柚子皮中膳食纖維的提取條件研究

張 君

（沈陽(yáng)食品檢驗(yàn)所， 遼寧 沈陽(yáng) 110136）

膳食纖維通常是多糖類，它并不能被人體的消化道分解利用。隨著科學(xué)家們的深入研究發(fā)現(xiàn)，膳食纖維雖然不能夠被人體消化道分解利用，但卻是人體所必須具備的物質(zhì)，很多科學(xué)家建議我們?cè)谌粘Ｉ钪忻恳徊蛿z入膳食纖維的適宜量是40克。因此，近幾年以來(lái)膳食纖維在我們的生活中的重要性日益顯露出來(lái)，素有“第七大營(yíng)養(yǎng)素”之稱。

柚子，又名文旦，是蕓香科植物柚的成熟果實(shí)，產(chǎn)地分布廣泛。柚子果實(shí)通常呈扁球形，個(gè)頭較大，其中柚子皮占整個(gè)果實(shí)的30%～50%。柚子皮中的膳食纖維含量豐富，將柚子皮直接丟棄不僅會(huì)對(duì)生活環(huán)境造成污染，還會(huì)造成極大地資源浪費(fèi)。在這種情形下，采取適宜的提取方法提取柚子皮中的膳食纖維就變得尤為重要。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

市售的柚子：選用新鮮的、表面沒(méi)有明顯的損傷、并且沒(méi)有腐爛的柚子皮為試驗(yàn)材料。石油醚：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；氫氧化鈉：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；鹽酸：分析純，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器

電子天平：A L204-I C，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；電熱鼓風(fēng)干燥箱：DHG-9145A，上海一恒科技有限公司。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 工藝流程 柚子皮去除表面的黃皮→沸水浴加熱→105℃下干燥→石油醚浸泡脫脂→平鋪晾干→105℃下干燥→粉碎機(jī)粉碎過(guò)篩→加入堿液→水浴加熱→離心取下層濁液→105℃下干燥→研磨→膳食纖維。

1.3.2 操作要點(diǎn) （1）原料柚子皮的預(yù)處理：用削皮刀將準(zhǔn)備好的新鮮且符合要求的柚子皮的表層黃皮去除干凈。為了方便柚子皮的處理，將削好皮的柚子皮切成3～5厘米的小丁，放在電磁爐上水浴加熱30分鐘滅掉柚子皮中的酶，加熱完成后，取出，平鋪于托盤中瀝干水分，最后放到恒溫干燥箱中調(diào)到105℃烘3小時(shí)后取出。

（2）干燥后柚子皮的處理：將干燥好的柚子皮放在1000毫升的燒杯中，倒入4倍于樣品體積的石油醚，在室溫下浸泡3小時(shí)以后，通過(guò)過(guò)濾的方法將石油醚回收利用，然后把處理好的樣品平鋪進(jìn)行晾干，放入105℃的干燥箱中干燥，最后將得到的脫脂樣品放入粉碎機(jī)中磨碎，裝入干燥的小廣口瓶中，貼好標(biāo)簽備用。

（3）氫氧化鈉溶液的配制：將氫氧化鈉依次配制成0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0摩爾/升濃度的溶液，定容至500毫升，貼好標(biāo)簽。

1.3.3 酸液水解 取0.5000克柚子皮粉放于離心管中，按照料液比1.5∶13.5（克/毫升）的比例將配制好的0.3摩爾/升的鹽酸溶液加到離心管中，放到85℃的恒溫水浴鍋中水浴加熱135分鐘。在這個(gè)過(guò)程中為了減少水分蒸發(fā)，要將離心管的蓋子蓋好。水浴加熱完成后，按照料液比加入氫氧化鈉溶液，在一定溫度下水浴一段時(shí)間，取出冷卻至室溫，在轉(zhuǎn)速4000轉(zhuǎn)/分鐘的條件下離心10分鐘，離心完成后，取下層濁液。

1.3.4 干燥下層濁液 將離心得到的下層濁液放到已經(jīng)調(diào)到105℃的恒溫干燥箱中進(jìn)行干燥，直至恒重以后取出將產(chǎn)品進(jìn)行研磨，得到粉狀柚子皮膳食纖維。

1.3.5 測(cè)定柚子皮中膳食纖維的膨脹力 稱取0.5000克膳食纖維將它直接放到盛有一定體積蒸餾水的5毫升小量筒中，記錄下此時(shí)的量筒讀數(shù)。在室溫條件下，浸泡24小時(shí)后，記錄膳食纖維在量筒中膨脹后的量筒讀數(shù)。根據(jù)下列公式換算成每克膳食纖維的膨脹力。

式中：F為膳食纖維的膨脹力(毫升/克)；V1為干品膳食纖維時(shí)量筒讀數(shù)(毫升)；V2為膳食纖維膨脹后的量筒讀數(shù)(毫升)；M1為膳食纖維的質(zhì)量(克)。

2 結(jié)果與分析

2.1 氫氧化鈉濃度對(duì)膳食纖維提取率的影響

以0.5000克酸浸后的樣品為基準(zhǔn)，在料液比為1∶10(克/毫升)，反應(yīng)時(shí)間為100分鐘，浸泡溫度為50℃的條件下，改變氫氧化鈉的濃度，分別為0.2、0.4、0.6、0.8以及1.0摩爾/升，重復(fù)3次試驗(yàn)，最后得出在不同濃度的氫氧化鈉影響下，膳食纖維的提取率，結(jié)果見(jiàn)圖1。

圖1 不同濃度的氫氧化鈉對(duì)柚子皮中膳食纖維的提取

圖1中我們可以得出，當(dāng)料液比保持在1∶10(克/毫升)，浸泡溫度保持在50℃不變的情況下，隨著堿液濃度的增大，柚子皮中膳食纖維的提取率隨之增大，當(dāng)堿液濃度達(dá)到0.4摩爾/升時(shí)，膳食纖維的提取率達(dá)到了最大，再繼續(xù)增大堿液的濃度，膳食纖維的提取率就開始降低。這與氫氧化鈉的水解作用有著直接的關(guān)系， 氫氧化鈉濃度過(guò)大時(shí)，水解作用就會(huì)加強(qiáng)，會(huì)促進(jìn)膳食纖維的水解，以至于提取率下降。綜合各種因素考慮，堿液濃度在0.4摩爾/升為最佳。

2.2 時(shí)間對(duì)膳食纖維的提取率的影響

以0.5000克酸浸后的樣品為基準(zhǔn)，在料液比為1∶10（克/毫升），氫氧化鈉濃度為0.4摩爾/升，浸泡溫度為50℃的條件下，改變堿液浸泡時(shí)間，分別為50、70、90、110和130分鐘，重復(fù)3次試驗(yàn)，最后得出在不同的浸泡時(shí)間影響下，膳食纖維的提取率，結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 時(shí)間對(duì)柚子皮中膳食纖維提取率的影響

從圖2的結(jié)果可以看出，在堿液浸泡時(shí)間逐漸增加的條件下，膳食纖維的提取率有所增加，當(dāng)浸泡時(shí)間在70分鐘時(shí)候，膳食纖維提取率達(dá)到最大，再繼續(xù)增加浸泡時(shí)間，提取率開始慢慢降低。出現(xiàn)這個(gè)趨勢(shì)的原因可能是隨著浸泡時(shí)間的加長(zhǎng)，膳食纖維的水解程度增加，所以提取率就有所降低。綜合各個(gè)方面的因素，可以知道70分鐘為最佳的堿液浸泡時(shí)間。

2.3 料液比對(duì)膳食纖維的提取率的影響

以0.5000克酸浸后的樣品為基準(zhǔn)，在浸泡溫度為50℃，氫氧化鈉濃度為0.4摩爾/升，反應(yīng)時(shí)間為70分鐘的條件下，改變料液比，分別為1∶6、1∶8、1∶10、1∶12和1∶14(克/毫升)，重復(fù)3次試驗(yàn)，最后得出在5種不同的料液比的影響下，膳食纖維的提取率，結(jié)果見(jiàn)圖3。

從圖3的結(jié)果可以得出，隨著料液比的增加，膳食纖維的提取率也開始變大，其中的原因是膳食纖維在酸浸之后，使得離心以后的下層濁液中的果膠膠體變?yōu)樗嵝?，?dāng)它遇到堿液的時(shí)候就會(huì)在離心的過(guò)程中沉降下來(lái)，致使膳食纖維的提取率增加。但是，隨著堿液濃度而增大，水解作用也在逐漸增強(qiáng)，膳食纖維開始水解程度增大，導(dǎo)致膳食纖維提取率降低。綜合考慮各方面因素，當(dāng)物料比在1∶8(克/毫升)時(shí)膳食纖維提取率最佳。

圖3 不同料液比對(duì)膳食纖維提取率的影響

2.4 溫度對(duì)膳食纖維提取率的影響

以0.5000克酸浸以后的膳食纖維為基準(zhǔn)，在料液比為1∶8（克/毫升），氫氧化鈉濃度為0.4摩爾/升，反應(yīng)時(shí)間為70分鐘的條件下，改變堿液浸泡溫度，依次為35、45、55、65和75℃，重復(fù)3次試驗(yàn)，最后得出在5種不同的堿液浸泡溫度影響下，膳食纖維的提取率，結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 溫度對(duì)膳食纖維提取率的影響

從圖4的結(jié)果可以得出，當(dāng)浸泡溫度達(dá)到45℃時(shí)，膳食纖維的提取率達(dá)到了最大值，但是隨著溫度的繼續(xù)增加，膳食纖維的提取率就開始下降。膳食纖維提取率下降的原因可能是隨著溫度的不斷升高，膳食纖維的水解程度也逐步提升，最終導(dǎo)致了膳食纖維的提取率降低。因此，綜合各方面因素考慮，浸泡溫度在45℃時(shí)膳食纖維的提取率達(dá)到最佳水平。

2.5 正交試驗(yàn)

料液比、堿液濃度、浸泡溫度以及浸泡時(shí)間的不同，都會(huì)影響柚子皮中膳食纖維的提取率，為了能使柚子皮中膳食纖維的提取率達(dá)到最佳水平，根據(jù)單因素試驗(yàn)的結(jié)果，進(jìn)行正交試驗(yàn)的設(shè)定，具體的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1和表2。

表1 正交試驗(yàn)的因素水平表

綜合表1和表2來(lái)看，以A2B3C1D2的組合來(lái)提取柚子皮中的膳食纖維為最佳提取條件，即料液比為1∶8(克/毫升)、氫氧化鈉濃度為0.5摩爾/升、堿液浸泡溫度為40℃、堿液浸泡時(shí)間為70分鐘。在上述條件下，進(jìn)行3次重復(fù)的驗(yàn)證試驗(yàn)，所測(cè)得的柚子皮中膳食纖維平均提取率為48.93%，表明正交試驗(yàn)優(yōu)選的提取條件較好，說(shuō)明此提取條件穩(wěn)定可行。比較R值我們可以發(fā)現(xiàn)，4個(gè)因素對(duì)柚子皮中膳食纖維的提取率影響程度大小順序?yàn)椋築（氫氧化鈉濃度）＞A（料液比）＞C（浸泡溫度）＞D（浸泡時(shí)間）。

2.6 膳食纖維的膨脹力

在本試驗(yàn)中，測(cè)得柚子皮中膳食纖維膨脹力為2.72毫升/克。膳食纖維的膨脹力能使飽腹感增強(qiáng)，降低或減緩人體對(duì)食物的消化吸收，因此，具有膨脹力的膳食纖維對(duì)肥胖癥患者具有至關(guān)重要的作用。

3 結(jié)論

在對(duì)柚子皮中膳食纖維進(jìn)行提取的時(shí)候，最佳的提取條件為：料液比1∶8（克/毫升）、氫氧化鈉濃度0.5摩爾/升、堿液浸泡溫度40℃、堿液浸泡時(shí)間70分鐘；并且這4個(gè)因素對(duì)柚子皮中膳食纖維的提取率的影響程度大小依次為：氫氧化鈉濃度＞料液比＞浸泡溫度＞浸泡時(shí)間。在這個(gè)組合下柚子皮膳食纖維的提取率可以達(dá)到最大值。

目前膳食纖維是我們健康飲食中不可缺少的一種物質(zhì)，膳食纖維在柚子皮中占有很大的比例，我們要充分利用柚子皮這一豐富的資源，來(lái)提取膳食纖維。在柚子皮中提取出來(lái)的膳食纖維具有獨(dú)特的香氣，我們可以將其應(yīng)用到食品行業(yè)中去，推動(dòng)食品行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。

表2 正交試驗(yàn)的結(jié)果分析表