全 文 ：2011 年 3 月
第 30 卷 1 期
内 蒙 古 科 技 大 学 学 报
Journal of Inner Mongolia University of Science and Technology
March，2011
Vol．30，No．1
文章编号: 1004 － 9762( 2011) 01 － 0090 － 04
沙果不溶性膳食纤维提取工艺的研究*
李昊虬，王国泽，游新勇，李俊章
( 内蒙古科技大学 数理与生物工程学院，内蒙古 包头 014010)
关键词:沙果;不溶性膳食纤维;提取工艺
中图分类号: TS201. 1 文献标识码: A
摘 要:以沙果为原料，采用酶 化学法研究了原料中不溶性膳食纤维的制备工艺 . 采用单因素试验分别从糖化酶加
酶量、酶解时间、碱解 pH、碱解温度和碱解时间筛选出影响显著的因素，通过正交试验确定了沙果中不溶性膳食纤维
( insoluble dietary fiber，IDF) 提取工艺的最佳条件 . 研究结果表明，沙果中 IDF提取的最佳工艺条件为:糖化酶加酶量
为 0. 6% ( g /g) ，酶解温度为 60 ℃，酶解时间为 90 min，碱解 pH为 10，碱解温度为 50 ℃，碱解时间为 90 min.
Study on extraction of water insoluble dietary fiber from Malus asiatica
LI Hao-qiu，WANG Guo-ze，YOU Xin-yong，LI Jun-zhang
( Mathematical，Physics and Biology Engineering School，Inner Mognolia University of Science and Technology，Baoutou 014010，China)
Key words: Malus asiatica; insoluble dietary fiber; preparation technology
Abstract: Malus asiatica was used as raw materials by enzymatic and chemical methods to obtain the preparation technology of water in-
soluble dietary fiber． Optimum conditions for extracting the water insoluble dietary fiber in the raw materials were confirmed through or-
thogonal tests． The results showed that optimum condition of the malus prunifolia was as follows: 0． 6% glucoamylase with reaction tem-
perature of 60 ℃，hydrolysis time of 90 min，pH 10 alkali with hydrolysis temperature of 50 ℃ and hydrolysis time of 90 min．
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，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［1］.
膳食纤维( Dietary fiber，DF) 是指一些既不能被
小肠消化酶分解也不能被小肠吸收的多糖、木质素等
植物性成分［2］. 根据溶解性的不同，膳食纤维可分为
可溶性膳食纤维( Soluble dietary fiber，SDF) 和不溶性
膳食纤维( Insoluble dietary fiber，IDF) 两种，不溶性纤
维是指不溶于温水或热水的那部分纤维，主要是细胞
壁的组成部分，包括纤维素、半纤维素、木质素等［3］.
膳食纤维具有较强的吸附力、持水力、持油力，具有发
酵、填充等作用，能有效地调节血糖水平、降血压，调
节肠道菌群等多种保健作用，被营养学家称为“第七
营养素”［4，5］. 目前已从柚皮［6］、平菇［7］、雪莲果渣［8］、
茭白壳［9］等物料中提取了 IDF，而有关沙果中 IDF的
提取却未见报道 . 为了提高沙果的利用价值，增加沙
果产业的经济价值与社会效益，本文以沙果为实验材
料，采取酶与化学结合法，通过正交试验对沙果中
IDF的提取工艺进行了研究 .
1 材料与方法
1. 1 试验材料
沙果采于内蒙古赤峰市，采后就地干制，运回实
验室 . 利用高速万能粉碎机将其打碎成粉末，过 40
目筛，收集于试样瓶中备用 .
1. 2 仪器
SFG-01B型电热恒温真空干燥箱，SHB-3 循环
水多用真空泵，SYC-15B超级恒温水浴，HH-4数显
* 收稿日期: 2010 － 12 － 07
作者简介:李昊虬( 1987 － ) ，男，辽宁鞍山人，内蒙古科技大学硕士研究生 .
DOI:10.16559/j.cnki.2095-2295.2011.01.024
李昊虬，等: 沙果不溶性膳食纤维提取工艺的研究
恒温水浴锅，L-550 台式低速大容量离心机，JA5003
电子分析天平，BL310 电子天平，FW80 高速万能试
样粉碎机，雷磁 PHSJ-3F型 pH计 .
1. 3 试验方法
1. 3. 1 IDF的制备工艺流程
碱结合酶水解法: 原料→脱脂→称重→加糖化酶
水解→氢氧化钠溶液处理→中和→离心→抽滤→干
燥→成品 .
1. 3. 2 试验操作过程
称取 1． 0 g脱脂样品，加入 20． 0 g 蒸馏水，均质
后放入 60 ℃恒温水浴锅中，然后按比例加入糖化酶，
在恒温条件下进行酶解; 用氢氧化钠溶液调节 pH
值，在一定温度条件下进行碱解; 用盐酸中和后离心
获得沉淀，通过已经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 105 ℃烘箱中烘干至恒
重［10，11］.
分别选取糖化酶加酶量、糖化酶酶解时间、碱解
温度 T( ℃ ) 、碱解 pH 值、碱解时间 t( min) 进行单因
素试验，每个因素设三次重复试验 .
提取率公式为: IDF 产率% = ( 滤纸及沉淀物恒
重后的质量 － 恒重后的定量中速滤纸的重量 ) ×
100% /1． 000 g．
2 结果与分析
2. 1 沙果 IDF单因素试验
2. 1. 1 糖化酶加酶量对沙果 IDF得率的影响
准确称取沙果原料 1． 0 g 放入 100 mL 烧杯中，
按 1∶ 20 ( g /g) 加入蒸馏水，分别加入 0. 4%，0. 5%，
0. 6%，0. 7%的糖化酶，按试验方法 1. 3. 1 中的工艺
流程提取确定糖化酶最佳加酶量，结果见图 1.
图 1 糖化酶浓度
Fig． 1 The effect of glucoamylase concentration on IDF
yield
由图 1 可见，随着糖化酶加酶量的增加，IDF 得
率呈现先增加后降低的趋势，当糖化酶加酶量达到
0. 5%时膳食纤维的得率最高，可以达到 20. 80%，随
着糖化酶加酶量的进一步增加，IDF 得率逐渐降低 .
因此确定糖化酶加酶量为 0. 5%.
2. 1. 2 酶解时间对沙果 SDF得率的影响
准确称取沙果原料 1． 0 g 放入 100 mL烧杯中，按
1∶ 20( g /g) 加入蒸馏水，按 0. 5%的加酶量加入糖化
酶，分别酶解 30，60，90，120 min，按试验方法 1. 3. 1 中
的工艺流程提取确定最佳酶解时间，结果见图 2.
图 2 酶解时间对 IDF得率的影响
Fig． 2 The effect of enzymolysis time on IDF yield
由图 2 可知，随着酶解时间的增加，IDF 得率呈
缓慢上升趋势，酶解 90 min 时，IDF 的得率可达
20%，而酶解 120 min 时，IDF 得率最高为 20. 05%，
从提取效率和工艺成本方面考虑，选取酶解时间
90 min为宜 .
2. 1. 3 碱解 pH值对得率的影响
准确称取沙果原料 1． 0 g 放入 100 mL 烧杯中，
按 1∶ 20 ( g /g) 加入蒸馏水，分别加入 0. 5%的糖化
酶，在 60 ℃条件下分别水解 90 min 后碱解，pH 分别
调节到 10，11，12，13，按试验方法1. 3. 1中的工艺流
程提取确定最佳碱解 pH，结果见图 3.
图 3 碱解 pH值对 IDF得率的影响
Fig． 3 The effect of alkaline hydrolysis pH on IDF yield
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内 蒙 古 科 技 大 学 学 报 2011 年 3 月 第 30 卷 第 1 期
由图 3 可知，IDF 得率在 pH 值 10 到 13 范围内
呈先上升后降低的趋势，在 pH 值 11 时，IDF 得率最
高为 15. 6%. 邵焕霞［12］在提取胡萝卜渣中 IDF 时，
发现当 pH 值为 6 时其 IDF 得率最高 . 本研究发现
当 pH值超过 11 时 IDF得率减少，这可能是因为 pH
值过低时，碱解不完全; pH 值过高时，部分的纤维素
发生降解，造成 IDF得率降低，因此确定碱解最佳 pH
值为 11.
2. 1. 4 碱解时间对得率的影响
准确称取沙果原料 1． 0 g 放入 100 mL 烧杯中，
按 1∶ 20 ( g /g) 加入蒸馏水，分别加入 0. 5%的糖化
酶，在 60 ℃条件下分别酶解 90 min 后再分别碱解
30，60，90，120 min，按试验方法 1. 3. 1 中的工艺流程
提取确定最佳碱解时间，结果见图 4.
图 4 碱解时间对 IDF得率的影响
Fig． 4 The effect of alkaline hydrolysis pH on IDF yield
由图 4 可知，在碱解时间为 30 min 时 IDF 得率
为 14. 1%，在 30 ～ 90 min 时间段内 IDF 得率呈现上
升趋势，当碱解时间达到 90 min 时，得率为 14. 5%，
而增长碱解时间到 120 min 后，IDF 的得率却减小到
14. 0%，因此确定酶解后的最佳碱解时间为 90 min.
2. 1. 5 碱解温度对得率的影响
准确称取沙果原料 1． 0 g 放入 100 mL 烧杯中，
按 1∶ 20 ( g /g) 加入蒸馏水，分别加入 0. 5%的糖化
酶，在 60 ℃条件下分别酶解 90 min后继续在 50，60，
70，80 ℃碱解 90 min，按试验方法 1. 3. 1 中的工艺流
程提取确定最佳碱解温度，结果见图 5.
由图 5 可知，碱解温度在 50 ～ 60 ℃时 IDF 得率
呈现上升趋势，从 15. 3%上升至 16. 9%，当温度为
60 ℃时达到最大值 . 随着碱解温度的进一步升高，
IDF得率整体呈现下降的趋势 . 这可能是由于在较
高的温度下，IDF 中的半纤维素水解，造成了 IDF 得
率的下降 . 因此确定最佳碱解温度为 60 ℃.
图 5 碱解温度对 IDF得率的影响
Fig． 5 The effect of alkaline hydrolysis temperature on
IDF yield
2. 2 正交试验
选择糖化酶加酶量、碱解 pH、碱解温度 3 个实验
因素，各取 3 个水平，选用 L9 ( 34 ) 表进行正交实验，
其因素水平设置见表 1，结果与分析见表 2.
表 1 L9 ( 3
3 )正交试验因素和水平
Table 1 Factors and levels in L9 ( 3
3 ) orthogonal array design
水平 A糖化酶加酶量 /% B碱解 pH C碱解温度 /℃
1 0. 4 10 50
2 0. 5 11 60
3 0. 6 12 70
表 2 L9 ( 3
3 )正交试验结果及分析
Table 2 Results of L9 ( 3
3 ) orthogonal array design experi-
ments and range analysis for IDF yield
实验号 A B C IDF /%
1 1 1 1 15. 80
2 1 2 2 14． 10
3 1 3 3 15． 00
4 2 1 3 14． 80
5 2 2 1 15． 10
6 2 3 2 14． 30
7 3 1 2 15． 80
8 3 2 3 15． 00
9 3 3 1 14． 70
K1 44． 9 46． 4 45． 6
K2 44． 2 44． 2 44． 2
K3 45． 5 44． 0 44． 8
X1 14． 9 15． 5 15． 2
X2 14． 7 14． 7 14． 7
X3 15． 1 14． 7 14． 9
R 0． 4 0． 8 0． 5
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李昊虬，等: 沙果不溶性膳食纤维提取工艺的研究
由表 2 极差分析和图 6 因素与指标趋势可知，影
响沙果 IDF 提取效果的各因素主次关系为 B ＞ C ＞
A，即碱解 pH ＞碱解温度 ＞糖化酶加酶量 . 最优水
平组合为 A3B1C1，确定提取沙果 IDF 的最佳工艺条
件为:糖化酶加酶量为 0. 6%，碱解 pH 为 10，碱解温
度为 50 ℃.
图 6 因素与指标趋势
Fig． 6 The trend of factors and indexes
3 结论
本文采用酶 化学法对沙果中 IDF 的制备工艺
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，提取沙果 IDF 的最佳工艺参数是
A3B1C1，即糖化酶加酶量 0. 6%，碱解 pH 为 10，碱
解温度为 50 ℃.
参考文献:
［1］ 常启龙，卢晓霆，王迎辉，等 . 海棠果果醋的酿造研究
［J］．中国酿造，2009，( 2) : 173-175.
［2］ 谢碧霞，李平安，等 . 膳食纤维［M］． 北京:科学出版
社，2006. 3-4.
［3］ 王 焱 . 膳食纤维的国内外市场现状与发展趋势
［J］．中国食品添加剂，2002，8( 4) : 26-32.
［4］ 郑建仙 . 功能性食品学［M］． 北京:中国轻工业出版
社，2003.
［5］ 郑建仙，高孔荣 . 论膳食纤维［J］．食品与发酵工业，
1994，( 4) : 32-38.
［6］ 周尽花，吴宇雄，狄宁宇 . 柚皮中水不溶性膳食纤维
的提取及脱色研究［J］． 化工技术与开发，2008，37
( 3) : 49-51.
［7］ 孙立梅 . 平菇水不溶性膳食纤维提取工艺的研究
［J］．食用菌，2008，( 5) : 54-55.
［8］ 葛晓红，白艳红，张云兴，等 . 雪莲果渣水不溶性膳食
纤维的提取工艺研究［J］． 安徽农业科学，2009，37
( 36) : 18157-18158，18223.
［9］ 金建昌，童建颖，严小平，等 . 茭白壳中不溶性膳食纤
维提取及漂白工艺研究［J］． 粮油食品科技，2009，17
( 3) : 45-46，49.
［10］ 付全意，刘 冬，李坚斌，等 . 膳食纤维提取方法的
研究进展［J］．食品科技，2008，( 2) : 225-227.
［11］ 岳贤田 . 国内果胶提取方法研究进展［J］．安徽农业
科学，2010，38( 13) : 6932-6933，6960.
［12］ 邵焕霞 . 胡萝卜渣中膳食纤维提取工艺研究［J］．食
品与发酵科技，2009，45( 4) : 55-58.
39