響應(yīng)面法優(yōu)化甘薯酒精發(fā)酵醪渣膳食纖維提取工藝

張　慶，唐　潔，林　凱，袁春紅，李　可，向文良

（西華大學(xué)生物工程學(xué)院，四川 成都　610039）

響應(yīng)面法優(yōu)化甘薯酒精發(fā)酵醪渣膳食纖維提取工藝

張慶，唐潔，林凱，袁春紅，李可，向文良

（西華大學(xué)生物工程學(xué)院，四川 成都610039）

以新鮮甘薯酒精發(fā)酵醪渣為原料，采用單因素試驗(yàn)和Box-Behnken響應(yīng)面設(shè)計(jì)法對(duì)酶法制備膳食纖維的提取工藝進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)果表明：酶法提取新鮮甘薯酒精發(fā)酵醪渣膳食纖維的最佳工藝條件是反應(yīng)體系pH 8.0、溫度55 ℃、堿性蛋白酶添加量0.45%、反應(yīng)時(shí)間3 h、液料比9.5∶1。在此條件下，膳食纖維的得率為31.38%，蛋白去除率為85.92%。膳食纖維成分分析表明，總膳食纖維含量為58.74%，主要以不溶性膳食纖維為主。

甘薯；發(fā)酵醪渣；膳食纖維；提??；響應(yīng)面分析

膳食纖維是指來源于植物的可食部分或碳水化合物及其類似物的總和，這些化合物具有抗消化特性，不能被人體小腸消化和吸收，但在結(jié)腸能部分或完全發(fā)酵代謝[1]。膳食纖維包括多糖（纖維素、半纖維素、果膠、樹膠及抗性淀粉等）、低聚糖、木質(zhì)素以及各種非消化性低分子質(zhì)量碳水化合物（多酚類物質(zhì)、皂甙、蠟質(zhì)、角質(zhì)及抗性蛋白等）[2-3]。目前，膳食纖維的分類可根據(jù)其水溶性分為可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維；或根據(jù)其來源分為天然膳食纖維（植物類膳食纖維、動(dòng)物類膳食纖維和微生物類膳食纖維）和合成類膳食纖維。其中，植物類膳食纖維是研究和應(yīng)用最為廣泛的一類[4]。

自20世紀(jì)70年代起，有關(guān)膳食纖維有益健康的生理功能特性已引起公眾關(guān)注，并開展了廣泛研究[5]。研究表明，膳食纖維在保障人體營養(yǎng)健康方面起重要作用，很多疾病如便秘、冠心病、糖尿病、肥胖、結(jié)腸癌等的發(fā)生與發(fā)展與膳食纖維的攝入量不足有很大關(guān)系[6-8]。按照美國食品營養(yǎng)委員會(huì)建議，膳食纖維平均每天推薦攝入量為25～38 g[9]。在食品中添加膳食纖維是彌補(bǔ)日常飲食中膳食纖維攝入量不足的有效途徑。

我國甘薯（Ipomoea batatas Lam.）資源豐富，是世界上最大的甘薯生產(chǎn)國，每年的甘薯產(chǎn)量約1.3億 t。由于甘薯淀粉含量一般在20%～30%之間，且產(chǎn)量巨大，是理想的淀粉和生物酒精生產(chǎn)原料[10]。前人研究中，甘薯淀粉生產(chǎn)加工過程后產(chǎn)生的甘薯渣是制備甘薯膳食纖維的主要原料，制備方法主要有酶解去淀粉法、發(fā)酵法和物理篩分法等[11-13]。而甘薯在發(fā)酵生產(chǎn)酒精的過程中也會(huì)產(chǎn)生大量的發(fā)酵醪渣副產(chǎn)物，且甘薯發(fā)酵醪渣主要由粗纖維（28.56%）和蛋白（14.71%）組成，同時(shí)還含有多種維生素和多種氨基酸等有益成分[14]。在通常情況下，這些甘薯發(fā)酵醪渣被當(dāng)作廢渣丟棄或作為飼料以簡(jiǎn)單利用，這樣不僅浪費(fèi)了大量膳食纖維資源，薯渣廢棄物的堆積也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。因此，從甘薯酒精發(fā)酵醪渣中制取具有高附加值的膳食纖維，合理有效利用薯渣資源，對(duì)提升甘薯酒精發(fā)酵產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益有重要促進(jìn)作用。

本研究以新鮮甘薯酒精發(fā)酵醪渣為原料，采用酶解法從發(fā)酵醪渣中提取、制備膳食纖維，并利用響應(yīng)面分析法對(duì)其提取工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以獲得膳食纖維提取的最佳工藝條件，旨在為甘薯酒精發(fā)酵醪渣膳食纖維的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)提供參考。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

釀酒酵母甘薯發(fā)酵生產(chǎn)酒精后醪渣，經(jīng)自來水沖洗3 次，擠壓，60 ℃烘干，粉碎機(jī)粉碎后過30 目篩，真空干燥器內(nèi)貯藏備用。

熱穩(wěn)定α-淀粉酶和淀粉葡萄糖苷酶諾維信中國公司；堿性蛋白酶（2×105U/g）北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司；其他試劑均為分析純。

1.2儀器與設(shè)備

ZN-200A高速中藥粉碎機(jī)長(zhǎng)沙市岳麓區(qū)中南制藥機(jī)械廠；YLD-2000電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱黃石市恒豐醫(yī)療器械有限公司；SX-5-12箱式電阻爐天津市泰斯特儀器有限公司；HH-S4數(shù)顯恒溫水浴鍋金壇市醫(yī)療儀器廠；pHS-3C數(shù)字酸度計(jì)上海雷韻試驗(yàn)儀器制造有限公司；H97恒溫磁力攪拌器上海梅穎浦儀器儀表制造有限公司；TB-214電子天平美國丹佛儀器公司；SHB-Ⅲ循環(huán)水式真空泵鄭州匯成科工貿(mào)有限公司；Kjeltec2200凱式定氮儀瑞典FOSS公司；ZHWY-200D恒溫培養(yǎng)振蕩器上海智城分析儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1醪渣成分分析

蛋白含量測(cè)定：參照凱氏定氮法AOAC 955.04[15]；脂肪含量測(cè)定：參照GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測(cè)定》，采用酸水解法；淀粉含量測(cè)定：參照GB/T 5009.9—2008《食品中淀粉的測(cè)定》，采用酶水解法；灰分含量測(cè)定：參照GB 5009.4—2010《食品中灰分的測(cè)定》；水分含量測(cè)定：參照GB 5009.3—2010《食品中水分的測(cè)定》，采用直接干燥法；總膳食纖維、可溶性膳食纖維及不溶性膳食纖維的測(cè)定：參照膳食纖維測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)AOAC 991.43方法[8]。

1.3.2膳食纖維提取工藝流程

取一定量粉碎過的甘薯乙醇發(fā)酵醪渣→熱水（90～95 ℃）漂洗5 min→堿性蛋白酶水解→過濾、漂洗、離心（6 500×g，10 min）→烘干→粉碎過60 目篩→膳食纖維產(chǎn)品，干燥器中貯存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.3堿性蛋白酶提取膳食纖維的單因素試驗(yàn)

采用酶解法提取甘薯乙醇發(fā)酵醪渣膳食纖維，在反應(yīng)體系pH 8.0，溫度55 ℃條件下，分別以加酶量（0.2%、0.4%、0.8%、1.2%、1.6%、2%（m/m））、液料比（4∶1、6∶1、8∶1、10∶1（mL/g））和酶解反應(yīng)時(shí)間（1、2、3、4 h）為影響因素，通過單因素試驗(yàn)考察其對(duì)蛋白去除率及膳食纖維得率的影響。

1.3.4堿性蛋白酶提取膳食纖維響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

在單因素試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，利用Design Expert軟件，采用Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)[16-17]，以膳食纖維得率和蛋白質(zhì)去除率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定堿性蛋白酶提取新鮮甘薯酒精發(fā)酵醪渣膳食纖維最優(yōu)條件，因素水平及編碼見表1。

表1　響應(yīng)面試驗(yàn)因素及水平編碼值Table 1　Coded factors and their coded levels used in response surface methodology

1.3.5蛋白去除率和總膳食纖維得率的計(jì)算

蛋白質(zhì)去除率和總膳食纖維得率的計(jì)算方法公式如下：

2　結(jié)果與分析

2.1甘薯酒精發(fā)酵醪渣成分分析

表2　甘薯酒精發(fā)酵醪渣主要成分分析Table 2　Proximate composition of sweet potato residue (dry weight)

由表2可見，薯渣中總膳食纖維含量占30.52%，主要由不溶性膳食纖維組成，為29.75%；甘薯淀粉在酵母酒精發(fā)酵中被淀粉酶、糖化酶等轉(zhuǎn)化為單糖已基本被耗盡；且薯渣中脂肪含量極低，因此酵母發(fā)酵后的甘薯醪渣是一種良好的膳食纖維來源。由于蛋白含量較高，約18%左右，因此去除蛋白是提取膳食纖維的主要步驟。薯渣是甘薯酒精發(fā)酵后的副產(chǎn)物，目前對(duì)其綜合利用研究較少，如能開發(fā)出具有高附加值的膳食纖維，可極大促進(jìn)甘薯酒精發(fā)酵產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。

2.2酶解法甘薯酒精發(fā)酵醪渣膳食纖維提取單因素試驗(yàn)

2.2.1酶添加量對(duì)膳食纖維提取指標(biāo)的影響

為了獲得較高純度的膳食纖維，需要盡可能除去薯渣中的蛋白質(zhì)。本實(shí)驗(yàn)中采用堿性蛋白酶的處理方法。反應(yīng)體系控制在堿性蛋白酶的最適pH 8.0、最適溫度55 ℃、液料比8∶1（mL/g）、水解時(shí)間3 h。以蛋白去除率和膳食纖維得率為指標(biāo)，研究適宜的堿性蛋白酶用量，結(jié)果見圖1。

圖1　堿性蛋白酶添加量對(duì)膳食纖維提取效果的影響Fig.1　Effect of protease concentration on DF extraction

由圖1可知，膳食纖維的得率在不同堿性蛋白酶量下差別不明顯。而蛋白的去除率則有明顯差異，當(dāng)?shù)鞍酌噶吭?.2%～0.4%時(shí)，蛋白質(zhì)的去除率隨酶添加量的增加而明顯增大；當(dāng)?shù)鞍酌柑砑恿看笥?.4%時(shí)，酶與底物的結(jié)合趨于飽和，蛋白去除率增加不明顯，趨于平穩(wěn)。因此，確定堿性蛋白酶的添加量為0.4%。

2.2.2液料比對(duì)膳食纖維提取指標(biāo)的影響

反應(yīng)體系控制在pH 8.0、溫度55 ℃、堿性蛋白酶添加量0.4%、反應(yīng)時(shí)間3 h，研究不同液料比對(duì)膳食纖維蛋白去除率及得率的影響。結(jié)果見圖2。

圖2　液料比對(duì)膳食纖維提取效果的影響Fig.2　Effect of liquid-material ratio on DF extraction

由圖2可知，在液料比在4∶1～8∶1之間時(shí)，隨著用水量 的增加，蛋白質(zhì)的去除率逐漸增加。堿性蛋白酶可將蛋白水解成水溶性的小分子肽或氨基酸，體系中水量的增加可使小分子肽或氨基酸加速溶解，從而在后面的漂洗中更好去除。而當(dāng)液料比為8∶1和10∶1時(shí)蛋白的去除率趨于平衡，并沒有明顯增加。為了得到更高純度的膳食纖維，結(jié)合膳食纖維的得率，兼顧節(jié)約水量，確定液料比為8∶1。

2.2.3酶解時(shí)間對(duì)膳食纖維提取指標(biāo)的影響

反應(yīng)體系控制在pH 8.0、溫度55 ℃、堿性蛋白酶的添加量0.4%、液料比8∶1時(shí)，考察時(shí)間對(duì)膳食纖維蛋白去除率及得率的影響。結(jié)果見圖3。

圖3　堿性蛋白酶處理時(shí)間對(duì)膳食纖維提取效果的影響Fig.3　Effect of hydrolysis time on DF extraction

由圖3可知，隨著時(shí)間延長(zhǎng)，蛋白去除率逐漸增大。在1～3 h范圍內(nèi)，蛋白去除率呈明顯上升趨勢(shì)，隨后趨于平緩。初始反應(yīng)，酶與底物結(jié)合，底物蛋白逐漸被酶水解，蛋白去除率增加。而蛋白的水解是可逆反應(yīng)，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，底物的消耗與高產(chǎn)物濃度的變化等可能對(duì)蛋白 的水解產(chǎn)生抑制，蛋白去除趨于平穩(wěn)。水解時(shí)間的不同對(duì)膳食纖維得率沒有明顯差別。因此，確定水解時(shí)間為3 h。

2.3響應(yīng)面試驗(yàn)確定最佳酶解提取膳食纖維工藝參數(shù)

表3　響應(yīng)面中心組合試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果Table 3　Central composite design scheme and results for response surface analysis

在單因素試驗(yàn)分析的基礎(chǔ)上，依據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，選取液料比、堿性蛋白酶用量和反應(yīng)時(shí)間3 個(gè)因素為自變量，以蛋白去除率和膳食纖維得率為響應(yīng)值，設(shè)計(jì)響應(yīng)面優(yōu)化分析試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

將表3所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，三個(gè)因素經(jīng)過回歸擬合分別得到以蛋白去除率（Y1）及膳食纖維得率（Y2）為目標(biāo)函數(shù)的二次回歸方程：

表4　響應(yīng)面試驗(yàn)回歸模型方差分析Table 4　Variance analysis for the fitted regression equation

由回歸模型方差分析可知，回歸模型P值均小于0.000 1，達(dá)到了極顯著水平，說明該模型顯著回歸，方程能夠正確反映甘薯酒精發(fā)酵醪渣蛋白去除率及膳食纖維得率與各因素之間的關(guān)系。以蛋白去除率（Y1）為響應(yīng)值的模型中，A、B、C、BC、A2、B2及C2的P值小于0.01，表明其差異極顯著；以膳食纖維得率（Y2）為響應(yīng)值的模型中，A、B、C、AC、A2、B2及C2的P值小于0.01，表明其差異極顯著。模型的失擬項(xiàng)P值分別為0.682 9和0.179 6，均大于0.05，差異不顯著，說明回歸模型與實(shí)際實(shí)驗(yàn)擬合較好，試驗(yàn)誤差小，可用于模型分析。相關(guān)系數(shù)R2分別為0.978 0及0.972 7，表明采用響應(yīng)面法設(shè)計(jì)所得的回歸模型有效，適用于甘薯發(fā)酵醪渣膳食纖維提取實(shí)驗(yàn)的理論預(yù)測(cè)。

2.4響應(yīng)面分析

響應(yīng)面及等高線圖能夠直觀地反映出各個(gè)因素及其交互作用，利用Design Expert軟件即可以作出兩因素交互作用的響應(yīng)面圖及其等高線圖，結(jié)果見圖4、5。

圖4　各因素交互作用對(duì)蛋白去除率的響應(yīng)面及等高線圖Fig.4　Response surface and contour plots for the interactive effects of three factors on the removal rate of protein

圖5　各因素交互作用對(duì)膳食纖維得率的響應(yīng)面及等高線圖Fig.5　Response surface and contour plots for the interactive effects of three factors on the yield of dietary fib er

圖4、5直觀的反映了膳食纖維提取中蛋 白去除及膳食纖維得率各個(gè)因素之間的相互作用和影響。從圖4a可以看出，等高線沿酶用量軸變化較液料比軸向變化相對(duì)密集，曲面較陡，說明酶用量對(duì)蛋白去除率的影響較顯著。從圖4b可以看出，等高線沿液料比軸向變化相對(duì)稀疏，而沿時(shí)間軸變化較較密集，說明酶解時(shí)間對(duì)蛋白去除率的影響較大。從圖4c可以看出，在時(shí)間及酶量較大范圍內(nèi)均可以得到較大的響應(yīng)值，且曲面最陡，說明兩因素之間的交互作用對(duì)蛋白去除率影響最顯著；從圖5a可以看出，等高線沿液料比軸變化較酶用量軸向變化相對(duì)密集，曲面較陡，說明液料比對(duì)膳食纖維得率影響較顯著。從圖5b可以看出，在液料比較大范圍內(nèi)均可以得到較大的響應(yīng)值，等高線沿液料比軸向變化密集程度略大于時(shí)間較軸向方向，說明液料比響應(yīng)值的影響較顯著。從圖5c可以看出，等高線沿時(shí)間軸向變化較酶用量軸向變化相對(duì)密集，說明酶解時(shí)間對(duì)響應(yīng)值的影響較顯著。圖5b曲面最陡，說明液料比和酶解時(shí)間的交互作用對(duì)膳食纖維得率的影響最為顯著。

2.5工藝優(yōu)化與驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

分別對(duì)二次回歸方程分析，可得最優(yōu)化的甘薯酒精發(fā)酵醪渣蛋白去除率及膳食纖維提取率條件分別為液料比9.45∶1、酶用量0.47%、時(shí)間3.32 h，該條件下蛋白去除率的理論預(yù)測(cè)值為86.19%；液料比9.63∶1、酶用量0.42%、時(shí)間3.01 h，該條件下膳食纖維得率的理論預(yù)測(cè)值為32.30%。

對(duì)最佳提取工藝進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)，綜合考慮蛋白去除率和膳食纖維得率指標(biāo)，將預(yù)測(cè)條件優(yōu)化為液料比9.5∶1、酶用量0.45%、時(shí)間3 h。結(jié)果得出在此優(yōu)化工藝條件下，膳食纖維的得率為31.38%，蛋白去除率為85.92%，與模型理論預(yù)測(cè)值的偏差均約為1.0%，說明該響應(yīng)面回歸模型具有可行性。

2.6甘薯酒精發(fā)酵醪渣膳食纖維成分分析

表5　甘薯醪渣膳食纖維組成分析Table 5　Proximate composition of sweet potato residue DF (dry weight)

由表 5可知，甘薯酒精發(fā)酵醪渣膳食纖維中，總膳食纖維含量為58.74%，明顯高于芒果（28.05%）、桃（30.7%）、柑橘（36.9%）以及香蕉（31.8%）等水果膳食纖維產(chǎn)品中膳食纖維的含量[18-21]，但低于酸橙皮（66.7%）、檸檬皮（60.1%）、蘋果渣（78.2%）以及海棗果肉（88%）等產(chǎn)品中膳食纖維的含量[22-24]。且甘薯酒精發(fā)酵醪渣膳食纖維中主要以不溶性膳食纖維（57.17%）為主，可溶性膳食纖維僅占約1.57%。此外，脂肪含量為2.18%，水分含量為6.18%。商品化的膳食纖維一般要求總膳食纖維含量要高于50%，脂肪含量低于5%，水分含量要低于9%[25]。甘薯酒精發(fā)酵醪渣提取的膳食纖維主要指標(biāo)符合商品化的膳食纖維的標(biāo)準(zhǔn)。

3　結(jié) 論

釀酒酵母甘薯酒精發(fā)酵醪渣中總膳食纖維含量為30.52%，淀粉、脂肪含量低，可以作為制備膳食纖維的理想原料。通過單因素試驗(yàn)和響應(yīng)面分析法優(yōu)化酶法提取膳食纖維的工藝，在反應(yīng)體系pH 8.0、溫度55 ℃時(shí)，得出最佳提取條件為堿性蛋白酶添加量0.45%、反應(yīng)時(shí)間3 h、液料比9.5∶1。在此優(yōu)化工藝條件下，膳食纖維的得率為31.38%，蛋白去除率為85.92%。制備所得膳食纖維成分分析發(fā)現(xiàn)，總膳食纖維含量為58.74%，主要以不溶性膳食纖維為主，脂肪為2.18%、水分為6.18%，符合商品化膳食纖維的主要指標(biāo)。

[1]AACC (American Association of Cereal Chemists) dietary fiber technical committee. The definition of dietary fiber[J]. Cereal Food World, 2001, 46(3): 112-129.

[2]ELLEUCH M, BEDIGIAN D, ROISEUX O, et al. Dietary fibre and fibre-rich by-products of food processing: characterisation, technological functionality and commercial applications: a review[J]. Food Chemistry, 2011, 124(2): 411-421.

[3]RODRIGUEZ R, JIMENEZ A, FEMANDEZ-BOLANOS J, et al. Dietary fibre from vegetable products as source of functional ingredients[J]. Trends in Food Science and Technology, 2006, 17(1): 3-15.

[4]謝碧霞, 李安平. 膳食纖維[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 2006: 20.

[5]ABDUL-HAMID A, LUAN Y. Functional properties of dietary fiber prepared from defatted rice bran[J]. Food Chemistry, 2000, 68(1): 15-19.

[6]MANN J I, CUMMINGS J H. Possible implications for health of the different definitions of dietary fibre[J]. Nutrition, Metabolism and Cardiovascular Diseases, 2009, 19(3): 226-229.

[7]JIMéNEZ-ESCRIBANO A, RINCóN M, PULIDO R, et al. Guava fruit as a new source of antioxidant dietary fiber[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2001, 49(11): 5489-5493.

[8]TAVAINI A, LA VECCHIA C. Fruit and vegetable consumption and cancer risk in a Mediterranean population[J]. The American Journal of Clinical Nutrition, 1995, 61(6): 1374-1377.

[9]Food and Nutrition Board, Institute of Medicine. Dietary reference intakes: Proposed definition of dietary fiber, a report of the panel on the definition of dietary fiber and the standing committee on the scientific evaluation of dietary reference intakes[M]. Washington DC: National Academy Press, 2001: 10.

[10] LI S Z, CHAN-HALBRENDT C. Ethanol production in (the) People’s Republic of China: potential and technologies[J]. Applied Energy, 2009, 86(S1): S162-S169.

[11] 劉達(dá)玉, 左勇. 酶解法提取薯渣膳食纖維的研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2005, 26(5): 90-92.

[12] 鄔建國, 周帥, 張曉昱, 等. 采用藥用真菌液態(tài)發(fā)酵甘薯渣獲得膳食纖維的發(fā)酵工藝研究[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè), 2005, 31(7): 42-44.

[13] 曹媛媛, 木泰華. 篩法提取甘薯膳食纖維的工藝研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2007, 28(7): 131-133.

[14] 王碩, 楊云超, 王立常. 甘薯酒精渣飼喂肉牛飼養(yǎng)試驗(yàn)[J]. 畜禽業(yè), 2010(4): 8-10.

[15] AOAC. Official methods of analysis[S]. 17th ed. Gaithersburg, MD: Association of Official Analytical Chemists, 2000.

[16] 杜彬, 李鳳英, 范長(zhǎng)軍, 等. 響應(yīng)面法優(yōu)化葡萄皮渣中可溶性膳食纖維的酸法提取工藝[J]. 食品科學(xué), 2011, 32(22): 128-134.

[17] 張根生, 范愛月, 韓冰, 等. 響應(yīng)曲面法優(yōu)化堿性蛋白酶提取林蛙殘?bào)w膠原蛋白[J]. 食品科學(xué), 2011, 32(2): 93-97.

[18] VERGARA-VALENCIA N, GRANADOS-PEREZA E, AGAMAACEVEDO E, et al. Fibre concentrate from mango fruit: Characterization, associated antioxidant capacity and application as a bakery product ingredient[J]. LWT-Food Science and Technology, 2007, 40(4): 722-729.

[19] GRIGELMO-MIGUEL M, GORINSTEIN S, MARTIN-BELLOSO O. Characterization of peach dietary fibre concentrate as a food ingredient[J]. Food Chemistry, 1999, 65(2): 175-181.

[20] GRIGELMO-MIGUEL N, MARTINA-BELLOSO O. Characterization of dietary fibre from orange juice extraction[J]. Food Research International, 1999, 31(5): 355-361.

[21] RODRíGUEZ-AMBRIZ S L, ISLAS-HERNáNDEZ J J, AGAMAACEVEDO E, et al. Characterization of a fibre-rich powder prepared by liquefaction of unripe banana flour[J]. Food Chemistry, 2008, 107(4): 1515-1521.

[22] UBANDO J, NAVARRO A, VALDIVIA M A. Mexican lime peel: Comparative study on contents of dietary fibre and associated antioxidant activity[J]. Food Chemistry, 2005, 89(1): 57-61.

[23] FIGUEROLA F, HURTADO M L, ESTéVEZ A M, et al. Fibre concentrates from apple pomace and citrus peel as potential fibre sources for food enrichment[J]. Food Chemistry, 2005, 91(3): 395-401.

[24] ELLEUCH M, BESBES S, ROISEUX O, et al. Date flesh: Chemical composition and characteristics of the dietary fibre[J]. Food Chemistry, 2008, 111(3): 676-682.

[25] LARRAURI J A. New approaches in the preparation of high dietary fibre powders from fruits by-products[J]. Trends in Food Science and Technology, 1999, 10(1): 3-8.

Optimization of Dietary Fiber Extraction from Sweet Potato Residue from Ethanol Fermentation Using Response Surface Methodology

ZHANG Qing, TANG Jie, LIN Kai, YUAN Chun-hong, LI Ke, XIANG Wen-liang
(College of Bioengineering, Xihua University, Chengdu610039, China)

Response surface methodology was used to optimize the enzymatic extraction of dietary fiber from sweet potato residue after ethanol fermentation by using alkali protease. The results showed that the optimal extraction conditions were obtained as follows: enzyme dosage, 0.45% (m/m), extraction time, 3 hours and ratio of water to material, 9.5:1; pH, 8.0 and temperature, 55℃. Under these conditions, the yield of dietary fiber was 31.38% and the removal efficiency of protein was 85.92%. The proximate composition of dietary fiber showed that the content of total dietary fiber was 58.74%. The total dietary fiber was mainly composed of insoluble dietary fiber.

sweet potato; fermentation residue; dietary fiber; extraction; response surface methodology

TS261.9

A

1002-6630（2014）14-0062-06

10.7506/spkx1002-6630-201414012

2013-10-24

四川省教育廳一般項(xiàng)目（13ZB0025）；西華大學(xué)重點(diǎn)科研基金項(xiàng)目（Z1220531）

張慶（1979—），男，講師，博士，研究方向?yàn)樯镔|(zhì)資 源利用及微生物發(fā)酵。E-mail：zhangqing0318@163.com