紅棗膳食纖維提取工藝優(yōu)化及對(duì)人體健康影響

劉子瑄 費(fèi)裕朗 孔馨逸 陳璐

摘要：我國(guó)作為紅棗種植大國(guó)，每年都會(huì)有大量的紅棗棗渣被廢棄，這些紅棗棗渣富含多酚和黃酮類物質(zhì)，這些物質(zhì)具有降血糖和抗氧化等功能。近年來(lái)，雖然各個(gè)研究機(jī)構(gòu)開始對(duì)我國(guó)紅棗中膳食纖維提取工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化，但并沒(méi)有取得明顯的進(jìn)展。該研究基于此，通過(guò)單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對(duì)紅棗中膳食纖維提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)對(duì)紅棗膳食纖維對(duì)人體健康的影響進(jìn)行總結(jié)和分析，旨在為紅棗產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：紅棗；膳食纖維；工藝；優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TS201.4? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?文章編號(hào)：1000-9973（2023）07-0151-04

Abstract： As a big country for jujube cultivation， China has a large number of jujube residues that are discarded every year. These jujube residues are rich in polyphenols and flavonoids， which have the functions of lowering blood sugar and antioxidation. In recent years， although various research institutions have begun to research and optimize the extraction process of dietary fiber from jujube in China， no significant progress has been made. Based on this， in this study， the extraction process of dietary fiber from jujube is optimized through single factor test and orthogonal test. At the same time， the effect of jujube dietary fiber on human health is summarized and analyzed， aiming to provide a theoretical basis for the development of jujube industry.

Key words： jujube;? dietary fiber;? process; optimization

我國(guó)的紅棗主要栽培在河北和寧夏等地，是當(dāng)?shù)刂匾慕?jīng)濟(jì)作物[1-2]。紅棗中富含營(yíng)養(yǎng)成分，這些成分具有明顯的保健功效。紅棗是一種食物，同時(shí)也是一味中藥材，屬于“藥食同源”的農(nóng)作物。紅棗中的維生素主要包含維生素C和維生素B，礦物質(zhì)成分主要有鈣、鐵、硒和鋅等多種微量元素。這些礦物質(zhì)成分和維生素具有明顯的預(yù)防和治療疾病的作用，特別是在防治冠心病和貧血等方面有明顯的作用和功效[3]。

膳食纖維（dietary fiber，DF）是一種不能被人體消化吸收和分解的多糖[4]，主要成分包括非淀粉多糖、木質(zhì)素和抗性淀粉，具有降血糖和抗氧化等多種生物活性，在預(yù)防癌癥和動(dòng)脈硬化等方面發(fā)揮著不可替代的作用。此外，膳食纖維也能改善腸道的活力[5]，增強(qiáng)飽腹感，減少進(jìn)食量，對(duì)糖尿病和肥胖患者控制飲食有著明顯效果，從而達(dá)到預(yù)防和治療糖尿病的效果[6]。

目前，紅棗主要以干品的方式加工和銷售，只有大約20%品質(zhì)相對(duì)較差的紅棗被加工成產(chǎn)品[7]。我國(guó)的紅棗深加工產(chǎn)品種類較單一，加工后剩下的紅棗棗渣含有豐富的膳食纖維[8-9]，對(duì)紅棗棗渣中膳食纖維提取工藝的研究目前尚處于空白階段。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料和試劑

紅棗：購(gòu)于當(dāng)?shù)厥袌?chǎng)，使用粉碎機(jī)將其粉碎紅棗粉過(guò)80目篩子，過(guò)篩后的干紅棗粉放入冰箱中保存。

試劑：復(fù)合蛋白酶、α-淀粉酶、纖維素酶、無(wú)水乙醇、丙酮、甘油三酯、丙二醛。

1.2 儀器與設(shè)備

恒溫水浴鍋、離心機(jī)、滅菌鍋、分光光度計(jì)、pH計(jì)、烘箱、天平、－4 ℃冰箱。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 膳食纖維測(cè)定

紅棗中的膳食纖維根據(jù)國(guó)家《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膳食纖維的測(cè)定》（GB 5009.88—2014）進(jìn)行測(cè)定[10]。

1.3.2 紅棗膳食纖維提取單因素試驗(yàn)

稱取5 g紅棗粉末樣品，研究紅棗提取工藝中料液比例1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40 （g/mL），復(fù)合蛋白酶用量0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%，α-淀粉酶用量1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%，超聲波時(shí)間20，25，30，35，40 min，超聲波功率100，150，200，250，300 W對(duì)紅棗膳食纖維得率的影響。

紅棗膳食纖維得率：R rate=（m diet/m jujube）×100%。

式中：m diet為膳食纖維的質(zhì)量，g；m jujube為紅棗樣品的質(zhì)量，g。

1.3.3 紅棗膳食纖維提取響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)

根據(jù)單因素試驗(yàn)結(jié)果，明確紅棗膳食纖維提取的最佳工藝區(qū)間，再以料液比例、α-淀粉酶用量、復(fù)合蛋白酶用量和超聲波功率為變量，以膳食纖維得率為標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)紅棗中膳食纖維提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，試驗(yàn)因素水平見(jiàn)表1。

2 試驗(yàn)結(jié)果

2.1 紅棗膳食纖維提取單因素試驗(yàn)

2.1.1 不同料液比例對(duì)紅棗膳食纖維得率的影響

控制固定α-淀粉酶用量為1.2%，復(fù)合蛋白酶用量為0.4%，超聲波時(shí)間為25 min，超聲波功率為150 W，研究不同料液比例1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40 （g/mL）對(duì)紅棗中膳食纖維得率的影響，見(jiàn)圖1。

由圖1可知，紅棗膳食纖維得率在一定程度上受料液比例的影響，呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)料液比例為1∶25（g/mL）時(shí)，紅棗中的膳食纖維得率最高，為37.9%；當(dāng)料液比例大于1∶25（g/mL）時(shí)，紅棗中的膳食纖維得率隨著料液比例的增加而降低。當(dāng)料液比例小于1∶25（g/mL）時(shí)，紅棗中的膳食纖維得率隨著料液比例的增大而逐漸升高。當(dāng)反應(yīng)體系的濃度過(guò)低時(shí)，各個(gè)反應(yīng)物的濃度均被稀釋，由于紅棗中膳食纖維的產(chǎn)生是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程，導(dǎo)致紅棗產(chǎn)生膳食纖維受阻。從本試驗(yàn)結(jié)果中可知，紅棗中膳食纖維提取的最佳料液比例為1∶20～1∶30（g/mL）。

2.1.2 不同α-淀粉酶用量對(duì)紅棗膳食纖維得率的影響

控制料液比例為1∶25（g/mL），復(fù)合蛋白酶用量為0.4%，超聲波時(shí)間為25 min，超聲波功率為150 W，研究不同α-淀粉酶用量1.0%、1.2%、1.4%、1.6%、1.8%對(duì)紅棗中膳食纖維得率的影響，見(jiàn)圖2。

由圖2可知，不同α-淀粉酶用量對(duì)紅棗膳食纖維得率會(huì)產(chǎn)生影響，當(dāng)α-淀粉酶用量低于1.2%時(shí)，紅棗膳食纖維得率隨著α-淀粉酶用量的增加而呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。當(dāng)α-淀粉酶用量大于1.2%時(shí)，膳食纖維得率隨著α-淀粉酶用量的增加而逐漸降低。所以，紅棗中膳食纖維提取的最佳α-淀粉酶用量為1.0%～1.4%。

2.1.3 復(fù)合蛋白酶用量對(duì)紅棗膳食纖維得率的影響

控制料液比例為1∶25 （g/mL），α-淀粉酶用量為1.2%，超聲波時(shí)間為25 min，超聲波功率為150 W，研究不同復(fù)合蛋白酶用量對(duì)紅棗中膳食纖維得率的影響，見(jiàn)圖3。

由圖3可知，不同復(fù)合蛋白酶用量對(duì)紅棗中膳食纖維得率會(huì)產(chǎn)生影響，隨著復(fù)合蛋白酶用量的增加，紅棗中膳食纖維得率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。當(dāng)復(fù)合蛋白酶用量為0.4%時(shí)，紅棗中的膳食纖維得率達(dá)到最高，為37.9%。當(dāng)復(fù)合蛋白酶用量低于0.4%時(shí)，膳食纖維得率隨著復(fù)合蛋白酶用量的增加而增加。當(dāng)復(fù)合蛋白酶的用量大于0.4%時(shí)，紅棗中膳食纖維得率隨著復(fù)合蛋白酶用量的增加而降低。這是由于過(guò)高的復(fù)合蛋白酶能夠造成碳?xì)滏I斷裂，從而影響紅棗中膳食纖維得率。因此，選擇0.3%～0.5%復(fù)合蛋白酶用量最佳。

2.1.4 超聲波功率對(duì)紅棗膳食纖維得率的影響

控制料液比例為1∶25 （g/mL），α-淀粉酶用量為1.2%，超聲波時(shí)間為25 min，復(fù)合蛋白酶用量為0.4%，研究不同超聲波功率100，150，200，250，300 W對(duì)紅棗中膳食纖維得率的影響，見(jiàn)圖4。

由圖4可知，隨著超聲波功率的增加，對(duì)紅棗膳食纖維得率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，當(dāng)超聲波功率小于150 W時(shí)，紅棗中膳食纖維得率隨著超聲波功率的增加而逐漸升高；當(dāng)超聲波功率超過(guò)150 W時(shí)，膳食纖維得率逐漸降低。這是因?yàn)槌暡üβ实脑龃髮?dǎo)致紅棗中其他物質(zhì)不斷溶解出來(lái)，從而影響了紅棗膳食纖維得率。所以，紅棗膳食纖維提取的最佳超聲波功率為100～200 W。

2.1.5 超聲波時(shí)間對(duì)紅棗膳食纖維得率的影響

控制料液比例為1∶25 （g/mL），α-淀粉酶用量為1.2%，復(fù)合蛋白酶用量為0.4%，超聲波功率為150 W，研究不同超聲波時(shí)間20，25，30，35，40 min對(duì)紅棗中膳食纖維得率的影響，見(jiàn)圖5。

由圖5可知，紅棗中的膳食纖維得率隨著超聲波時(shí)間的增加而改變，當(dāng)超聲波時(shí)間小于25 min時(shí)，紅棗中膳食纖維得率隨著超聲時(shí)間的增加而逐漸升高；當(dāng)超聲波時(shí)間大于25 min時(shí)，紅棗中膳食纖維得率隨著超聲波時(shí)間的增加而逐漸降低。這是由于超聲波能夠促進(jìn)紅棗與反應(yīng)試劑充分地結(jié)合，從而使紅棗中的膳食纖維溶出更多；當(dāng)超聲波時(shí)間大于25 min時(shí)，紅棗中膳食纖維受到長(zhǎng)時(shí)間超聲波的影響，導(dǎo)致紅棗中膳食纖維被破壞。從該試驗(yàn)中可以看出，紅棗中膳食纖維得率受超聲波時(shí)間的影響并不明顯。

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化試驗(yàn)結(jié)果分析

根據(jù)Box-Behnken試驗(yàn)設(shè)計(jì)原理，4個(gè)因素對(duì)紅棗中膳食纖維得率的影響結(jié)果見(jiàn)表2。

通過(guò)Design-Expert對(duì)表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，獲得紅棗膳食纖維得率的模型，模型的P值極顯著。從試驗(yàn)結(jié)果中可以得出，各因素對(duì)膳食纖維得率的影響順序?yàn)锳>C>B>D。采用Design-Expert對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行分析，結(jié)果表明，紅棗膳食纖維提取最佳工藝為料液比例1∶25 （g/mL）、α-淀粉酶用量1.2%、復(fù)合蛋白酶用量0.3%、超聲波功率150 W和超聲波時(shí)間25 min。

2.3 紅棗膳食纖維降血糖的中醫(yī)藥研究進(jìn)展

糖尿病嚴(yán)重威脅著人們的身體健康和生活質(zhì)量，目前臨床上常用的治療手段是依靠藥物控制血糖水平，以避免糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展，然而長(zhǎng)期服藥對(duì)患者的肝功能及腎功能會(huì)造成損傷，所以越來(lái)越多的患者更加青睞用中醫(yī)藥來(lái)調(diào)理以及用中醫(yī)食療的方法來(lái)控制血糖。

近年來(lái)，中醫(yī)藥在防治糖尿病尤其是Ⅱ型糖尿病中取得了良好療效，中醫(yī)學(xué)認(rèn)為“藥食同源”。紅棗又名大棗，為鼠李科植物棗的干燥成熟果實(shí)。秋季果實(shí)成熟時(shí)采收，曬干，是中國(guó)人餐桌上常見(jiàn)的一種食物，同時(shí)也是一種常用的中藥材。大棗，甘溫，歸脾、胃、心經(jīng)，可補(bǔ)中益氣、養(yǎng)血安神，用于脾胃氣虛導(dǎo)致的體倦乏力，可用于調(diào)補(bǔ)脾胃，增強(qiáng)脾胃的消化功能，降低膽固醇，保護(hù)肝臟，對(duì)肥胖引起的高血糖有一定抑制作用。同時(shí)，現(xiàn)代中醫(yī)藥研究發(fā)現(xiàn)，大棗中除了富含維生素C、鈣、鐵、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還含有豐富的可溶性膳食纖維[11]。謝惠[12] 研究發(fā)現(xiàn)紅棗中可溶性膳食纖維具有一定的抗氧化活性，對(duì)于機(jī)體碳水化合物代謝、脂質(zhì)代謝有積極的調(diào)節(jié)作用。紅棗可溶性膳食纖維具有延遲葡萄糖吸收及抑制葡萄糖擴(kuò)散的能力，可以減緩人體對(duì)血液中葡萄糖的吸收速度，控制或降低人體的血糖水平。紅棗膳食纖維可刺激胰島素分泌，促進(jìn)肝糖原合成，抑制糖原異生，以達(dá)到控制血糖的作用[13]。

3 結(jié)論

利用單因素試驗(yàn)和正交試驗(yàn)對(duì)紅棗膳食纖維提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，研究結(jié)果表明，最佳提取工藝為料液比例1∶25 （g/mL）、復(fù)合蛋白酶用量0.3%、α-淀粉酶用量1.2%、超聲波功率150 W和超聲波時(shí)間25 min。近些年，針對(duì)膳食纖維功效的研究越來(lái)越多，膳食纖維在食品中起到的作用開始被人們重視。紅棗中膳食纖維的加工和優(yōu)化，不僅能解決紅棗產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)量過(guò)剩的問(wèn)題，而且能為消費(fèi)者提供足夠的膳食纖維來(lái)源。

紅棗膳食纖維在降低機(jī)體血糖濃度方面也是近些年研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)紅棗膳食纖維提取工藝進(jìn)行優(yōu)化，能夠?yàn)榧t棗膳食纖維在保健品開發(fā)方面提供一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。糖尿病已經(jīng)成為全球高發(fā)慢性疾病之一，糖尿病除了與遺傳因素相關(guān)外，還與后天的生活習(xí)慣及生活環(huán)境密切相關(guān)，尤其是飲食習(xí)慣。不良的飲食習(xí)慣、肥胖等因素成為引起糖尿病的主要原因。而膳食纖維能夠促進(jìn)腸蠕動(dòng)，促進(jìn)排便，并且有效控制血糖升高的速度。紅棗中的膳食纖維含量豐富，提取紅棗膳食纖維來(lái)開發(fā)健康食品或者藥品將為肥胖及糖尿病患者帶來(lái)福音。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳淑清，段紅梅，王順余，等.復(fù)合保鮮液對(duì)長(zhǎng)白楤木嫩芽護(hù)色保鮮效果的研究[J].中國(guó)調(diào)味品，2020，45（10）：17-23.

[2]王永剛，賈文婷，劉戰(zhàn)霞，等.棗膳食纖維酶法提取工藝優(yōu)化及其抗氧化研究[J].食品工業(yè)科技，2020，41（18）：176-181，186.

[3]張江寧，丁衛(wèi)英，張玲，等.紅棗可溶性膳食纖維飲料的研制[J].農(nóng)產(chǎn)品加工，2020（8）：13-14，17.

[4]孫歡歡，劉世軍，唐志書，等.大棗膳食纖維面條的制作工藝研究[J].陜西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，66（3）：30-35.

[5]徐清萍，郭苗苗，唐百芬，等.嗜酸乳桿菌和乳酸乳球菌單獨(dú)發(fā)酵對(duì)菊芋泡菜的影響[J].中國(guó)調(diào)味品，2020，45（9）：48-54.

[6]張江寧，丁衛(wèi)英，張玲，等.紅棗可溶性膳食纖維提取工藝研究[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2019（18）：195-196.

[7]王小媛，王爽爽，王文靜，等.不同產(chǎn)地紅棗的組成成分與抗氧化能力的分析[J].食品研究與開發(fā)，2019，40（14）：182-187.

[8]馬燕，孟伊娜，鄒淑萍，等.高壓脫脂辣椒籽分離蛋白提取工藝優(yōu)化及其功能特性研究[J].中國(guó)調(diào)味品，2020，45（8）：54-60.

[9]胡小勤，蒙丹，吳燕春，等.高血壓病氣虛血瘀證患者血清對(duì)CRL-1730凋亡相關(guān)基因、miRNA表達(dá)的影響及補(bǔ)陽(yáng)還五湯的干預(yù)作用[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2021，21（27）：11561-11569.

[10]劉杰，卓興衛(wèi)，劉椏，等.張發(fā)榮從“脾虛-痰濁”論2型糖尿病[J].湖北中醫(yī)雜志，2021，43（7）：14-16.

[11]盧兆蓮，黃才國(guó).中藥降糖作用機(jī)理的研究進(jìn)展[J].中醫(yī)藥導(dǎo)報(bào)，2009，15（11）：76-78.

[12]謝惠.紅棗色素和紅棗可溶性膳食纖維協(xié)同降血糖作用研究[D].銀川：寧夏大學(xué)，2018.

[13]侯玉，黃建聯(lián)，傅璇，等.紅棗添加量對(duì)魚糜制品凝膠特性的影響[J].渤海大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，40（3）：224-231.