香菇可溶性膳食纖維飲品的研制

駱嘉原，常晨，孫瑤，姜璐，黨俊亭，呂星毅，包怡紅*

（東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，黑龍江哈爾濱150040）

香菇可溶性膳食纖維飲品的研制

駱嘉原，常晨，孫瑤，姜璐，黨俊亭，呂星毅，包怡紅*

（東北林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，黑龍江哈爾濱150040）

以香菇為原料，采用超聲波輔助酶法提取可溶性膳食纖維，并對香菇提取液進行調(diào)配，制成一種富含膳食纖維并具有香菇特色風(fēng)味的飲料。利用單因素和響應(yīng)面試驗優(yōu)化超聲波輔助酶法提取可溶性膳食纖維的提取工藝：纖維素酶添加量0.8%，超聲功率300 W，酶解溫度59℃，酶解時間27 min，pH 6.0。在此條件下，可溶性膳食纖維提取率為8.07%。通過正交試驗對產(chǎn)品的配方進行優(yōu)化，得出最佳配方為：香菇提取液添加量10%，白砂糖添加量7%，穩(wěn)定劑添加量0.25%，檸檬酸添加量0.15%。所得飲料中可溶性固形物含量為11.15%，可溶性膳食纖維提取率為3.16%。

香菇；可溶性膳食纖維；飲品

膳食纖維被定義為“第七類營養(yǎng)素”，包含有非消化性碳水化合物及其他與木質(zhì)素相關(guān)的非消化性微量組分，具有營養(yǎng)和生理調(diào)節(jié)作用，如降低血液的總脂蛋白膽固醇或低密度脂蛋白膽固醇水平；降低餐后血糖或胰島素水平等，還能促進乳酸菌增殖，不同種類的膳食纖維，對人體的作用也不同[1-2]。

膳食纖維資源豐富，價格低廉，有廣泛的應(yīng)用前景，國內(nèi)外膳食纖維食品的開發(fā)應(yīng)用已經(jīng)較為普遍[3-4]，國外研究學(xué)者也制作了高纖維的香菇產(chǎn)品，開發(fā)了一款富含維生素、膳食纖維等營養(yǎng)物質(zhì)的功能性乳清飲料。我國食用菌的種類繁多，但用于開發(fā)膳食纖維應(yīng)用的品種不多，近年來韓超等[5]對杏鮑菇深加工殘渣膳食纖維提取及單糖組成進行了探究，吳麗櫻等[6]進行了對非化學(xué)改性香菇柄膳食纖維的理化特性研究，肖連冬等[7]運用發(fā)酵技術(shù)提取平菇可溶性膳食纖維，這些研究對食用菌中膳食纖維的提取提供了可參考的方案與數(shù)據(jù)，但提取率并不十分理想。食用菌作為一種優(yōu)質(zhì)的膳食纖維資源極具開發(fā)前景。香菇是具有高蛋白、低脂肪、多糖、多種氨基酸和維生素的菌類食物，味道鮮美，具有植物皇后的美稱[8]。現(xiàn)香菇除日常食用，經(jīng)常被用來提取香菇多糖，香菇中膳食纖維的開發(fā)應(yīng)用卻較少[9]。

本研究采用響應(yīng)面法優(yōu)化了香菇中可溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）的提取工藝參數(shù)，利用獲得的可溶性膳食纖維開發(fā)出一款具有香菇特殊香味的香菇膳食纖維保健飲品，以期為香菇中可溶性膳食纖維的開發(fā)利用提供理論參考[10]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

香菇：家樂福超市；纖維素酶（酶活力＞400 U/mg）：北京博奧拓達科技有限公司；羧甲基纖維素鈉（carboxylmethyl cellulose-Na，CMC-Na）、黃原膠：河南益加維生科技有限公司；乙醇、檸檬酸等試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

FW100型高速萬能粉碎機：天津市泰斯特儀器有限公司；DG-9240電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱：西安禾普化工儀器有限公司；TDL-40B-W型離心機：上海標(biāo)儀儀器有限公司；RE-2000A旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器：鞏義市予華儀器公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 工藝流程

香菇→清洗→干燥→粉碎→超聲波輔助酶解→滅酶→抽濾→濾液醇沉→可溶性膳食纖維提取液→濃縮→調(diào)配→均質(zhì)→殺菌→灌裝→成品

操作要點：

（1）原料預(yù)處理：選擇無霉變的香菇，用清水洗凈，烘干粉碎，過60目篩，得香菇粉。

（2）酶法提取膳食纖維：稱取2g香菇粉，置于錐形瓶中，按料液比1∶15（g∶mL）調(diào)成勻漿，59℃水浴加熱，用檸檬酸溶液調(diào)節(jié)樣品pH=6后加入0.8%纖維素酶，并同時用300 W超聲處理27 min，取出后，沸水浴10 min滅酶。抽濾，得到可溶性膳食纖維提取液[11]。

（3）調(diào)配：將復(fù)合穩(wěn)定劑（CMC-Na與黃原膠質(zhì)量比3∶1）與白砂糖混合均勻，再將其與檸檬酸加入到濃縮后的可溶性膳食纖維提取液中，定容至100 mL，混勻[12]。

（4）殺菌灌裝：玻璃瓶進行清洗消毒后灌裝，進行90～95℃滅菌處理15～20 min，密封制成成品。

1.3.2 膳食纖維提取率的計算方法

將膳食纖維提取液用2倍體積的無水乙醇醇沉過夜，4 000 r/min離心15 min后取沉淀物烘干，稱量沉淀物質(zhì)量。膳食纖維提取率計算公式如下：

1.3.3 可溶性膳食纖維的提取條件的確定

（1）可溶性膳食纖維提取單因素試驗：稱取2 g香茹粉，分別對纖維素酶添加量（0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%）、酶解時間（15 min、20 min、25 min、30 min、35 min）、酶解溫度（45℃、50℃、55℃、60℃、65℃）、酶解pH值（3.0、4.0、5.0、6.0、7.0）固定超聲300 W進行單因素試驗，以研究各因素對可溶性膳食纖維提取率的影響[13]（固體物質(zhì)均以質(zhì)量分數(shù)計）。

（2）響應(yīng)面優(yōu)化提取條件：在單因素試驗的基礎(chǔ)上進行響應(yīng)面優(yōu)化試驗，選定纖維素酶添加量、酶解溫度、酶解時間、酶解pH為響應(yīng)因子，膳食纖維提取率為響應(yīng)值，通過數(shù)據(jù)分析確定提取香菇可溶性膳食纖維的最佳工藝參數(shù)[14-15]。中心組合試驗自變量因素和水平見表1。

表1 中心組合試驗自變量因素和水平Table 1 Factors and levels of central composite test

1.3.4 產(chǎn)品配方的確定

分別對可溶性膳食纖維提取液添加量（5%、10%、15%、20%、25%）、白砂糖添加量（4%、5%、6%、7%、8%）、檸檬酸添加量（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%）、穩(wěn)定劑添加量（0.10%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%）進行單因素試驗，以研究各因素對感官評分的影響（固體物質(zhì)均以質(zhì)量分數(shù)計）。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，進行正交優(yōu)化試驗，以確定產(chǎn)品的最佳配方。

1.3.5 分析檢測

膳食纖維含量的測定按照GB/T 22224—2008《食品中膳食纖維的測定酶重量法和酶重量法-液相色譜法》[16]規(guī)定的方法進行；可溶性固形物含量的測定：按照GB/T12143—2008《飲料通用分析方法》[17]規(guī)定的方法進行；食品中總酸的測定：按照GB/T 12456—2008《食品中總酸的測定》[18]規(guī)定的方法進行；菌落總數(shù)測定：按照GB 4789.2—2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品微生物檢驗菌落總數(shù)測定》[19]規(guī)定的方法進行。

感官評價：由10人組成感官評價小組，主要對組織狀態(tài)（25分），口感（50分），氣味（25分）進行綜合評分（總分100分），取平均值。感官評分標(biāo)準(zhǔn)見表2[20]。

表2 香菇可溶性膳食纖維飲料感官評分標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Sensory evaluation standard ofLentinus edodessoluble dietary fiber beverage

2 結(jié)果與分析

2.1 香菇可溶性膳食纖維的提取

2.1.1 纖維素酶添加量對可溶性膳食纖維提取率的影響

圖1 纖維素酶添加量對可溶性膳食纖維提取率的影響Fig.1 Effect of cellulase addition on the extraction rate of soluble dietary fiber

由圖1可知，纖維素酶添加量對可溶性膳食纖維提取率有一定的影響。隨著纖維素酶添加量的增加，可溶性膳食纖維提取率升高，當(dāng)酶添加至0.8%時，可溶性膳食纖維提取率達到最大值5.9%，繼續(xù)添加纖維素酶可溶性膳食纖維提取率呈下降趨勢，說明繼續(xù)添加酶并不能增加可溶性膳食纖維的提取率，進一步加大酶添加量對酶解效果有一定的抑制作用。因此，確定纖維素酶添加量為0.8%。

2.1.2 酶解時間對可溶性膳食纖維提取率的影響

圖2 酶解時間對可溶性膳食纖維提取率的影響Fig.2 Effect of hydrolysis time on the extraction rate of soluble dietary fiber

由圖2可知，在15～25 min內(nèi)酶解初期隨時間增加膳食纖維提取率增長較快，在＞25 min后，可溶性膳食纖維提取率逐漸下降，因此，確定酶解時間為25 min，在此條件下，可溶性膳食纖維提取率最大為6.2%。

2.1.3 酶解溫度對可溶性膳食纖維提取率的影響

由圖3可知，溫度對酶解程度的影響較大。酶解溫度在45～60℃范圍內(nèi)，隨著溫度的上升，可溶性膳食纖維提取率逐漸提高。當(dāng)酶解溫度達到60℃時，可溶性膳食纖維提取率最大，繼續(xù)加熱，隨著溫度升高，纖維素酶活性降低，可溶性膳食纖維提取率降低。所以60℃為纖維素酶酶解的最佳溫度。

圖3 酶解溫度對可溶性膳食纖維提取率的影響Fig.3 Effect of hydrolysis temperature on the extraction rate of soluble dietary fiber

2.1.4 pH值對可溶性膳食纖維提取率的影響

圖4 酶解pH對可溶性膳食纖維提取率的影響Fig.4 Effect of hydrolysis pH on the extraction rate of soluble dietary fiber

由圖4可知，pH的變化影響酶的活性。隨著反應(yīng)體系pH值的增加，可溶性膳食纖維提取率先上升后下降，pH在3.0～6.0范圍內(nèi)，纖維素酶活性逐漸增加，可溶性膳食纖維提取率隨之增大，在pH值為6時達到最大值。隨著pH的進一步增加，纖維素酶活性逐漸降低，可溶性膳食纖維提取率下降。

2.1.5 響應(yīng)面優(yōu)化試驗

（1）中心組合試驗

以酶的添加量、酶解溫度、pH值和酶解時間為影響因素，可溶性膳食纖維含量為考察指標(biāo)，通過中心組合試驗優(yōu)化提取水溶性膳食纖維的最佳工藝，結(jié)果見表3。

表3 可溶性膳食纖維提取工藝優(yōu)化響應(yīng)面試驗結(jié)果與分析Table 3 Results and analysis of response surface test for soluble dietary fiber extraction process optimization

續(xù)表

（2）響應(yīng)面試驗方差分析

以纖維素酶添加量、酶解溫度、pH、酶解時間為自變量，膳食纖維提取率為因變量，采用Design-Expert軟件對試驗所得數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果如表4所示。

酶添加量、酶解溫度、pH值和酶解時間交互作用對膳食纖維提取率的影響見圖5。由圖5可知，纖維素酶添加量對水溶性膳食纖維提取率的影響最大，曲線較陡。因此，在試驗過程中應(yīng)該首先控制住纖維素酶含量，其次是pH值，最后是酶解溫度和酶解時間。由Design-Expert分析得到最大響應(yīng)值（Y）時，纖維素酶添加量為0.8%，酶解溫度59.45℃，pH 5.76，酶解時間26.65 min。由此可得到理論值8.12%。將優(yōu)化所得最佳工藝修正為纖維素酶添加量0.8%，酶解溫度59℃，pH 6，酶解時間27 min。在此條件下，可溶性膳食纖維提取率的實際值為8.07%。

表4 響應(yīng)面試劑結(jié)果方差分析Table 4 Variance analysis of response surface methodology

圖5 纖維素酶添加量、酶解溫度、pH和酶解時間交互作用對可溶性膳食纖維提取率影響的響應(yīng)面和等高線Fig.5 Response surface plots and contour line of effects of interaction between cellulase addition,hydrolysis temperature, pH and time on soluble dietary fiber extraction rate

2.2 產(chǎn)品配方的確定

為使產(chǎn)品達到最佳的口感，以白砂糖、檸檬酸、穩(wěn)定劑的添加量為評價因素，感官評分為評價指標(biāo)進行單因素試驗，在此基礎(chǔ)上，進行正交試驗對產(chǎn)品的配方進行優(yōu)化。

2.2.1 白砂糖添加量對感官評分的影響

取15 mL可溶性膳食纖維提取液，加入4%、5%、6%、7%、8%的白砂糖、0.2%復(fù)合穩(wěn)定劑（CMC-Na與黃原膠質(zhì)量比為3∶1）、0.15%的檸檬酸，加水定容至100 mL，進行感官評分，結(jié)果如圖6所示。

圖6 白砂糖添加量對感官評分的影響Fig.6 Effect of sugar addition on sensory evaluation score

由圖6可知，當(dāng)白砂糖添加量為4%～7%時，飲料的感官評分逐漸上升，白砂糖添加量＞7%后，感官評分呈降低趨勢。當(dāng)白砂糖添加量為7%時，感官評分達到最高。由此可見，白砂糖添加量過多或過少時都會使飲料的口感降低，白砂糖過多時會完全中和飲料的酸味，白砂糖過少飲料的酸味會過重。由分析可知，白砂糖添加量為7%時感官評分最高，口味最佳。

2.2.2 檸檬酸添加量對感官評分的影響

取15 mL可溶性膳食纖維提取液，加入7%的白砂糖、0.2%復(fù)合穩(wěn)定劑（CMC-Na與黃原膠質(zhì)量比為3∶1）、（0.05%、0.10%、0.15%、0.20%、0.25%）的檸檬酸，加水定容至100mL，進行感官評分，結(jié)果如圖7所示。

圖7 檸檬酸添加量對感官評分的影響Fig.7 Effect of citric acid addition on sensory evaluation score

由圖7可知，檸檬酸添加過少時飲料的口感降低，添加檸檬酸過多時，會將飲料中香菇的味道掩蓋，當(dāng)檸檬酸添加量0.10%時，既保持了香菇特殊的風(fēng)味，也保證了飲料的風(fēng)味，此時飲料口味最佳。

2.2.3 穩(wěn)定劑添加量對感官評分的影響

加入15%可溶性膳食纖維提取液，加入（0.1%、0.15%、0.20%、0.25%、0.30%）的檸檬酸、0.2%復(fù)合穩(wěn)定劑（CMC-Na與黃原膠質(zhì)量比為3∶1）、7%的白砂糖，加水定容至100 mL。通過感官評分對其進行評價，結(jié)果如圖8所示。

圖8 穩(wěn)定劑添加量對感官評分的影響Fig.8 Effect of stabilizers addition on sensory evaluation score

由圖8可知，當(dāng)穩(wěn)定劑的添加量為0.10%～0.25%時，飲料的感官評分逐漸上升，當(dāng)穩(wěn)定劑的添加量＞0.25%時，感官評分逐漸降低。穩(wěn)定劑添加過多時飲料粘稠、流動性差。穩(wěn)定劑添加量過少，飲料有些許渾濁，穩(wěn)定性差。由分析可知，穩(wěn)定劑添加量為0.25%時感官評分最高，此時液體均一穩(wěn)定，無明顯渾濁。

2.2.4 可溶性膳食纖維提取液添加量對感官評分的影響

取可溶性膳食纖維提取液（5%、10%、15%、20%、25%），加入7%的白砂糖、0.25%復(fù)合穩(wěn)定劑（CMC-Na與黃原膠質(zhì)量比為3∶1）、0.1%的檸檬酸，加水定容至100 mL。通過感官評分對其進行評價，結(jié)果如圖9所示。

圖9 可溶性膳食纖維提取液添加量對感官評分的影響Fig.9 Effect of soluble dietary fiber extraction solution addition on sensory evaluation score

由圖9可知，飲料的感官評分隨可溶性膳食纖維提取液添加量的增加先增大后減小，可溶性膳食纖維提取液添加量在15%時，感官評分最高。此時，香菇的風(fēng)味能很好地融入到飲料中。

2.2.5 正交優(yōu)化試驗

分別以白砂糖添加量、穩(wěn)定劑添加量、檸檬酸添加量、可溶性膳食纖維提取液添加量為影響因素，以感官評分為評價指標(biāo)，通過正交試驗確定最佳的飲料配方，正交試驗方案和結(jié)果如表4所示。

表4 產(chǎn)品配方優(yōu)化正交試驗結(jié)果與分析Table 4 Results and analysis of orthogonal experiments for products formula optimization

由表4分析可知，香菇水溶性膳食纖維飲料配方的各影響因素對飲料感官的影響大小順序為：白砂糖＞穩(wěn)定劑、可溶性膳食纖維提取液＞檸檬酸，此飲料最佳配方為白砂糖添加量7%，穩(wěn)定劑添加量0.25%，檸檬酸添加量0.15%，可溶性膳食纖維提取液添加量10%，此條件下，飲料口感最佳，感官評分為94分。

2.3 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

本飲品色澤呈淺黃色，液體狀態(tài)均一穩(wěn)定，味道酸甜可口，有香菇特殊風(fēng)味?？扇苄怨绦挝锖繛?1.15%，可溶性膳食纖維含量為3.16%?？偹岫葹?.61 g/kg，菌落總數(shù)為89.67 CFU/mL。各指標(biāo)均符合國家相關(guān)指標(biāo)要求。

3 結(jié)論

通過單因素和響應(yīng)面優(yōu)化試驗，得到香菇水溶性膳食纖維的最佳提取工藝為：纖維素酶添加量0.8%，超聲功率300 W，酶解溫度59℃，pH=6.0，酶解時間27 min。在此條件下，香菇可溶性膳食纖維提取率是8.07%。

香菇可溶性膳食纖維飲料的最佳配方為：可溶性膳食纖維提取液添加量為10%，白砂糖添加量7%，穩(wěn)定劑添加量0.25%，檸檬酸添加量0.15%，可得到均勻不渾濁的具有良好香菇風(fēng)味的膳食纖維飲料。

該飲料的可溶性固形物含量為11.15%，可溶性膳食纖維含量為3.16%，總酸度為3.61g/kg，菌落總數(shù)為89.67CFU/mL。

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[20]胡春曉，宣麗，齊森.香菇柄水溶性膳食纖維飲料的研制[J].糧食與食品工業(yè)，2015，22（1）：51-57.

Development ofLentinus edodessoluble dietary fiber beverage

LUO Jiayuan,CHANG Chen,SUN Yao,JIANG Lu,DANG Junting,LV Xingyi,BAO Yihong*
(School of Forestry,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China)

UsingLentinus edodesas a raw material,soluble dietary fiber was extracted by ultrasonic assisted enzymatic method,and a flavor beverage rich in dietary fiber was prepared by blending with the extracting solution.Using single factor experiment and response surface method,the optimal soluble dietaryfiber extraction conditionswere determined byultrasonic assisted enzymatic method as follows:cellulase 0.8%,ultrasonic power 300 W, enzymolysis temperature 59℃,time 27 min and pH 6.0.Under the conditions,the extraction rate of soluble dietary fiber was 8.07%.The product formula was optimized by orthogonal tests asL.edodesextraction solution 10%,sugar 7%,stabilizer 0.25%and citric acid 0.15%.The soluble solid content of the beverage was 11.15%,and soluble dietary fiber content was 3.16%.

Lentinus edodes;soluble dietary fiber;beverage

TS275.4

0254-5071（2017）03-0182-06

10.11882/j.issn.0254-5071.2017.03.037

2016-10-16

國家級大學(xué)生創(chuàng)新項目（項目編號201610225018）

駱嘉原（1996-），女，本科生，研究方向為林下可食資源開發(fā)利用。

*通訊作者：包怡紅（1970-），女，教授，博士，研究方向為林下資源精深加工，功能性食品開發(fā)。