纤维素酶方向优秀论文范文赏析——超声波辅助纤维素酶提取香菇柄膳食纤维工艺及其性质研究

　　香菇是全球第二大食用菌，我国年产量达 1188.21 万 t，香菇柄占其质量的 25%~30%，但因粗纤维含量高、适口性差，加工中未被充分利用，造成原料浪费。膳食纤维被称为 “第七大营养素”，分为可溶性(SDF)和不溶性(IDF)两类，具有预防肥胖、降血糖血脂等功效。天然膳食纤维中 IDF 含量高、SDF 含量低，直接添加口感差，需改性。目前改性方法有物理、化学、生物法及联合法，研究表明超声波辅助酶解是改善膳食纤维性能的有效方法。本研究采用超声波辅助纤维素酶法提取香菇柄膳食纤维，优化工艺并比较 SDF 和 IDF 的性质，以提高香菇柄综合利用价值。

　　1 材料与方法

　　1.1 材料与仪器

　　材料：香菇柄(西峡县雷氏菇品购销有限公司)、纤维素酶(北京索莱宝科技有限公司)、DPPH、TPTZ 等试剂。

　　仪器：高速万能粉碎机、超声波清洗机、冷冻离心机、紫外分光光度计等。

　　1.2 试验方法

　　1.2.1 材料预处理

　　挑拣香菇柄，去除霉变个体及杂质，60℃热风干燥至水分含量 5% 左右，粉碎过 60 目筛，-40℃保存。

　　1.2.2 超声波辅助纤维素酶提取 DF 工艺

　　取 2 g 香菇柄粉，按特定料液比加水，调节 pH，加纤维素酶，超声处理后沸水浴灭酶，得酶解液用于提取膳食纤维。

　　1.2.3 香菇柄 SDF 提取单因素试验

　　以料液比、酶解 pH、时间、温度、超声功率、纤维素酶添加量为因素，探究对 SDF 提取率的影响。

　　1.2.4 正交试验优化

　　基于单因素结果，选取酶解 pH、纤维素酶添加量、酶解时间设计 3 因素 3 水平正交试验(表 1)，以 SDF 提取率为指标。

　　因素水平

　　123

　　酶解 pH 值 A357

　　纤维素酶添加量 /% B0.20.61.0

　　酶解时间 /minC205080

　　1.2.5 膳食纤维的测定

　　参照 GB 5009.88-2014，酶解后抽滤得 IDF，滤液加 4 倍体积 95% 乙醇醇沉，抽滤烘干得 SDF。

　　1.2.6-1.2.13 理化性质及抗氧化活性测定

　　持水力(WHC)：称取 0.5 g 样品，加 70 mL 去离子水，静置 1 h 后离心，计算公式为 WHC(g/g)=(M1​−M2​)/M2​，其中 M1​ 为样品湿质量，M2​ 为样品干质量1。

　　持油力(OHC)：称取 0.5 g 样品，加 25 mL 花生油，静置 1 h 后离心，计算方法同 WHC2。

　　膨胀性(SC)：称取 0.5 g 样品于量筒中，加 5 mL 蒸馏水静置 24 h，公式为 SC(mL/g)=(V1​−V2​)/m，V1​ 为最终体积，V2​ 为初始体积，m 为样品质量3。

　　阳离子交换能力(CEC)：样品与盐酸溶液混合静置后，用氢氧化钠滴定，公式为 CEC(mmol/g)=0.1×V/m，V 为消耗 NaOH 体积，m 为样品质量4。

　　DPPH 自由基清除能力：样品液与 DPPH 溶液反应后，于 517 nm 测吸光值，清除率公式为 S=[A0​−(A1​−A2​)]/A0​×100%，A0​ 为对照吸光值，A1​ 为样品 + DPPH 吸光值，A2​ 为样品 + 乙醇吸光值5。

　　葡萄糖吸附能力(GAC)：样品与葡萄糖溶液混合振荡后离心，检测上清液葡萄糖含量，公式为 GAC=(n1​−n2​)/m，n1​、n2​ 分别为原溶液和吸附后溶液的葡萄糖量6。

　　傅里叶变换红外光谱分析：样品与溴化钾混合压片，扫描区间 4000~400 cm⁻¹7。

　　铁离子还原能力(FRAP)：配制 FRAP 工作液，与样品反应后于 593 nm 测吸光值，结果以 mmol FeSO₄/g 表示8。

　　1.3 数据处理与统计分析

　　使用 Excel 和 SPSS 18.0 进行数据整理和显著性分析(P<0.05 为差异显著)，Origin 2021 绘图，每组试验重复 3 次9。

　　2 结果与分析

　　2.1 香菇柄膳食纤维测定

　　香菇柄中总膳食纤维、SDF 及 IDF 含量分别为 60.45%、4.45% 和 56.7%，SDF 仅占总膳食纤维的 7.36%，IDF 占 93.80%，表明需提高 SDF 得率10。

　　2.2 香菇柄 SDF 提取单因素试验

　　超声功率：功率 400 W 时 SDF 提取率达 5.37%，过高功率会破坏 SDF 结构11。

　　料液比：1:20 时提取率最大(5.65%)，溶剂过多会降低酶与底物反应效率12。

　　酶解 pH：pH 6 时提取率最高(6.74%)，pH 影响酶活性及构象13。

　　酶解时间：35 min 时提取率 6.69%，过长时间酶活性下降且底物抑制作用增强14。

　　纤维素酶添加量：0.6% 时提取率 5.55%，过量酶会使 SDF 降解为低聚糖15。

　　酶解温度：60℃时提取率最高，温度过高酶失活16。

　　2.3 正交试验

　　正交试验结果显示，影响因素主次为纤维素酶添加量(B)> 酶解 pH(A)> 酶解时间(C)，最优条件为 A₃B₃C₃(pH 7、酶添加量 1.0%、时间 80 min)，此条件下 SDF 提取率 6.75%17。

　　2.4 理化性质的测定

　　持水力、持油力、膨胀性：IDF 的 WHC(5.63 g/g)和 OHC(6.92 g/g)高于 SDF，SDF 的 SC(6.6 mL/g)高于 IDF，因酶解破坏 IDF 结构，而 SDF 孔隙更大18。

　　阳离子交换能力：SDF 的 CEC 更强，因超声酶解暴露更多羟基、羧基等基团19。

　　葡萄糖吸附能力：SDF 的 GAC(3.51 mmol/g)优于 IDF，因其比表面积和孔隙率更大20。

　　傅里叶变换红外光谱：SDF 和 IDF 均具多糖特征峰，超声降解未改变多糖官能团21。

　　抗氧化活性：SDF 的 DPPH 清除率(46.78%)和 FRAP 值(0.1078 mmol/g)均高于 IDF，因其水溶性及表面活性基团更多22。

　　3 结论

　　超声波辅助纤维素酶法可显著提高香菇柄 SDF 提取率，最优条件下提取率达 6.75%23。

　　SDF 的膨胀性、CEC、GAC 及抗氧化活性优于 IDF，IDF 的 WHC 和 OHC 更优23。

　　本研究为香菇柄加工利用提供理论依据，可提高其利用率和附加价值

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