全 文 ：莜麦麸皮不溶性膳食纤维碱法改性工艺优化
高 山1， 李昊虬1， 王秀娟1， 王国泽1,2
（1.内蒙古科技大学数理与生物工程学院食品科学与工程系， 内蒙古 包头 014010；
2.内蒙古自治区生物质能源化利用重点实验室， 内蒙古 包头 014010）
摘 要：以莜麦麸皮不溶性膳食纤维为原料，采用碱法对原料改性工艺进行了研究。通过单因素试验、正交试验优化改性工艺
条件，结果表明，碱法对莜麦麸皮中不溶性膳食纤维的最佳改性工艺为 pH 值 14、碱解温度 90℃、碱解时间 120 min、料液比 1∶60。
在此条件下，改性得到的莜麦麸皮水溶性膳食纤维得率可达 51.17%。
关键词：莜麦麸皮； 不溶性膳食纤维； 改性工艺
中图分类号：TS209 文献标识码：A 文章编号：1004-874X（2012）23-0092-02
Modification optimization of insoluble dietary fiber from naked oat bran
GAO Shan1, LI Hao-qiu1, WANG Xiu-juan1, WANG Guo-ze1,2
(1.School of Mathematical Physics and Biology Engineering, Inner Mongolia University of Science and Technology, Baotou 014010, China;
2. Inner Mongolia Key Laboratory of Biomass-Energy Conversion，Baotou 014010, China)
Abstract: In order to obtain the modification technology of insoluble dietary fiber, insoluble dietary fiber from naked oat bran was
used as raw materials by alkali method in this paper. Optimum conditions were confirmed through single factor experiments and
orthogonal tests. It was found that the optimum modification condition of the naked oat bran IDF was as follow: pH value 14, alkaline
hydrolysis temperature was 90℃ , alkaline hydrolysis time was 120 min and the ratio of material to water was 1 ∶60. The modification
extracting rate of the naked oat bran soluble dietary fiber (SDF) was 51.17 %.
Key words: naked oat bran; insoluble dietary fiber (IDF); modification technology
莜麦又称裸燕麦，属于燕麦的一种。 莜麦麸皮是莜麦初
加工的副产物，含有大量的膳食纤维[1-3]。 膳食纤维可分为不
溶性膳食纤维（Insoluble Dietary Fiber，IDF）与可溶性膳食
纤维（Soluble Dietary Fiber，SDF）两种[4]，膳食纤维的保健功
能与 SDF占总膳食纤维比例密切相关。研究表明，SDF占总
膳食纤维 10% 以上才能称为优质膳食纤维[5-6]，而天然膳食
纤维中 SDF的比例一般达不到优质膳食纤维的要求， 而且
在提取过程中 SDF会不可避免发生损失， 因此如何获取高
品质的膳食纤维是当今研究的热点。 改性是指通过化学法、
物理法或者生物法改变膳食纤维的组成成分和结构性质 [7-11]。
膳食纤维改性可以明显提高其中 SDF的比例， 从而为获得
优质膳食纤维提供了途径。 本试验以莜麦麸皮提取 SDF后
得到的莜麦麸皮 IDF为材料， 通过碱法对莜麦麸皮 IDF的
改性工艺进行了研究， 以期提高莜麦麸皮膳食纤维的加工
特性和产品品质，增加莜麦副产物的经济价值。
1 材料与方法
1.1 试验材料
莜麦麸皮 IDF 为实验室自制。 试验试剂：氢氧化钠、
盐酸、蒸馏水，均为分析纯。 试验仪器：TD4Z离心机（金檀
市荣华仪器制造有限公司）、JB90-D电动搅拌器 （金檀市
荣华仪器制造有限公司）、SFG-01B 型电热恒温真空干燥
箱（北京科伟永兴仪器有限公司）、BS210S 型分析天平（北
京赛多利斯天平有限公司）、SHZ-3 型循环水式多用真空
泵（上海恒平科学仪器有限公司）、HH-4 数显恒温水浴锅
（上海浦东物理光学仪器厂）。
1.2 试验方法
1.2.1 莜麦麸皮 IDF 改性工艺 称取 2.000 g 莜麦麸皮
IDF 样品，按照一定的料液比加入蒸馏水，搅拌均匀后调
节 pH 值， 然后放入超级恒温水浴锅中进行改性提取，水
浴结束后再次调节 pH 值至中性，离心分离沉淀，上清液
以 4 倍体积无水乙醇处理，静置 18 h，利用已烘干恒重的
定量中速滤纸进行抽滤， 将滤纸以及沉淀物置于 35℃烘
箱中烘干至恒重，计算 SDF得率。
SDF得率（%）=(滤纸及沉淀物置于 35℃烘箱中烘干至
恒重-烘干至恒重的定量中速滤纸)/0.500×100
1.2.2 莜麦麸皮 IDF 改性工艺优化 在单因素试验的基
础上，确定碱解 pH 值、料液比、碱解温度和碱解时间。 由
于碱解 pH 值为最大值 14，因此在 pH 值不变的基础上进
行正交试验。 为了获得优化的提取工艺，对影响莜麦麸皮
SDF得率的 3个因素（碱解温度、料液比和碱解时间）设计
3因素 3水平正交试验，因素和水平见表 1。
1.3 数据处理
采用 Microsoft Excel 和 SPSS 统计软件进行图表和数
据分析，利用正交试验的最佳处理组合进行验证试验。
2 结果与分析
2.1 莜麦麸皮 IDF改性
2.1.1 pH 对 IDF 改性的影响 准确称取样品料 5 份，每
收稿日期：2012-11-02
基金项目：教育部春晖计划合作科研项目（Z2009-1-01039）；内
蒙古科技大学创新基金（2009NC060）
作者简介：高山（1989-）， 男，在读硕士生， E-mail：gaoshanmday
@163.com
通讯作者：王国泽（1975-），女，博士，教授，E-mail：lycwgz@126.
com
广东农业科学 2012 年第 23 期92
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2012.23.007
SD
F
得
率
（ %
）
44
42
40
38
36
34
32
碱解温度（°C）
图 3 碱解温度对 SDF 得率的影响
50 60 70 80 90
SD
F
得
率
（ %
）
51
50
49
48
47
46
45
44
30 60 90 120 150
碱解时间（min）
图 4 碱解时间对 SDF 得率的影响
SD
F
得
率
（ %
）
44
42
40
38
36
34
32
30
1∶30 1∶40 1∶50 1∶60 1∶70
料液比（g/mL）
图 2 料液比比对 SDF 得率的影响
SD
F
得
率
（ %
）
35
30
25
20
15
10
5
0
10 11 12 13 14
pH值
图 1 pH 值对 SDF 得率的影响
份 2.000 g，分别按 1∶50加入蒸馏水，调节 pH 值为 10、11、
12、13、14，在 80℃的提取条件下提取 90 min。 按 1.2.1 的
提取工艺进行提取，确定最佳 pH值，结果见图 1。
由图 1 可知，SDF 得率随着 pH 值升高， 呈现出先缓
慢上升，然后迅速升高的趋势，这可能是因为碱性低时，
反应较为温和，膳食纤维的改性发生较为缓慢；而碱性升
高时，反应剧烈，大分子 IDF被碱解成小分子的 SDF，因此
SDF的得率呈现出先缓慢上升后迅速升高的趋势 [12]，因此
pH值固定为 14。
2.1.2 料液比对 IDF 改性的影响 准确称取样品料 5
份，每份 2.000 g，分别按 1∶30、1∶40、1∶50、1∶60、1∶70 加入蒸
馏水， 调节 pH 值为 14， 在 60℃的提取条件下提取 30
min。按 1.2.1的提取工艺进行提取，确定最佳料水比，结果
如图 2所示。
由图 2 可知，SDF 得率随着料水比的增加而升高，在
料水比为 1∶50时 SDF得率达到最高， 当料水比继续增大
时，SDF得率下降。料液比是提取工艺中的重要因素，料液
比小不利于改性反应的发生，料液比过大，提取液浓度下
降，会减慢改性反应，因而最佳料水比为 1∶50。
2.1.3 碱解温度对 IDF 改性的影响 准确称取样品料 5
份，每份 2.000 g，按 1∶50加入蒸馏水，调节 pH值为 14，分别
在 50、60、70、80、90℃的提取条件下提取 90 min。 按 1.2.1的
提取工艺进行提取，确定最佳提取温度，结果如图 3所示。
由图 3 可知， 温度在 50~60℃之间，SDF 得率上升较
快，温度升高到 70℃，SDF 得率缓慢增加，当温度上升到
80℃时，SDF的含量达到最大，温度进一步升高到 90℃时，
SDF的含量降低。 因此确定最佳提取温度为 80℃。
2.1.4 碱解时间比对 IDF改性的影响 准确称取样品 5份，
每份 2.000 g，按 1∶10加入蒸馏水，调节 pH值为 14，在 80℃
的提取条件下，分别提取 30、60、90、120、150 min。 按 1.2.1的
提取工艺进行提取，确定最佳提取时间，结果如图 4所示。
由图 4 可见，提取时间 30~90 min 时，可溶性膳食纤
维的含量增加很快， 但是当进一步延长时间时，SDF的得
率开始不断减少， 这可能是高温破坏了 SDF 的结构所
致[13-15]。 因此碱解时间在 90 min 左右时，改性得到的 SDF
得率最高。
2.2 正交试验结果
由表 2 极差分析可知， 影响莜麦麸皮 IDF 改性制备
SDF得率的各因素主次关系为 B>A>C， 即料液比＞碱解温
度＞碱解时间。最佳工艺组合为 A3B3C3，即在碱解 pH值为 14
的条件下，碱解温度为 90℃、料液比为 1∶60、碱解时间为 120
min，在此工艺条件进行验证试验，SDF得率为 51.17%。
3 结语
本试验采用碱法对莜麦麸皮 IDF 的改性工艺进行了
研究。 利用单因素试验和正交试验对影响其提取结果的
相关因素进行试验和探讨，通过极差和方差分析，莜麦麸
皮 IDF 碱法的改性工艺的最佳工艺参数是在碱解 pH 值
为 14 的条件下，碱解温度为 90℃、料液比为 1∶60、碱解时
间为 120 min。
参考文献：
[1] 王国泽.莜麦的加工及综合利用前景 [J].内蒙古农业大学学报 ,
2008,29(3):229-231.
表 1 L9(33)正交试验因素和水平
水平
1
2
3
A（碱解温度，℃）
70
80
90
B（料液比，g/mL）
1∶40
1∶50
1∶60
C（碱解时间，min）
60
90
120
因素
（下转第 100页）
93
表 2 L9(33)正交试验结果
试验号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
k1
k2
k3
R
A
1
1
1
2
2
2
3
3
3
42.667
42.830
45.390
2.723
B
1
2
3
1
2
3
1
2
3
41.723
43.943
45.220
3.497
C
1
2
3
3
1
2
2
3
1
43.557
43.497
43.833
0.336
SDF 得率(%)
40.67
42.83
44.50
40.83
43.33
44.33
43.67
45.67
46.83
[2] 傅蕙英,许皓.莜麦粉中可溶性膳食纤维的降糖降脂作用[J].中国
粮油报,1998,13(4):37-39.
[3] 宋雪梅,韩舜愈 ,祝霞，等 .莜麦麸中 β-葡聚糖的提取与纯化 [J].
2006,41(2):83-87.
[4] Christian Z, Peter E, Karl-Heinz E. In vitro model to correlate
viscosity and bile acid -binding capacity of digested water -
soluble and insoluble dietary fibers[J].Food Chemistry,2011, 126:
423-428.
[5] Mohamed E, Dorothea B, Olivier R, et al. Dietary fiber and
fiber -rich by -products of food processing: characterisation,
technological functionality and commercial applications: a review
[J].Food Chemistry, 2010(6):2-8.
[6] Sangnark A. Chemical, physical and baking properties of
dietary fiber prepared from rice straw[J].Food Research Internat-
ional,2004(37):66-74.
[7] 朱海兰.玉米种皮膳食纤维提取及改性研究[D].郑州:河南工业
大学,2010.
[8] 郑晓杰 ,牟德华 .膳食纤维改性的研究进展 [J].食品工程 ,2009,3
(9):3-8.
[9] 黄鹏,刘畅,王昌涛,等.沙棘水不溶性膳食纤维酶法改性的工艺
研究[J].食品工业科技,2011,32(5):253-256.
[10] 曹荣安,贾建,李良玉.膳食纤维的生理功能特性及其在食品工业
中的应用[J].肉类研究,2010(2):76-78.
[11] 王丽,李依若,杨武，等.纤维素酶法制备高品质麦麸膳食纤维条
件的研究[J].粮油与饲料工业,2009(2):24.
[12] 张晶,王凤舞.香蕉皮可溶性膳食纤维提取工艺研究[J].粮油食品
科技,2010,18(1):55-57.
[13] 孙静亚,田丽.正交法优化小石花菜膳食纤维提取工艺[J].食品研
究与开发,2010,31(6):63-66.
[14] 陶永霞 ,周建中，武运，等 .酶碱法提取枣渣可溶性膳食纤维的
工艺研究[J].食品科学工艺技术,2009(20):118-121.
[15] 温志英,杨丽钦.花生壳水溶性膳食纤维微波辅助提取工艺及其
性质研究[J].中国粮油学报,2001,26(4):100-101.
上的多糖、 蛋白质和脂类与霉菌毒素通过氢键和离子键
的疏水作用实现吸附脱毒。 其碳水化合物复合物的吸附
能力使其成为无机吸附剂的一种潜在替代品。 活性炭和
矿物质黏土一般在动物饲料中的添加量高， 而且这种添
加剂可能会造成饲料中微量养分的生物利用率。 相反，酵
母细胞壁提取物对霉菌毒素的亲和性和吸附性要高，使
其在饲料中的添加量低，从而对日粮营养浓度的影响小。
仔猪体内试验结果表明， 酵母细胞壁提取物对 DON有一
定的脱毒作用， 从而在一定程度上防止了 DON对仔猪生
长性能的影响[7]。
微生物的降解主要通过毒素代谢将毒素降解或者转
化为无毒或低毒产物。 近年研究表明，从土壤、动物胃肠
道分离的一些微生物能对霉菌毒素进行降解或者转化。
Ping 等 [8]发现，鸡肠道中微生物、牛瘤胃和土壤微生物在
96 h 内可分别转化 98%、35%和 50%的 DON 标品 ，经
GC/MS 检测发现，转化产物为 DOM-1 (DON 的开环氧化
形式)，其毒性远远低于 DON。
参考文献：
[1] 庞炜,王治伦,吕社民,等.真菌毒素 DON 研究进展[J].中国地方病
防治杂志,1996,11(6):349-351.
[2] 沈祥广,李维铖,古小燕.液相-电喷雾质谱法测定饲料中脱氧雪
腐镰刀菌烯醇的残留量[J].广东农业科,2012（11）:185-187.
[3] Rosenberg E, Krska R, Wissiack R. HPLC-APCI-MS as a new
tool for the determination of the mycotoxin zea-ralenone in food
and feed[J].Journal of Chromatography A,1998,819:277-288.
[4] Jimenze M, Mateo R. Determination of mycotoxins produced by
Fusarium isolates from bana - na fruits by capillary gas
chromatography and high-performance liquid chromatography [J].
Journal of ChromatographyA,1997,778:363-372.
[5] Pallaroni L, Holst C. Deterrmination of zearalenone from wheat
and corn by pressurized liq -uid extraction andliquid
chromatography -electrospray mass spectrometry [J].Journal of
Chromato-graphy A,2003,993:39-45.
[6] Danicke S, Valenta H, Doll S, et al.On the effectiveness of a
detoxifying agent inpreventing fusario-toxicosis in fattening pigs
[J]. Feed Sci, 2004,114:141-157.
[7] Swamy H VL N, Smith T K, Macdonald E J, et al. Effects of
feed- ing blends of grains natyrally contaminated with fusarium
mycotoxin on swine performance, brain regional neurochemistry
and serum chemistry and the efficacy of a polymeric
glucomannan mycotoxin absorbent[J].Anim Sci,2002,80:3257-3267.
[8] Ping H E, Young L G, Forsberg C. Microbial transformation of
deox-ynivalenol(vomitoxin)[J].Appl Environ microbiol,1992,58 (12):
3857-3863.
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