响应面法优化枣渣可溶性膳食纤维提取工艺的研究

王莉 山东省德州职业技术学院

红枣营养价值较高，含有18种氨基酸，含有多种维生素与粘液质，富含磷、锌等矿物元素，具有较高的滋补价值。但在红枣食品的传统加工过程中，会产生很多枣渣，之前枣渣一般以下脚料的形式直接丢弃掉，不仅造成了资源浪费而且可能会造成环境污染。枣渣里面有着诸多膳食纤维，从枣渣里面提取膳食纤维，可以合理利用枣资源，提高枣产品加工产业多元化程度。

一、红枣及其功能活性

枣原本产自于中国，其栽培历史大概有三千多年，因为枣抗逆性较强，枣果很容易成熟，营养价值相当高，具备很高的经济和社会效益，在中国获得了大范围栽种，主要产自黄河中下游地区，比如河南、山东、山西的等地。并且在欧洲温带地区与南亚等也有栽种。中国是红枣生产国家，枣树栽培规模与产量占全球90%以上，红枣生产与加工发展潜能和经济效益是不可忽视的。

红枣有着非常丰富的营养成分，果肉里面有很多蛋白质与多糖等元素，具备多种维生素，含有18种氨基酸，在这之中有8种为必需氨基酸，同时还具备含量极高的CAMP与EGB等物质，有着药用功效与价值。再者，枣多糖有抗脂质过氧化与加强机体免疫力等功效，能够有效调整细胞生长与衰老。

二、枣渣提取膳食纤维的方法

目前国外与国内已有的以枣渣为原料的膳食纤维提取方式，如化学方式、酸法与酶法、膜分离法等，而酸法与酶法是十分常见的。现如今研究生产多数采取的是化学法加以提取，该种方式能耗不高、工艺十分简单，设施设备维护便捷，多运用在化工与食品公司生产中。可是有着很多问题，提取率不高、产品质地缺乏均衡性、出水率较差等。经过对当前提取膳食纤维的工艺研究，借助工厂榨枣汁产生的枣渣，将提取膳食纤维工艺加以优化，明晰枣渣中提取膳食纤维的工艺。[1]

此次借助化学试剂提取方式加上酶法提取方式提取枣渣里面的膳食纤维，分别开展PH值、时间、料液比与温度单因素试验，获取到适合的条件，进而分别开展正交试验优化工艺条件，计算得率且根据提取的膳食纤维膨胀性与持水力测定等，将提取方案加以优化。

（一）实验技术路线

首先，枣渣―捣碎―酸解―分离―乙醇清洗―抽滤―干燥―称重―可溶性膳食纤维含量。

其次，酸解滤渣―α淀粉酶解―过滤―烘干―灭酶―称重―不溶性膳食纤维含量。

而膳食纤维提取率就等于M1+M2/m＊100%。

1.酸法提取SDF可溶性膳食纤维。提取1克的枣渣，标记成m，添加HCL溶液，过滤以后使用乙醇沉淀滤液，进而开展二次过滤，把滤渣清洗好且烘干，称得质量M1，就是SDF质量。

2.酶法IDF不溶性膳食纤维提取。把酸洗以后的滤渣加以a-淀粉酶解，过滤以后把滤渣进行烘干，然后加以灭酶，称出质量标记为M2，也就是水IDF。

（二）酸法SDF提取工艺条件的确定

以上两个过程分别开展1∶3/1∶6/1∶9/1∶12/1∶15的料液比，2 0/4 0/6 0/8 0摄氏度的温度，20/40/60/80/100/120分钟的时间、2/4/6/8的PH值单因素试验，获得合适条件以后开展正交试验将工艺参数加以优化。

单因素试验就是：1.PH。于温度是80摄氏度的情况下，料液比为1∶10，时间是100分钟，将pH作为单变量，分别开展1/2/3/4的pH开展SDF提取实验。完成状况：膳食纤维得率伴随pH增加而增加，于pH值是3的时候，得率达到最大值以后下降。如此可以判断出pH值为3时膳食纤维得率是最大的。

2.料液比。使用HCL溶液把pH值调整至3，水浴温度是80摄氏度，时间设置是100分钟，将料液比作为单变量，分别开展1∶3/1∶6/1∶9/1∶12/1∶15的SDF提取实验。完成状况：SDF得率伴随料液比提升而提升，获得最大值以后逐渐下降，如此判断出料液比是1∶9的时候提取率是最高的。

3.温度。使用HCL溶液把pH至调整至3，而料液比则设置为1∶9，时间设置是100分钟，将温度作为单变量，分别开展20/40/60/80摄氏度的SDF提取实验。完成状况：于20/40/60/80摄氏度范围以内，SDF得率先提升，然后慢慢下降，在70摄氏度时达到了最大值。所以可以判断出70摄氏度时提取膳食纤维的最佳温度。

4.提取时间。于温度在70摄氏度的情况下，料液比设置为1∶9.pH值是3，将提取时间作为单变量，分别开展20/40/60/80/100/120分钟的提取时间开展SDF提取实验。完成状况：得率伴随提取时间延伸而有所增加，在100分钟的时候达到了最大值，随后膳食纤维得率逐渐下滑。可以判断出100分钟提取时间是提取SDF的最佳时间。

（三）酶法提取IDF单因素试验

酸解过程根据以上方案展开，酶法提取IDF分别开展温度与加酶量、PH值与酶解时间单因素试验。

单因素试验就是：①温度。酸解过程根据以上方案展开，酶解中使用氢氧化钠溶液把pH值调整至6，添加酶量0.5%，时间设置100分钟，将温度作为单变量，分别开展20/40/60/80摄氏度的IDF提取实验。完成状况：温度于20到80摄氏度的范畴时，IDF得率先提升，随后下滑，在60摄氏度的时候，IDF得率达到最高，能够判断出IDF酶解温度最佳是60摄氏度。②PH值。酸解过程根据以上方案展开，酶解中添加α-淀粉酶的酶量是0.5%，酶解温度是60摄氏度，把pH值作为单变量，分别开展pH值是4/5/6/7/8的酶解过程，时间设置为100分钟。完成状况就是pH值在4到8的范畴以内，IDF得率先提升后下滑，在pH值是6的时候，IDF得率达到最高，能够判断出DIF酶解pH最佳值是6。③加酶量。酸解过程依据以上方案展开，酶解中添加a_淀粉酶酶量设定成单变量，分别提取0.2%/0.3%/0.4%/0.5%/0.6%，酶解温度是60摄氏度，于pH值是6的情况下酶解时间为100分钟。完成状况：加酶量在0.6%以内持续提升的阶段，DIF得率先增加后下降，于加酶量是0.5%的时候，DIF得率达到最高，判断出IDF加酶量最佳是0.5%。④酶解时间。酸解过程根据以上方案展开，酶解中添加a_淀粉酶0.5%，酶解温度是60摄氏度，于pH值是6的情况下分别酶解20/40/60/80/100/120分钟。完成状况：酶解时间是120摄氏度范畴因为，IDF得率先增加后下降，在酸解100分钟的时候，IDF得率达到最高，可以判断出IDF酸解时间最佳是100分钟。

综上所述，获得的成果包含了：第一，将酸法SDF提取工艺优化了。第二，将酶法IDF提取工艺优化了。

三、枣渣膳食纤维提取工艺优化方法

（一）材料和方法

1.材料和试剂。枣渣，氢氧化钠与乙醇、柠檬酸与纤维素酶等都是分析纯。

2.仪器设备：SB-07A多功能粉碎机；RE-52A旋转蒸发仪；电热保温干燥箱与真空干燥箱、HH-2数显恒温水浴锅与数字酸度计等。

4.实验方式。（1）单因素实验。选择对枣渣SDF提取率有较大影响的三个因素，也就是时间、温度与加酶量，根据以上工艺提取枣渣SDF。第一，加酶量单因素实验：取得2克枣渣，总计6份，加水量是20倍，同时调pH值4.8，加酶量分别是0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%，在35摄氏度情况下搅拌水解一小时，按照1.3中的工艺步骤提取，将SDF得率作为重要指标，观察加酶量对于膳食纤维提取效果带来的影响。第二，酶解时间：取2克枣渣，总计6份，加水量是20倍，同时采用4.8的pH值，加酶量是0.9%，根据1.3中的工艺步骤在45摄氏度下分别水解30/60/90/120/150/180分钟，将SDF得率作为重要指标，观察酶解时间膳食纤维提取效果影响。第三，酶解温度。提取2克的枣渣，总计6份，加水量是20倍，采用4.8pH值，加酶量是0.9%，分别于30/35/40/45/50/55摄氏度下搅拌水解120分钟，以此明晰提取膳食纤维最合适的温度。（2）响应面法优化。基于单因素实验，按照Box-Behnken中心组合设计基本原理，采用加酶量、酶解温度与时间三个因素来探索枣渣SDF提取工艺，将SDF得率Y作为响应值，借助软件设计出三个因素与三水平的响应面实验。

（二）结果分析

1.单因素实验。经过实验获得枣渣SDF提取工艺里面的纤维素酶合适的添加量是0.9%，而酶解时间最合适的是120分钟，酶解温度是45摄氏度。

2.响应面实验结果分析。根据加酶量、酶解时间与温度和水平设计方案，可以得到水平设计为-1、0、1时，加酶量分别是0.8%/0.9%/1%；酶解时间分别是90/120/150分钟；酶解温度分别是40/45/50摄氏度。借助软件对相关实验数据加以多元回归拟合，可以获得枣渣SDF得率对加酶量A、酶解时间B与温度C的二次多项回归模型。

3.响应面分析过程中对实验结果展开二次模型方差拟合，回归方程之中各大变量对响应值影响情况是由F值检验判定的，概率P值小，那么对应变量明显程度就更大，经过响应面方差分析，可以发现，这一模型F值是7.7，表示模型是显著的，仅有0.65%可能是因为干扰导致的，该校正决定系数是R2Adj是0.7921，表示该模型拟合度甚佳，各大因素中一次方项A极明显，二次方项A2/B2/C2都很明显，交互作用项均不明显。与此同时，经过有关等高线形状可以反映交互效应强弱，椭圆形代表两个因素交互作用明显，圆心则和其相反，如此看来加酶量、酶解时间与温度三者间的相互作用对SDF得率影响并不十分明显，并且伴随加酶量的增加，枣渣里面的SDF得率也会随之而加大。

结束语：枣渣膳食纤维提取工艺是多种多样的，并且膳食纤维提取划分成可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维两种，因此，对于这两种方式需要使用不同的方法加以提取。在现代社会发展中，膳食纤维提取工艺并不十分成熟，还需要加以优化，因而本次采用响应面法将枣渣SDF提取工艺加以优化，并得到了响应面优化后的最合适的浸提工艺参数条件pH值是4.8，料液比为1∶20，纤维素酶添加量是0.95%，酶解时间与温度分别是122分钟、45摄氏度，在这样的情况下枣渣中SDF得率是4.91703%。