佳提取工艺组合是A2B2C3D3,即温度70℃、pH2、
提取时间30min和提取液用量30mL/g。根据极差R
的大小判断,各因素对得率影响主次关系为B>A>D>C,
即pH>温度>加水量>时间。
3.2 发酵法提取柠檬皮DF的结果
由表2可知,利用绿色木霉发酵提取柠檬皮DF,
以得率为指标,最佳提取工艺组合是A2B3C1,即发酵
→
食品添加剂提取物与应用
223
No.2.2008
试验号
因素
得率/%
温度/℃A 时间/hB pHC
1 1(24) 1(48) 1(6.3) 72.96
2 1 2(60) 2(6.8) 73.05
3 1 3(72) 3(7.2) 71.58
4 2(28) 1 2 69.76
5 2 2 3 76.40
6 2 3 1 77.54
7 3(32) 1 3 73.60
8 3 2 1 72.78
9 3 3 2 73.90
K1 72.53 72.11 74.43
K2 74.57 74.08 72.24
K3 73.43 74.34 73.86
R 2.04 2.23 2.19
表2 发酵法提取柠檬皮DF的优化试验结果
表3 原料柠檬皮及提取的柠檬皮DF各组分含量
(%,以干物质计)
项目 TDF SDF IDF 纤维素木质素粗蛋白 灰分
原料 59.02 15.67 38.98 14.93 14.19 6.14 3.47
化学法 89.26 34.58 54.68 20.94 20.02 5.31 5.06
发酵法 89.22 39.75 49.47 15.38 19.65 4.92 5.63
表4 原料和提取的柠檬皮DF的物化特性
项目 原料 化学法 微生物发酵法
溶胀性/(mL/g) 4.27 10.88 6.76
持水力/(g/g) 8.20 8.28 16.57
温度28℃、发酵时间72h、发酵起始pH6.3。根据
极差R的大小判断,各因素对得率影响主次关系为
B>C>A,即时间>pH>温度。
3.3 原料及提取的柠檬皮DF各组分的含量
测定了原料柠檬皮以及化学法、微生物发酵法
提取的柠檬皮DF各组分的含量,以干物质计算。从
表3可以看出,发酵法提取的柠檬皮DF的水溶性膳
食纤维的含量比化学法高,增幅较大,从34.58%增
加到39.75%。
3.4 原料和提取的柠檬皮DF物化特性
通过测定原料以及化学法和微生物发酵法提取
的柠檬皮DF的体外功能特性,可以看出,发酵法提
取的柠檬皮 DF的持水力为 16.57g/g,比化学法的
8.28g/g有极大的提高,结果见表4。
本研究是采用绿色木霉的最适温度和 pH值发
酵处理柠檬皮原料,经过高压灭菌,用孢子液体发
酵处理,膳食纤维得率较高,并且SDF含量比化学
法高。持水力和溶胀性是体现物质物化特性的指标,
它的值越大,产品的物理特性越好。从持水力结果
来看,发酵法比化学法大很多。发酵法研制的膳食
纤维之所以具有这些良好的物理特性原因有两个:
一是可能与发酵法条件温和以及发酵法提取的柠檬
皮DF其水溶性膳食纤维含量比化学法提取的高有
关。柠檬膳食纤维经过发酵改性后,其中的可溶性
膳食纤维含量比化学法提高 5.17%,与水的结合能
力增强,使持水能力增强。二是柠檬皮膳食纤维经
发酵后,可能固体颗粒细化,比表面积增大到原来
的几十倍,从而增加了与水的接触面积,也增加了
其持水能力。
4 结论
化学法提取水溶性膳食纤维的最佳条件为 pH
2.0、温度70℃、时间30min、加水量30mL/g,柠檬
皮膳食纤维其溶胀性为10.88mL/g,持水力为8.28g/g。
利用绿色木霉发酵提取柠檬皮膳食纤维的最佳
工艺参数是发酵温度28℃、发酵时间72h、pH6.3、
产品溶胀性和持水力分别是6.76mL/g和16.57g/g。
绿色木霉发酵提取柠檬皮膳食纤维具有更好的
物化特性,膳食纤维作为一种功能性食品基料,利用
发酵法改性有利于提高其功能特性。
参考文献:
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提取物与应用
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