柚子皮中膳食纤维的提取条件研究

张 君

（沈阳食品检验所， 辽宁 沈阳 110136）

膳食纤维通常是多糖类，它并不能被人体的消化道分解利用。随着科学家们的深入研究发现，膳食纤维虽然不能够被人体消化道分解利用，但却是人体所必须具备的物质，很多科学家建议我们在日常生活中每一餐摄入膳食纤维的适宜量是40克。因此，近几年以来膳食纤维在我们的生活中的重要性日益显露出来，素有“第七大营养素”之称。

柚子，又名文旦，是芸香科植物柚的成熟果实，产地分布广泛。柚子果实通常呈扁球形，个头较大，其中柚子皮占整个果实的30%～50%。柚子皮中的膳食纤维含量丰富，将柚子皮直接丢弃不仅会对生活环境造成污染，还会造成极大地资源浪费。在这种情形下，采取适宜的提取方法提取柚子皮中的膳食纤维就变得尤为重要。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

市售的柚子：选用新鲜的、表面没有明显的损伤、并且没有腐烂的柚子皮为试验材料。石油醚：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；氢氧化钠：分析纯，国药集团化学试剂有限公司；盐酸：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.2 仪器

电子天平：A L204-I C，梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司；电热鼓风干燥箱：DHG-9145A，上海一恒科技有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 工艺流程 柚子皮去除表面的黄皮→沸水浴加热→105℃下干燥→石油醚浸泡脱脂→平铺晾干→105℃下干燥→粉碎机粉碎过筛→加入碱液→水浴加热→离心取下层浊液→105℃下干燥→研磨→膳食纤维。

1.3.2 操作要点 （1）原料柚子皮的预处理：用削皮刀将准备好的新鲜且符合要求的柚子皮的表层黄皮去除干净。为了方便柚子皮的处理，将削好皮的柚子皮切成3～5厘米的小丁，放在电磁炉上水浴加热30分钟灭掉柚子皮中的酶，加热完成后，取出，平铺于托盘中沥干水分，最后放到恒温干燥箱中调到105℃烘3小时后取出。

（2）干燥后柚子皮的处理：将干燥好的柚子皮放在1000毫升的烧杯中，倒入4倍于样品体积的石油醚，在室温下浸泡3小时以后，通过过滤的方法将石油醚回收利用，然后把处理好的样品平铺进行晾干，放入105℃的干燥箱中干燥，最后将得到的脱脂样品放入粉碎机中磨碎，装入干燥的小广口瓶中，贴好标签备用。

（3）氢氧化钠溶液的配制：将氢氧化钠依次配制成0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.8、1.0摩尔/升浓度的溶液，定容至500毫升，贴好标签。

1.3.3 酸液水解 取0.5000克柚子皮粉放于离心管中，按照料液比1.5∶13.5（克/毫升）的比例将配制好的0.3摩尔/升的盐酸溶液加到离心管中，放到85℃的恒温水浴锅中水浴加热135分钟。在这个过程中为了减少水分蒸发，要将离心管的盖子盖好。水浴加热完成后，按照料液比加入氢氧化钠溶液，在一定温度下水浴一段时间，取出冷却至室温，在转速4000转/分钟的条件下离心10分钟，离心完成后，取下层浊液。

1.3.4 干燥下层浊液 将离心得到的下层浊液放到已经调到105℃的恒温干燥箱中进行干燥，直至恒重以后取出将产品进行研磨，得到粉状柚子皮膳食纤维。

1.3.5 测定柚子皮中膳食纤维的膨胀力 称取0.5000克膳食纤维将它直接放到盛有一定体积蒸馏水的5毫升小量筒中，记录下此时的量筒读数。在室温条件下，浸泡24小时后，记录膳食纤维在量筒中膨胀后的量筒读数。根据下列公式换算成每克膳食纤维的膨胀力。

式中：F为膳食纤维的膨胀力(毫升/克)；V1为干品膳食纤维时量筒读数(毫升)；V2为膳食纤维膨胀后的量筒读数(毫升)；M1为膳食纤维的质量(克)。

2 结果与分析

2.1 氢氧化钠浓度对膳食纤维提取率的影响

以0.5000克酸浸后的样品为基准，在料液比为1∶10(克/毫升)，反应时间为100分钟，浸泡温度为50℃的条件下，改变氢氧化钠的浓度，分别为0.2、0.4、0.6、0.8以及1.0摩尔/升，重复3次试验，最后得出在不同浓度的氢氧化钠影响下，膳食纤维的提取率，结果见图1。

图1 不同浓度的氢氧化钠对柚子皮中膳食纤维的提取

图1中我们可以得出，当料液比保持在1∶10(克/毫升)，浸泡温度保持在50℃不变的情况下，随着碱液浓度的增大，柚子皮中膳食纤维的提取率随之增大，当碱液浓度达到0.4摩尔/升时，膳食纤维的提取率达到了最大，再继续增大碱液的浓度，膳食纤维的提取率就开始降低。这与氢氧化钠的水解作用有着直接的关系， 氢氧化钠浓度过大时，水解作用就会加强，会促进膳食纤维的水解，以至于提取率下降。综合各种因素考虑，碱液浓度在0.4摩尔/升为最佳。

2.2 时间对膳食纤维的提取率的影响

以0.5000克酸浸后的样品为基准，在料液比为1∶10（克/毫升），氢氧化钠浓度为0.4摩尔/升，浸泡温度为50℃的条件下，改变碱液浸泡时间，分别为50、70、90、110和130分钟，重复3次试验，最后得出在不同的浸泡时间影响下，膳食纤维的提取率，结果见图2。

图2 时间对柚子皮中膳食纤维提取率的影响

从图2的结果可以看出，在碱液浸泡时间逐渐增加的条件下，膳食纤维的提取率有所增加，当浸泡时间在70分钟时候，膳食纤维提取率达到最大，再继续增加浸泡时间，提取率开始慢慢降低。出现这个趋势的原因可能是随着浸泡时间的加长，膳食纤维的水解程度增加，所以提取率就有所降低。综合各个方面的因素，可以知道70分钟为最佳的碱液浸泡时间。

2.3 料液比对膳食纤维的提取率的影响

以0.5000克酸浸后的样品为基准，在浸泡温度为50℃，氢氧化钠浓度为0.4摩尔/升，反应时间为70分钟的条件下，改变料液比，分别为1∶6、1∶8、1∶10、1∶12和1∶14(克/毫升)，重复3次试验，最后得出在5种不同的料液比的影响下，膳食纤维的提取率，结果见图3。

从图3的结果可以得出，随着料液比的增加，膳食纤维的提取率也开始变大，其中的原因是膳食纤维在酸浸之后，使得离心以后的下层浊液中的果胶胶体变为酸性，当它遇到碱液的时候就会在离心的过程中沉降下来，致使膳食纤维的提取率增加。但是，随着碱液浓度而增大，水解作用也在逐渐增强，膳食纤维开始水解程度增大，导致膳食纤维提取率降低。综合考虑各方面因素，当物料比在1∶8(克/毫升)时膳食纤维提取率最佳。

图3 不同料液比对膳食纤维提取率的影响

2.4 温度对膳食纤维提取率的影响

以0.5000克酸浸以后的膳食纤维为基准，在料液比为1∶8（克/毫升），氢氧化钠浓度为0.4摩尔/升，反应时间为70分钟的条件下，改变碱液浸泡温度，依次为35、45、55、65和75℃，重复3次试验，最后得出在5种不同的碱液浸泡温度影响下，膳食纤维的提取率，结果见图4。

图4 温度对膳食纤维提取率的影响

从图4的结果可以得出，当浸泡温度达到45℃时，膳食纤维的提取率达到了最大值，但是随着温度的继续增加，膳食纤维的提取率就开始下降。膳食纤维提取率下降的原因可能是随着温度的不断升高，膳食纤维的水解程度也逐步提升，最终导致了膳食纤维的提取率降低。因此，综合各方面因素考虑，浸泡温度在45℃时膳食纤维的提取率达到最佳水平。

2.5 正交试验

料液比、碱液浓度、浸泡温度以及浸泡时间的不同，都会影响柚子皮中膳食纤维的提取率，为了能使柚子皮中膳食纤维的提取率达到最佳水平，根据单因素试验的结果，进行正交试验的设定，具体的试验结果见表1和表2。

表1 正交试验的因素水平表

综合表1和表2来看，以A2B3C1D2的组合来提取柚子皮中的膳食纤维为最佳提取条件，即料液比为1∶8(克/毫升)、氢氧化钠浓度为0.5摩尔/升、碱液浸泡温度为40℃、碱液浸泡时间为70分钟。在上述条件下，进行3次重复的验证试验，所测得的柚子皮中膳食纤维平均提取率为48.93%，表明正交试验优选的提取条件较好，说明此提取条件稳定可行。比较R值我们可以发现，4个因素对柚子皮中膳食纤维的提取率影响程度大小顺序为：B（氢氧化钠浓度）＞A（料液比）＞C（浸泡温度）＞D（浸泡时间）。

2.6 膳食纤维的膨胀力

在本试验中，测得柚子皮中膳食纤维膨胀力为2.72毫升/克。膳食纤维的膨胀力能使饱腹感增强，降低或减缓人体对食物的消化吸收，因此，具有膨胀力的膳食纤维对肥胖症患者具有至关重要的作用。

3 结论

在对柚子皮中膳食纤维进行提取的时候，最佳的提取条件为：料液比1∶8（克/毫升）、氢氧化钠浓度0.5摩尔/升、碱液浸泡温度40℃、碱液浸泡时间70分钟；并且这4个因素对柚子皮中膳食纤维的提取率的影响程度大小依次为：氢氧化钠浓度＞料液比＞浸泡温度＞浸泡时间。在这个组合下柚子皮膳食纤维的提取率可以达到最大值。

目前膳食纤维是我们健康饮食中不可缺少的一种物质，膳食纤维在柚子皮中占有很大的比例，我们要充分利用柚子皮这一丰富的资源，来提取膳食纤维。在柚子皮中提取出来的膳食纤维具有独特的香气，我们可以将其应用到食品行业中去，推动食品行业健康持续发展。

表2 正交试验的结果分析表