棗渣不溶性膳食纖維脫色工藝研究

陶永霞，周建中，武 運(yùn)，于小會

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊830052)

棗渣不溶性膳食纖維脫色工藝研究

陶永霞，周建中，武 運(yùn)*，于小會

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，新疆烏魯木齊830052)

為了改善棗渣不溶性膳食纖維(IDF)的色澤，提高產(chǎn)品質(zhì)量，以雙氧水為脫色劑對棗渣IDF的脫色工藝進(jìn)行了初步研究，同時對脫色后棗渣IDF的性能特性進(jìn)行了測定。通過正交實(shí)驗(yàn)確定了棗渣IDF脫色的最佳工藝為:H2O2的濃度為10%，料液比1∶10，pH為11，脫色溫度為60℃，脫色時間3h。在此條件下脫色棗渣IDF的色差值達(dá)到86.10，顯著改善了棗渣IDF的質(zhì)量，使其持水力提高了2.53倍，溶脹性提高了1.81倍。

棗渣，不溶性膳食纖維，脫色

Abstract:Browning is a difficult problem in dietary fibre processing.H2O2was utilized to decolor jujube residues dietary fibre for improving its quality.The nutritional components and functional properties of jujube residues dietary fiber were also analysed.Optimum reaction conditions were defined through orthogonal experiment.The optimum conditions were:The density of H2O2was 10%，the ratio of material to liquid 1∶10，pH11，decoloring temperature as 60℃ for 3h.Under these conditions，the color difference value of discolored IDF reached 86.10 which significantly improved the quality of IDF of jujube residue.Water holding capacity and the swelling capacity increased 2.53 times and 1.81 times.

Key words:jujube residues;insoluble dietary fiber;decoloration

膳食纖維(dietary fiber，簡稱DF)是一類在人體內(nèi)難以被酶解消化的高分子多糖，它能夠防止成人病，具有多種生理功能，被醫(yī)學(xué)、營養(yǎng)學(xué)及食品界所關(guān)注，并被確認(rèn)為“第七營養(yǎng)素”［1］其中含有豐富的膳食纖維，是制備膳食纖維的良好原料，由于棗渣中含有豐富的多酚類及色素類物質(zhì)，在空氣中極易氧化褐變，以及在提取制備膳食纖維過程中，酸堿處理使果渣色澤加重，嚴(yán)重影響膳食纖維的感官效果和應(yīng)用范圍，故必須對棗渣不溶性膳食纖維(IDF)進(jìn)行脫色處理。研究了以H2O2為脫色劑，棗渣IDF的最佳脫色工藝條件。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

棗渣 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院提供;糖化酶 活性10萬/g，北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司;纖維素酶 活性1∶1000，北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司;95%乙醇、雙氧水、氫氧化鈉、鹽酸 均為分析純。

粉碎機(jī)(HR2860) 飛利浦;HH－610電熱恒溫水浴鍋 北京長源電熱設(shè)備廠;TD5A－WS臺式低速離心機(jī) 長沙湘儀離心機(jī)儀器有限公司;DHG－9070A型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科技有限公司;PHS－3B數(shù)字酸度計(jì) 上海雷磁儀器生產(chǎn)廠;WSC－S自動測色色差儀、AR2140電子天平、SB－2000旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 棗渣IDF制備 干棗預(yù)處理→棗渣→加水→糖化酶和纖維素酶酶解→氫氧化鈉堿解→離心分離→固體→干燥→棗渣IDF

1.2.2 棗渣IDF脫色工藝 IDF→粉碎→稱取→加雙氧水脫色→洗滌到中性→干燥→脫色I(xiàn)DF

1.2.3 操作要點(diǎn)

1.2.3.1 干棗預(yù)處理 干棗在常溫下浸泡15h，去核后壓榨，得棗渣，于60～70℃恒溫鼓風(fēng)干燥箱中烘干，粉碎，過40目篩，備用。

1.2.3.2 酶解 準(zhǔn)確稱取2g棗渣(精確至0.0001g)，按料液比1∶20比例加蒸餾水40mL，調(diào)pH至4.7左右，分別加入0.4%的糖化酶和0.7%的纖維素酶，于60℃酶解60min。

1.2.3.3 堿解 加入3%氫氧化鈉調(diào)pH8.5左右，于60℃下堿解30min取出，冷卻，離心分離(轉(zhuǎn)速為4000r/min，分離15min)，上清液備用，固體干燥稱重即為棗渣IDF。

1.2.3.4 脫色 準(zhǔn)確稱取一定量棗渣IDF，用H2O2進(jìn)行脫色，洗滌數(shù)次，80℃干燥，粉碎過篩，可得到脫色棗渣IDF。

1.2.4 常規(guī)營養(yǎng)成分分析 水分測定GB/T5009.3－2003;灰分測定 GB/T5009.4－2003;蛋白質(zhì) GB/T5009.5－2003;脂肪 GB/T5009.6－2003;總糖GB5009.7－1985。

1.2.5 膳食纖維持水性和溶脹力測定

1.2.5.1 持水性測定 準(zhǔn)確稱取1.000g粉碎過的棗渣IDF懸浮于50mL去離子水中，在25℃下攪拌2h，懸浮液離心(3000r/min，30min)，將上清液倒出甩干，稱重，計(jì)算公式為:

持水力(WHC，%)=(離心后重量－干重)/干重×100%

1.2.5.2 溶脹性測定 準(zhǔn)確稱取0.1000g棗渣IDF于10mL量筒中，測定體積后，加入5mL蒸餾水，浸泡24h測定體積，公式如下:

溶脹性(SW，mL/g)=(溶脹后的體積－溶脹前的體積)/樣品重量

2 結(jié)果與分析

2.1 棗渣IDF脫色單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 H2O2濃度對脫色的影響 準(zhǔn)確稱取5份棗渣IDF，每份3.0000g，按料液比為1∶8的比例分別加入濃度為1%、3%、5%、7%、9%的H2O2溶液，在40℃水浴下脫色2h后取出，反復(fù)水洗直至中性，烘干，粉碎過篩后測定色差值，結(jié)果見圖1。

圖1 H2O2的濃度對色差值的影響

由圖1可以看出，隨著脫色劑濃度的增加，棗渣IDF脫色效果顯著提高，當(dāng)脫色劑濃度達(dá)到9%時其色差值達(dá)到56.75，該脫色劑的脫色作用在于它分解產(chǎn)生OOH－，OOH－能夠氧化除去棗渣IDF中的一些發(fā)色基團(tuán)，高濃度脫色劑的分解率更大，但脫色劑的濃度過高，會增加成本，所以H2O2的濃度選擇9%。

2.1.2 料液比對脫色的影響 準(zhǔn)確稱取5份棗渣IDF，每份 3.0000g，分別按料液比為 1∶6、1∶8、1∶10、1∶12、1∶14 加入 9%的 H2O2溶液，在 40℃水浴中脫色下2h后取出，反復(fù)水洗直至中性，烘干，粉碎過篩后測定其色差值，結(jié)果見圖2。

圖2 料液比對色差值的影響

從圖2可以看出，隨著料液比的增加，脫色效果提高，當(dāng)料液比達(dá)到1∶10時，其膳食纖維的色差值達(dá)到最高，L值為52.83。分析認(rèn)為:在料液比過低，水份含量低，脫色劑分散流動性差，脫色效果差且不均勻，當(dāng)料液比過大時，脫色劑的有效濃度降低，脫色效果也下降。所以料液比為1∶10為最宜。

2.1.3 脫色時間對脫色的影響 準(zhǔn)確稱取5份棗渣IDF，每份3.0000g，按料液比為1∶10加入9%的H2O2溶液，在 40℃下分別脫色 1、1.5、2、2.5、3h 后取出，反復(fù)水洗直至中性，烘干，粉碎過篩后測定色差值，比較確定最佳脫色時間，結(jié)果見圖3。

圖3 脫色時間對色差值的影響

由圖3結(jié)果中可以得出，隨著脫色時間的增加，棗渣IDF的色差值也隨之增加，當(dāng)脫色時間達(dá)3h后其色差值達(dá)到最高，L值為53.67。所以脫色時間為3h為宜。

2.1.4 pH對脫色的影響 準(zhǔn)確稱取5份棗渣IDF，每份3.0000g，按料液比為1∶10加入9%的 H2O2溶液，分別調(diào)其 pH 為 6、8、10、12、13，在 40℃下進(jìn)行水浴3h后取出，反復(fù)水洗直至中性，烘干，粉碎過篩后測定色差值，結(jié)果見圖4。

從圖4可以看出，在酸性條件下，脫色效果差，偏堿條件下，脫色效果良好。當(dāng)pH為12時其色差值最高，L值為84.29。當(dāng)pH＞12時，劇烈的反應(yīng)則會引起纖維素的降解及其他復(fù)雜的副反應(yīng)，即pH過大，過氧化氫分解加快，超過了脫色劑的最佳氧化活性范圍。所以選擇pH12為最宜。

2.1.5 脫色溫度對脫色的影響 準(zhǔn)確稱取5份棗渣IDF，每份3.0000g，按料液比為1∶10加入9%的H2O2溶液，分別在25、35、45、55、65℃下進(jìn)行脫色 3h 后取出，反復(fù)水洗直至中性，烘干，粉碎過篩后測定色差值，比較確定脫色的溫度，結(jié)果見圖5。

圖4 pH對色差值的影響

圖5 脫色溫度對色差值的影響

從圖5可以看出，隨著脫色溫度的上升，棗渣IDF的色差值逐漸提高，當(dāng)溫度為55℃時，色差值達(dá)到最高，L值為87.12。因?yàn)闇囟壬?，OOH－的產(chǎn)生加速，脫色的速率提高，膳食纖維的白度也隨之增加，溫度過高增加了過氧化氫的不穩(wěn)定性，影響了脫色效果。所以選擇溫度55℃為最宜。

2.2 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

由單因素實(shí)驗(yàn)可知，對棗渣IDF脫色效果影響比較大的因素有:脫色溫度、H2O2的濃度、pH和脫色時間。故選取這四因素三個較優(yōu)水平進(jìn)行L9(34)正交實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見表1、表2。

表1 正交實(shí)驗(yàn)因素和水平L9(34)

表2 L9(34)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

表3 棗渣及其膳食纖維的成分和性質(zhì)分析

從表2正交實(shí)驗(yàn)的極差R值可知，各因素對棗渣IDF脫色的影響大小為B＞D＞C＞A，即H2O2的濃度＞脫色時間＞pH＞脫色溫度。確定棗渣IDF的最佳脫色方案為:H2O2的濃度為10%，脫色時間為3h，pH為11，脫色溫度為60℃，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)表明其重復(fù)性較好。

2.3 棗渣膳食纖維的成分及性質(zhì)分析

在上述確定脫色工藝條件下，對脫色前后的棗渣IDF的成分和性質(zhì)進(jìn)行對比分析，結(jié)果見表3。表3中數(shù)據(jù)顯示，棗渣IDF脫色后營養(yǎng)成分變化不大。其中蛋白質(zhì)、脂肪含量略有降低，可能是在堿性條件下脫色，部分蛋白質(zhì)、脂肪溶于水中，經(jīng)離心后隨上清液丟棄而略有下降。脫色后由于棗渣IDF的膨脹力、持水力增強(qiáng)，故其水分含量偏高。跟脫色前比較，脫色后棗渣IDF的色差值由43.57增加到86.10，脫色效果明顯。

3 結(jié)論

3.1 棗渣IDF脫色的合理工藝條件為:10%雙氧水、料液比1∶10、pH11、60℃、3h。在此條件下棗渣 IDF的色差值由43.57增加到86.10，顯著改善了棗渣IDF的質(zhì)量。

3.2 棗渣IDF主要成分脫色前后變化不大，其中蛋白質(zhì)、脂肪含量略有降低。

3.3 脫色后棗渣IDF的溶脹性提高了1.81倍，持水力提高了2.53倍，顯著提高了棗渣IDF的功能特性。

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Study on the decoloration of insoluble dietary fiber from jujube residues

TAO Yong－xia，ZHOU Jian－zhong，WU Yun*，YU Xiao－h(huán)ui
(College of Food Science，Xinjiang Agriculture University，Urumqi 830052，China)

TS201.2+3

B

1002－0306(2010)08－0212－03

2009－05－22 *通訊聯(lián)系人

陶永霞(1979－)，女，碩士，研究方向:食品活性物質(zhì)。