双酶法提取褐蘑菇膳食纤维的最佳工艺条件研究

刘 莹，徐丽颖

（辽宁工程技术大学理学院生物科学与工程系，辽宁 阜新 123000）

膳食纤维作为一种功能性食品的重要基料，在营养和疾病预防中的重要功用己经得到充分的肯定，并成为研究的热点。很多国家将膳食纤维作为一种基本营养成分在食品中标出，我国1991年颁布的食物成分表中就列有膳食纤维一项。据报道，国外新近开发出含有较高膳食纤维的天然保健饮料，如麸皮饮料、高纤维水果饮料。日本将3～5%的膳食纤维添加到面包、面条、果酱、糕点等食品中，以补充正常食品中膳食纤维含量的不足，而添加20%的膳食纤维可作为高血压、肥胖病人的疗效食品[1]。膳食纤维有很好的应用前景。

褐蘑菇（Agaricus bisporus）[2]又名香口蘑，其盖大柄粗，菌肉肥厚，口感细嫩鲜美，香味浓郁，是一种高品位食用菌。目前对褐蘑菇膳食纤维的提取与开发方面的研究报导还很少。试验利用双酶法提取褐蘑菇膳食纤维，对加酶量、pH值、酶解温度、酶解时间及液料比5个因素进行研究，探索褐蘑菇膳食纤维最适提取方法，以期为褐蘑菇膳食纤维的提取与开发提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

褐蘑菇（辽宁田园实业有限公司）。绿色木霉纤维素酶（15 μ/mg）、中性蛋白酶（0.8 AU/g）、NaOH、HCl、H2O2、CuSO4、K2SO4、H2SO4、H3BO3、乙醇。以上试剂均为分析纯。

仪器设备：GZX-9140 MBE电热恒温鼓风干燥箱、ZDP-150型振荡培养箱、DZKW-4型电热恒温水浴锅、JPSD-100型电动粉碎机、FA2104N电子天平、KDC-160 HR型高速冷冻离心机、凯氏定氮仪。

1.2 试验设计

1.2.1 工艺流程[3]褐蘑菇→烘干→粉碎过筛→酶解→灭酶→调pH值→蒸发浓缩→沉淀洗涤→干燥→褐蘑菇膳食纤维

1.2.2 单因素试验 对加酶量（%）、酶解pH、酶解温度T（℃）、酶解时间t（h）、料水比进行了单因素试验，每个因素分别设6水平，其中加酶量分别为1.2%、1.5%、1.8%、2.1%、2.4%、2.7%；酶解过程pH值分别为 5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5；酶解温度为40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃；酶解时间分别为3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、5.5 h；料水比经预试验确定为1∶10为最佳。根据单因素试验结果确定参加正交试验的因素个数及水平情况[3-5]。

1.2.3 正交试验 采用正交试验设计来确定加酶量（%）、酶解pH、酶解温度T（℃）、酶解时间t（h）、料水比等主要影响因素各水平之间的最佳组合，研究各主要影响因素对褐蘑菇膳食纤维提取率的影响。

1.3 褐蘑菇膳食纤维的提取工艺

选干净、无虫害的褐蘑菇烘干、粉碎，过20目筛，得试验样品，准确称取10 g，加入适量的水、混合酶（两种酶比例为1∶1），在不同温度、pH值条件下酶解。80℃保持5 min灭酶后进行漂白处理，调节pH值至12，加入5%的H2O2，室温搅拌3.5 h，目的是为了尽量减少果胶提取后的杂质含量[6-7]。漂白后调节pH为7.0，60～70℃恒温水浴将料液浓缩到50 mL，用4倍的乙醇进行沉淀，24 h后除去上清液，在60℃下干燥至恒重，即可得膳食纤维，再进行总膳食纤维的测定（酶－重量法——AOAC法），计算提取率，提取率的计算公式为[6]：

式中：W1——膳食纤维干重（g）；W2——原料干重（g）。

1.4 验证试验

在正交表试验结果得出的最适提取条件下，进行膳食纤维的提取试验，所得褐蘑菇膳食纤维提取率结果与正交试验表中表现最好组进行比较。

2 结果与分析

2.1 加酶量对褐蘑菇膳食纤维提取率的影响

取蘑菇粉10 g，溶于100 mL水中，分别按照1.2%、1.5%、1.8%、2.1%、2.4%、2.7%添加混合酶（纤维素酶:中性蛋白酶=1∶1），然后在酶解温度50℃、pH值6.0条件下酶解4.5 h，计算褐蘑菇膳食纤维的提取率。

由图1可知：当加酶量在1.5%～2.4%时膳食纤维提取率随着加酶量的增加而增加，因为蛋白酶和纤维素酶对褐蘑菇膳食纤维的酶解作用，在2.4%～3.0%膳食纤维提取率随着酶含量的增加而减少，这是因为褐蘑菇中不可酶解物质的限制。因此，最适宜加酶量为2.4%，此时提取率最大，为35.00%。

图1 加酶量对膳食纤维提取率的影响

2.2 pH值对褐蘑菇膳食纤维提取率的影响

取蘑菇粉10g，溶于100 mL水中，加1.8%的混合酶（1∶1），在酶解温度 50℃、pH 值分别为 5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5 下酶解 4.5 h，计算褐蘑菇膳食纤维的提取率。

由图2可知，当pH值为6.5时，玉米膳食纤维的提取率最大。当pH<6.5时，酶的活性逐渐增加，提取率随着pH的增大而增大；当pH＞6.5，酶的活性逐渐降低，提取率随着pH的增大而减小。从以上分析可以知道pH值为6.5最佳，此时提取率为30.20%。

图2 pH值对膳食纤维提取率的影响

2.3 酶解温度对褐蘑菇膳食纤维提取率的影响

取蘑菇粉10 g，溶于100 mL水中，加1.8%的混合酶（纤维素酶∶中性蛋白酶=1∶1），在酶解温度分别为 40、45、50、55、60、65℃、pH 6.0 下酶解 4.5 h，计算褐蘑菇膳食纤维的提取率。

由图3可知，酶解温度55℃时，此温度条件下酶的活性较强，酶解作用彻底，膳食纤维的提取率最高。当酶解温度由40～55℃范围内，酶的活性逐渐加强，膳食纤维提取率也随之增加；当酶解温度大于55℃后，酶的活性随温度升高逐渐减弱甚至失去活性，膳食纤维提取率也减少。所以可知酶解温度55℃为最佳，提取率26.92%。

图3 酶解温度对膳食纤维提取率的影响

2.4 酶解时间对褐蘑菇膳食纤维提取率的影响

取蘑菇粉10 g，溶于100 mL水中，加1.8%的混合酶（纤维素酶∶中性蛋白酶=1∶1），在酶解温度分别为 50℃、pH 6.0 下分别酶解 3、3.5、4、4.5、5、5.5 h，计算褐蘑菇膳食纤维的提取率。

由图4知，酶解时间4.5 h时提取率最大。结果表明，较短时酶解不充分，有些膳食纤维成分未被水解出来；若酶解时间过长，由于半纤维素将被水解成非膳食纤维成分，降低了膳食纤维提取率。分析可知4.5 h为最佳酶解时间，此时提取率为32.54%。

图4 酶解时间对膳食纤维提取率的影响

2.5 褐蘑菇膳食纤维提取条件的正交试验结果

单因素试验结果表明，加酶量（A）、酶解温度量（B）、酶解时间（C）和酶解pH（D）4个因素对褐蘑菇膳食纤维的提取率影响较大，确定为主要影响因素，进入正交试验。根据正交试验设计原则，设定4个因素3个水平，采用L9（34）正交表，其因素水平分布情况如表1所示。

按照正交试验设计方案表中试验序号的提取条件进行膳食纤维的提取试验，并分别测定不同组合条件下褐蘑菇膳食纤维提取率。确定正交试验的最适组合，并进行验证试验（如表2所示）。

表1 正交试验因素水平表

表2 正交试验分析结果

表2可知，各种因素对膳食纤维提取率影响的主次顺序依次为A>C>D>B，即加酶量>酶解时间>pH>酶解温度，其中加酶量的影响最大，酶解时间次之，酶解温度的影响最小。最佳的酶解条件为A2B3C3D3，即加酶量为2.1%，酶解温度为60℃，酶解时间为4.5 h，pH值7.0，此条件下膳食纤维提取率为41.37%。

3 讨论与结论

试验制备的褐蘑菇膳食纤维，其持水力为411.86%，高于平菇膳食纤维的209.2%，略高于麦草膳食纤维的370.6%，略低于铜藻膳食纤维的422%；膨胀力为363.81%，高于平菇膳食纤维的325%，高于麦草膳食纤维的281.7%。说明褐蘑菇膳食纤维的水合性质较平菇的要好，同样优于麦草膳食纤维，总体来说具有良好的理化性质。

试验采用酶法提取褐蘑菇膳食纤维，工艺简单、提取率高，提取的膳食纤维理化性质非常好。提取褐蘑菇膳食纤维的最佳参数为：加酶量2.1%，酶解时间4.5 h，酶解温度 60℃，pH值7.0，料液比1∶10，提取率为41.37%。

[1]王异静，吴会丽.从啤酒糟中提取水溶性膳食纤维的研究[J].酿酒，2007，34（3）：96-99.

[2]刘 莹，张丽萍.褐蘑菇多糖脱蛋白方法研究[J].广东农业科学，2008，221（8）：114-115.

[3]贺连智，王建伟，颜廷和.燕麦膳食纤维的制备工艺及物理特性研究[J].山东食品发酵，2007，147：16-18.

[4]郑晓燕，章程辉，李积华，等.超声分散结合高压蒸煮处理制备香蕉皮膳食纤维的工艺研究[J].广东农业科学，2010，37（5）：107-109，120.

[5]单成俊，周剑忠，黄开红，等.挤压膨化提高甘薯渣中可溶性膳食纤维含量的研究[J].江西农业学报，2009，21（6）：90-91，99.

[6]李 琳，战 宇，许克勇，等.豆渣膳食纤维脱色工艺研究[J].食品研究与开发，2007，128（1）：113-116.

[7]董 基，张 帅，粱巧荣，等.草菇中水不溶性膳食纤维的提取研究[J].湖南农业科学，2010，（3）：97-99.