蘋果渣制備不溶性膳食纖維的脫色徐抗震1,黃潔1,馬海霞1,鄧紅2,宋紀蓉1（1.西北大學食品科學與工程系/陜西省資源化工應用技術工程研究中心陜西西安710069；2.陜西師范大學食品工程系陜西西安710061）摘要：利用單因素實驗和正交實驗，研究了以蘋果渣為原料制備不溶性膳食纖維的脫色工藝。結(jié)果表明：最佳脫色條件為pH=10.5，H2O2濃度6%，液料質(zhì)量比3∶1，脫色溫度約25℃，反應時間2～2.5h。通過性能指標測定，脫色前后未發(fā)生明顯變化。關鍵詞：蘋果渣;不溶性膳食纖維（IDF）;脫色中圖分類號：TS202；TS255.36文獻識別碼：A文章編號：1000-274X(2004)0043-06隨著人們生活水平的不斷提高，膳食結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化。膳食纖維（dietaryfiber）作為一種功能性食品基料，越來越受到廣泛關注。大量研究表明，膳食纖維有多種生理功能，它可以維持正常的血糖、血脂和蛋白質(zhì)水平，并可以控制體重，預防結(jié)腸癌、糖尿病、冠心病等[13]。我國是世界上最大的蘋果生產(chǎn)地，年產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的1/3強[4]。以陜西省為例，近年來已建成了20多條蘋果榨汁生產(chǎn)線，產(chǎn)生了大量的廢渣，尤其是蘋果加工旺季，渣皮堆積如山，經(jīng)微生物分解極易腐爛，酸臭難聞，嚴重污染環(huán)境。因此，蘋果渣的處理成為困擾眾多生產(chǎn)廠家的一大難題。但是，蘋果渣中含有豐富的膳食纖維，從蘋果渣中提取膳食纖維不僅可以提高蘋果深加工產(chǎn)品的附加值，延長蘋果加工的產(chǎn)業(yè)鏈，而且能變廢為寶，解決環(huán)境污染問題，具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。利用蘋果渣提取可溶性膳食纖維后，過濾后的固體物，絕大部分是不溶性膳食纖維（IDF），其組成主要包括：大量的木質(zhì)素、纖維素和少量的半纖維素[5]。由于蘋果渣在烘干處理以及提取可溶性膳食纖維的過程中，不斷與空氣接觸，發(fā)生褐變反應，顏色加深，嚴重影響其觀感與品質(zhì)，需進行脫色處理[6~8]。1材料與方法1.1材料1.1.1原料蘋果渣制備可溶性膳食纖維后的剩余物，蒸餾水沖洗3次后65℃烘干，粉碎至0.25mm，待用。1.1.2試劑雙氧水（H2O2）、氫氧化鈉等，均為分析純。1.2測定方法1.2.1相對白度2BD-白度儀，測定范圍0～100。1.2.2持水性準確稱取1g左右原料，置于100mL燒杯中，加蒸餾水75mL，在室溫下電磁攪拌12h持水性(WHC)=樣品干重持水性(WHC)=樣品干重(g)樣品濕重(g)－樣品干重(g)1.2.3溶脹性準確稱取1g左右原料，置于100mL量筒中，準確加入50mL蒸餾水，振蕩均勻后在室溫下放置24h，讀取液體中膳食纖維的體積。溶脹性溶脹性(SW)=樣品干重(g)溶脹后體積(mL)－干品體積(mL)2結(jié)果與討論 1.1脫色劑的選擇脫色可以通過氧化或還原的方法進行。脫色過程實質(zhì)上是利用氧化劑或還原劑使有色物質(zhì)發(fā)生反應，轉(zhuǎn)化為無色物質(zhì)的過程。食品中常用的脫色劑有H2O2、次氯酸鈉、二氧化硫等。二氧化硫作為漂白劑是通過還原作用，抑制多酚類物質(zhì)的氧化，但對于已發(fā)生嚴重褐變的IDF的作用不大。次氯酸鈉作為漂白劑，雖能夠氧化已褐變的IDF，但脫色后還需要進行復雜的脫氯處理，而H2O2正好克服了二氧化硫和次氯酸鈉的缺陷，氧化能力強，脫色反應的主要產(chǎn)物是水，不引入其他雜質(zhì)[7~9]。2.2pH值在30℃，用10%的H2O2，液料質(zhì)量比為5∶1時，利用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH值，對IDF進行脫色實驗，反應2.5h，測定其相對白度，實驗結(jié)果如圖1所示。由圖1可知：pH值對脫色有顯著的影響，開始隨pH值增加相對白度迅速增大；當pH>10時脫色效果不再明顯增強；當pH>12時反應劇烈，產(chǎn)生大量的泡沫，脫色效果也逐漸下降，應是堿性的增強而引起H2O2的分解及其他副反應的發(fā)生。2.3H2O2濃度相對白度/%圖1pH值對IDF脫色的影響Fig.1TheeffectofpHvalueonthedecolorationofIDF相對白度/%圖2H2O2濃度對IDF脫色的影響Fig.2TheeffectofH2相對白度/%圖1pH值對IDF脫色的影響Fig.1TheeffectofpHvalueonthedecolorationofIDF相對白度/%圖2H2O2濃度對IDF脫色的影響Fig.2TheeffectofH2O2concentrationonthedecolorationofIDF濃度/%2.4液料比液料比對單位容器處理量有很大的影響，在保證原料充分濕潤、H2O2溶液的添加量及脫色效果的前提下，應盡量減少額外水分的加入。由實驗及脫色結(jié)果可知，3∶1的液料質(zhì)量比即可滿足需要，同時表明其值對產(chǎn)品白度影響較?。ㄒ妶D3）。2.5脫色溫度與時間相對白度/%圖3液料比對IDF脫色的影響Fig.3Theeffectofliquid-to-solidratioonthedecolorationofIDF液料比相對白度/%圖3液料比對IDF脫色的影響Fig.3Theeffectofliquid-to-solidratioonthedecolorationofIDF液料比相對白度/%圖4不同溫度下時間對IDF脫色的影響Fig.3TheeffectoftemperatureandtimeonthedecolorationofIDF－◆―10℃，―■―20℃，―▲―30℃，―●－50℃2.6正交實驗在單因素實驗和相關資料報道的基礎上，可以確定pH值，H2O2濃度、溫度和時間為影響脫色的主要因素?，F(xiàn)采用L9(33)正交表對脫色條件進一步優(yōu)化、分析。其結(jié)果如表1、表2所示。由極差分析和方差分析可知，影響提取過程的各因素的主次關系及顯著性是：pH>CH2O2>時間和溫度組合。但由于在本正交實驗中采用的pH值跨度較大，產(chǎn)生很大影響和強顯著性，對比其2水平和3水平的均值，相差極其微小，就堿液加入量越少越有利的原則出發(fā)，2水平更為合適。對于溫度和時間組合，根據(jù)實際應用和三者均值相差不大，2水平更方便可行。綜合上述，IDF脫色的最佳工藝條件為：pH=10.5，H2O2濃度6%，液料質(zhì)量比3∶1，室溫25℃左右，反應時間2～2.5h。2.7脫色前后性能測定持水性和溶脹性是反映膳食纖維生理活性的重要參考指標。持水力大可以增加人體排便的速度和體積，縮短糞便在腸道內(nèi)的滯留時間，以減少糞便中各種致癌物對腸壁的刺激。較大的溶脹力可以對人體腸道產(chǎn)生增容作用,引起飽腹感，對預防肥胖癥有良好作用。表3即是對持水性和溶脹性的測定結(jié)果，可知經(jīng)H2O2脫色處理后略有增加。表1正交實驗設計L9(33)Tab.1OrthogonalexperimentsdesignL9(33)實驗編號因素相對白度/%pHCH2O2/%（溫度/℃）/(時間/h)誤差項11（9.0）1（4）1（15/3.5）119.821（9.0）2（5）2（25/2.5）220.631（9.0）3（6）3（35/1.5）322.942（10.5）1（4）2（25/2.5）323.452（10.5）2（5）3（35/1.5）125.262（10.5）3（6）1（15/3.5）229.773（12.0）1（4）3（35/1.5）224.483（12.0）2（5）1（15/3.5）327.693（12.0）3（6）2（25/2.5）128.3均值121.1022.5325.7024.43均值226.1024.4724.1024.90均值326.7727.0024.1724.63極差5.674.431.600.467優(yōu)方案331表2實驗方差分析結(jié)果Tab.2Resultsofexperimentalvarianceanalysis因素偏差平方和自由度F比F0.05臨界值F0.01臨界值顯著性pH57.5562174.94219.0099.00**CH2O229.642290.09719.0099.00*溫度/時間4.916214.94219.0099.00誤差0.332表3IDF脫色前后的性能指標Tal.3ThecapabilityindexesofIDFbeforeandafterdecolorationIDF規(guī)格持水性（g/g）溶脹性（m/m）脫色前40目5.815.2660目8.947.25脫色后40目6.077.3660目9.648.43注：數(shù)據(jù)均是平行3次的平均值。3小結(jié)通過單因素實驗和正交實驗獲得了由蘋果渣制備的IDF脫色工藝條件。脫色后的產(chǎn)品色澤較好，經(jīng)過持水性和溶脹性測定，性能略有改善。作為功能性食品基料可廣泛應用于面包、蛋糕及其他小食品等。參考文獻：[1]何錦鳳.論膳食纖維[J].食品與發(fā)酵工業(yè),1997,23(5):64-72.[2]鄭建仙,高孔榮.論膳食纖維[J].食品與發(fā)酵工業(yè).1994,(4):71-74.[3]EKHARD,ZIEGLERE,FILERLJ,PresentKnowledgeinNutrition,聞芝梅,陳君石,譯.現(xiàn)代營養(yǎng)學.第7版[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,1992.[4]王征兵.中國蘋果生產(chǎn)現(xiàn)狀及對策[J].世界農(nóng)業(yè),2001,12:182.[5]宋紀蓉,徐抗震,黃潔,等.利用蘋果渣制備膳食纖維的工藝研究[J].食品科學,2003,24(2):69-72.[6]寧正祥,趙謀明.食品生物化學[M].廣州:華南理工大學出版社,1995.[7]RENARdCM,ROHOVY,HUBERTC,etal.BleachingtoapplepomacebyHydrogenPeroxideinAlkalinecondition:Optimizationandcharacterizationoftheproducts[J],Lebensmittel-Wissenschaftund–Technologie,1996,30:398-405.[8]AENARDES,SOSULSKIFW,SOKHASANJS.Bleachingofwheatdistiller’sgrainsanditsfiberandproteinfractionswithalkalinehydrogenperoxide[J],Lebensmittel-Wissenschaftund–Technology,1996,20:210-216.[9]肖凱軍,陳健,郭祀遠，等.甘薯淀粉的脫色研究[J].糧食與飼料工業(yè),1998,(4):38-39.(編輯張銀玲)AstudyonthedecolorationofinsolubledietaryfiberpreparedfromapplepomaceXUKang-zhen1,HUANGJie1,MAHai-xia1,DENGHong2,SONGJi-rong1(1.DepartmentofFoodScienceandEngineering/ShaanxiAppliedTechnologyResearchCenterofResourceChemicalEngineering,NorthwestUniversity,Xi’an710069,China;2.DepartmentofFoodScienceandEngineering,ShaanxiNormalUniversity,Abstract:Decolorationofinsolubledietaryfiber(IDF)preparedfromapplepomacewasstudiedwithsinglefactorexperimentsandorthogonalexperiments.ResultsshowedthattheoptimumconditionsofdecolorationwerepH10.5,H2O2concentration6%,liquid-to-martialratio3:1,about25℃for2~2.5h.Afterdecoloration,performanceofIDFhasnosignificantdifference.Keywords: