目前对脱脂椰蓉膳食纤维的研究程度并不深,相关报道较少,脱脂椰蓉膳食纤维提取方法有酶法、化学法和发酵法。但目前国内外针对椰蓉膳食纤维的提取多采用化学法,虽然该法工艺简单、成本低,但膳食纤维得率低、容易造成化学残留;酶法可获得高纯度产品,但酶制剂成分较高。因此海南大学食品学院,生物活性物质与功能食品开发重点实验室的杜晓静、白新鹏*、姜泽放等人以脱脂椰蓉为原料,采用酶-化学法提取椰蓉SDF,应用响应面分析法优化提取工艺条件,确定SDF最佳的提取工艺,对提取的SDF进行单糖成分分析和结构表征,同时分析其理化性质,为脱脂椰蓉粕的综合开发利用提供可靠的科学依据和广阔的市场前景。
1、脱脂椰蓉粉成分分析
脱脂椰蓉粉中含13.5%的蛋白质,粗纤维质量分数为63.25%,膳食纤维相对含量为70.14%,可知脱脂椰蓉粉具有丰富的纤维组分。
2、脱脂椰蓉SDF提取单因素试验结果
混合酶添加量对脱脂椰蓉SDF得率的影响
混合酶添加量对SDF得率影响很大。椰蓉SDF得率随加酶量的增加而逐渐升高,当混合酶添加量为0.5%时,得率达到8.53%;继续增加混合酶添加量,膳食纤维得率开始降低,这可能是因为椰蓉中IDF水解为SDF,生成了小分子的多糖、低聚糖或单糖,乙醇无法醇沉下来,从而使得SDF得率下降。
酶解时间对脱脂椰蓉SDF得率的影响
随着酶解时间的延长,SDF得率逐渐增加,当酶解时间为50 min时,SDF得率最高,为7.17%。继续延长酶解时间,得率呈下降趋势;这是因为随着酶解时间的延长混合酶作用于SDF,使得半纤维素等发生降解,生成小分子的单糖,从而使得率下降。
碱液质量分数对脱脂椰蓉SDF得率的影响
当碱液质量分数为2%~5%时,椰蓉SDF得率不断增加,当添加量为5%时,得率达到最大为7.45%;当继续增加碱液添加量,得率逐渐减低,可能是因为碱解过程中大部分椰蓉蛋白质溶解于碱液中,可将蛋白质和部分淀粉去除,但当碱液质量分数过大,椰蓉中的纤维素与碱液发生反应引起纤维素的降解,导致得率降低。因此碱液质量分数以5%为宜。
碱解时间对脱脂椰蓉SDF得率的影响
当碱解时间为10~40 min内,椰蓉SDF得率逐渐升高,并在处理时间为40 min时,椰蓉SDF得率达到7.70%。继续延长碱解时间,SDF得率开始下降;这是因为当碱解时间过短时蛋白质水解不完全,造成得率过低,但碱解时间过长会造成水解时间过长,从而使得率下降。因此碱解时间以40 min左右为宜。
3、SDF提取工艺回归模型的建立及方差分析
结果表明,模型回归系数R2为0.987 6,校正决定系数R2Adj为0.975 2,表明97.52%的响应值变化可用此模型来解释。因此用此模型对脱脂椰蓉SDF得率进行分析和预测是可靠的。
4、响应面分析
响应值随着各因素水平的增加而增加,达到最高点后,响应值开始逐渐减小。混合酶添加量和酶解时间(X1X2)、酶解时间和碱解时间(X2X4)之间交互作用显着。
5、提取工艺条件的优化和可靠性验证结果
通过分析可得到最大响应值所对应的最佳因素条件:混合酶添加量0.5%、酶解时间50 min、碱液质量分数5%、碱解时间40 min,此工艺下椰蓉SDF理论得率为11.99%。此优化提取条进进行3 次验证实验,得到实际测得SDF得率平均值为11.78%。
6、脱脂椰蓉膳食纤维单糖组成分析
脱脂椰蓉SDF单糖的保留时间为甘露糖(16.122 min)、核糖(18.955 min)、鼠李糖(19.585 min)、葡萄糖醛酸(23.469 min)、半乳糖醛酸(25.633 min)、葡萄糖(26.974 min)、氨基半乳糖(27.874 min)、半乳糖(30.262 min)、阿拉伯糖(31.637 min);由脱脂椰蓉粉SDF高效液相色谱图可以看出,椰蓉SDF在11.5 min时出现了一个杂锋,这是因为在样品前处理过程中加入了衍生试剂PMP的原因;脱脂椰蓉SDF由9 种单糖组成,主要单糖成分为甘露糖、氨基半乳糖、半乳糖和阿拉伯糖质量浓度较高,分别为537.21、40.38、39.48、15.83 mg/L。
7、红外光谱分析
结果可知,在1 114.15、1 183.62、1 404.63、1 548.75、1 652.09 cm-1处的吸收峰消失,在1 107.06、1 157.21、1 315.35、1 461.92、1 637.43、1 743.65、2 924.09、2 954.95 cm-1出现了新的特征吸收峰。据此可知,酶-化学法脱脂椰蓉粉发生了一定程度的反应。
8、脱脂椰蓉SDF理化性质分析
由此可见,采用酶-化学提取的椰蓉膳食纤维理化性质更突出,这主要是因为在提取过程中去除椰蓉非膳食纤维成分后,膳食纤维暴露出来的亲水集团,使得具有更强的吸附性。
9、脱脂椰蓉SDF纯度测定结果
本实验利用酶-化学法先用糖化酶分解椰蓉中的多糖,淀粉酶去除淀粉,反应温和,使得提取出的SDF纯度较高;再用碱除去蛋白质,缩短了碱解时间,从而使蛋白质碱解完全,具有工艺简单、反应温和、纯度高、效率高等优点。
结 论
采用酶-化学法提取脱脂椰蓉中的SDF,在单因素试验基础上利用响应面试验进行优化分析,获得最佳工艺参数为混合酶添加量0.5%、酶解时间50 min、碱液质量分数5%、碱解时间40 min,在此条件下SDF得率为11.78%;持水力、膨胀性和持油性分别为3.8 g/g、3.1 mL/g和5.2 g/g。红外光谱分析脱脂椰蓉SDF处于缔合状态的氢键较多;高效液相色谱分析单糖组成结果表明椰蓉SDF中主要单糖成分为甘露糖、氨基半乳糖、半乳糖和阿拉伯糖质量浓度较高,分别为537.21、40.38、39.48、15.83 mg/L。