维普资讯 http://www.cqvip.com 麦麸制备膳食纤维的工艺研究 王亚伟申晓琳禹天真 （郑州牧业工程高等专科学校食品工程系） 【摘要】以麦麸为原料，采用生物法制备膳食纤 维。正交试验结果表明，提取膳食纤维的最佳．Ｘ－艺参 数为：混合酶制剂的用量为０．２％，ａ一淀粉酶：糖化 持水力。准确称取粉碎后的膳食纤维１ｇ放人烧 杯中，加人２Ｏ℃水浸泡１ｈ，在滤纸上沥干后把其转 移到一表面皿中称重，计算持水力。 持捌ｗ ＝ 酶＝１：３，混合酶解温度６５℃；蛋白酶用量为０．３％， 酶解时间６０ｒａｉｎ，酶解温度６０℃。在此Ｓ－艺条件下， 纤维素得率为６６．２６％，成品为淡黄色，气味淡。其 １．３工艺流程 溶胀性达６．８８％（ｍＬ ），持水力为７．３５８ １％。 小麦麸皮预处理一加入６５～７Ｏ℃的热水（麦麸： 热水＝１：１０）一６５℃条件下加人混合酶制剂（ａ一淀 粉酶与糖化酶）分解淀粉类物质一加蛋白酶酶解蛋白 质一水洗一灭酶（１００＂（２）一干燥（１０５℃，２ｈ）一粉 【关键词】麦麸；膳食纤维；提取 中图分类号：ＴＳ２１０．９ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—１８０７（２００２）０９—００３６一Ｏ３ 膳食纤维是指不为人体消化的多糖类碳水化合物 与木质素的总称。膳食纤维对人体的健康是不可缺少 碎一膳食纤维 １．４操作要点 的，被称为“第七营养素”，它具有十分重要的生理 功能，如预防便秘和直肠癌、降低血清胆固醇、调节 糖尿病患者的血糖水平、预防胆结石、减肥和抗癌 ①小麦麸皮预处理。将小麦麸皮过筛后分散水中 浸泡１５～３０ｍｉｎ，洗涤除去淀粉类杂质，收集纯净的 麦麸，干燥后备用。 ②混合酶酶解。混合酶制剂集中ａ一淀粉酶与糖 等。因此，膳食纤维及其食品的研究和开发越来越受 到营养学界和食品专家的高度关注。 化酶的比例为１：３。混合酶制剂的用量为０．２％，酶 解时间３０ｍｉｎ，酶解温度６５℃。 ③蛋白酶酶解。蛋白酶的用量为０．３％，酶解时 间６０ｒａｉｎ，酶解温度６Ｏ℃。 目前，麦麸大多用作饲料，经济价值不高，而忽 视了麸皮中含有大量可以利用的具有多种生理活性的 膳食纤维。本文主要探讨了利用麦麸制备膳食纤维的 工艺条件，并测定了膳食纤维的物理特性。 ２结果与讨论 ２．１ 混合酶制剂相关因素对得率的影响 ２．１．１混合酶制剂用量与得率的关系 ｌ材料与方法 １．１材料与设备 麦麸：小麦加工后的副产品； 试剂：ａ一淀粉酶、糖化酶、蛋白酶、混合酶。 设备有多功能粉碎机、电热鼓风干燥箱、电热恒 温箱、水浴锅及分析天平。 １．２方法 酶解时间、ａ一淀粉酶与糖化酶之比，分别确定 为４５ｒａｉｎ、１：３；蛋白酶用量、酶解时间分别确定为 ０．３％、３０ｍｉｎ，研究混合酶制剂用量与纤维素得率之 间的关系，结果见图１。 由图１可以看出，混合酶制剂用量在０．１％～ ０．２％时，得率随混合酶制剂用量的增加而迅速增加； ①膳食纤维的制备：生物法（酶法）。 ②膳食纤维物理特性的分析。 溶胀性。准确称取膳食纤维０．１ｇ，置于量筒中， 吸取５ｍｌ的蒸馏水加入其中，振荡均匀后室温放置 当混合酶剂量在０．２％～０．３％时，得率随混合酶剂 量的增加而缓慢增加；当混合酶剂量在０．３％～ ０．５％，得率又随用量的增加而迅速减少。这是因为 ２４ｈ，读取液体中膳食纤维的体积，计算溶胀性。 混合酶剂的加人，酶迅速的将麦麸中的部分淀粉分解 成低分子量的分支淀粉，但此时麦麸中的淀粉并未达 溶胀性ｃ ｓＷ）：堕 旦堑壁 主 堡 ３６ ２００２年第９期＜粮油加工与食品机械＞ 到完全糊化的状态，即麦麸中的淀粉并没有完全降解， 维普资讯 http://www.cqvip.com 开发研究 提取的膳食纤维含一定量的淀粉，所以得率很高，随 着酶剂量的增加和反应的进行，麦麸中的淀粉基本上 旦ｍ 率缓慢减少，但变化并非十分明显。这说明ａ一淀粉 酶与糖化酶之比的大小在此范围内对得率的影响不 大。因此，ａ一淀粉酶与糖化酶的比例以１：３为宜。 ２．２蛋白酶对得率的影响 ２．２．１蛋白酶用量对得率的影响 蛋白酶用量确定为０．１％～０．５％，酶解时间为 ３０ｒａｉｎ，混合酶制剂的量、酶解时间分别确定为 充分降解，此时提取出的纤维纯度很高，以致于得率 又下降，但随着混合酶量的增加，会使提取成本相应 的增大，综合考虑得率、成本等因素，认为提取麦麸 膳食纤维时混合酶用量应确定在０．１％～０．５％范围 内，以０．３％为宜。 ６４ ６３ 褂６２ ６１ ６Ｏ ６２ ０．３％，４５ ｍｉｎ。研究蛋白酶用量对纤维素得率的影 ｛；｝｝６０ ５８ 响，结果见图４。 由图４可知，当蛋白酶用量在０．１％～０．３％之 ３Ｏ ４５ ６Ｏ ７５ Ｏ．１ Ｏ．２ Ｏ．３ ｏ．４ ０．５ 混合酶添加量（韵 ５６ １５ 间时，随蛋白酶用量的增加，得率迅速增加；当蛋白 酶用量在０．３％～０．５％之间时，得率随着酶量的增 加而减少，这是因为随着蛋白酶的加入，蛋白酶与麦 麸中蛋白质分子肽链作用增加，但此时麦麸中蛋白质 混合酶解时间（ｍ１ｎ） 图１ 混合酶制剂用量对 得率的影响 图２混合酶酶解时间对 得率的影响 ２．１．２混合酶制剂作用时间与得率的关系 混合酶剂量确定为０．３％，ａ一淀粉酶与糖化酶 之比确定为１：３，蛋白酶用量与酶解时间分别确定为 分子并未完全作用彻底，即得到的纤维中仍含有一部 分蛋白质。随着蛋白酶的继续加入，蛋白酶与麦麸中 蛋白质分子肽链的接触机会增强，即在同一时间内分 ０．３％，３０ｒａｉｎ，观察混合酶酶解时间对纤维素得率的 影响，结果见图２。 解的肽链数不断增加，蛋白质分子降解较充分，此时 提取出的纤维纯度很高，也可能是酶与蛋白质的作用 以趋于饱和状态之故。故此纤维素的得率先增加而后 又减少。本试验认为蛋白酶的用量选为０．３％为宜。 ６６ 褂６４ ６２ ６Ｏ ０．由图２可以看出，提取时间在１５～４５ｒａｉｎ之间 时，得率随酶作用时间的延长而增加；当酶作用时间 超过４５ｒａｉｎ时，得率随混合酶作用时间的延长而缓慢 增加，这说明酶作用时间越长，提取效果越好，这是 一６２ 僻６１ 由于麦麸中的淀粉颗粒与麸皮结合比较牢固，要使麦 麸中的淀粉充分降解，酶需要与底物作用较长的时 间，本研究中发现随酶作用时间的延长，得率上升并 不明显，综合考虑得率、提取成本和实际生产成本等 因素，本试验的提取时间确定为４５ｍｉｎ。 ２．１．３ ａ一淀粉酶与糖化酶之比与得率的关系 混合酶剂量、酶解时间确定为０．３％、４５ｒａｉｎ， 蛋白酶用量、酶解时间分别确定为０．３％、３０ｒａｉｎ， ６０ １ ０．２ ０．３ ０．４ ０．５ ５９ １５ ３Ｏ ４５ ６Ｏ ７５ 蛋白酶添加量（％） 蛋白酶酶解时间（ｍｉｎ） 图４蛋白酶用量对纤维 图５蛋白酶酶解时间对 素得率的影响 纤维素得率的影响 ２．２．２蛋白酶酶解时间与得率的关系 蛋白酶用量固定为０．３％，混合酶制剂量、酶解 时间分别确定为０．３％、４５ ｍｉｎ。研究蛋白酶酶解时 间对纤维素得率的影响，结果见图５。 研究ａ一淀粉酶与糖化酶之比对纤维素得率的影响， 结果见图３。 ６５．Ｏ 由图５可知，当蛋白酶酶解时间在１５～４５ｒａｉｎ之 间时，得率随着作用时间的延长而增加；当蛋白酶酶 解时间在４５～７５ｒａｉｎ之间时，得率随酶作用时间的延 长而缓慢增加，这是因为蛋白酶作用时，反应时间的 Ｓ ６４．８ ６４．０ １：１ １：２ 一１：３ １：４ 延长，可使酶与蛋白质分子充分作用，从而形成更多 的共价交联，但当酶的反应趋于饱和时，再延长反应 时间对麦麸的影响便不再显著，在生产中需要综合考 淀粉酶：糖化酶 图３ ｎ一淀粉酶与糖化酶之比对纤维素得率的影响 本工艺中淀粉的降解是在未糊化的条件下进行 的，此时ａ一淀粉酶并不能充分的发挥其作用，所以 虑试验条件、反应时间与得率之间的关系，本试验认 为酶作用时间应选为４５ｒａｉｎ。 ２．３混合酶制剂中各因素对得率的综合影响 根据以上试验结果，确定正交试验各水平，对混 加入适量的糖化酶有助于淀粉降解完全。从图３可 知：当ａ一淀粉酶与糖化酶之比在１：１～１：３之间时， 得率缓慢增加；当两者之比在１：３～ｌ：５之间时，得 合酶制剂中各因素对得率的影响做正交试验，见表１。 （粮油加工与食品机械＞２００２年第９期３７ 维普资讯 http://www.cqvip.com 表１正交试验因素水平表 因素 水平 表３正交试验结果 Ｄ ３０ Ａ １ Ｂ ０．２ Ｃ １：２ 试验号 Ａ Ｂ 因素 Ｃ Ｄ 得率 （％） ２ ３ ０．３ ０．４ １：３ １：４ ４５ ６０ １ １（０．２） １（３０） １（０．２） １（３０） ６０．８９ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ Ｋｌ Ｋ２ １（０．２） １（０ ２） ２（０．３） ２（０．３） ２（０．３） ３（０．４） ３（０．４） ３（０．４） １８１．３５ １７９．５３ １７５．１４ ６０．４５ ５９．８４ ５８．３８ ２．０７ ２（４５） ３（６０） １（３０） ２（４５） ３（６０） １（３０） ２（４５） ３（６０） １８２．７８ １７６．０６ １７７．１８ ６０．９３ ５８．６９ ５９．０６ ２．２４ ２（０．３） ３（０．４） ２（０．３） ３（０．４） １（Ｏ．２） ３（０．４） １（０．２） ２（０ ３） １７７．３９ １７９．９３ １７８．７０ ５９．１３ ５９．９８ ５９．５７ ０．８５ ２（４５） ３（６０） ３（６０） １（３０） ２（４５） ２（４５） ３（６０） １（３０） １７７．１７ １７８．０２ １８０．８３ ５９．０６ ５９．３４ ６０．２８ １．２２ ５９．７８ ６０．６８ ６２．３５ ５８．４８ ５８．７０ ５９．５４ ５７．８Ｏ ５７．８Ｏ Ａ：混合酶制剂用量（％）；Ｂ：ａ一淀粉酶：糖化酶；Ｃ：酶解时 间（ｍｉｎ）；Ｄ：酶解温度（空白试验）。 通过正交试验确定出混合酶制剂作用时各参数的 最佳组合，参考的指标是麦麸膳食纤维素得率，正交 试验结果见表２。 表２正交试验结果表 试验号 Ａ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ Ｋｌ Ｋ２ Ｋ３ ｋｌ 点２ 点３ Ｒ 因素 Ｂ １（１：２） ２（１：３） ３（１：４） １（１：２） ２（１：３） ３（１：４） １（１：２） ２（１：３） ３（１：４） １８６．５４ １８８．７６ １８８．７４ ６２．１８ ６２ ９２ ６２．９１ ’’’ 得率 Ｃ Ｄ（空白） ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ Ｋ３ ｋ１ 点２ 点３ Ｒ （％） ６２．９８ ６２．６８ ６２．９５ ６１ ２５ ’’１ ６３．９２ ６２．３１ ６３．８７ ６１．８７ １（０．２） １（０．２） １（０．２） ２（０．３） ２（０．３） ２（０．３） ３（０．４） ３（０．４） ３（０．４） １８８．６１ １８７．３８ １８８．０５ ６２．８７ ６２．４６ ６２ ６８ １．２３ １（３０） ２（４５） ３（６０） ２（４５） ３（６０） １（３０） ３（６０） １（３０） ２（４５） １９０．７７ １８５．８０ １８７．４７ ６３．５９ ６１．９３ ６２．４９ ４．９７ Ａ：混合酶制剂用量（％）；Ｂ：时间（ｍｉｎ）；Ｃ：蛋白酶用量 （％）；Ｄ：蛋白酶解时间（ｍｉｎ）。 ②提取膳食纤维的最佳工艺条件为：混合酶制剂 量为０．２％，酶解时间为３０ｒｎｉｎ。ａ一淀粉酶与糖化酶 之比为１：３，蛋白酶用量０．３％，酶解时间６０ｒａｉｎ。 以此工艺条件提取的纤维素可达６６．２６％。 ③本工艺方法提取的膳食纤维口味清淡，适合添 加于面制品，焙烤食品，肉制品，饮料等中，只要添 加量合适，不仅不影响食品的外观与风味，而且具有 一定的生理保健功能。 参考文献 由表２可以看出：Ｒｃ＞ＲＢ＞ＲＡ，即影响得率的 诸因素中，影响程度大小为Ｃ＞Ｂ＞Ａ，较优的工艺 参数组合是：Ａ】，Ｂ２，ｃ】。 ２．４麦麸膳食纤维提取工艺的确定 混合酶制剂用量、时间、蛋白酶用量及酶解时间 １吴卫国，王金发．麦麸纤维保健性花生饮料的研制［Ｊ］．食品工 业，２０００，（２）：２１～２３． ２吴卫国，郭时印，周虹．麦麸膳食纤维的制备、性质与应用［Ｊ］． 粮食与饲料工业．１９９８，（１１）：３７－－３９． ３冯彪等．酶法水解米糠纤维以制备保健食品的研究［Ｊ］．粮食与 饲料工业１９９７，（１１）：３７－－３９． 是影响膳食纤维得率的主要因素，试验中以得率为指 标，选择混合酶制剂用量（Ａ），酶解时间（Ｂ），蛋 白酶用量（Ｃ），酶解时间（Ｄ）４个因素，每个因素 ３个水平设计正交试验，结果见表３。 由表８可知，ＲＢ＞ＲＡ＞ＲＤ＞Ｒｃ，即各个因素对 得率的影响为Ｂ＞Ａ＞Ｄ＞Ｃ。最优的工艺条件为： ＡｌＢｌ Ｃ２Ｄ３以最优的工艺条件组合作验证试验，可得 麦麸膳食纤维素得率为：６６．２６％。 ４熊善柏，赵思明，姚红等．稻米淀粉糊化进程研究［Ｊ］．粮食与 饲料工业．２００１，（５）：１４－－１７． ５刘玉林，李庆龙．麦麸膳食纤维的制备与改性研究［Ｊ］．湖北农学 院学报１９９８，１８（１）：４３－－４７． ６李书国等．复合酶法制备活性大豆寡肽研究［Ｊ］．粮食与油脂， ２００１．（３）：５～７． ３结论 ①研究结果表明：酶法从麦麸中提取纤维素的方 法简便易行，不需要特殊的设备，投资少，污染少， 而且纤维素的得率较高，成分较理想。 ３ｆｉ ２００２年第９期（粮油加工与食品机械＞ 收稿日期：２００２—０７—１０ 作者简介：王亚伟（１９５６一），男，河南开封人，郑州牧业工 程高等专科学校食品工程系副教授，教研室主任。主要研究 方向为营养与食品保健。 通讯地址：（４５０００８）河南省郑州市北林路１６号
