香蕉皮不溶性膳食纤维提取工艺优化及其在面包中的应用研究
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摘 要：该文在单因素试验的基础上，选取NaOH用量、NaOH浓度、碱解时间、碱解温度4个因素，以不溶性膳食纤维得率为指标，采用正交试验优选最佳提取工艺；将提取的不溶性膳食纤维初步用于面包中，以膳食纤维添加量、酵母添加量、和面水用量3个因素采用正交试验优选膳食纤维面包的制作工艺。结果表明，NaOH用量为20mL，NaOH浓度为2%，碱解时间为90min，碱解温度为30℃时，不溶性膳食纤维的得率最高，在膳食纤维添加量3g、酵母添加量1.5g、和面水用量75g时面包品质最好。
中图分类号 TS209 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）06-136-03
Optimization of Extraction Process of Insoluble Dietary Fiber from Banana Peels and its Application in Bread
Zhang Feng et al.
（Environmental and Biological Engineering College，Wuhan Technology and Bussiness University，Wuhan430065，China）
Abstract：On the basis of four single-factors with the volume and concentration of NaOH，alkali solution time and temperature，taking the extraction rate of insoluble dietary fiber as index，the orthogonal experiment was studied for the best extract optimization，and three single-factors with the amount of insoluble dietary fiber，yeast and water were adopted to orthogonal experiment selective preference manufacturing process of insoluble dietary fiber bread. The results showed that the optimal extraction condition of getting the highest insoluble dietary fiber rate was NaOH volume of 20mL，concentration of 2%，alkali solution time of 90 min，temperature of 30℃，and the optimal condition of getting the best quality bread was insoluble dietary fiber of 3g，yeast of 1.5g，water of 75g.
Key words：Banana peel；Insoluble dietary fiber；Alkali solution
香蕉皮是香蕉加工企业主要的副产物之一，约占香蕉质量的30%，但是目前国内对香蕉皮的深加工研究较少，并且对香蕉皮的应用研究也较少，大量的香蕉皮被废弃[1]，不仅浪费了资源，还对环境造成了污染，若是能够从被废弃的香蕉皮中提取出对人体有益的膳食纤维，则减少了对环境的污染，并提高了香蕉的副产业价值[2]。膳食纤维作为“第七大营养素”，其保健功效早已被广泛认同[3]，目前认为，膳食纤维的功能主要有：控制体脂量，预防肥胖；改善肠道菌群，预防肠道疾病；降低血糖，防治糖尿病；降低血清胆固醇水平，预防心脑血管疾病；防治胆结石；促进生长发育；提高机体免疫力等诸多方面[4]。将香蕉皮中的不溶性膳食纤维添加到面包中则会使面包营养更丰富。本文主要对香蕉皮不溶性膳食纤维提取工艺优化及其在面包中的应用进行了研究。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器（1）材料：香蕉、金健高筋小麦粉、安琪高活性酵母、白砂糖，均购于武汉中百仓储；浓盐酸、氢氧化钠、乙醇，均为分析纯；（2）仪器：101-2AB型电热鼓风干燥箱（天津市泰斯特仪器有限公司），HH系列恒温水浴锅（江苏金坛中大仪器厂），SHB-III循环水式多用真空泵（郑州长城工贸有限公司），DG120型四两装中药材粉碎机（浙江省瑞安市飞达药材器械厂），DL-T06面包机（广东东菱电器有限公司），YP202N电子天平（上海精密科学仪器有限公司），PHS-25酸度计（上海理达仪器厂），FD―1A―50冷冻真空干燥机（北京博医康试验仪器有限公司）。
1.2 实验方法
1.2.1 不溶性膳食纤维提取工艺优化
1.2.1.1 香蕉皮不溶性膳食纤维制备流程 香蕉皮洗净切片切丝干燥（60℃、8h）粉碎过筛（40目）称取预先制备的香蕉皮干粉碱解加盐酸调pH（7.0左右）离心过滤滤渣于冰箱中冷冻冷冻的滤渣真空冷冻干燥（8h）加酒精脱色（3h）水洗抽滤滤渣烘干、称重。
1.2.1.2 碱解反应单因素试验（1）NaOH用量的最佳因素水平的确定：准确称取5g香蕉皮样品，选取6%氢氧化钠用量为20、40、60、80、100mL，在温度60℃条件下碱解1.5h，以不溶性膳食纤维提取质量为指标，研究氢氧化钠的用量对提取量的影响。（2）NaOH浓度的最佳因素水平的确定：选取氢氧化钠浓度为2%、4%、6%、8%、10%，在碱用量50mL碱解温度60℃条件下碱解1.5h，以不溶性膳食纤维提取质量为指标，研究氢氧化钠的浓度对提取量的影响。（3）NaOH碱解时间的最佳因素水平的确定：选取碱解时间为30、50、70、90、110min，在碱用量50mL、碱浓度6%、碱解温度60℃条件下碱解1.5h，以不溶性膳食纤维提取质量为指标，研究碱解时间对提取量的影响。（4）NaOH碱解温度的最佳因素水平的确定：选取碱解温度为30、40、50、60、70、90℃，在碱用量50mL、碱浓度6%条件下碱解1.5h，以不溶性膳食纤维提取质量为指标，研究碱解温度对提取量的影响。
1.2.1.3 碱解反应正交试验 根据单因素初筛结果，选取NaOH用量、NaOH浓度、碱解时间、碱解温度4个因素，按照公式1，以不溶性膳食纤维得率为指标，对香蕉皮不溶性膳食纤维的提取条件进行优化。
[不溶性膳食纤维得率（%）=不溶性膳食纤维的质量香蕉皮原料的质量×100] （1）
1.2.2 不溶性膳食纤维在面包中的应用
1.2.2.1 膳食纤维面包的制作 将最佳因素条件下提取的香蕉皮膳食纤维粉、高筋面粉、高活性干酵母、按比例混合至均匀。面包面团的基本配方组成包括：蔗糖7g、高筋面粉100g、食盐1.2g。此次试验面包实验配方中以香蕉膳食纤维粉代替部分高筋面粉的方式添加膳食纤维粉。将一定量蔗糖用温水完全溶解后与上述混合粉搅拌成面团。将和好的面团在温度35～40℃面包机中发酵90min。发酵好的面团割后醒发30min，将醒发好的面团于面包机中烘烤20min。
1.2.2.2 正交试验 选取膳食纤维添加量、酵母添加量、和面用水量3个因素，以面包烘焙品质评分标准表为评分标准进行评分，对香蕉皮膳食纤维面包的制作条件进行优化。
1.2.2.3 面包烘焙品质评分 面包制的作过程中水不溶性膳食纤维添加量、和面用水量、酵母添加量的控制参照中国农科院《面包烘培品质评分标准》[4]（表1）。
2 结果与分析
2.1 不溶性膳食纤维提取工艺优化
2.1.1 香蕉皮碱解反应单因素试验
2.1.1.1 不同氢氧化钠体积对膳食纤维提取量的影响 由图1可知，氢氧化钠体积为20mL时膳食纤维提取量最高，提取率随着氢氧化钠体积的增加而减少，故选择氢氧化钠体积为20mL。
2.1.1.2 不同氢氧化钠浓度对膳食纤维提取量的影响 由图2可知，氢氧化钠浓度为2%时膳食纤维提取量最高，提取率随着氢氧化钠浓度的增加而减少，故选择氢氧化钠浓度为2%。
2.1.1.3 不同碱解时间对膳食纤维提取量的影响 由图3可知，碱解时间为90min时膳食纤维提取量最高，在90min之前提取率随着碱解时间的增加而增加，90min之后随着碱解时间增加提取率反而减少，故选择碱解时间为90min。
2.1.1.4 不同碱解温度对膳食纤维提取量的影响 由图4可知，碱解温度为30℃时膳食纤维提取量最高，提取率随着碱解温度的增加而减少，故选择碱解温度为30℃。
2.1.2 香蕉皮碱解反应正交试验 香蕉皮碱解反应正交因素水平设计及正交试验结果见表2～3。由表2和表3可以看出，各因素对得率影响的主次顺序为D>A>C>B，即碱用量>碱解温度>碱浓度>碱解时间。最佳提取条件为A1B1C2D1，即碱用量为20mL、碱浓度为2%、碱解时间为90min、碱解温度为30min。在最佳提取条件下做3组平行试验，结果显示平均得率为51.6%，即在碱用量为20mL、碱浓度为2%、碱解时间为90min、碱解温度为30min时得率最高。
2.2 不溶性膳食纤维在面包中的应用 正交因素水平设计及正交试验结果见表4～5。由表4和表5可看出，各因素对面包总评分影响的主次因素为酵母添加量>膳食纤维添加量>和面水用量。最佳因素组合为膳食纤维添加量3g、酵母添加量1.5g、和面水用量75g。在最佳配方条件下做3组平行试验，结果显示平均总评分为92分，即在膳食纤维添加量3g、酵母添加量1.5g、和面水用量75g时面包品质最好。
3 结论
本研究结果表明，采用碱法提取香蕉皮膳食纤维的最佳工艺参数为：NaOH用量20mL，NaOH浓度2%，NaOH碱解时间90min，NaOH碱解温度30℃；碱法能有效提取出香蕉皮中的不溶性膳食纤维，且方法简单、可控、耗时短、成本低廉，适用于工厂化大规模生产[5]；在膳食纤维添加量3g，酵母添加量1.5g，和面水用量75g时面包品质最好。
参考文献
[1]鲍金勇，王娟，赵国建，等.香蕉皮膳食纤维在面包中的应用研究[J].粮食与饲料工业，2006（6）：17-19.
[2]朱中原.香蕉皮中水不溶性膳食纤维提取工艺研究[J].食品工程，2012，3（9）：29-31.
[3]梁敏，潘英明，唐明明，等.从柚子皮中提取膳食纤维的研究[J].化工技术与开发，2003，32（6）：20-22.
[4]高杨，周丽珍，王士长，等.酶碱法制备豆渣膳食纤维在面包中的应用研究[J].食品科技，2010，35（9）：205-208.
[5]潘建刚，赵秀娟，黄苗苗，等.荞麦壳水不溶性膳食纤维提取工艺的优化[J].南方农业学报，2012，43（5）：675-678.
（责编：张宏民）