全 文 ：　[收稿日期] 　2007-11-07;2008-01-02修回
　[作者简介] 　焦凌霞(1974-),女 ,在读博士 ,研究方向:农产品贮藏与加工。 jiaolingxia@163.com
[ 文章编号] 1001-3601(2008)02-0115-0155-03
利用苹果皮渣制备膳食纤维的工艺研究
焦凌霞1 , 胡翠青2 , 李 刚1 , 李 婧1
(1.河南科技学院 食品学院 , 河南 新乡 453003;2.许昌技术经济学校 , 河南 长葛 461500 )
　　[ 摘　要] 以苹果皮渣为原料 ,进行了酸水解法提取苹果皮渣中的水溶性膳食纤维 ,酶法和化学法提取水不溶性膳食纤维
试验。结果表明 ,提取水溶性膳食纤维的适宜条件为:水解温度 80℃, pH 1.5 , 水解时间 150 min , 加水比为 12∶1 , 水溶性膳食
纤维的得率为 13.54%, 成品呈浅黄色。酶法提取水不溶性膳食纤维的最佳工艺条件为:α-淀粉酶的添加量是 0.4%, 酶解温
度为 70℃,酶解时间为 40 min ,木瓜蛋白酶的添加量为 0.2%,酶解温度为 45℃, 酶解时间为 40 min ,水不溶性膳食纤维的产率
高达 39.01%, 膨胀力为 27 mL/ g , 持水力为 13.14g/ g。化学法制得的水不溶性膳食纤维的产率仅为 23.30%, 膨胀力为
18 mL/ g , 持水力为 2.6 g/ g。[ 关键词] 苹果皮渣;膳食纤维;提取;工艺;功能特性[ 中图分类号] TS972 [ 文献标识码] A
Study on Processing Techniques of Food Fiber Extracted from Apple Residues
JIAO Lingxia1 , H U Cuiqing2 , LI Gang1 , LI Jing1
(1.Food School , Henan College of Science and Technology , Xinxiang , Henan 453003;2.Xuchang School of Technology
and Economy , Changge , Henan 461500 , China)
　　Abstract:The w ater-so luble and non-wa te r-soluble fo od fibe r we re ex tracted f rom apple residue s by the acid-hydro ly sis
me thod , enzyma tic me thod and chemical me thod respectively.The re sults show tha t 13.54% w ater-soluble food fibe r can be
ext racted under the condition o f 80℃, pH 1.5 , 150 min and 12∶1(water∶so lid), 39.01% non-water-so luble food fiber with
27 mL/ g of swelling volume and 13.14 g/g o f w ater holding capacity can be ext racted unde r the condition o f 0.4%α-amy la se at
70℃ for 40 min and then adding 0.2% pro tease at 45℃ for 40 min and 23.30% non-wa te r-soluble food fiber w ith 18 mL/ g o f
sw elling volume and 2.6 g/ g o f wa te r holding capacity is ex tracted by the chemical method.
Key words:apple residue;fo od fibe r;ex tr action;techno lo gy;functional characteristic
　　膳食纤维是指不能被人体消化道酶消化吸收 ,
而在大肠中能被部分或全部发酵的可食用植物性成
分 、碳水化合物及其类似物的总和 。膳食纤维根据
溶解性的不同 ,可分为水溶性膳食纤维(SDF)和水
不溶性膳食纤维(IDF)[ 1] 。膳食纤维可促进肠道蠕
动 ,预防便秘和肠道疾病 ,防治糖尿病和心脑血管疾
病 ,预防癌症和肥胖等 ,被誉为蛋白质 、可利用碳水
化合物 、脂肪 、维生素 、矿物元素和水之后的第七大
营养素[ 2] 。随着人们生活水平的提高 ,精细食品的
种类日渐增多 ,可膳食纤维的摄取量却日趋下降 。
苹果皮渣是苹果加工的副产品 ,其富含果胶 、纤维和
多酚等活性成分。目前 ,国内外对膳食纤维的研究
主要是膳食纤维的组成与分类 、分离制备 、理化性
质 、分析鉴定 、生理功能 、改性和开发利用等方面 。
我国对膳食纤维的制取技术 、应用研究和生产尚处
于起步阶段。本文主要是采用酸液水解法提取苹果
皮渣中的水溶性膳食纤维 ,分别采用酶法和化学法
对苹果皮渣中的水不溶性膳食纤维进行提取 ,探索
苹果皮渣中水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维的
最佳提取工艺。
1 材料与方法
1.1 材料 、仪器及试剂
供试苹果:市售 ,要求新鲜 、完整。
设备及仪器:电热鼓风干燥箱 , 101-2型 ,北京
市永光明医疗仪器厂;真空干燥箱 , DZF-609 ,上海
精宏试验设备有限公司;恒温水浴箱 , HH-4 ,金坛
市杰瑞尔电器有限公司;电子天平 , MD100-2 ,上海
天平仪器厂 。
药品试剂:10%氢氧化钠 , 0.5%盐酸 , 95%乙
醇 ,5%过氧化氢 ,α-淀粉酶 ,木瓜蛋白酶。
1.2 制备工艺
1.2.1 水溶性膳食纤维的制备工艺
酸水解法:原料预处理※温水漂洗※加酸液调
pH ※恒温水解※过滤※真空浓缩滤液※醇沉※洗
涤※干燥※脱色※SDF 。
1.2.2 水不溶性膳食纤维的制备工艺
(1)酶法:苹果皮渣※加水漂洗※恒温酶解(α-
淀粉酶)※煮沸灭酶※恒温酶解(木瓜蛋白酶)※煮
沸灭酶※过滤※醇洗滤渣※干燥※脱色※IDF。
(2)化学法[ 3] :苹果皮渣 ※加水漂洗 ※NaOH
(pH =12)浸泡 60min ※过滤※滤渣洗至中性 ※
HCl(pH =2)浸泡 120min※滤渣洗至中性※过滤
※烘干※脱色※IDF。
1.3 试验设计
1.3.1 水溶性膳食纤维制备 采用酸水解法 ,先
进行酸水解工艺的单因素试验 ,即在相应的条件下
进行最佳水解温度 、pH 值 、水解时间 、加水比试验 ,
　贵州农业科学　2008 , 36(2):155～ 157　Guizhou Ag ricultural Science s
然后再在单因素试验的基础上 ,采用正交试验对水
溶性膳食纤维的制备工艺作进一步的优化 ,试验方
案见表 1。
表 1 酸水解法制备水溶性膳食纤维试验因素水平
水平
A
水解温度 T
(℃)
B
pH值
　
C
水解时间 t
(min)
D
加水比
(mL/ g)
1 70 1.0 90 12
2 80 1.5 120 15
3 90 2.0 150 20
1.3.2 水不溶性膳食纤维制备 酶法制备水不溶
性膳食纤维 ,在木瓜蛋白酶酶解温度为 45℃,酶解
时间为 40min的条件下进行试验。对α-淀粉酶添
加量 、α-淀粉酶的酶解时间及酶解温度 、木瓜蛋白酶
添加量四个因素进行正交试验[ 6] ,试验设计见表 2。
化学法制备水不溶性膳食纤维 ,先用 NaOH(pH =
12)溶液浸泡 60min , 再用 HCl(pH =2)浸泡
120min ,对苹果皮渣中的水不溶性膳食纤维进行提
取。
表 2 酶法制备水不溶性膳食纤维试验因素水平
水平
A
α-淀粉酶
添加量(%)
B
酶解温度 T
(℃)
C
酶解时间 t
(min)
D
木瓜蛋白酶
添加量(%)
1 0.3 50 40 0.1
2 0.4 60 45 0.2
3 0.5 70 50 0.3
1.3.3 水不溶性膳食纤维功能特性测定
(1)持水力测定[ 4 , 5] 。准确称取 1.0 g 膳食纤维
粉末放入烧杯中 ,加入 20℃的水适量摇匀 ,在 20℃
温度下浸泡 1h ,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 。将吸水后膳食纤维的重量减去吸水前膳
食纤维的重量即膳食纤维的持水力(g/g)。
持水力(WHC)=样品湿重(g)-样品干重(g)样品干重(g)
(2)膨胀力测定[ 4 , 5] 。称取 1.0g 膳食纤维粉末
放入量筒中 ,读取膳食纤维粉末的毫升数 ,然后加入
20℃的水适量 ,摇匀 ,在 20℃下放置 24h ,读取量筒
中纤维物料吸水膨胀后的毫升数。将纤维吸水膨胀
后的体积减去吸水前纤维粉末的体积即为膳食纤维
的膨胀力(mL/g)。
膨胀力(SW)=膨胀后纤维体积(mL)-干品体积(mL)样品干重(g)
2 结果与分析
2.1 酸水解法提取 SDF
2.1.1 单因素试验
(1)水解温度。为确定最佳水解温度 ,在水解时
间为 60min ,酸液 pH 值为 2 ,加水比为 20∶1的条
件下 ,考察不同温度下 SDF 的产率。由图 1 可知 ,
在 40℃时 ,SDF 的产率为 5.97%。随着温度上升 ,
产率增加 。80℃时 , SDF 的产率为 12.43%。温度
升高至 90℃时 ,SDF 的产率减至 11.07%。分析其
原因 ,是由于果胶类物质水解过程常伴有解聚现象 ,
温度太高时 ,解聚作用增强 ,果胶类物质结构遭到破
坏 ,产率偏低[ 7] 。试验得知 ,温度较低时 ,水解反应
缓慢 ,反应体系粘稠 ,过滤比较难 ,不易实现液渣的
分离。水解温度为 80℃时 ,SDF 产率最高 ,质地佳 ,
色泽好 ,呈浅黄色 。
　　(2)pH 值。在 SDF 的提取过程中 ,pH 值的大
小对 SDF 的得率有很大影响 。选定温度为 80℃,
水解时间为 60min , pH 值对 SDF 产率的影响如图
2所示 。由图 2可知 ,在 pH 为 1时 ,SDF 的产率较
低 ,仅为 8.96%。pH 增大至 1.5 ,SDF 的产率增加
至 10.72%。可能由于 pH 值过低 ,酸度过大 ,水解
·156· 　　　　　　　　　　　　 　　　　　贵 州 农 业 科 学 2008 , 36卷
反应比较强烈 ,造成 SDF 的脱脂裂解 ,因此产品得
率较低[ 8] 。当 pH >1.5 时 , 随着 pH 值的增大 ,
SDF 的产率降低。这是因为随着酸度变小 ,水解反
应将进行缓慢或者不反应 ,导致产率降低。本试验
说明 ,当 pH 为 1.5时 , SDF 产率最高 ,达 10.72%,
而且色泽较好 ,质地较佳 。
　　(3)水解时间。水解时间对 SDF 的提取也起着
重要的影响作用 。选择水解温度为 80℃, pH 值为
1.5 ,水解时间对 SDF 的产率影响如图 3所示 。由
图 3可知 ,当水解时间为 30m in时 , SDF 的产率仅
为 5.12%,随着水解时间的延长 , SDF 产率增大 。
当水解时间为 90min时 ,SDF 产率为10.21%,比水
解 30min条件下的 SDF 产率高 5.09%。当水解时
间增至120min时 ,SDF 产率为13.77%。当水解时
间增至 150min时 , SDF 产率出现下降趋势 , 为
11.43%,水解时间继续增加 , SDF 产率又稍有下
降 ,为 10.15%。有研究表明 ,如果水解时间过长 ,
SDF 将被氢离子解脂 、裂解 ,果胶水解成果胶酸 ,造
成产率下降。时间过短 ,原果胶未能充分水解 ,造成
产率下降[ 8] 。本试验结果表明 ,水解时间为 120m in
SDF 产率最高 。
表 3 水溶性膳食纤维的制备工艺正交试验结果
序号
因素
A
水解温度 T
(℃)
B
pH 值
　
C
水解时间 t
(min)
D
加水比
(mL/ g)
得率
(%)
1 70.00 1.00 90.00 12.00 7.14
2 70.00 1.50 120.00 15.00 10.72
3 70.00 2.00 150.00 20.00 9.19
4 80.00 1.00 120.00 20.00 11.20
5 80.00 1.50 150.00 12.00 13.54
6 80.00 2.00 90.00 15.00 10.66
7 90.00 1.00 150.00 15.00 9.94
8 90.00 1.50 90.00 20.00 10.44
9 90.00 2.00 120.00 12.00 9.53
K1 11.05 18.28 12.24 12.21
K2 14.40 15.70 16.45 15.32
K3 15.59 7.38 12.67 13.83
k1 3.68 6.09 4.08 4.07
k2 4.80 5.23 5.48 5.11
k3 5.30 2.46 4.22 4.61
R 1.62 3.63 1.40 1.04
　　(4)加水比 。加水比是影响 SDF 产率的又一重
要因素。分别采用不同的加水比 ,在相同的 pH 值 ,
水解时间和水解温度下对水溶性膳食纤维进行提
取 ,试验结果如图 4 所示。由图 4 可知 ,加水比为
10∶1时 ,SDF 产率为 9.51%,随着加水比的增大 ,
SDF 的产率有所提高。加水比为 12∶1时 ,SDF 产
率为 10.56%,加水比为 15∶1 时 , SDF 的产率为
11.44%, 当加水比为 20 ∶1 时 , SDF 产率为
12.92%,较加水比为 10∶1 时的 SDF 产率增高了
3.41%。故加水量应该足够大 ,以保证苹果皮渣中
的水溶性膳食纤维充分的水解并转移到液相中。但
是 ,加水量过大的话会造成果胶提取液的浓度较小 ,
不利于果胶质的提取 。
2.1.2 正交试验
在单因素试验的基础上 ,采用正交试验对水溶
性膳食纤维的制备工艺作进一步的优化 ,试验方案
如表 1所示 。酸水解法制备 SDF 的最佳工艺参数
确定可通过正交试验来实现 ,正交试验结果详见表
3。由表 3可知 ,各因素对 SDF 得率影响的主次关
系为:pH 值>水解温度>水解时间 >加水比。用
酸水解法提取水溶性膳食纤维 ,提取 SDF 最佳的工
艺条件是 A 2 B2 C3D 1 ,其工艺参数是:水解温度为
80℃, pH 为 1.5 ,水解时间为 150min , 加水比为
12∶1。此条件下提取出来的水溶性膳食纤维产率
为 13.54%。
2.2 酶法制备 IDF
酶法制备水不溶性膳食纤维的试验方案见表
2 ,正交试验结果见表 4 。由表 4 可知 , 各因素对
IDF 得率的影响作用的主次关系为:B>A>D>C ,
即α-淀粉酶酶解温度>α-淀粉酶的添加量>木瓜蛋
白酶的添加量>α-淀粉酶的酶解时间 。提取 IDF 最
佳工艺条件是 A 2B3 C1D2 ,其工艺参数为:α-淀粉酶
的添加量是 0.4%,酶解温度为 70℃, 酶解时间为
40min ,木瓜蛋白酶的添加量为 0.2%,酶解温度为
45℃,酶解时间为 40min 。对试验结果和极差进行
分析 ,最优工艺组合应该是 A 1 B3 C3D2 ,在此条件
下 , IDF 的产率为 39.01%。
表 4 酶法制备水不溶性膳食纤维的正交试验结果
序号
因素
A
α-淀粉酶
添加量(%)
B
α-淀粉酶
酶解温度(℃)
C
α-淀粉酶
酶解时间(min)
D
木瓜蛋白酶
添加量(%)
产率
(%)
1 0.30 50.00 40.00 0.10 31.45
2 0.30 60.00 45.00 0.20 33.10
3 0.30 70.00 50.00 0.30 36.89
4 0.40 50.00 45.00 0.30 28.99
5 0.40 60.00 50.00 0.10 31.17
6 0.40 70.00 40.00 0.20 39.01
7 0.50 50.00 50.00 0.20 30.94
8 0.50 60.00 40.00 0.30 27.73
9 0.50 70.00 45.00 0.10 30.92
K 1 101.44 91.38 98.19 93.54
K 2 99.17 92.00 93.01 103.05
K 3 89.59 106.82 99.00 93.61
k1 33.81 30.46 32.73 31.18
k2 33.06 30.67 31.00 34.35
k3 29.86 35.61 33.00 31.20
R 3.95 5.15 2.00 3.27
2.3 化学法制备 IDF
利用化学法制备水不溶性膳食纤维 ,经多次试验
得知平均产率为 23.30%,色泽较差 ,呈深棕黄色 。
2.4 酶法与化学法制备水不溶性膳食纤维的产率
及功能特性比较
膳食纤维的持水力与膨胀力的大小是衡量膳食
纤维品质好坏的两个重要特性 。持水力 、膨胀力越
大则表示膳食纤维的吸水 、吸油能力越强 ,比表面积
及吸附性越大 ,膳食纤维的生理活性越好 。
试验结果表明 , 酶法制得的 IDF 的产率
(39.01%)比化学法制得的 IDF 的产率(23.30%)
高 15.71 个百分点;膨胀力(27mL/g)比化学法
(18mL/g)高 9mL/g;持水力(13.14%)比化学法
(10.54%)高 2.6 个百分点。原因可能是原料在
NaOH液中浸泡时 , NaOH溶解了其中的木质素 ,
(下转第 167 页)
·157·　第 2 期 焦凌霞 等　利用苹果皮渣制备膳食纤维的工艺研究
图　流通环节的农业补贴效应
3.2 限制最高利率没有达到预期效果
这种政策确实能将货币兑换商挤出原来的经营
领域 ,可是同时农村资金也枯竭了 。结果甚至会增
加资本收益的背离和粮食价格的不稳定 。从中国农
村的情况来看 ,中国农村小农经济的性质及其资金
需求特点决定了中国农村金融制度的基本安排必然
是初级的和不成熟的 ,这种金融制度建立需要以中
国农村的小农家庭经营方式及其金融需求为基础 ,
非正式融资较好地适应了农村经济的发展现状。而
商业性质的正式渠道在中国小农经济基础上基本不
存在发展的条件和空间 ,因为 ,在一些贫困地区 ,其
经济活动所产生的资金流量和经济效益根本无法支
撑任何商业性质的金融机构的运行 ,这些地区的农
民的资金靠政策性的金融机构来解决。非正式融资
在这些地区也非常活跃。事实上也是如此。据亚洲
开发银行(ADB , 1998)估计 ,在过去的 20 年内 ,中
国农村的非正式融资起到了正式金融机构相同的作
用 ,并且满足了农村消费贷款的需要。国际农业发
展基金的研究报告显示 ,中国农民来自非正规市场
的贷款大约为来自正规信贷机构的 4倍[ 4] 。从调查
样本农户来看 ,有 75.55%的借款也是从非正式融
资渠道获取的。
可见 ,无论是对农业流通环节的补贴还是限制
最高利率都不可能消除金融抑制 ,前者实质上把资
金更多地补贴给了城市居民 ,并没有消除农户的金
融压抑;后者通过限制最高利率打击农村非正式金
融 ,相当于切断了农户的主要融资渠道 ,使得本来融
资困难的农户更雪上加霜。
4 消除金融压抑的政策取向
从以上分析中可以看出 ,我国金融抑制依然存
在 ,尤其是农户在融资上仍然是被压抑的 ,而政府的
财政补贴政策和货币政策在缓解金融压抑方面并没
有达到预期的效果 。因此建议:(1)进一步完善农业
直补政策 ,扩大直补范围;(2)鼓励商业保险进入农
村 ,加强保险品种的创新;(3)发展农产品期货市场 ,
推出新的农产品期货;(4)完善农村金融体系和强化
农村金融服务 ,鼓励村镇银行等新型农村金融机构
的发展 。
[ 参 考 文 献]
[ 1 ] [ 美] 罗纳德.I.麦金农 ,著.李 瑶 ,卢力平 ,译 ,陈雨露 ,校.麦
金农经济学文集(第一卷)经济发展中的货币与资本[ M] .北
京:中国金融出版社 , 2006:54-55.
[ 2 ] 韦 苇 ,杨卫军.农业的外部性及补偿研究[ J] .西北大学学报
(哲学社会科学版), 2004 ,(01):151.
[ 3 ] 高 帆.中国粮食安全的理论研究与实证分析[ M ] .上海:上
海人民出版社 , 2005:200-201.
[ 4 ] 任森春.非正式融资:理论 、现实与对策[ J] .财贸经济 , 2005 ,
(08):28.
(责任编辑:高红卫)
(上接第 157 页)
使苹果渣中膳食纤维含量降低和膳食纤维的功能特
性下降[ 9] 。
3 小结
3.1 酸水解法提取 SDF 的最佳工艺
提取苹果皮渣中 SDF 的最佳工艺:水解温度为
80℃,pH 为1.5 ,水解时间为150min ,加水比为12∶
1。SDF 的得率为 13.54%,所得成品呈浅黄色 。
3.2 酶法提取 IDF 的最佳工艺
提取苹果皮渣中 IDF 的最佳工艺:α-淀粉酶的
添加量是 0.4%, 酶解温度为 70℃, 酶解时间为
40min ,木瓜蛋白酶的添加量为 0.2%,酶解温度为
45℃,酶解时间为 40min。 IDF 的得率为 39.01%。
3.3 酶法和化学法所得 IDF 的产率及功能特性
试验结果表明 ,酶法制得的水不溶性膳食纤维
的持水力和膨胀力指标都要比化学法制得的水不溶
性膳食纤维的性能指标优越。此外 ,酶法相对于碱
法来说 ,提取条件温和 ,不需要高温 、高压 ,节约能
源 ,操作方便 ,可省去部分工艺和设备 ,利于环保 ,但
成本较高。
[ 参 考 文 献]
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(责任编辑:聂克艳)
·167·　第 2 期 周婷婷　农户金融抑制的实证分析———以陕西省 T 市农村金融调研为例