麒麟藻渣制备膳食纤维工艺研究
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摘 要 以提取卡拉胶后的麒麟藻废渣为原料，利用木瓜蛋白酶和α-淀粉酶对粗纤维进行酶解，制备膳食纤维。正交试验优化提取工艺，得出最佳工艺条件为：料液比为1∶30，时间1.5 h，温度为65℃，蛋白酶用量为0.35%、α-淀粉酶用量为1.5%，膳食纤维得率为35.58%。按照最佳工艺条件提取的麒麟藻渣膳食纤维，膨胀力10.93 mL/g，持水力721.72%。
关键词 麒麟藻渣 ；酶解 ；膳食纤维；
分类号 TS201.2
麒麟菜（Eucheuma）属红藻门，红翎菜科，又名鸡脚菜、鹿角菜、鸡胶菜，是一种生长在热带和亚热带的大型海洋经济藻类植物，盛产于海南、广东、广西等沿海地区。麒麟藻一般用于卡拉胶的提取，卡拉胶亦名鹿角藻胶或鹿角藻，是一种颇具经济价值的红藻多糖。当前卡拉胶被广泛应用食品、化工、医药等诸多工业领域，对其膳食纤维的提取也已有一定研究[1-7]。本研究以提取卡拉胶后的麒麟藻渣为原料，采取浸洗、梯度离心等技术对藻渣进行除杂处理，测定藻渣粗纤维的活性指标，再通过酶解手段尝试提高膳食纤维的活性，研究酶解因素对膳食纤维得率的影响，在单因素试验的基础上，建立正交试验以得出因素的最佳组合，以提高膳食纤维提取率，得到更纯净的膳食纤维。
1 材料与方法
1.1 材料
麒麟藻渣（提取卡拉胶后）：廉江市台兴海洋生物科技有限公司；木瓜蛋白酶（10万U/g）：江苏锐阳生物科技有限公司；α-淀粉酶（4万U/g）：江苏锐阳生物科技有限公司；HHS型电热恒温水浴：上海博讯事业有限公司医疗设备厂；TDL-5-A型低速台式离心机：上海安亭科学仪器厂制造；S-110S电子天平：北京赛多利斯天平有限公司；电热恒温鼓风干燥箱 GZX-9070MBE：上海博迅实业有限公司医疗设备厂。
1.2 方法
1.2.1 工艺流程
麒麟藻渣→浸洗除杂→梯度离心→干燥→蛋白酶解→煮沸灭酶→淀粉酶解→煮沸灭酶→离心、过滤→干燥粉碎→藻渣膳食纤维。
1.2.2 浸洗除杂
选择杂质较少的麒麟藻渣，用清水将藻渣充分清洗后，置烧杯中加水充分浸泡，加水量以没过藻渣为宜，一段时间后再重复浸泡3～4次。
1.2.3 离心
将清洗后的藻渣分装入离心管中，再加入10倍（g/mL）水，以3 500 r/min离心10 min。去除上清液，取沉淀物，再加入10倍（g/mL）水，以4 000 r/min对其离心15 min，去除上清液，取沉淀物，置鼓风干燥箱中干燥。
1.2.4 蛋白酶解
将干燥后的藻渣分装于小烧杯中，加入适量的蒸馏水，分别以温度、时间、加酶量为酶解参数，采用蛋白酶对其进行水解，一段时间后煮沸灭酶，冷却至室温。
酶解温度：称取离心干燥后的藻渣，每份1 g，各加入30 mL水，即料液比为1∶30，加入0.3%木瓜蛋白酶，酶解温度依次为45、50、55、60、65℃，酶解时间2.5 h。酶解结束后立即煮沸灭酶，各加入1.4%的α-淀粉酶，在70 ℃下酶解2 h，酶解结束后煮沸灭酶；向其中加入0.3%木瓜蛋白酶，在55 ℃下酶解2.5 h，酶解结束后立即煮沸灭酶，再加入1.4%的α-淀粉酶，酶解温度分别为60、65、70、75、80 ℃，酶解2 h，酶解结束后煮沸灭酶。
加酶量：称取离心干燥后的藻渣，每份1 g，各加入30 mL水，即料液比为1∶30，分别加入木瓜蛋白酶0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%，在55℃下酶解2.5 h，酶解结束后立即煮沸灭酶，各加入1.4%的α-淀粉酶，在70 ℃下酶解2 h，酶解结束后煮沸灭酶，测出藻渣膳食纤维得率。
称取离心干燥后的藻渣，每份1 g，各加入30 mL水，即料液比为1∶30，向其中加入0.3%木瓜蛋白酶，在55℃下酶解2.5 h，酶解结束后立即煮沸灭酶，再各加入α-淀粉酶1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%，在70℃下酶解2 h，酶解结束后煮沸灭酶，测出藻渣膳食纤维得率。
酶解时间：称取离心干燥后的藻渣，每份1 g，各加入30 mL水，即料液比为1∶30，加入0.3%木瓜蛋白酶，在55 ℃下分别酶解1.5、2、2.5、3、3.5 h，酶解结束后立即煮沸灭酶，各加入1.4%的α-淀粉酶，在70℃下酶解2 h，酶解结束后煮沸灭酶。
称取离心干燥后的藻渣，每份1 g，各加入30 mL水，即料液比为1∶30，加入0.3%木瓜蛋白酶，在55℃下酶解2.5 h，酶解结束后立即煮沸灭酶，再向其中加入1.4% α-淀粉酶，在70℃下分别酶解1、1.5、2、2.5、3 h，酶解结束后煮沸灭酶。
料液比：称取离心干燥后的藻渣，每份1 g，分别加入20、25、30、35、40 mL水，即料液比为1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40，再加入0.3%木瓜蛋白酶，酶解温度55℃，酶解时间2.5 h，酶解结束后立即煮沸灭酶，各加入1.4%的α-淀粉酶，在70℃下酶解2 h，酶解结束后煮沸灭酶。
1.2.5 离心、过滤
将藻渣连同酶解物倒入离心管中，以3 500 r/min离心10 min，用纱网将离心后的混合物过滤，取滤渣。
1.2.6 检测方法
膳食纤维得率的测定：将酶解前经鼓风干燥后的产物重量测出，再测出最终酶解干燥粉碎后的藻渣膳食纤维的重量，按照下列公式计算膳食纤维产率X/%。
X/%=×100
持水力测定[9]：称取2 g膳食纤维粉末放入烧杯中，加入150 mL蒸馏水，搅拌均匀，静置2 h后，将纤维用快速滤纸滤去多余水分，把保留在滤纸上的湿样品转移到表面皿中称量（M1），再将表面皿放入110℃干燥箱中，烘烤至质量恒定（±0.05 mg），在干燥箱中冷却后称量（M2），根据如下公式计算： WHC/%=×100
膨胀力测定[9]：称取1.0 g膳食纤维粉末放入量筒中，读取膳食纤维粉末毫升数，然后加入20℃水使体积达到50 mL，摇匀后置于20℃放置24 h，再读取量筒中纤维物料的毫升数，最后将膨胀后的纤维物料体积减去干纤维物料体积，即为膳食纤维膨胀力。
2 结果与分析
2.1 酶解温度对膳食纤维得率的影响
在45～55℃范围内，随着温度的升高膳食纤维得率逐渐增加，当温度达到55℃时，膳食纤维得率达到最大值为35%，超过55℃后，膳食纤维得率不断降低。因此，木瓜蛋白酶解温度应选择55℃为宜。见图1。
在60～70℃范围内，随着温度的升高，膳食纤维得率逐渐增加，当温度达到70℃时，膳食纤维得率达到最大值为33%，超过70℃后，膳食纤维得率不断降低，因此，α-淀粉酶解温度应选择70℃为宜。见图2。
2.2 加酶量对膳食纤维得率的影响
在0.1%～0.3%范围内，随着木瓜蛋白酶量的增加，膳食纤维得率逐渐增加，当加酶量达到0.3%时，膳食纤维达到最大得率为32%，之后随着加酶量的增加略有下降。因此，木瓜蛋白酶加酶量应选择0.3%为宜。见图3。由图4可看出，在1.1%～1.4%范围内，随着α-淀粉酶量的增加，膳食纤维得率逐渐增加，当加酶量达到1.4%时，膳食纤维达到最大得率为37%，之后随着加酶量的增加而下降，因此，α-淀粉酶酶用量应选择1.4%为宜。见图3、4。
2.3 酶解时间对膳食纤维得率的影响
酶解时间在1.5～2.5 h时，膳食纤维得率随着酶解时间的增加而增加，在2.5 h处达到最大为30%，然后膳食纤维得率随时间的增加而降低，故酶解时间应选2.5 h为宜。见图5。
酶解时间为1～2 h时，膳食纤维得率随着酶解时间的增加而增加，当酶解时间达到2 h时，膳食纤维得率达到最大值为30%，超过2 h后，膳食纤维得率略有下降。因此，α-淀粉酶解时间应选择2 h为宜。见图6。
2.4 料液比对膳食纤维得率的影响
当料液比为1∶30时，膳食纤维得率达到最大 34%，膳食纤维得率随料液比增加呈先增加后减少，因此料液比选1∶30为宜。见图7。
2.5 酶复合正交优化试验
选定复合酶比例、酶解时间、酶解温度、料液比为正交试验因素，每个因素选定3个水平，详见表1。
由表2的极差分析可知，4个因素对膳食纤维得率的结果影响大小依次为酶解温度（B）>料液比（C）>复合酶比例（D）>酶解时间（A），各条件工艺最佳组合为A1B2C2D3，即酶解时间为1.5 h，酶解温度为65℃，料液比为1∶30，蛋白酶用量为0.35%，α-淀粉酶用量为1.5%。参照最佳组合A1B2C2D3进行试验，得到膳食纤维得率为35.58%。按照最佳工艺条件提取的麒麟藻渣膳食纤维，膨胀力10.93 mL/g，持水力721.72%，无论是相比于西方的常用小麦（膨胀力4 mL/g，持水力400%），还是酶解前的麒麟藻粗纤维（4.31 mL/g，持水力336.24%），其活性都有大幅提高。
3 结论
经过单因素实验研究，对α-淀粉酶和木瓜蛋白酶的最佳酶解条件进行测试，以麒麟藻渣膳食纤维最终得率为指标，得到的木瓜蛋白酶最佳酶解时间为2.5 h，酶解温度为55℃，酶用量为0.3%，料液比为1∶30；得到α-淀粉酶最佳酶解时间为2 h，酶解温度为70℃，酶用量为1.4%。
复合酶正交试验，得到的最佳正交因素组合为：料液比为1∶30，时间1.5 h，温度为65℃，蛋白酶用量为0.35%、α-淀粉酶用量为1.5%，膳食纤维得率为35.58%。
参考文献
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