全 文 ：China Brewing
2012 Vol.31 No．2
Serial No．239
沙果（Malus asiatica）为蔷薇科植物林檎的果实，又名
海棠果、五色果、联珠果等，是黑龙江省夏秋季节大量上
市的地产水果。沙果中含有丰富糖类、有机酸、多酚、果胶、
多种维生素、矿物质、微量元素等多种营养成分。沙果渣主
要由果皮、果核和残余果肉组成，含有蛋白质、脂肪、维生
素和粗纤维等，是一种很有开发利用前景的新型纤维资
源。膳食纤维（dietary fiber，简称DF）通常是指在人体内难
以被酶解消化的高分子多糖类物质。按溶解性来分类，膳
食纤维分为水溶性膳食纤维（SDF）和不溶性膳食纤维（IDF）
两类[1-2]。SDF因具有独特的生理功能以及较好的理化性
质 [3-6]，作为食品配料要优于IDF，可溶性膳食纤维含量
（SDF）占总膳食纤维含量（TDF）大于10%为高活性（品质）
膳食纤维。目前已作为食品配料广泛应用于食品加工中，
如制备高纤维面包、饼干、饮料、乳品等健康食品[7-8]。
从沙果渣中提取膳食纤维不仅可以提高沙果深加工
产品的附加值，延长产业链，而且能变废为宝，解决环境污
染问题，具有良好的经济效益和社会效益。因此，本实验
以沙果渣为原料，采用酶解技术提高沙果渣中可溶性膳食
纤维的得率，为生产高活性膳食纤维提供依理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
沙果渣：黑龙江省大庆市隆赫达食品有限公司沙果榨
汁后的鲜渣；木瓜蛋白酶（50×104U/g），北京奥博星生物科
技有限公司生产。
AR2140电子天平（梅特勒-托利多仪器有限公司）；微
量移液器（上海热电仪器有限公司）；TD5A台式多管架离
心机（长沙英泰仪器有限公司）；79-1磁力加热搅拌器（金
坛市虹盛仪器厂）；电子恒温水浴锅（哈尔滨东联电子技术
开发有限公司）；SHZ-D（Ⅲ）循环水式真空泵（巩义市英峪
予华仪器厂）；恒温电热鼓风干燥箱（杭州蓝天化验仪器
厂）；精密pH计（赛多利斯美国丹佛仪器有限公司）。
1.2 试验方法
1.2.1 单因素试验与正交试验设计
本试验以沙果渣为原料，以SDF/TDF为指标，根据预
试验结果，在料水比为1∶10条件下，对木瓜蛋白酶用量（A）、
作用时间（B）、作用温度（C）和作用pH值（D）等因素进行
单因素试验。在单因素试验的基础上，进行L9（34）正交试
验，以确定最适的木瓜蛋白酶酶解条件。
1.2.2 木瓜蛋白酶酶法制备高活性沙果膳食纤维工艺流程
沙果渣→干燥（60℃）粉碎→过筛（40目）→木瓜蛋白酶酶
解→灭酶→离心、过滤→上清液→醇沉→离心、过滤→沉淀（SDF）
↓
残渣（IDF）
1.2.3 测定方法
（1）膨胀力（SC）的测定
收稿日期：2011-10-23
基金项目：黑龙江省普通高等学校青年学术骨干支持计划项目（1154G59）
作者简介：李 丽（1985-），女，硕士研究生，研究方向为农产品贮藏加工；牛广财*，教授，通讯作者。
酶法制备高活性沙果渣膳食纤维的研究
李 丽1，朱 丹2，魏春红1，王鹤霖1，牛广财1*
（1.黑龙江八一农垦大学食品学院，黑龙江 大庆 163319；2.黑龙江八一农垦大学生命科学技术学院，黑龙江 大庆 163319）
摘 要：以沙果渣为原料，通过单因素试验和正交试验，研究木瓜蛋白酶酶解法制备高活性沙果渣膳食纤维的最佳工艺条件。结果表
明：木瓜蛋白酶用量30000U/g，木瓜蛋白酶作用时间90min，木瓜蛋白酶作用温度40℃，木瓜蛋白酶作用pH值为7.5，此时测得SDF/TDF
为13.45%。所得膳食纤维为米黄色，持水力为11.44g/g，持油力为5.36g/g，膨胀力为4.57mL/g，是一种高活性的膳食纤维及理想的食品
添加剂。
关 键 词：沙果渣；膳食纤维；制备；酶法
中图分类号：TS202.3 文献标识码：A 文章编号：0254-5071（2012）02-0072-03
Preparation of dietary fiber by enzymatic method with high activity Malus asiatica pomace
LI Li1, ZHU Dan2, WEI Chunhong1, WANG Helin1, NIU Guangcai1*
(1. College of Food Science, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China;
2. College of Life Science and Technology, Heilongjiang Bayi Agricultural University, Daqing 163319, China)
Abstract: Using malus asiatica pomace as raw material, optimum preparation technology of high activity dietary fiber by papain was determined by
single factor experiments and orthogonal test. The results showed that the optimal conditions were as follows: papain dosage was 30000U/g, reaction
for 90min at 40℃ with pH 7.5. Under the optimal conditions, the SDF/TDF was 13.45%. The dietary fiber was beige, and the water holding capacity
was 11.44g/g, the oil holding capacity was 5.36g/g and the swollen volume was 4.57mL/g. The products could act as high activity dietary fiber and
ideal food additive.
Key words: Malus asiatica pomace; dietary fiber; preparation; enzymatic method
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2012年 第 31卷 第 2期
总第 239期
精确称取膳食纤维干样0.5g（精确至0.001g），置25mL
刻度试管中，读取样品干样体积，加入20mL蒸馏水，震荡
摇匀，于室温下放置24h，观察其自由膨胀体积，计算SC[9]。
SC（mL/g）=（v1-v0）/m
式中：m为样品干样质量 /g，v0为样品干样体积 /mL，v1为样
品膨胀后体积 /mL。
（2）持水力（WHC）的测定
称量离心管质量，再精确称取膳食纤维干样0.1g（精
确至0.001g），置于50mL离心管中，加10mL蒸馏水浸泡，摇
匀，室温条件下静置1h，于5000r/min离心20min，小心弃去
上清液后称质量，计算WHC[10]。
WHC（g/g）=（m1-m0）/m
式中：m为样品干样质量 /g，m1为样品吸水质量 /g，m0为离
心管质量 /g。
（3）持油力（OHC）的测定
称量离心管质量，再准确称取膳食纤维干样0.1g，置
50mL离心管中，加菜籽油10mL，震荡摇匀，室温下放置1h，
5000r/min离心20min，小心弃去上清液后称重，计算OHC[11]。
OHC（g/g）=（m1-m0）/m
式中：m为样品干样质量 /g，m1为样品吸附油脂质量 /g，m0
为离心管质量。
1.2.4 总膳食纤维、可溶性膳食纤维测定
参照AOAC991.43方法测定[12]。
2 结果与分析
2.1 木瓜蛋白酶用量的选择
沙果渣中含有一部分蛋白质，约为10%左右，为最大限度
的除去蛋白质，选用酶活力单位为50×104U/g的中性木瓜蛋白
酶进行处理。木瓜蛋白酶的pH值为7.5，温度为40℃，时间80min，
用量分别设为2×104U/g、2.5×104U/g、3×104U/g、3.5×104U/g、
4×104U/g的条件下进行酶解，测定SDF/TDF。结果见图1，
可以看出SDF得率随着木瓜蛋白酶用量的增加呈现先增
加后减小的趋势，当酶用量为3×104U/g时，SDF/TDF最大。
2.2 木瓜蛋白酶作用时间的选择
在pH值为7.5，温度为40℃，用量为3×104U/g，处理时
间分别为60min、70min、80min、90min、100min的条件下测
定SDF/TDF，结果见图2。结果表明，当酶解80min后，增长
不再明显，因为酶解时间对沙果渣膳食纤维性能有重要作
用。酶解时间过短，木瓜蛋白酶不能和沙果渣中蛋白质充
分反应，蛋白质不能完全水解，品质不能得到良好发挥；随
着反应时间的延长，酶与蛋白充分反应，蛋白质水解彻底，
SDF/TDF得到提高；当酶反应趋于饱和时，再增加反应时
间，SDF/TDF反而下降[13]。
2.3 木瓜蛋白酶作用温度的确定
在pH值为7.5，用量为3×104U/g，处理80min的条件下，
温度分别设为30℃、35℃、40℃、45℃、50℃测定SDF/TDF，结
果见图3。结果表明，SDF/TDF在40℃时达到最大。这是因
为随着反应温度的升高，一方面酶活性逐渐增加，反应温
度逐渐达到木瓜蛋白酶的最适反应温度，此时反应速度最
大，酶解率最高；另一方面酶分子和底物分子热运动速度
增加，提高了分子之间的碰撞效率，从而提高反应速率，故
SDF/TDF也增大。当反应温度继续增加时，部分酶分子发
生变性，致使酶活下降，从而使反应速度下降[14]，SDF/TDF
下降，故选40℃为宜。
2.4 木瓜蛋白酶作用pH值的确定
在木瓜蛋白酶的用量为3×104U/g、温度40℃、处理时
间80min、pH值分别为6.5、7.0、7.5、8.0、8.5的条件下测定
研究报告 73· ·
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SDF/TDF。结果见图4，可知在pH值为7.5时SDF/TDF最大。
这是因为随着pH值的增大，酶活逐渐增加，酶解率增加，
SDF/TDF增大。但是当pH值达到酶的最适pH值后，继续增
大pH值，有可能破坏酶的空间构象，使部分酶分子失活[15]。
此外，还可能影响酶活性中心催化基团的解离状态和底物
的解离状态，使底物不能与酶活性中心结合，或结合后不
能生成产物，从而影响反应进行，造成SDF/TDF下降[16]。
2.5 正交试验结果与分析
在单因素试验的基础上，以木瓜蛋白酶用量（A）、作
用时间（B）、作用温度（C）、作用pH值（D）为考察因素，以
SDF/TDF为指标，设计4因素3水平即L9（34）正交试验，对沙
果渣膳食纤维提取工艺进行优化，试验因素与水平见表1。
由极差分析结果可知，影响沙果渣膳食纤维得率大小
的因素按主次顺序为A>C>D>B，其中木瓜蛋白酶的用量
对结果影响最大，木瓜蛋白酶作用温度和pH值次之。方差
分析结果见表2，可知经F检验后A因素的F值为49.478，大
于0.05水平上的F的临界值，即A因素（酶用量）对得率在
0.05水平上是有显著性差异的；而B、C、D因素的F值均小于
0.05水平上F的临界值，即B、C、D因素对得率在0.05水平上影
响是不显著的；比较F值大小，为Fa>Fc>Fd>Fb，F值越大，影
响作用越大，各因素对得率的影响程度大小为A>C>D>B，
可见极差分析结果与方差分析结果一致，分析所得的最佳
试验条件为A2B3C2D2。由于A2B3C2D2组合不在1~9号试验中，
故补做了验证试验，结果得到膳食纤维的平均得率为13.45%。
因此，最终确定木瓜蛋白酶酶解沙果渣制备膳食纤维的最
佳工艺条件为木瓜蛋白酶用量3×104U/g，木瓜蛋白酶作用
时间90min，木瓜蛋白酶作用温度40℃，木瓜蛋白酶作用pH
值为7.5。
2.6 酶解工艺正交优化后SDF/TDF的测定及膳食纤维特
性的测定
在木瓜蛋白酶用量3×104U/g，木瓜蛋白酶作用时间
90min，木瓜蛋白酶作用温度40℃，木瓜蛋白酶作用pH 7.5的
情况下测得SDF/TDF为13.45%，该膳食纤维外观为米黄色
（见表3），膳食纤维持水力为11.44g/g，持油力为5.36g/g，膨
胀力为4.57mL/g，其持水力和膨胀力都要优于沙果渣粗粉。
表1 木瓜蛋白酶酶解工艺优化正交试验结果
Table 1. Results of orthogonal experiments of the optimal conditions
for papain enzymatic hydrolysis
试验号
A木瓜蛋
白酶用量/
（×104U·g-1）
B木瓜蛋
白酶酶解
时间/ min
C木瓜蛋
白酶作用
温度/℃
D木瓜蛋
白酶作用
pH值
SDF/TDF/
%
1 1（2.5） 1（70） 1（35） 1（7.0） 6.42
2 1 2（80） 2（40） 2（7.5） 7.68
3 1 3（90） 3（45） 3（8.0） 6.94
4 2（3） 1 2 3 13.08
5 2 2 3 1 10.41
6 2 3 1 2 12.69
7 3（3.5） 1 3 2 8.69
8 3 2 1 3 8.64
9 3 3 2 1 9.23
k1 7.013 9.397 9.250 8.687
k2 12.060 8.910 9.997 9.687
k3 8.853 9.620 8.680 9.553
R 5.047 0.710 1.317 1.000
表2 正交试验结果方差分析
Table 2. Variance analysis of orthogonal experiment results
变异来源 平方和 自由度 均方 F Fα
A 39.137 2 19.569 49.478*
F0.05（2，2）=19.000
B 0.791 2 0.400 1.000
C 2.616 2 1.308 3.307
D 1.769 2 0.885 2.236
误差 0.79 2
总变异 45.103 10
表3 沙果渣制备膳食纤维的有关指标
Table 3. Concerned indexes of dietary fiber（MPDF）prepared with
Malus asiatica pomace
样品
持水力/
（g·g-1）
持油力/
（g·g-1）
膨胀力/
（mL·g-1） 颜色
沙果膳食纤维（MPDF） 11.44 5.36 4.57 米黄色
沙果渣粗粉（MP） 5.28 - 3.13 浅黄褐色
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总第 239期
3 结论
木瓜蛋白酶酶解法制备高活性沙果渣膳食纤维的最佳
工艺条件为木瓜蛋白酶用量3×104U/g，作用温度40℃，作用
时间90min，作用pH值为7.5，此时制备的沙果渣可溶性膳食
占总膳食纤维的13.45%。该条件下的膳食纤维为米黄色，持
水力、持油力和膨胀力分别为11.44g/g、5.36g/g和4.57mL/g。
参考文献：
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红曲霉是我国用来生产红曲色素的传统菌种，该菌产
生的红曲色素由于具有安全性高，热稳定性强，色泽鲜艳
等优点，已得到较为广泛的研究和运用[1]。红曲色素为红、
黄色调的多种单一色素的混合物，色调自然，有较高的营
收稿日期：2011-07-27
基金项目：江西农业大学校内青年基金项目（2979）
作者简介：林丽萍（1979-），女，内蒙古莫旗人，讲师，主要从事食品质量与安全方向的教学与科研工作。
红曲霉胞内色素的提取工艺研究
林丽萍，施建兵
（江西农业大学 食品科学与工程学院，江西 南昌 330045）
摘 要：为提高红曲色素提取效率，实验对红曲霉产胞内色素的提取工艺进行了探索。以生物量和红曲色素色价为指标，测定红曲霉
液态摇瓶发酵产色素历程曲线，确定胞内色素色价高峰值出现在第5d。以5d作为液态摇瓶发酵培养物收获期，进一步通过单因素及
正交试验研究了乙醇浓度、乙醇用量、浸提温度、浸提时间对红曲霉胞内色素提取率的影响，得到较高效的提取工艺条件为A1B3C3D3
与A1B1C3D3。经过验证试验得A1B1C3D3为最佳工艺参数，即乙醇浓度为60%vol、乙醇用量为10mL/g、提取温度50℃、提取时间50min，提
取率为65.94%。
关 键 词：红曲霉；胞内色素；提取工艺
中图分类号：TS264.4 文献标识码：A 文章编号：0254-5071（2012）02-0075-04
Extraction technology of intracellular pigment from a Monascus strain
LIN Liping, SHI Jianbing
(College of Food Science and Engineering, Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, China)
Abstract: To improve the extraction efficiency of monascus pigment, the extraction technology of intracellular pigment was studied. According to
biomass and red pigment color values, the monascus pigment producing course curve was determined by shake flask fermentation. The results
showed that the peak color value of intracellular pigment appeared at the 5th day. Therefore, the culture of shake flask fermentation was harvested at
the 5th day. Besides, the effects of alcohol concentration, alcohol consumption, extraction temperature and time on the extraction yield of monascus
intracellular pigment were studied by single factor and orthogonal tests. The extraction conditions presented as A1B3C3D3 and A1B1C3D3 were efficient.
Furthermore, the optimal conditions was determined as A1B1C3D3, that was, alcohol concentration 60%vol, alcohol consumption 10ml/g, extraction
temperature 50℃ and extraction time 50min, by which the extraction rate reached 65.94%.
Key words: Monascus; intracellular pigment; extraction technology
℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃℃
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