全 文 ：.食品辅料 唯` :萦
花生壳膳食纤维提取工艺及其性能研究
陈姗姗 ;葛含静 ;仇农学
陕西师范大学食品工程系 (西安7 1以拓 2
摘 要 以花生壳为原料 , 采用碱液浸提法制备花生壳膳食纤维 。 结果表明 :提取花生壳膳食纤维的最
佳工 艺条件是 l mo l/ L Na OH 溶液 , 温度 40 ℃ , 反应时间 4 . 伪 。 花生壳膳食纤维的最佳脱色工艺条件为
p H 二 12 , 6% 玫住 溶液 ,温度 40 ℃ ,反应时间 6 . h0 。 成品 气味淡 , 色泽呈淡黄色 , 其膨胀力高达 5 . 73 mL 飞 ,
持水 力为 61 5 . 86 % 。
关键词 花生壳 ;膳食纤维 ;脱色
S t u d ie s o n th e EXt ar c t io n o f D ie at yr F ib e r for m P e a n u t S he ll
a n d jst P or P e rt je S D e t e mr j
n at jo n
Ch e n S h a n一h a n : G e H a n一in g ; Q i u N o n g一 u e
eD p art me nt of l ’o d E硒~ ir gn , hs a nx i N o m坦 1 U in v e sr iyt ( ix ’ an 7 1以拓2)
A bS 奴 , c t hT e t e e h n o l o gy of xe t acr ti n g d ie ta叮 if玩 r for o l 详 an u t s h e l l aws s tu di e d bv al k al i s lO u tion
.
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a叮 if b e r e x t acr t io n w e er a s fo llow s : l om l几 dso i u m hy -
doxr id
e ,
40 ℃ , 4 . ho . A n d t he OtP imu m e o n d it io n s o f d e e o l o ulr i n g we er as fo l ow s : PH = 12
,
6% 氏 q , 4() ℃ ,
6
.
ho
.
hT
e P耐 u e t s sm el w el l a n d ht e e ol o u r aws sl igh d y y .红low . I t s e x Pa n s iv e e aP a e i yt w as 5 . 7 3nIL / 9 an d w at e r
h o lid n g e a p a c iyt w as 6 15
.
8 6 %
.
K e州o r ds 详a n u t s h e l ; di e t a w if be r ; d e e o lo u ir n g
膳食纤维 ( D i e ta 叮 F i be r , 简称 D F )是 “不被人体所
消化吸收的多糖类碳水化合物与木质素 ” 的统称 川 。 膳
食纤维不能被人体消化酶分解吸收 , 但具有多种生理
功能 ,成了继蛋白质 、 脂肪 、 碳水化合物 、 矿物质 、 维生
素和水之后被建议列入影响人体健康所必需的 “ 第七
大营养素 ” 2` 一 7 ’ 。 国内外大量的研究已证实 , 富含膳食
纤维的食物易使人体产生饱腹感 ,导泻通便 ,减少肠道
癌等的发病机率 。 膳食纤维还能吸附胆汁酸 、 胆固醇
变异原等有机分子 , 明显降低人体血浆和肝脏胆固醇
水平 , 因此可直接扼制和预防冠状动脉硬化 、 胆结石
症 、 高血脂症并对预防心脑血管疾病有重要作用 3` ,8 ’ 。
我国是世界花生生产大国 , 花生壳是花生加工的
下脚料汐 ’ ,花生壳中膳食纤维的含量超过 60 % ,是生产
膳食纤维廉价易得的原料佃 ’ 。 利用花生壳生产膳食纤
维不但可以充分利用资源 , 为食品工业提供功能性食
品原料 ,还可以减少环境污染 ,具有 良好的经济效益和
社会效益 。
1 材料与方法
1
.
1 材 料
1
.
1
.
1 材料和试剂 花生壳 ; 氢氧化钠 、 盐酸 、 95 %
3
.
1 开启瓶盖 热封封口的包装瓶常用于咖啡 、果冻 、 方便面的包
瓶盖封口式包装瓶需要通过开启瓶盖来达到包装 装上 , 这种包装的主要开启方式是从封合处开启 。 由
物的开启 目的 。 瓶盖是否易开启能够直接影响到消费 于使用其它的开启方法对于热封 口式包装容器的内容
者对于一个品牌的信心 , 对消费者的再次购买产生影 物的使用过程可能会带来一定的影响 , 因此在这种包
响 。 特别是对于休闲饮品而言 ,倘若开启力过大 ,就会 装容器上易开封材料的应用十分广泛 。 与包装袋的热
不符合其休闲的风格 。 目前小型包装容器的开启主要 封处开启相似 ,设计时应对材料与容器间的热封强度 、
还是借助人力 , 因此开启力度大小的控制就更加重要 材料的摩擦系数以及容器壁的摩擦 系数进行综合考
了 。 表征瓶盖开启力值大小的指标是扭矩力 , 扭矩力 虑 ,并模拟各种握力情况下的试验 。
过大会给瓶盖的开启和锁紧带来很大的困难 , 扭矩力 4 总 结
过小又会给产品的运输 、 展示 、 以及内容物的保护性带 包装物的易开启性可以通过撕裂性能 、 摩擦性能 、
来影响 。 与检测包装袋的撕裂力相同 , 在检测瓶盖的 热封性能 、 扭矩力的测试来综合考虑设计 。 当然在设
开启以及锁紧力时检测设备也是给瓶体提供足够的夹 计时必须加人销售对象的一些信息 , 如果针对儿童使
持力保证其不出现打滑现象 , 所以在设计时应综合考 用的包装 ,就需要根据儿童的力量来测算包装的尺寸 、
虑容器的表面摩擦性能和瓶盖的开启力 。 形状 、 容量 、 开启力 、 以及提手的有关结构 ,使儿童能够
3
.
2 在容器 口的热封处开启 有效地使用该包装 。 画
《食品工业》2X( 万 年第 1期
味` 二萦 . 食品辅料
乙醇 、过氧化氢 、硫酸 、氢氧化钾等 ,均为分析纯 。
1
.
1
.
2 仪 器 F乙 02 微型植物粉碎机 , DT 4L 型台式离心机 , H H州S 型恒温水浴锅 , PH S 3C 型精密 p H 计 ,
S H压 班型循环水式多用真空泵 , J川 203 型电子天平 ,
Csl ol Z型电热鼓风干燥箱等 。
1
.
2 实验方法
1
.
2
.
1 分析方法
1
.
2
.
1
.
1 纤维素含量的测定 . ’ :参照 BG S(X刃 . or
1
.
2
.
1
.
2 膨胀力 (或溶胀性 )的测定 l10]
准确称取水不溶性膳食纤维 19 置于量筒中 , 吸取
5m0 L 的水加入其中 ,振荡均匀后室温放置 2 h4 ,读取液
体中膳食纤维的体积 ,计算膨胀力 。
采用料液比 1 : or ( g / n 1L ) , lmo l几 的 Na OH 溶液于
3 0℃浸提 1 一 h5 , 实验结果如图 3所示 , 随着时间的延
长 ,提取率的变化不大 ,考虑到时间过长会使料液变勃
稠而不利于反应的进行以及生产中的节能等问题 , 故
选择 h3 左右为宜 。 图 3 为反应时间对提取率的影响
(略 ) 。
2
.
1
.
4 正交试验
在单因素试验的基础上 , 采用 b (矛 ) 正交试验对
制备工艺条件作进一步优选 , 实验因素水平如表 l 所
示 ,实验结果如表 2所示 。
表 1
水平
膨胀力 二 溶胀后纤维体积 (mL )
一 干品体积 (诚 )
花生壳膳食纤维制备工艺条件因素水平设计
因 素
N a 0 H浓度 (侧 1几 ) 碱解温度 (℃ ) 碱解时间 (h)
样品干重 (g )
1
.
2
.
1
.
3 持水力的测定 l`0]
准确称取水不溶性膳食纤维 19 放入烧杯中 , 加入
5仓n L 的水浸泡 hl ,滤纸沥干后 ,转移到表面皿中称量 ,
计算持水力 。
持水力 (% ) 二 样品湿重 ( g )
一 样品干重 ( g )
样品干重 (g ) x lX()
1
.
2
.
2 花生壳膳食纤维提取工艺流程
花生壳~ 预处理~ 干燥 ( 105 ℃鼓风干燥 ) ~ 粉碎
~ 过筛~ N a OH 水解~ 洗滤~ HCI 水解~ 洗滤一几 q
脱色一过滤 、 充分洗涤~ 干燥 ( 105 ℃鼓风干燥 )~ 粉碎
~ 过筛~ 成品
2 结果与讨论
2
.
1 花生壳膳食纤维的制备
2
.
1
.
1 N ao H 质量浓度对提取率的影响
采用不同浓度的 N a 0 H 溶液 , 按料液比 1 : 10 ( g /
mL )于 3 0℃水浴锅中浸提 h3 ,实验结果如图 1所示 ,考
虑到 N a O H 浓度太小时不能使半纤维素 、 蛋白质等与
纤维素完全分离 , 而 N a OH 浓度过大时则使纤维素与
N a O H 发生反应生成碱纤维素 , 引起纤维素的降解 , 根
据纤维素的相图 1 ’ ] , 在浓度大于 2 . smo l/ L 以后大部分
纤维素已经与 aN 0 H 发生反应 , 生成碱纤维素 ,使纤维
素的结构性质受到破坏 , 对不溶性膳食纤维的制备产
生不良影响 , 增大废液处理量 , 故综合考虑 , 用低质量
分数的 Nao H 溶液处理为宜 。图 1为 N ao H 质量浓度对
提取率的影响 (略 ) 。
2
.
1
.
2 反应温度对提取率的影响
采用不同的温度 , 按料液比 1 , 10 (g / mL ) , lm ol /
L 的 N a O H 溶液浸提 h3 , 实验结果如图 2所示 ,随着温
度的变化 , 提取率出现最高点 , 这主要是由于随着温
度的上升料液变粘稠而不利于提取的缘故 。 考虑到提
取率的变化情况以及生产中的节能问题 , 故选择低温
浸提为宜 。
图 2 为反应温度对提取率的影响 (略 ) 。
反应时间对提取率的影响
《食品工业》 20 06 年第 1期
1 0
.
5 30 2
2 1 4() 3
3 1
.
5 50 4
表 2 花生壳膳食纤维制备 场 (矛)正交试验
试验 因 素 实验结 果提
序号 N a o H浓度 (A ) 温度 ( B ) 时间 ( e ) 取率 ( % )
1 1 (0
.
5
1加1L/ ) l (30℃ ) l ( h2 ) 59 . 9
2 1 2 ( 4() ℃ ) 2 ( 3h ) 6 1 . 4
3 1 3 (50℃ ) 3 (h4 ) 63 . 5
4 2 ( lmo lL/ ) 1 2 63
.
4
5 2 2 3 6
.
9
6 2 3 1 64
.
6
7 3 ( 1
.
s m
o
lL/ ) 1 3 62
.
0
8 3 2 1 63
.
7
9 3 3 2 63
.
1
K
:
184
.
8 185
.
3 18 8
.
2
K
Z
194
.
9 192
.
0 187
.
9
K
3 1 88
.
8 19 1
.
2 192
.
4
K
一
6 1
.
6 6 1
.
8 62
.
7
K
Z
65
.
0 64
.
0 62
.
6
K
3
62
.
9 6 3
.
7 64
.
1
R 3
.
4 2
.
2 1
.
5
优水平 A : B : C 3
主次 A BC
通过正交试验极差分析可知 , 影响膳食纤维提取
率的因素主次关系为 :碱液浓度 > 温度 > 时间 ,膳食纤
维提取率最优条件为 : lmo l/ L 的 N a OH 溶液 , 温度
40 ℃ , 时间 h4 。
2
.
2 花生壳膳食纤维的脱色
用化学分离法提取的花生壳膳食纤维呈黄褐色 ,
添加到面包 、面条中 , 色泽较暗 ,需对其进行脱色 。 综合
考虑脱色效果及食品安全问题 ,选择过氧化氢为脱色
剂 ,其机理 ,` ’为 : 践 q + 玩 O# 玩 0 · + OOH 一 ,其中 OOH -
具有强氧化性 ,从而使花生壳中的色素物质氧化褪色 。
2
.
2
.
1 花生壳膳食纤维脱色单因素试验
2
.
2
.
1
.
1 p H 值对脱色的影响
. 食品辅料 味` : 萦
实验表明 , p H值越高 ,几 q 氧化脱色能力愈强 ,但
当 p H > 12 时 , 剧烈的反应则会引起纤维素的降解及其
它复杂的副反应 ,故 p H 值不应过高 。
2
.
2
.
1
.
2 几 q 质量分数对脱色的影响
实验表明 , 践仇 质量分数越大 , 脱色效果愈好 , 但
当玫仇质量分数大于 6% 时 ,产品白度提高缓慢 ,并需
用大量洗涤水清洗 ,增加资金消耗 ,故采用低质量分数
的几伍 。
2
.
2
.
1
.
3 反应温度对脱色的影响
温度过高会引起 氏仇 分解而起不到脱色效果 , 温
度过低 , 则脱色时间延长且脱色效果不理想 。 故温度
应控制在 30 一 50 ℃ 。
2
.
2
.
1
.
4 反应时间对脱色的影响
在一定 p H值及反应温度下 , 低质量分数的 比仪
在 3 一 伍 内即可使花生壳膳食纤维基本脱色 , 延长脱
色时间对白度提高影响较小 ,故从经济因素考虑 ,选择
3 一 h6 脱色为宜 。
2
.
2
.
2 花生壳膳食纤维脱色正交试验
通过多次实验 ,确定影响脱色效果的主要因素为 :
p H 值 、 玩认 浓度 、 温度 、 脱色时间 , 因此采用 肠 (乡 )正
交试验进行优选 ,其因素水平如表 3所示 ,实验结果如
表 4 所示 。
表 3 花生壳膳食纤维脱色条件因素水平设计
通过脱色正交试验极差分析可知 , 影响花生壳膳
食纤维脱色的因素主次关系为 : p H 值 > 氏q 质量分
数 > 时间 > 温度 。 脱色最优条件为 : p H 二 12 , 6% 凡伐 ,
温度 40 ℃ , 时间 h6 。
2
.
3 膳食纤维的性能测定
经碱 、酸浸提 ,氏钱 脱色制得的膳食纤维 , 105 ℃烘
干 , 粉碎过筛 , 成品呈淡黄色 , 其表面显示出多孔蜂窝
状结构 ,气味淡 ,测定其功能特性 ,结果见表 5。
表 5 花生壳腾食纤维处理前后性能指标比较
膨胀 力 (mL 飞 ) 持水力 ( % )
处理前
处理后
2
.
2 3 379
.
94
5
.
73 6 15
.
86
3 结 论
3
.
1 碱浸法提取花生壳膳食纤维的最佳工艺条件
为 : lm 0 1几 N a O H 的溶液 ,温度 40 ℃ ,反应时间 h4 。
3
.
2 花生壳膳食纤维的最佳脱色工艺条件为 : p H =
12
,
6% 压 q 溶液 ,温度 40 ℃ ,反应时间 h6 。
3
.
3 采用本工艺生产的花生壳膳食纤维 , 具有较高
的膨胀力和持水力 , 纤维素含量高 , 起到通便 , 控制体
重 ,降低胆固醇等作用 ,是一种较优的高纤维功能食品
基料 。
水平 因 素
PH 值 佳 q 浓度 ( % ) 脱色温度 (℃ ) 脱色时间 (h)
,`
4
rn
203426108102
,且,`ēJ
表 4 场 (了 )正交脱色实验
实验
序号 州值
l ( 8 )
比 q 浓度
(% )
温度 (℃ ) 时间 (h) 实验指标(感官得分 )
2 1
3 l
4 2 ( 10 )
5 2
6 2
7 3 ( 1 2 )
8 3
9 3
K
一
22
.
8
K
Z
26
.
6
K
3
28
.
5
K 一 7
.
6
K
Z
8
.
87
K
, 9
.
5
R 1
.
9
优水平 凡
主次
l ( 2 )
2 ( 6 )
3 ( 10 )
l
2
3
l
2
3
24
.
5
27
.
3
26
.
1
8
.
17
9
.
1
8
.
7
0
.
93
肠
l ( 20 )
2 ( 30 )
3 (4() )
2
3
2
2 5
.
8
26
.
0
2 6
.
1
8
.
6
8
.
67
8
.
7
0
.
1
几
AB D C
l ( 2 ) 7
2 ( 4 ) 8
3 ( 6 ) 7
.
8
3 8
.
5
1 9
.
3
2 8
.
8
2 9
3 10
1 9
.
5
25
.
8
25
.
8
26
.
3
8
.
6
8
.
6
8
.
77
0
.
17
场
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《食品工业》 2仪拓 年第 1期