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麒麟藻渣制备膳食纤维工艺研究

时间:2022-03-26 08:28:55 浏览次数:

zoޛ)j馝w^a7^w5/;^MvD^fky基础上,建立正交试验以得出因素的最佳组合,以提高膳食纤维提取率,得到更纯净的膳食纤维。

1 材料与方法

1.1 材料

麒麟藻渣(提取卡拉胶后):廉江市台兴海洋生物科技有限公司;木瓜蛋白酶(10万U/g):江苏锐阳生物科技有限公司;α-淀粉酶(4万U/g):江苏锐阳生物科技有限公司;HHS型电热恒温水浴:上海博讯事业有限公司医疗设备厂;TDL-5-A型低速台式离心机:上海安亭科学仪器厂制造;S-110S电子天平:北京赛多利斯天平有限公司;电热恒温鼓风干燥箱 GZX-9070MBE:上海博迅实业有限公司医疗设备厂。

1.2 方法

1.2.1 工艺流程

麒麟藻渣→浸洗除杂→梯度离心→干燥→蛋白酶解→煮沸灭酶→淀粉酶解→煮沸灭酶→离心、过滤→干燥粉碎→藻渣膳食纤维。

1.2.2 浸洗除杂

选择杂质较少的麒麟藻渣,用清水将藻渣充分清洗后,置烧杯中加水充分浸泡,加水量以没过藻渣为宜,一段时间后再重复浸泡3~4次。

1.2.3 离心

将清洗后的藻渣分装入离心管中,再加入10倍(g/mL)水,以3 500 r/min离心10 min。去除上清液,取沉淀物,再加入10倍(g/mL)水,以4 000 r/min对其离心15 min,去除上清液,取沉淀物,置鼓风干燥箱中干燥。

1.2.4 蛋白酶解

将干燥后的藻渣分装于小烧杯中,加入适量的蒸馏水,分别以温度、时间、加酶量为酶解参数,采用蛋白酶对其进行水解,一段时间后煮沸灭酶,冷却至室温。

酶解温度:称取离心干燥后的藻渣,每份1 g,各加入30 mL水,即料液比为1∶30,加入0.3%木瓜蛋白酶,酶解温度依次为45、50、55、60、65℃,酶解时间2.5 h。酶解结束后立即煮沸灭酶,各加入1.4%的α-淀粉酶,在70 ℃下酶解2 h,酶解结束后煮沸灭酶;向其中加入0.3%木瓜蛋白酶,在55 ℃下酶解2.5 h,酶解结束后立即煮沸灭酶,再加入1.4%的α-淀粉酶,酶解温度分别为60、65、70、75、80 ℃,酶解2 h,酶解结束后煮沸灭酶。

加酶量:称取离心干燥后的藻渣,每份1 g,各加入30 mL水,即料液比为1∶30,分别加入木瓜蛋白酶0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%,在55℃下酶解2.5 h,酶解结束后立即煮沸灭酶,各加入1.4%的α-淀粉酶,在70 ℃下酶解2 h,酶解结束后煮沸灭酶,测出藻渣膳食纤维得率。

称取离心干燥后的藻渣,每份1 g,各加入30 mL水,即料液比为1∶30,向其中加入0.3%木瓜蛋白酶,在55℃下酶解2.5 h,酶解结束后立即煮沸灭酶,再各加入α-淀粉酶1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%,在70℃下酶解2 h,酶解结束后煮沸灭酶,测出藻渣膳食纤维得率。

酶解时间:称取离心干燥后的藻渣,每份1 g,各加入30 mL水,即料液比为1∶30,加入0.3%木瓜蛋白酶,在55 ℃下分别酶解1.5、2、2.5、3、3.5 h,酶解结束后立即煮沸灭酶,各加入1.4%的α-淀粉酶,在70℃下酶解2 h,酶解结束后煮沸灭酶。

称取离心干燥后的藻渣,每份1 g,各加入30 mL水,即料液比为1∶30,加入0.3%木瓜蛋白酶,在55℃下酶解2.5 h,酶解结束后立即煮沸灭酶,再向其中加入1.4% α-淀粉酶,在70℃下分别酶解1、1.5、2、2.5、3 h,酶解结束后煮沸灭酶。

料液比:称取离心干燥后的藻渣,每份1 g,分别加入20、25、30、35、40 mL水,即料液比为1∶20、1∶25、1∶30、1∶35、1∶40,再加入0.3%木瓜蛋白酶,酶解温度55℃,酶解时间2.5 h,酶解结束后立即煮沸灭酶,各加入1.4%的α-淀粉酶,在70℃下酶解2 h,酶解结束后煮沸灭酶。

1.2.5 离心、过滤

将藻渣连同酶解物倒入离心管中,以3 500 r/min离心10 min,用纱网将离心后的混合物过滤,取滤渣。

1.2.6 检测方法

膳食纤维得率的测定:将酶解前经鼓风干燥后的产物重量测出,再测出最终酶解干燥粉碎后的藻渣膳食纤维的重量,按照下列公式计算膳食纤维产率X/%。

X/%=×100

持水力测定[9]:称取2 g膳食纤维粉末放入烧杯中,加入150 mL蒸馏水,搅拌均匀,静置2 h后,将纤维用快速滤纸滤去多余水分,把保留在滤纸上的湿样品转移到表面皿中称量(M1),再将表面皿放入110℃干燥箱中,烘烤至质量恒定(±0.05 mg),在干燥箱中冷却后称量(M2),根据如下公式计算:

WHC/%=×100

膨胀力测定[9]:称取1.0 g膳食纤维粉末放入量筒中,读取膳食纤维粉末毫升数,然后加入20℃水使体积达到50 mL,摇匀后置于20℃放置24 h,再读取量筒中纤维物料的毫升数,最后将膨胀后的纤维物料体积减去干纤维物料体积,即为膳食纤维膨胀力。

2 结果与分析

2.1 酶解温度对膳食纤维得率的影响

在45~55℃范围内,随着温度的升高膳食纤维得率逐渐增加,当温度达到55℃时,膳食纤维得率达到最大值为35%,超过55℃后,膳食纤维得率不断降低。因此,木瓜蛋白酶解温度应选择55℃为宜。见图1。

在60~70℃范围内,随着温度的升高,膳食纤维得率逐渐增加,当温度达到70℃时,膳食纤维得率达到最大值为33%,超过70℃后,膳食纤维得率不断降低,因此,α-淀粉酶解温度应选择70℃为宜。见图2。

2.2 加酶量对膳食纤维得率的影响

在0.1%~0.3%范围内,随着木瓜蛋白酶量的增加,膳食纤维得率逐渐增加,当加酶量达到0.3%时,膳食纤维达到最大得率为32%,之后随着加酶量的增加略有下降。因此,木瓜蛋白酶加酶量应选择0.3%为宜。见图3。由图4可看出,在1.1%~1.4%范围内,随着α-淀粉酶量的增加,膳食纤维得率逐渐增加,当加酶量达到1.4%时,膳食纤维达到最大得率为37%,之后随着加酶量的增加而下降,因此,α-淀粉酶酶用量应选择1.4%为宜。见图3、4。

2.3 酶解时间对膳食纤维得率的影响

酶解时间在1.5~2.5 h时,膳食纤维得率随着酶解时间的增加而增加,在2.5 h处达到最大为30%,然后膳食纤维得率随时间的增加而降低,故酶解时间应选2.5 h为宜。见图5。

酶解时间为1~2 h时,膳食纤维得率随着酶解时间的增加而增加,当酶解时间达到2 h时,膳食纤维得率达到最大值为30%,超过2 h后,膳食纤维得率略有下降。因此,α-淀粉酶解时间应选择2 h为宜。见图6。

2.4 料液比对膳食纤维得率的影响

当料液比为1∶30时,膳食纤维得率达到最大 34%,膳食纤维得率随料液比增加呈先增加后减少,因此料液比选1∶30为宜。见图7。

2.5 酶复合正交优化试验

选定复合酶比例、酶解时间、酶解温度、料液比为正交试验因素,每个因素选定3个水平,详见表1。

由表2的极差分析可知,4个因素对膳食纤维得率的结果影响大小依次为酶解温度(B)>料液比(C)>复合酶比例(D)>酶解时间(A),各条件工艺最佳组合为A1B2C2D3,即酶解时间为1.5 h,酶解温度为65℃,料液比为1∶30,蛋白酶用量为0.35%,α-淀粉酶用量为1.5%。参照最佳组合A1B2C2D3进行试验,得到膳食纤维得率为35.58%。按照最佳工艺条件提取的麒麟藻渣膳食纤维,膨胀力10.93 mL/g,持水力721.72%,无论是相比于西方的常用小麦(膨胀力4 mL/g,持水力400%),还是酶解前的麒麟藻粗纤维(4.31 mL/g,持水力336.24%),其活性都有大幅提高。

3 结论

经过单因素实验研究,对α-淀粉酶和木瓜蛋白酶的最佳酶解条件进行测试,以麒麟藻渣膳食纤维最终得率为指标,得到的木瓜蛋白酶最佳酶解时间为2.5 h,酶解温度为55℃,酶用量为0.3%,料液比为1∶30;得到α-淀粉酶最佳酶解时间为2 h,酶解温度为70℃,酶用量为1.4%。

复合酶正交试验,得到的最佳正交因素组合为:料液比为1∶30,时间1.5 h,温度为65℃,蛋白酶用量为0.35%、α-淀粉酶用量为1.5%,膳食纤维得率为35.58%。

参考文献

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