CN108703379A - 一种香菇膳食纤维的提取方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种香菇膳食纤维的提取方法，属于膳食纤维的技术领域。以香菇为原料，采用酶‑化学试剂相结合的方法进行提取，其工艺流程具体为：香菇干燥、粉粹、酶解、灭酶、碱处理、离心、醇沉，即可得到纯度较高的膳食纤维，并且能温和的除去蛋白质等杂质，膳食纤维的持水力和膨胀力相对较高，得率也相对其他方法较高。
Description
技术领域
本发明属于膳食纤维技术领域，具体的涉及一种香菇膳食纤维的提取方法。
背景技术
随着经济发展的越来越快，人们生活水平的提高，人们的膳食结构在不断的发生变化。总的趋势是以粮食为主的碳水化合物的摄入量明显减少，动物脂肪和动物蛋白质的消耗量大幅度上升，导致人们的膳食结构中食物纤维的摄取量相对减少，导致营养平衡失调。人类常见的疾病，如高血压、高血脂、肥胖、糖尿病、便秘以及结肠癌均与膳食纤维的摄入不足有关。
香菇(Lentinus edodes)又名香覃、香菌、花菇，属于真菌门，担子菌纲，伞菌目，口蘑科，香菇属，是世界第二大食用菌，也是我国特产之一。其营养十分丰富，据分析，每100g干香菇中，含蛋白质20g，脂肪1.2g，膳食纤维31.6g，碳水化合物54g，灰分4.8g，水分12.3g，钙124mg，磷415mg，铁25.3mg，硫胺素0.07mg，核黄素1.13mg，尼克酸18.5mg。并且香菇被用作“功能性食品”，在东方民间传说中具有悠久的历史，用于治疗肿瘤，流感，心血管疾病，心脏病，高血压，肥胖，与性相关的问题功能障碍和衰老，糖尿病，肝脏疾病，呼吸系统疾病，衰竭和虚弱。
经研究，香菇是特别好的膳食纤维的来源，香菇的总膳食纤维含量丰富，目前对于香菇膳食纤维的提取方法研究的甚少。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术，提出了一种香菇膳食纤维的提取方法，通过酶与化学相结合的方法提取香菇膳食纤维，设计单因素响应面试验寻找最佳提取香菇膳食纤维的工艺条件，提高香菇膳食纤维的得率。
本发明采用的技术方案是：一种香菇膳食纤维的提取方法，包括如下步骤：
1)香菇前处理：将香菇烘干，粉粹，得香菇粉。
2)酶解：取适量香菇粉，加入蒸馏水，放到磁力加热搅拌器上，调节温度为50℃，用NaOH调节pH＝7.0，加入中性蛋白酶，反应3h～6h，在90℃水浴中灭酶5min，冷却后放入磁力加热搅拌器上，调节温度为60℃，用HCl调节pH＝4.5，加入糖化酶，反应30min～60min，在90℃水浴中灭酶5min，得酶解产物。
优选的，香菇粉与蒸馏水的料液比为1:16～1:28；中性蛋白酶的加入量为香菇粉重量的0.2％～0.8％；糖化酶的加入量为香菇粉重量的0.3％～0.9％。
更优选的，香菇粉与蒸馏水的料液比为1:20；中性蛋白酶的加入量为香菇粉重量的0.4％；糖化酶的加入量为香菇粉重量的0.5％。
3)碱浸：将酶解产物放到磁力加热搅拌器上，调节温度为40℃～70℃，加入浓度为0.6mol/L的NaOH溶液，浸提1h～2.5h，得碱浸提物。
优选的，每毫克酶解产物加入5～14mL的0.6mol/L NaOH。
更优选的，每毫克酶解产物加入11mL的0.6mol/L NaOH。
4)醇沉：将碱浸提物放入离心机中，离心转速为7000r/min，离心时间为20min，得到上清液和沉淀，上清液调节pH为7，加入4倍体积的95％的乙醇，静置12h，得醇沉后的样液。
5)干燥：将醇沉后的样液，过滤，滤液用75％的乙醇和丙酮洗涤，进行冷冻干燥，得可溶性膳食纤维(SDF)；过滤后的沉淀，干燥，得不可溶性膳食纤维(IDF)。
一种香菇膳食纤维的提取方法，包括如下步骤：
1)香菇前处理：将香菇烘干，粉粹，得香菇粉。
2)酶解：按料液比1:20，取香菇粉和蒸馏水，放到磁力加热搅拌器上，调节温度为50℃，用NaOH调节pH＝7.0，加入香菇粉重量0.4％的中性蛋白酶，反应5h，在90℃水浴中灭酶5min，冷却后放入磁力加热搅拌器上，调节温度为60℃，用HCl调节pH＝4.5，加入香菇粉重量0.5％的糖化酶，反应50min，在90℃水浴中灭酶5min，得酶解产物。
3)碱浸：将酶解产物放到磁力加热搅拌器上，调节温度为60℃，加入浓度为0.6mol/L的NaOH溶液，浸提2h，得碱浸提物；每毫克酶解产物加入11mL的0.6mol/L NaOH。
4)醇沉：将碱浸提物放入离心机中，离心转速为7000r/min，离心时间为20min，得到上清液和沉淀，上清液调节pH为7，加入4倍体积的95％的乙醇，静置12h，得醇沉后的样液。
5)干燥：将醇沉后的样液，过滤，滤液用75％的乙醇和丙酮洗涤，进行冷冻干燥，得可溶性膳食纤维；过滤后的沉淀，干燥，得不可溶性膳食纤维。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种单因素响应面试验优化香菇膳食纤维的工艺方法，通过设计8个变量：香菇与水的料液比、中性蛋白酶添加量、中性蛋白酶酶解时间、糖化酶添加量、糖化酶酶解时间、NaOH添加量、NaOH浸提温度及NaOH浸提时间，获得最佳优化工艺条件，提高了膳食纤维的得率，香菇膳食纤维的得率可以达到37.64％。本发明通过响应面试验优化香菇膳食纤维提取工艺，获得最佳提取条件，获得最高得率。本发明的方法降低了能耗，具有较少污染物排放的优点。
附图说明
图1是香菇膳食纤维提取流程图。
图2是料液比对香菇膳食纤维得率的影响图。
图3是中性蛋白酶添加量对香菇膳食纤维得率的影响图。
图4是中性蛋白酶酶解时间对香菇膳食纤维得率的影响图。
图5是糖化酶添加量对香菇膳食纤维得率的影响图。
图6是糖化酶酶解时间对香菇膳食纤维得率的影响图。
图7是NaOH添加量对香菇膳食纤维得率的影响图。
图8是NaOH浸提时间对香菇膳食纤维得率的影响图。
图9是NaOH浸提温度对香菇膳食纤维得率的影响图。
图10A是NaOH浸提温度和NaOH添加量响应面图。
图10B是NaOH添加量和糖化酶酶解时间响应面图。
图10C是NaOH浸提温度和糖化酶酶解时间响应面图。
具体实施方式
以下结合实例对本发明作进一步详细说明，本实施例仅是对本发明作更清晰的说明。
实施例1
(一)一种香菇膳食纤维的提取方法，包括如下步骤：
1)香菇前处理：对香菇原料进行筛选，并在50℃的恒温干燥箱中烘干，将干香菇放入粉粹机中，进行粉粹，得到香菇粉。
2)酶解：按料液比1mg:(16～28)mL，取香菇粉和蒸馏水，放到磁力加热搅拌器上，调节温度为50℃，用0.6mol/L NaOH调节pH＝7.0，加入香菇粉重量0.2％～0.8％的中性蛋白酶，反应3h～6h，在90℃水浴中灭酶5min，冷却后放入磁力加热搅拌器上，调节温度为60℃，用6mol/L HCl调节pH＝4.5，加入香菇粉重量0.3％～0.9％的糖化酶，反应30min～60min，在90℃水浴中灭酶5min，得酶解产物。
3)碱浸：将酶解产物放到磁力加热搅拌器上，调节温度为40℃～70℃，加入浓度为0.6mol/L的NaOH溶液，浸提1h～2.5h，得碱浸提物。每毫克酶解产物加入5～14mL的0.6mol/L NaOH。
4)醇沉：将碱浸提物放入离心机中，离心转速为7000r/min，离心时间为20min，得到上清液和沉淀，上清液调节pH为7，加入4倍体积的95％的乙醇，静置12h，得醇沉后的样液；
5)干燥：将醇沉后的样液，过滤，滤液用75％的乙醇和丙酮洗涤，进行冷冻干燥，得可溶性膳食纤维(SDF)；过滤后的沉淀，干燥，得不可溶性膳食纤维(IDF)。
(二)单因素实验
以料液比(1:16～1:28)、中性蛋白酶添加量(0.2％～0.8％)、中性蛋白酶酶解时间(3h～6h)、糖化酶添加量(0.3％～0.9％)、糖化酶酶解时间(30min～60min)、NaOH添加量(5mL～14mL)、NaOH浸提时间(1h～2.5h)、NaOH浸提温度(40℃～70℃)进行单因素实验。
1、料液比对香菇膳食纤维得率的影响
条件：料液比为1:16～1:28，中性蛋白酶添加量为0.4％，中性蛋白酶酶解时间为5h，糖化酶添加量为0.3％，糖化酶酶解时间为40min，NaOH添加量8mL，NaOH浸提时间为1h，NaOH浸提温度为50℃，结果如图2。
由图2可见，当料液比为1:20时，香菇膳食纤维得率可达29.764％。
2、中性蛋白酶添加量对香菇膳食纤维得率的影响
条件：料液比为1:20，中性蛋白酶添加量0.2％～0.8％，中性蛋白酶酶解时间为5h，糖化酶添加量为0.3％，糖化酶酶解时间为40min，NaOH添加量8mL，NaOH浸提时间为2h，NaOH浸提温度为50℃，结果如图3。
由图3可见，当中性蛋白酶添加量为0.4％，膳食纤维的得率为30.804％，随着添加量的增加，膳食纤维的产率在下降。
3、中性蛋白酶酶解时间对香菇膳食纤维得率的影响
条件：料液比为1:20，中性蛋白酶添加量为0.6％，中性蛋白酶酶解时间3h～6h，糖化酶添加量为0.3％，糖化酶酶解时间为40min，NaOH添加量8mL，NaOH浸提时间为2h，NaOH浸提温度为50℃，结果如图4。
由图4可见，当中性蛋白酶酶解时间为5h，膳食纤维的得率为30.034％，随着酶解时间的延长，膳食纤维的产率在下降。
4、糖化酶添加量对香菇膳食纤维得率的影响
条件：料液比为1:20，中性蛋白酶添加量为0.4％，中性蛋白酶酶解时间为5h，糖化酶添加量0.3％～0.9％，糖化酶酶解时间为50min，NaOH添加量8mL，NaOH浸提时间为2h，NaOH浸提温度为50℃，结果如图5。
由图5可见，当糖化酶添加量为0.5％，膳食纤维的得率为31.93％，随着添加量的增加，膳食纤维的产率在下降。
5、糖化酶酶解时间对香菇膳食纤维得率的影响
条件：料液比为1:20，中性蛋白酶添加量为0.4％，中性蛋白酶酶解时间为4h，糖化酶添加量0.5％，糖化酶酶解时间为30min～60min，NaOH添加量8mL，NaOH浸提时间为1h，NaOH浸提温度为50℃，结果如图6。
由图6可见，当糖化酶酶解时间为50min，膳食纤维的得率为31.61％，随着时间的延长，膳食纤维的产率在下降。
6、NaOH添加量对香菇膳食纤维得率的影响
条件：料液比为1:20，中性蛋白酶添加量为0.4％，中性蛋白酶酶解时间为4h，糖化酶添加量0.5％，糖化酶酶解时间为50min，NaOH添加量5mL～14mL，NaOH浸提时间为2h，NaOH浸提温度为50℃，结果如图7。
由图7可见，当NaOH添加量为11L，膳食纤维的得率为34.03％，随着添加量的增加，膳食纤维的产率在下降。
7、NaOH浸提时间对香菇膳食纤维得率的影响
条件：料液比为1:20，中性蛋白酶添加量为0.4％，中性蛋白酶酶解时间为5h，糖化酶添加量0.5％，糖化酶酶解时间为50min，NaOH添加量8mL，NaOH浸提时间为1h～2.5h，NaOH浸提温度为50℃，结果如图8。
由图8可见，当NaOH浸提时间为2h，膳食纤维的得率为37.96％，随着时间的增加，膳食纤维的产率在下降。
8、NaOH浸提温度对香菇膳食纤维得率的影响
条件：料液比为1:20，中性蛋白酶添加量为0.4％，中性蛋白酶酶解时间为5h，糖化酶添加量0.5％，糖化酶酶解时间为50min，NaOH添加量11mL，NaOH浸提时间为2h，NaOH浸提温度为40～70℃，结果如图9。
由图9可见，当NaOH浸提温度为60℃，膳食纤维的得率为39.63％，随着温度的增加，膳食纤维的产率在下降。
本发明提供的香菇膳食纤维的提取方法，通过单因素结果表明中性蛋白酶添加量、中性蛋白酶酶解时间、糖化酶添加量、NaOH浸提时间以及香菇与水的料液比对香菇膳食纤维的得率没有显著性影响，固以糖化酶酶解时间、NaOH添加量、NaOH浸提温度对香菇膳食纤维得率的影响因素进行响应面的优化，以得到最佳优化条件。
(三)响应面法优化设计香菇膳食纤维提取工艺
1、单因素试验结果表明，糖化酶酶解时间(A)、NaOH添加量(B)以及NaOH浸提温度(C)这3个因素对香菇膳食纤维得率的影响较大，且其较佳值分别为50min、11mL和60℃。利用Design-Expert.V8.0.6软件，选取糖化酶酶解时间(A)、NaOH添加量(B)以及NaOH浸提温度(C)为自变量，香菇膳食纤维得率(％)为响应值，根据中心组合试验设计原理，设计3因素3水平响应面分析试验，试验因子和水平见表1。
表1中心组合设计因素水平表
2、利用Design-Expert.V8.0.6软件进行设计，响应面分析试验方案及结果见表2。
表2响应面分析试验方案及结果
3、模型的建立与统计分析
三个因子经过拟合得到的回归方程为：
得率＝35.99+3.84×A－0.89×B－1.58×C+0.91×A×B+0.78×A×C+0.65×B×C－1.90×A2－2.80×B2－2.38×C2。
从表3方差分析结果所示，整体模型P<0.0001，表明该二次多元回归模型差异及其显著。失拟项P＝0.2943>0.05，差异不显著，说明此模型与实际实验拟合较好，实验失拟小，因此可用该模型来分析和预测香菇膳食纤维得率。相关系数R2＝0.9897，说明响应值的变化99％来源于所选变量，说明回归方程很好地描述了各因素与响应值之间的真实关系。由表3中的P值可以看出，方程中A、B、C、AB、AC、BC、AA、BB、CC对Y值的影响高度显著(P<0.01)，表明实验因子对影响值不是简单的线性关系，二次项对响应值也有很大的关系，且3因素之间存在交互作用。各因素对香菇膳食纤维得率的影响大小顺序为：糖化酶酶解时间>NaOH浸提温度>NaOH添加量。
表3回归模型方差分析结果
注：“***”差异极显著(P<0.001)；“**”差异高度显著(P<0.01)；“*”差异显著(P<0.05)。
4、试验结果分析与优化
为更直观地反映各因素的交互作用对香菇膳食纤维得率的影响，做出了响应面值Y与A、B、C构成的三维空间响应面图，如图10A～图10C所示。
响应面三维空间的曲面图形中曲线均较陡，说明各因素的交互作用显著。根据模型分析得知，香菇膳食纤维的提取优化工艺参数为，糖化酶酶解时间49.7min，NaOH添加量10.93mL，NaOH浸提温度58.24℃，在此条件下，香菇膳食纤维的提取含量预测值为38.0007％。
实施例2
为了检验响应面法的可行性，采用得到的最佳提取条件进行香菇膳食纤维的验证实验，同时考虑到实际操作和成产的便利，以糖化酶酶解时间50min，NaOH添加量11mL，NaOH浸提温度60℃为最佳。方法如下：
1)香菇前处理：对香菇原料进行筛选，并在50℃的恒温干燥箱中烘干，将干香菇放入粉粹机中，进行粉粹，得到香菇粉。
2)酶解：按料液比1mg:20mL，取香菇粉和蒸馏水，放到磁力加热搅拌器上，调节温度为50℃，用0.6mol/L NaOH调节pH＝7.0，加入香菇粉重量0.4％的中性蛋白酶，反应5h，在90℃水浴中灭酶5min，冷却后放入磁力加热搅拌器上，调节温度为60℃，用6mol/L HCl调节pH＝4.5，加入香菇粉重量0.5％的糖化酶，反应50min，在90℃水浴中灭酶5min，得酶解产物。
3)碱浸：将酶解产物放到磁力加热搅拌器上，调节温度为60℃，加入浓度为0.6mol/L的NaOH溶液，浸提2h，得碱浸提物。每毫克酶解产物加入11mL的0.6mol/L NaOH。
4)醇沉：将碱浸提物放入离心机中，离心转速为7000r/min，离心时间为20min，得到上清液和沉淀，上清液调节pH为7，加入4倍体积的95％的乙醇，静置12h，得醇沉后的样液；
5)干燥：将醇沉后的样液，过滤，滤液用75％的乙醇和丙酮洗涤，进行冷冻干燥，得可溶性膳食纤维(SDF)；过滤后的沉淀，干燥，得不可溶性膳食纤维(IDF)。
3次平行实验得到的香菇总膳食纤维(TDF)实际平均得率为37.64％。
虽然本发明以较佳的实施方案公开如上，但并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (6)
1.一种香菇膳食纤维的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)香菇前处理：将香菇烘干，粉粹，得香菇粉；
2)酶解：取适量香菇粉，加入蒸馏水，放到磁力加热搅拌器上，调节温度为50℃，用NaOH调节pH＝7.0，加入中性蛋白酶，反应3h～6h，在90℃水浴中灭酶5min，冷却后放入磁力加热搅拌器上，调节温度为60℃，用HCl调节pH＝4.5，加入糖化酶，反应30min～60min，在90℃水浴中灭酶5min，得酶解产物；
3)碱浸：将酶解产物放到磁力加热搅拌器上，调节温度为40℃～70℃，加入浓度为0.6mol/L的NaOH溶液，浸提1h～2.5h，得碱浸提物；
4)醇沉：将碱浸提物放入离心机中，离心转速为7000r/min，离心时间为20min，得到上清液和沉淀，上清液调节pH为7，加入4倍体积的95％的乙醇，静置12h，得醇沉后的样液；
5)干燥：将醇沉后的样液，过滤，滤液用75％的乙醇和丙酮洗涤，进行冷冻干燥，得可溶性膳食纤维；过滤后的沉淀，干燥，得不可溶性膳食纤维。
2.根据权利要求1所述的一种香菇膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤2)中，香菇粉与蒸馏水的料液比为1:16～1:28；中性蛋白酶的加入量为香菇粉重量的0.2％～0.8％；糖化酶的加入量为香菇粉重量的0.3％～0.9％。
3.根据权利要求2所述的一种香菇膳食纤维的提取方法，其特征在于，香菇粉与蒸馏水的料液比为1:20；中性蛋白酶的加入量为香菇粉重量的0.4％；糖化酶的加入量为香菇粉重量的0.5％。
4.根据权利要求1所述的一种香菇膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤3)中，每毫克酶解产物加入5～14mL的0.6mol/L NaOH。
5.根据权利要求4所述的一种香菇膳食纤维的提取方法，其特征在于，步骤3)中，每毫克酶解产物加入11mL的0.6mol/L NaOH。
6.根据权利要求1所述的一种香菇膳食纤维的提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)香菇前处理：将香菇烘干，粉粹，得香菇粉；
2)酶解：按料液比1:20，取香菇粉和蒸馏水，放到磁力加热搅拌器上，调节温度为50℃，用NaOH调节pH＝7.0，加入香菇粉重量0.4％的中性蛋白酶，反应5h，在90℃水浴中灭酶5min，冷却后放入磁力加热搅拌器上，调节温度为60℃，用HCl调节pH＝4.5，加入香菇粉重量0.5％的糖化酶，反应50min，在90℃水浴中灭酶5min，得酶解产物；
3)碱浸：将酶解产物放到磁力加热搅拌器上，调节温度为60℃，加入浓度为0.6mol/L的NaOH溶液，浸提2h，得碱浸提物；每毫克酶解产物加入11mL的0.6mol/L NaOH；
4)醇沉：将碱浸提物放入离心机中，离心转速为7000r/min，离心时间为20min，得到上清液和沉淀，上清液调节pH为7，加入4倍体积的95％的乙醇，静置12h，得醇沉后的样液；
5)干燥：将醇沉后的样液，过滤，滤液用75％的乙醇和丙酮洗涤，进行冷冻干燥，得可溶性膳食纤维；过滤后的沉淀，干燥，得不可溶性膳食纤维。
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