麥麩膳食纖維的提取

付浩華，張冬秀

（湖南唐人神肉制品有限公司，湖南 株洲 412002）

0 引言

膳食纖維是指不被腸道內消化酶消化吸收，但能被大腸內的某些微生物部分酶解和利用的一類非淀粉多糖類物質[1]。多存在于植物的種皮和外表皮中，如農產品加工下腳料麥麩、豆渣。一般不易被消化，主要來自于植物的細胞壁，根據是否溶解于水，可將膳食纖維分為可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維。

目前，隨著生活水平的日益提高，精細飲食比例越來越高，粗糧的攝入不足已經成為了普遍現(xiàn)象，隨之帶來的亞健康現(xiàn)象越來越多，膳食纖維攝入量不足是一個重要原因。目前，人們將膳食纖維作為七大類營養(yǎng)素之一，膳食纖維正逐步被人們熟知，美國防癌協(xié)會推薦標準為30～40 g/（人·d），而歐洲共同體食品科學委員會推薦標準為30g/（人·d）[2-3]。

麥麩是小麥加工主要的副產品，麥麩是小麥籽粒皮層和胚的總稱[4]。根據小麥不同的出粉率，麥麩的出品率一般為小麥的15%～25%。麥麩中含有大量的膳食纖維。因此，將麥麩作為一種性價比較高的膳食纖維來源，對其提取技術的研究和后續(xù)的產業(yè)化有著現(xiàn)實意義和廣闊的市場前景。

目前，對麥麩中膳食纖維的提取方法很多，如酒精沉淀法、中性洗滌法、酸堿法、酶堿法、酸酶法等，新麥麩皮的提取率高于陳麥麩，但純度差異不大，提高α-淀粉酶和氫氧化鈉的用量雖然能一定程度上降低膳食纖維的提取率，但是制得的膳食纖維純度會提高，酶堿法制備的膳食纖維提取率高于堿法，但制品的純度略低，綜合考慮采取酶堿法前景較好[5]。酶堿法中先用α-淀粉酶[6]酶解淀粉類物質，再用氫氧化鈉堿液堿解。影響提取率的因素有很多，主要有α-淀粉酶液的濃度、堿解時間、堿解溫度、堿液濃度4個因素。如果需要將淀粉的酶解完全，淀粉酶液需具備一定的濃度，濃度過低，水解將不完全，過高則提取率降低，主要原因是過高的濃度會使其中的半纖維素等生理活性物質溶出。纖維素和半纖維素的酶解、蛋白質變性等都會影響膳食纖維的提取率，氫氧化鈉濃度過大時，纖維素等物質都會發(fā)生輕度酶解，且蛋白質出現(xiàn)變性反應，溶解度降低，使得提取率降低，而堿解時間產生的影響則主要是考慮到蛋白質酶解完全與否，纖維素、半纖維素是否發(fā)生酶解，通過單因素試驗與正交試驗可得出影響因素的最佳值，進而使膳食纖維的提取率達到最大。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

麥麩，購自小麥磨粉廠。

α-淀粉酶，河南佳潤生物科技有限公司提供；氫氧化鈉（分析純），東莞市聚鵬化學有限公司提供。

三角瓶、燒杯、量筒、恒溫水浴箱、小型粉粹機、電子天平、鼓風干燥箱、pH值試紙、過濾漏斗、溫度計、電爐等。

1.2 試驗方法

酶堿法提取麥麩膳食纖維工藝流程：

麥麩原料預處理→蒸煮→α-淀粉酶酶解→滅酶→沉淀→堿解→水洗→過濾→烘干→粉粹→成品。

1.3 操作要點

1.3.1 麥麩預處理

將購買到的麥麩分散于潔凈的水中，充分浸泡15～30 min，洗滌除去淀粉類、泥沙類等雜質后干燥備用。

1.3.2 煮制

用電子天平稱取一定量預處理后的麥麩，置于250 mL三角瓶中（也可以選擇更大規(guī)格三角瓶），按照質量比為1∶10稱取水置于三角瓶中，控制溫度65～75 ℃， 蒸煮時間 10～20 min。

1.3.3 滅酶

酶解后，于100℃下滅酶。

1.4 分析方法

1.4.1 純度

膳食纖維分為可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維，雖然可溶性膳食纖維占比較小，但在提取過程中可溶性膳食纖維仍有部分損失。純度計算公式如下：

1.4.2 提取率

采用pH值試紙對照法測定。

2 結果與分析

2.1 α-淀粉酶液濃度與膳食纖維提取率的關系

稱取一定量的經過預處理的麥麩，加入一定量的α-淀粉酶液，添加量分別為0.2%，0.3%，0.4%，0.5%，于65℃的條件下，酶解1 h，沉淀靜置，棄去酶解后的上清液，添加質量分數5%的氫氧化鈉溶液，在30℃條件下浸泡1 h，中和過濾，使用鼓風干燥箱烘干后，測定膳食纖維的提取率。

α-淀粉酶液添加量與膳食纖維提取率的關系見表1。

表1 α-淀粉酶液添加量與膳食纖維提取率的關系

由表1可知，提高α-淀粉酶液添加量，膳食纖維提取率先升高后降低，當淀粉酶的添加量達到0.4%時，提取率達到最大，為49.54%。

2.2 氫氧化鈉添加量與膳食纖維提取率的關系

取一定量經過添加量0.4%α-淀粉酶的處理后的麥麩，分別加入添加量1%，3%，5%，7%的氫氧化鈉溶液，在50℃的條件下堿解1 h，水洗至中性，過濾、烘干后測定提取率。

氫氧化鈉添加量與膳食纖維的關系見表2。

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表2 氫氧化鈉添加量與膳食纖維的關系

由表2可知，氫氧化鈉的添加量與膳食纖維提取率的關系類同α-淀粉酶液添加量對提取率的影響，均為先升高后降低。當氫氧化鈉添加量為3%時，提取率達到最高，為51.84%。

2.3 氫氧化鈉堿解時間與膳食纖維提取率的關系

取一定量經過添加量0.4%α-淀粉酶處理后的麥麩，分別加入3%氫氧化鈉溶液，在50℃條件下分別堿解30，60，90，120 min后，水洗至中性，過濾、烘干后測定提取率。

氫氧化鈉堿解時間與膳食纖維提取率的關系見表3。

表3 氫氧化鈉堿解時間與膳食纖維提取率的關系

由表3可知，隨著堿解時間的增加，膳食纖維的提取率也隨之增加，當堿解時間超過90 min時，膳食纖維的提取率反而減小。

2.4 氫氧化鈉堿解溫度與膳食纖維提取率的關系

取一定量經過添加量0.4%α-淀粉酶處理后的麥麩4份，分別加入添加量3%氫氧化鈉溶液，設置不同的堿解溫度，分別于30，50，70，90℃下堿解1.5 h后水洗，至中性，再經過過濾烘干，測定其膳食纖維提取率。

氫氧化鈉堿解溫度與膳食纖維提取率的關系見表4。

表4 氫氧化鈉堿解溫度與膳食纖維提取率的關系

由表4可知，隨著堿解溫度的升高，膳食纖維的提取率也是先升高后下降，在堿解溫度為70℃時，膳食纖維提取率最高，為52.22%。

2.5 正交試驗

結合影響膳食纖維提取率影響較大的4個因素的單因素試驗，得出各因素的試驗水平，以其最適條件為依據，設計正交試驗，水平的選擇采用常用方法，在單因素試驗結果的基礎上采取最靠近最佳水平的條件作為其他2個水平。

膳食纖維提取四因素三水平正交試驗見表5。

表5 膳食纖維提取四因素三水平正交試驗

由表5可知，4個因素對膳食纖維的提取率的影響各不相同，影響順序依次為B＞A＞C＞D，即堿解溫度影響最小，氫氧化鈉添加量影響最大，α-淀粉酶添加量和氫氧化鈉堿解時間居中，根據表5可知，各因素的最佳水平為A2B2C3D2，即α-淀粉酶添加量0.4%，氫氧化鈉添加量4%，氫氧化鈉堿解時間100 min，氫氧化鈉堿解溫度70℃，此時提取率達到最高，為56.37%。

3 結論

3.1 α-淀粉酶液添加量與提取率的關系

在膳食纖維提取過程中，α-淀粉酶的作用主要是酶解原料中的淀粉類物質，小麥制粉后，麥麩表面覆蓋著大量淀粉。α-淀粉酶既能作用于淀粉，又能作用于半纖維素等活性物質，添加量過低，淀粉酶解不完全，使得膳食纖維成品不純，摻有部分淀粉，從而升高了膳食纖維的“提取率”。反之，添加量過高，則使部分生理活性物質溶出，使得提取物質量降低，降低膳食纖維的“提取率”。

3.2 氫氧化鈉堿液添加量與麥麩膳食纖維的提取率的關系

氫氧化鈉堿液的作用主要是堿解原料中的蛋白質和脂肪，去除蛋白質對于得到準確的膳食纖維提取率數據尤為重要。在試驗中，去除蛋白質采用的原理為將蛋白質溶于氫氧化鈉堿液中，根據蛋白質的特性，大部分蛋白質的等電點都偏酸性，蛋白質溶液在等電點時，蛋白質發(fā)生凝聚沉降，此時溶解度低。因此，只要調至酸性，大部分的蛋白質都將溶于氫氧化鈉堿液中，從而去除蛋白質。

3.3 氫氧化鈉堿解時間與膳食纖維的提取率的關系

鑒于堿液在試驗中的作用機理，當氫氧化鈉堿液添加量一定的情況下，堿解時間將會影響膳食纖維的提取率，時間過短，蛋白質堿解不完全，膳食纖維的提取率降低；時間過長，造成纖維素及半纖維素輕度水解，也會導致提取率降低。

3.4 氫氧化鈉堿解溫度與膳食纖維的提取率的關系

堿解溫度與提取率的關系也是基于蛋白質的堿解和纖維素的溶出機理，溫度過低，蛋白質的堿解不完全，而溫度過高，纖維素的溶出，都會使提取率降低。

3.5 試驗過程中可能對試驗結果產生影響的因素

3.5.1 試驗原料

麥麩的感官要求有細粹屑狀，色澤鮮艷一致，無發(fā)酵、霉變、異味；水分含量不超過13%；試驗的原料來源于小麥磨粉廠的陳麥麩，故可能存在原料對試驗結果產生的客觀影響。

3.5.2 試驗設備

由于實驗室中有些設備的老化或使用過多，使得試驗可能會存在一些誤差。

3.5.3 試驗人員

在試驗過程中，某些步驟的操作不夠嚴格規(guī)范，使得試驗可能會存在一些誤差。

膳食纖維具有多種功能和作用，隨著經濟的發(fā)展，膳食纖維在食品中的應用越來越廣泛[7]，被人們稱為第七類營養(yǎng)素。因其具有較高的持水力，具有一定的填充劑容積作用，并且對有機化合物有吸附螯合作用，膳食纖維的需求也變得越來越多，快速高效地提取膳食纖維對食品及健康產業(yè)的發(fā)展都具有積極意義。通過試驗得知，當α-淀粉酶添加量0.4%，氫氧化鈉添加量4%，提取時間100 min，提取溫度70℃時，麥麩中膳食纖維的提取率可達56.37%。