草菇中水不溶性膳食纤维的提取研究

董 基，张 帅，梁巧荣，黄志明

（肇庆学院化学化工学院，广东 肇庆 526061）

草菇（Volvariella volvacea），又称稻草菇、轩菇、苞脚菇、兰花菇、花脚菇，原产于我国热带和亚热带高温多雨地区的腐生性真菌，多生长在稻草、香蕉叶等富含纤维的基质上，是常见的食用菌菌种，系我国三大栽培食用菌之一，资源非常丰富[1]。膳食纤维（Dietary Fiber，DF）是指不能被人体内源酶消化吸收的可食性植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和，主要来自于植物的细胞壁，包括纤维素、半纤维素、树脂、果胶及木质素等。膳食纤维分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维两类。膳食纤维具有独特的生理功能和突出的营养保健功能[2]。纤维素、半纤维素和木质素是3种常见的水不溶性膳食纤维，存在于植物细胞壁中，可降低人体罹患肠癌的风险，同时可经由吸收食物中有毒物质预防便秘和憩室炎，并降低消化道中细菌排出的毒素，对维系人体健康有着重要的作用[3-4]。我国膳食纤维的研究和开发起步较晚，目前所用原料也局限于玉米皮、米糠、甜菜及麦麸等。笔者以草菇为原料，采用酸-碱浸提法将蛋白质和脂肪除去进而提取水不溶性膳食纤维，旨在为食用菌的深加工利用提供参考，并为不溶性膳食纤维的制备奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为草菇干品，购自肇庆市农贸市场。

1.2 试验设备

电热恒温水浴锅（HWS28型，上海精密仪器仪表有限公司）；数显电热恒温干燥箱（202-0型，上海圣科仪器设备有限公司）；电子天平（MP2002型，上海精密仪器仪表有限公司）；多功能粉碎机（XS-10B型，东莞市隆鑫机电设备有限公司）；抽滤装置。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程 工艺流程如下[5-7]：草菇→干燥→粉碎→过筛→乙酸乙酯浸泡→水洗→烘干→酸液水解→调滤液pH值至中性→碱浸水解→调滤液pH值至中性→乙醇、乙醚洗涤→干燥→成品。

1.3.2 原料预处理 称取干草菇100 g，磨成粉末状，过筛，将草菇粉末装到三角烧瓶中。在室温下用乙酸乙酯浸泡干燥草菇粉3 h，再用蒸馏水清洗残留的有机溶剂，抽滤，水洗，最后烘干得脱脂样品。

1.3.3 试验原理及提取方法 在热稀H2SO4作用下，样品中糖、淀粉、果胶等物质经水解除去；趁热过滤后再用NaOH溶液水解，使蛋白质溶解和脂肪皂化而除去。然后用乙醇和乙醚处理以除去单宁、色素及残余脂肪，所得残渣即为粗纤维[8-11]。具体提取步骤如下：

（1）取样。用电子天平准确称取2.0或3.0 g干燥脱脂样品置于100 mL烧杯中。

（2）酸水解。按干草菇粉与蒸馏水料液比1：10加入0.1 mol/L稀H2SO4溶液，调pH值至1.5～2.0，放置水浴锅中（85±5）°C下水解 2 h，然后趁热过滤，并用热水洗涤滤液2～3次，直至滤渣呈中性。

（3）碱水解。将滤渣和蒸馏水按一定料液比加入1.3.5中设定的浓度的NaOH溶液，在1.3.6中设定的温度下浸提1.3.7中设定的时间后过滤，洗涤滤渣至pH值中性。

（4）干燥。抽干后的样品用乙醇和乙醚洗涤1次，然后再将样品放到恒温干燥箱中，温度调至50～60°C烘干5 h，最后将干燥产品磨碎即为所需的水不溶性膳食纤维。

1.3.4 料液比对草菇水不溶性膳食纤维产率的影响 将酸水解后的干草菇粉滤渣与蒸馏水分别按1∶5、1∶6、1∶7、1∶8、1∶9、1∶10、1∶11、1∶12 料液比于室温下用0.25 mol/L NaOH溶液浸提3 h提取膳食纤维，研究不同料液比对草菇水不溶性膳食纤维产率的影响。

1.3.5 NaOH浓度对草菇不溶性膳食纤维产率的影响 选取 NaOH溶液浓度分别为 0.15、0.20、0.25、0.30、0.50mol/L，在室温下处理料液比为 1∶11的酸水解后的干草菇粉滤渣3 h，研究NaOH溶液浓度对提取水不溶性膳食纤维产率的影响。

1.3.6 温度对草菇水不溶性膳食纤维产率的影响选取水解温度为 25、35、45、55、65、70°C，在 0.25 mol/LNaOH，处理时间3 h，料液比1∶11的条件下，研究温度对提取水不溶性膳食纤维产率的影响。

1.3.7 浸提时间对草菇水不溶性膳食纤维产率的影响 采用浸提时间为1、1.5、2、2.5、3 h，在0.25 mol/L NaOH，料液比 1∶11，温度 55°C 的条件下，研究浸提时间对提取水不溶性膳食纤维产率的影响。

（1）膨胀力的测定。准确称取粉碎的水不溶性膳食纤维1.0 g，于烧杯中加入20m L水浸泡1 h，沥干后转移至表面皿上称重，计算公式如下：

膨胀力（g/g）=（样品湿重-样品干重）/样品干重

（2）溶胀度的测定。准确称取水不溶性膳食纤维0.1 g置于10m L量筒中，用移液管准确吸取5 m L蒸馏水加入其中，震荡均匀后在室温下放置24 h，读取液体中膨胀纤维的体积。计算公式如下：

溶胀度（mL/g）=（溶胀后纤维体积-干品体积）/样品干重

2 结果与分析

2.1 料液比对草菇不溶性膳食纤维产率的影响

由图1可知，随着料液比的增大，产品不溶性膳食纤维产率量在1∶7～1∶11迅速增加，之后增长趋势逐渐缓慢，且当料液比为1∶11时，产率达56.4%。因此，选择料液比为1∶11即可得到较好的提取效果。

图1 料液比对草菇水不溶性膳食纤维产率的影响

2.2 NaOH浓度对草菇不溶性膳食纤维产率的影响

由图2可知，随着NaOH浓度的升高，草菇不溶性膳食纤维产率呈先上升后下降的趋势，且当NaOH浓度为0.25mol/L时，其产率最高，为54.7%。其可能原因是NaOH本身会和部分膳食纤维发生反应，而草菇还含有一定的多酚物质如单宁[12]，加入NaOH溶液后，一部分NaOH被多酚物质中和，提取溶液的pH值随时间的增加而下降。因此，NaOH浓度为0.25 mol/L时提取效果最好。

2.3 温度对草菇水不溶性膳食纤维产率的影响

图2 NaOH溶液浓度对草菇水不溶性膳食纤维产率的影响

由图3可知，随着温度上升草菇水不溶性膳食纤维的产率增加迅速，55℃时，产率达59.0%，55℃后趋于平缓，且当温度过高时，提取率会有所下降。这是由于料液变稠不利于提取的缘故。因此，考虑到实际生产中节能的需要，选择温度为55℃最适宜。

图3 温度对草菇水不溶性膳食纤维产率的影响

2.4 浸提时间对草菇水不溶性膳食纤维产率的影响

由图4可知，2 h内，草菇水不溶性膳食纤维的产率随着时间的延长增加较显著，当浸提时间为2 h时，草菇水不溶性膳食纤维产率为59.6%。在2 h后，增长趋势减慢。其主要是因为随着水解时间的推移，底物浓度显著降低，而水解产物浓度不断增大，过高的产物浓度和过低的底物浓度均会对水解反应产生抑制作用。因此，浸提时间选择2 h效果最佳。

图4 浸提时间对草菇水不溶性膳食纤维含量的影响

2.5 水不溶性膳食纤维膨胀力、溶胀度的测定结果

水不溶性膳食纤维膨胀力和溶胀度的大小是衡量膳食纤维品质好坏的2个重要指标，膨胀力、溶胀度越大膳食纤维的吸水、吸油能力越强，表面积及吸附性也越大，膳食纤维的生理活性也越好[12-14]。经测定，该研究制得的草菇水不溶性膳食纤维的膨胀力为2.153 g/g，溶胀度为4.1mL/g。

3 结论

利用酸-碱浸提法从草菇中提取水不溶性膳食纤维，最佳提取工艺条件为：料液比为1∶11，NaOH溶液浓度为0.25 mol/L，温度为55℃，浸提时间为2 h。在此工艺条件下草菇水不溶性膳食纤维的产率最高可达59.6%，所得水不溶性膳食纤维的膨胀力和溶胀度分别为2.153 g/g和4.1 mL/g。该试验表明，草菇中水不溶性膳食纤维含量丰富，而且纤维品质也较好，是提取膳食纤维的良好原料。

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