豆渣膳食纤维制备中碱法、酶法脱脂比较研究

豆渣膳食纤维制备中碱法、酶法脱脂比较研究

周丽珍，刘 冬，李 艳，孙海燕，唐旭蔚，李世敏

（深圳职业技术学院 应用化学与生物技术学院，广东 深圳 518055）

摘要：对以豆渣为原料制备不溶性膳食纤维过程中的脱脂工艺进行了研究。应用正交试验设计，以脱脂率和膳食纤维得率为考察指标，对碱法和碱性脂肪酶法两种工艺条件进行优化并加以比较。结果表明:碱法脱脂最优工艺条件下脱脂率97.13%，膳食纤维得率58.37%；碱性脂肪酶法脱脂最优工艺条件下脱脂率82.20%，膳食纤维得率69.65%。

关键词：脱脂；不溶性膳食纤维；豆渣；碱法；酶法

中图分类号：TS214；TS202   文献标志码：A   文章编号：1003－7969(2010)09－0063－03

Comparison of alkaline defatting and lipase defatting in the preparation of

insoluble dietary fiber from soybean residue

ZHOU Lizhen, LIU Dong, LI Yan, SUN Haiyan, TANG Xuwei, LI Shimin

（College of Applied Chemistry and Biological Technology, Shenzhen Polytechnic, 

Shenzhen 518055,Guangdong,China）

Abstract：Defatting technology was studied during the preparation of insoluble dietary fiber (IDF)from soybean residue.The technologies of alkaline defatting and lipase hydrolysis defatting were compared by investigating the defatting rate and the yield of IDF. Optimum conditions for each defatting method was determined by orthogonal test. Under the optimum conditions of alkaline defatting, the defatting rate was 97.13%, and the yield of IDF was 58.37%. Moreover, the defatting rate was 82.20%, and the yield of IDF was 69.65% under the optimum conditions of lipase hydrolysis defatting. 

Key words：defatting; insoluble dietary fiber ; soybean residue; alkaline defatting method; lipase defatting method

    膳食纤维作为“第七营养素”的功能已逐渐被社会所认同和接受［1-3］。豆渣的主要成分是膳食纤维，其含量高达60%以上。我国作为豆制品食用大国，豆渣产量十分可观，是很好的膳食纤维来源。然而，大豆类制品包括豆渣带有豆腥味，豆渣膳食纤维主要用作功能食品或其他食品的添加剂，豆腥味的存在将大大限制其在食品中的应用。目前许多研究认为大豆豆腥味主要是由挥发性低分子气味物质和不饱和脂肪酸氧化带来的风味物质构成，主要来源于脂肪的酶促氧化以及膳食纤维制品储存期中的脂肪自动氧化［4,5］。脂肪的存在对豆腥味的产生影响极大，因而在豆渣膳食纤维的制备过程中，脱脂是十分重要的步骤。

    目前在膳食纤维的制备中常采用的脱脂方法主要有化学法（碱法）和生物法（酶法）［6-8］。碱法脱脂较为简便、快速，脱脂效果较好，但碱的作用使产品色泽加深，对品质有一定影响。酶法脱脂即采用脂肪酶进行脱脂，酶法作用专一性强、操作简便，但实际应用时影响因素多，脱脂效果往往不理想［9-11］。

    本文将分别对豆渣膳食纤维制备过程中碱法、酶法脱脂工艺进行研究，以脱脂率和产品得率为考察指标，对碱法脱脂工艺条件进行研究及优化。针对前期酶法研究中存在的问题，采用碱性脂肪酶替代中性脂肪酶进行研究。

1 材料与方法

1.1 主要材料、试剂

    豆渣，购自深圳市益民食品联合有限公司益民豆腐厂；氢氧化钠，分析纯；碱性脂肪酶，酶活力10 000 U/g。

1.2 主要仪器、设备

    6002-8型高速粉碎机，DD-5M型低速过滤离心机，SZC-C型脂肪测定仪，凯氏定氮装置（瑞士Büchi公司），868型pH计，提取罐，DMM50型胶体磨。

1.3 试验方法

1.3.1 碱法脱脂工艺 豆渣干燥、粉碎，过80目筛，按一定水料比(水体积与料质量比，下同）加水混匀，过胶体磨均质3次，加热预煮30 min，随后加入氢氧化钠至一定终浓度，在一定温度下脱脂处理一定时间，过滤取滤渣，清水漂洗4次，65 ℃干燥，粉碎过80目筛，即得脱脂不溶性膳食纤维。

1.3.2 酶法脱脂工艺 豆渣干燥、粉碎，过80目筛，按一定水料比加水混匀，过胶体磨均质3次，加热预煮30 min，调节至适当的pH、温度，加入碱性脂肪酶至一定终浓度并保持一定时间进行脱脂处理，过滤取滤渣，清水漂洗4次，65 ℃干燥，粉碎过80目筛，即得脱脂不溶性膳食纤维。

1.3.3 检测及计算方法 脂肪含量的测定，GB/T 5009.6—2003；不溶性膳食纤维含量的测定，GB/T 5009.88—2003。脱脂率和膳食纤维得率按如下公式计算：

    脱脂率=（豆渣中脂肪含量-膳食纤维产品中脂肪含量）/ 豆渣中脂肪含量×100%

    膳食纤维得率=脱脂不溶性膳食纤维质量/原料豆渣质量×100%

2 结果与分析

2.1 碱法工艺对脱脂效果的影响

    根据前期单因素试验结果，选择氢氧化钠质量浓度（A）、反应温度（B）、反应时间（C）、水料比（D）4个因素为自变量，对碱法脱脂工艺条件进行优化，正交试验因素水平见表1，结果见表2。

表1 碱法脱脂正交试验因素水平

    从表2可以看出，各因素在选择的水平范围内对脱脂率的影响由大到小为：反应时间＞氢氧化钠质量浓度＞反应温度＞水料比，最佳组合为A3B2C2D2，即氢氧化钠质量浓度15 g/L，反应温度85 ℃，反应时间1.5 h，水料比15∶ 1。

表2 碱法脱脂正交试验结果

2.2 酶法工艺对脱脂效果的影响

    根据前期单因素试验结果，选择反应温度（A）、pH（B）、反应时间（C）、酶液浓度（D）、水料比（E）5个因素为自变量，对酶法脱脂工艺条件进行优化，正交试验因素水平见表3，试验结果见表4。

表3 酶法脱脂正交试验因素水平

表4 酶法脱脂正交试验结果

由表4可知，各因素在选择的水平范围内对脱脂率的影响由大到小为：反应温度＞酶液浓度＞水料比＞反应时间＞pH，最佳组合为A3B4C4D3E1，即反应温度50 ℃，pH 10.0，反应时间4.0 h，酶液浓度90 U/mL，水料比10∶ 1。

2.3 碱法、酶法脱脂效果比较与分析

    分别按碱法、酶法脱脂最佳的因素水平组合制备脱脂不溶性膳食纤维，并对产品进行检测以比较两种方法的脱脂效果，结果见表5。

表5 碱法、酶法脱脂产品比较

    由表5可知，碱法制得的产品脱脂率高于酶法，达到97.13％，但碱法脱脂产品的得率为5837%，低于酶法。在感观品质上，酶法产品优于碱法，酶法产品颜色呈乳白或浅黄色，而碱法产品则为深黄色，两种产品都无豆腥味。

    碱法脱脂制备豆渣不溶性膳食纤维时，由于碱与脂肪的强烈作用，反应迅速，脱脂较为彻底。此外碱作用还可以钝化豆渣中的脂肪氧化酶，抑制豆渣中脂肪酶氧化引发的豆渣制品豆腥味的产生，脱脂的目的是脱腥，碱作用的这个特点十分有意义。但在强碱条件下，膳食纤维中的部分多糖结构降解，产品得率下降，同时强碱条件也会使产品颜色加深而影响产品品质。此外碱法脱脂在工艺实施中，还有漂洗除碱的步骤，由于碱浓度大，漂洗要花费大量的清水，同时大量含碱废水的排放将引起环境污染。这些都限制了碱法的大规模应用。

    酶法脱脂影响因素较多，但主要在于两方面，即酶与底物充分接触以及酶保持良好活性。许多研究中采用的是中性脂肪酶，其脱脂效率不佳，本课题组在前期研究中采用中性脂肪酶作用，脱脂率仅为30%左右。这可能是因为酶存在于水相，而脂肪为油相，二者不相溶，酶不容易与底物脂肪相接触，因此反应效率低。本研究采用碱性脂肪酶可以达到高于80％的脱脂效果，究其原因，可能主要在于碱性脂肪酶作用环境是碱性环境，是溶在碱性溶液中，而碱性溶液易于与脂肪相溶，因此碱性脂肪酶与脂肪底物接触的机会大大增加，反应机会加大；另外碱性环境也会使脂肪发生一定程度的皂化，进一步促进脂肪的水解。

3 结 论

    （1）以豆渣为原料，采用碱法脱脂的最优工艺条件为：氢氧化钠质量浓度15 g/L，反应温度85 ℃，反应时间15 h，水料比15∶ 1。最优条件下脱脂率9713%，膳食纤维得率5837%；碱性脂肪酶脱脂的最优工艺条件为：反应温度50 ℃，pH 100，反应时间40 h，酶液浓度90 Ｕ/mL，水料比10∶ 1。该条件下脱脂率8220%，膳食纤维得率6965%。

    （2）两种方法各有其优缺点。碱法脱脂反应迅速、脱脂效率高，但由于强碱的作用，产品得率稍低、颜色不佳,生产耗水量大,产生含碱废水多。脂肪酶法脱脂反应条件温和，得到的不溶性膳食纤维色泽浅、得率较高，特别是用碱性脂肪酶其产品脱脂效果较好，但酶法相对于碱法仍存在脂肪去除不彻底的问题，脱脂后的产品在经较长时间保存后仍可能产生豆腥味。此外酶法共同的问题是酶的活性受反应条件的影响较大,影响因素复杂,酶反应时间长，这些在工业化生产中都较为不利。

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