复合酶解法制备海带浸提液的提取工艺研究.pdf

第9期（总第5 8 3期）2023年9月文章编号：16 7 1-9 6 46（2 0 2 3）0 9 a-0035-04复合酶解法制备海带浸提液的提取工艺研究农产品加工Farm Products ProcessingNo.9Sep.邓加聪1，林丹茹1，陈林，*郑虹1（1.福建技术师范学院食品与生物工程学院，福建福清35 0 30 0；2.福建世纪东润食品科技有限公司，福建福州35 0 2 0 0)摘要：以海带浸提液中甘露醇、海藻酸和多糖为指标，优化了复合酶对海带浸提的最佳工艺条件。结果表明，海带浸提的最佳工艺条件为复合酶添加量1.5%，料液比1：35，酶解温度5 5，酶解时间90 min，在该酶解条件下，海带浸提液中甘露醇、海藻酸和多糖的提取量分别为2 40.19，32 6.15，12 6.7 5 mg/g。关键词：复合酶；海带浸提液；提取工艺中图分类号：TS202.3Study on Extraction Technology of Kelp Extract by Compound Enzyme Lysis(1.School of Food and Biochemical Engineering,Fujian Polytechnic Normal University,Fuqing,Fujian 350300,China;Abstract:The best process conditions for compound enzyme to kelp extraction were optimized by measuring mannitol,alginate,and polysaccharides in the kelp extract.The results showed that the best process conditions for kelp extraction wereas follows:the amount of compound enzyme added was 1.5%,the liquid ratio was 1:35,the digestion temperature was 55,the digestion time was 90 min,and the extraction rates of mannitol,alginate and polysaccharide in the kelp extract were240.19,326.15,126.75 mg/g,respectively.Key words:compound enzyme;kelp extract;extraction process海带是一种海洋巨藻，具有很高的营养价值，富含碘、海藻酸、海带多糖、甘露醇、蛋白质、粗纤维、各种微生素及微量元素等对人体身体有益的功能性成分-。目前，常见的海带加工食品有盐渍海带、即食海带?菜、海带干和海带结等 4-7。甘露醇在医疗上可作为利尿剂和脱水剂，用于治疗脑积水、动脉硬化、高血压等疾病，还可作为治疗冠心病的特效药18-I；海藻酸钠盐在医疗上，可用于预防白血病和骨痛病，除此之外还作为稳定剂、增稠剂和乳化剂广泛应用于牙膏、冰激凌等行业中 12-14；海带多糖是目前研究较多的一种成分，从海带中分离出的海带多糖具有增强免疫力、抗癌和防癌等功效，同时在抗凝血、抗病毒、减肥、降血糖和降血脂等方面具有显著功效 15-17 。海带不仅味美，而且其提取产物在医药、化工和食品行业中都有很大用处，海带都有广阔的应用前景18-19。目前，海带中有效产物提取方法主要有水提法、微波提取法、超声波提取法、酸提取法、酶提取法等 2 0-2 3。与常规提取法相比，酶解法具有提取率高、收稿日期：2 0 2 3-0 5-2 4基金项目：福州市科技计划项目（2 0 2 1-N-137）；福建省自然科学基金面上项目（2 0 2 1J011239，2 0 2 1J0 112 40）。作者简介：邓加聪（198 1一），男，博士，副教授，研究方向为食品微生物菌株筛选及发酵。通讯作者：郑虹（198 1一），女，硕士，高级实验师，研究方向为食品微生物菌株筛选及发酵。文献标志码：ADENG Jiacong,LIN Danru,CHEN Lin,ZHENG Hong2.Fujian Century Dongrun Food Technology,Fuzhou,Fujian 350200,China)doi:10.16693/ki.1671-9646(X).2023.09.009条件温和等优点，但是成本较高，因此研究一种高效、低成本的酶解法是目前研究热点 2 4-2 5 。采用复合酶法制备海带浸提液，探究其最佳制备工艺条件，旨在为海带浸提液的制备研究提供新方法、新思路，为海带浸提液的实际应用提供理论依据。1材料与方法1.1材料与设备1.1.1材料与试剂木瓜蛋白酶（酶活力10 5 U/g）、果胶酶（酶活力105U/g）、蛋白酶（酶活力10 5 U/g），河南正邦实业有限公司提供；干海带，霞浦溢源海洋食品开发有限公司提供；水杨酸、氢氧化钠、三氯乙酸、葡萄糖、硫酸、苯酚、甘露醇等试剂均为分析纯，国药试剂有限公司提供。1.1.2仪器与设备THZ-C型台式恒温振荡器，江苏太仓科技有限公司产品；XL-06A型多功能粉碎机，广州市旭朗机36械设备有限公司产品；BSA224S型电子分析天平，赛多利斯科学仪器有限公司产品；UV-2100型紫外可见分光光度计，尤尼柯仪器有限公司产品；PHS-3C型酸度计，上海赫尔普国际贸易有限公司产品。1.2试验方法1.2.1不同酶类及酶添加量对海带浸提液制备的影响分别选用纤维素酶（0，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%）、果胶酶（0，0.2 5%，0.5 0%，0.7 5%，1.00%，1.2 5%）、木瓜蛋白酶（0，0.2 5%，0.5 0%，0.75%，1.0 0%，1.2 5%）3种酶对海带粉进行酶解，酶解反应初始条件为料液比1：30（g：m L），海带粉用量2 g，酶解液pH值5.5，酶解温度5 5，酶解时间6 0 min后，于10 0 水浴中灭酶10 min，以转速40 0 0 r/min离心10 min，测定海带浸提液中甘露醇、海藻酸及多糖的含量。1.2.2复合酶添加量对海带浸提液制备的影响将纤维素酶、果胶酶、木瓜蛋白酶按8：2：3比例进行混匀，配成复合酶。酶解反应初始条件为取海带粉用量2 g，按料液比1：30（g：m L），加人一定量的复合酶（0，0.5%，1.0%，1.5%，2.0%，2.5%），酶解液pH值5.5，酶解温度5 5，酶解时间6 0 min后，于10 0 水浴中灭酶10 min，以转速4000r/min离心10 min，测定海带浸提液中甘露醇、海藻酸及多糖的含量。1.2.3酶解时间对海带浸提液制备的影响取2 g海带粉加人蒸馏水6 0 mL，将酶解液pH值调至5.5，加人1.5%复合酶，于5 5 下酶解一定时间（30，6 0，12 0，18 0，2 40 min），测定海带浸提液中甘露醇、海藻酸及多糖的含量。1.2.4酶解温度对海带浸提液制备的影响取2 g海带粉加人蒸馏水6 0 mL，将酶解液pH值调至5.5，加人1.5%复合酶，于不同温度（35，40，45，5 0，5 5，6 0）下酶解90 min，测定海带浸提液中甘露醇、海藻酸及多糖的含量。1.2.5料液比对海带浸提液制备的影响取2 g海带粉分别加入不同量的蒸馏水（使料液比控制在1：2 5，1：30，1：35，1：40，1：45），酶解液pH值调至5.5，加人1.5%复合酶，于5 5 下酶解9 0 min，测定海带浸提液中甘露醇、海藻酸及多糖的含量。1.2.6正交试验设计对海带浸提液制备的影响在单因素试验的基础上，选取酶解温度、料液比、酶解时间和复合酶添加量4个因素，采用四因素三水平的正交试验设计，对海带浸提液制备的影响进行探讨。正交试验设计因素与水平设计见表1。1.2.7海带浸提液中甘露醇的测定采用分光光度计法测定海带浸提液中甘露醇提农产品加工水平t/min19021203150取量 2 。甘露醇提取量(mg/g)=CVF1 000.式中：C-海带浸提液的甘露醇质量浓度，mg/L；V-测定取样体积，mL；F一测定样品稀释倍数；-称取海带粉质量，8。1.2.8海带浸提液中海藻酸的测定采用分光光度计法测定海带浸提液中海藻酸提取量:2 7。海藻酸提取量(mg/g)=CVF1 000.式中：C海带浸提液的海藻酸质量浓度，mg/L;V-测定取样体积，mL;F测定样品稀释倍数；称取海带粉质量，8。1.2.9海带浸提液中多糖的测定采用硫酸一苯酚法测定海带浸提液中多糖提取量。海带多糖提取量(mg/g)=CVF1 000.式中：C-海带浸提液的多糖质量浓度，mg/L；V-测定取样体积，mL；F测定样品稀释倍数；m称取海带粉质量，g。2结果与分析2.1单因素试验对海带浸提效果的影响2.1.1不同酶种类及酶用量对海带浸提效果的影响不同酶类及添加量对海带浸提效果的影响见图1。由图1（a）可知，当纤维素酶添加量为2%时，海带浸提液中甘露醇、海藻酸和多糖提取量均达到最大值，因此纤维素酶的最佳添加量为2%；由图1(b）可知，当果胶酶添加量为0.5%时，海带浸提液中甘露醇、海藻酸和多糖提取量均达到最大值，因此果胶酶的最佳添加量为0.5%；由图1（c）可知，当木瓜蛋白酶添加量为0.7 5%时，海带浸提液中甘露醇、海藻酸和多糖提取量均达到最大值，因此木瓜蛋白酶的最佳添加量为0.7 5%。以上酶添加量单因素试验可得，纤维素酶、果胶酶和木瓜蛋白酶的最佳配比为8 2：3。2023年第9期表1正交试验设计因素与水平设计A 酶解时间B酶解温度C料液比D复合酶添加量0/g:mL501:30551:35601:40mm/%1.01.52.02023年第9期3002502001501005000一-甘露醇；-海藻酸；-多糖(a)2.1.2复合酶添加量对海带浸提效果的影响复合酶添加量对海带浸提效果的影响见图2。3002502001501005000图2 复合酶添加量对海带浸提效果的影响由图2 可知，随着复合酶添加量的增加，海带浸提液中甘露醇、海藻酸和多糖提取率也逐渐增加，当复合酶添加量为1.5%时，海带浸提液中甘露醇、海藻酸和多糖提取率达到最高。因此，复合酶的添加量为1.5%。2.1.3料液比对海带浸提效果的影响料液比对海带浸提效果的影响见图3。3503003.u/喜2502001501005001:151:20料液比/g:mL一甘露醇；-海藻酸；-多糖图3料液比对海带浸提效果的影响由图3可知，海带的海藻酸、甘露醇和多糖的提取量随着料液比的增大呈先增后降的趋势；当料液比为1：35 时，海带的海藻酸、甘露醇和有机质的提取量均达到最大，此时提取量分别为2 6 0.0 0，258.80，147.7 2 m g/g。综上所述，选择1：35 为最佳料液比。2.1.4酶解温度对海带浸提效果的影响酶解温度对海带浸提效果的影响见图4。由图4可知，过高或过低的酶解温度，都不利邓加聪，等：复合酶解法制备海带浸提液的提取工艺研究2502001501005000.51.0纤维素酶添加量/%0.51.0复合酶添加量/%-甘露醇；-海藻酸；-多糖1:251:30373002502001501005001.52.01.52.5图1不同酶类及添加量对海带浸提效果的影响45-甘露醇；-海藻酸；-多糖2.02.51:351:400-甘露醇；-海藻酸；-多糖(b)40图4酶解温度对海带浸提效果的影响于复合酶对海带的酶解，从而影响提取效果。当酶解温度为5 5 时，海藻酸、甘露醇和多糖的提取量达到最大。因此，选择5 5 为最佳酶解温度。2.1.5酶解时间对海带浸提效果的影响酶解时间对海带浸提效果的影响见图5。35030025020015010050030-甘露醇；-海藻酸；-多糖图5 酶解时间对海带浸提效果的影响由图5 可知，海藻酸、甘露醇和多糖的提取量随着酶解时间的延长，逐渐增加；当酶解时间为120min时，三者得率均达到最大；之后随着酶解时间的延长，得率不再增加。因此，酶解最佳时间为120 min。2.2正交设计对海带浸提效果的影响根据单因素试验结果，选取酶添加量、料液比、酶解温度和酶解时间对海带浸提效果进行正交设计试验，以浸提液中的甘露醇、海藻酸、多糖提取量为考查指标。海带提取的正交试验结果见表2。由表2 可知，各因素对海带浸提液中甘露醇和多糖提取量的影响最显著的是料液比（C），之后依0.25果胶酶添加量/%350300.3.u/吾25020015010075000.500.751.001.25600-甘露醇；-海藻酸；-多糖(c)5055酶解温度/90120酶解时间t/min0.25木瓜蛋白酶添加量/%60651501800.500.751.001.2538试验号123456789K,215.143 203.990 183.910 200.537甘露醇196.827208.143 214.767 207.387提取量K3193.880193.717 207.173 197.827/mggR21.263 14.42630.8579.460K288.333274.793 204.507 232.403海藻酸K2227.7872233.027262.400 238.057提取量K190.467198.767 239.680 236.127/mgg*lR97.86676.026 57.8935.654K117.873110.400 119.000 109.640多糖K2115.827116.477 117.703 115.060提取量105.763112.587 210.997 114.763I mggR12.1106.07716.2405.420次是酶解时间（A）、酶解温度（B）和复合酶添加量(D)；而对海藻酸提取量的影响最显著的是酶解时间(A），之后依次是酶解温度（B)、料液比（C）和复合酶添加量（D）。甘露醇、海藻酸和多糖的最佳浸提组合分别是A,B2C2D2、A;BC 2 D 2、A,B2 C,D 2。为了更好地确定海带的最佳浸提条件，对3种组合进行验证性试验。验证性试验见表3。表3验证性试验指标A,B,C2D2甘露醇提取量227.68海藻酸提取量320.24多糖提取量120.75由表3可知，对甘露醇、海藻酸及多糖含量较高的组合进行验证试验，可确定最佳组合为A,B2C2D2，即复合酶添加量为1.5%，料液比为1：35，酶解温度为5 5，酶解时间为9 0 min，在该酶解条件下，海带浸提液中甘露醇、海藻酸和多糖的提取量分别为2 40.19，32 6.15，12 6.7 5 mg/g。3结论通过单因素试验和正交试验对复合酶酶解海带获得海带浸提液的工艺进行研究，得到最佳的酶解工艺为复合酶添加量1.5%，料液比1：35，酶解温度5 5，酶解时间90 min，在该酶解条件下，海带浸提液中甘露醇、海藻酸和多糖的提取量分别为农产品加工表2 海带提取的正交试验结果240.19，32 6.15，12 6.7 5 m g/g。复合酶对海带进行酶解，跟传统的热水浸提法、酸碱浸提法、单一酶解甘露醇海藻酸多糖AB1112132122233132332023年第9期CD提取量提取量提取量/mgg/mg*g*l1/mggl11197.73293.45117.4522239.59315.23127.6533208.11256.32108.5223207.66294.52119.2331206.83226.31105.2412175.99162.53123.0132206.58236.4194.5213178.01157.54116.5421197.05177.45106.23/mg:glA,B2C;D2A,B2C2D2234.15240.19317.25326.15125.10126.75法等提取方法，具有时间短、提取效率高、反应条件温和等优点，为今后海带资源的高值化加工提供更广阔的前景。参考文献：1郝一生。再说海带的营养价值与药用功效，湖南农机，2 0 14，41(12)：9 7.2 姜雪，刘楠，孙永，等.基于主要成分分析的鲜海带营养品质评价 J】：食品工业科技，2 0 18，39（19)：2 2 0-224,231.3 倪辉，王晓林，姜泽东，等.海带生长初期与成体期食品原料学特性 J】.食品科学，2 0 2 2，43（2 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2.(下转第43页）2023年第9期籽粕饼干配方具有一定的可行性和准确性。2.3秋葵籽饼干的营养指标及微生物指标的测定结果秋葵籽粕饼干的营养指标及微生物指标见表5。表5 秋葵籽粕饼干的营养指标及微生物指标营养指标微生物指标水分蛋白质检测项目1%/g:(100g)-l测定结果3.2 0 0.1410.40 0.36对最优配方制得成品饼干的营养指标及微生物指标进行测定，其中蛋白质含量为（10.40 0.36）g/100g，脂肪含量为（2 5.30 0.2 5）g/100g。微生物指标均符合GB71002015食品安全国家标准中的限量标准。3结论为加强秋葵籽资源的综合利用，以秋葵籽粕粉和低筋面粉为主要原料制作饼干。经过单因素试验和正交试验，结合模糊感官评定方法，得出秋葵籽粕饼干的最优配方为白砂糖添加量2 5%，秋葵籽添加量30%，黄油添加量15%，奶粉添加量2 5%，在此配方下制得的秋葵籽饼干口感酥脆、甜度适中，富含丰富的蛋白质和脂肪。秋葵籽粕的加人不仅改善了饼干的风味，增加了人体获得优质蛋白的来源，而且提高了秋葵籽的综合利用率，为秋葵籽的综合利用提供了技术参考依据。参考文献：1 芮鸿飞，周波，方佳宁，等.黄秋葵和红秋葵营养成分及评价 J】营养学报，2 0 18（2)：191-192.2王金亭.黄秋葵的活性成分及其生理活性研究进展 食品研究与开发，2 0 18，39（19：4.3李双芳，等：基于模糊感官评价法优化黄秋葵籽粕饼干工艺研究脂肪菌落总数大肠杆菌霉菌/g(100g)-1/CFUgl/CFUgl/CFUg25.30 0.2545.00 2.10高尚，高玲，张如莲.黄秋葵营养与功能成分研究进展43】.中国热带农业，2 0 15（6 3)：46-49.4 单承莺，马世宏，张卫明.保健蔬菜黄秋葵的应用价值与前景 J】中国野生植物资源，2 0 12，31（2)：6 8-71.5 徐丽，刘迪发，张如莲，等.黄秋葵种子研究进展 中国农学通报，2 0 14，30（2 2）：97-10 1.6 张晓蕾.黄秋葵种子食用价值研究进展 】.中国果菜，2017,37(1):4.7董增，章建国，陈忆，等.黄秋葵籽粕分离蛋白理化性质015.00 1.14及营养评价.安徽农业科学，2 0 13，41（14)：6 447-6 449.8 詹忠根，李煜键，张宇.黄秋葵种子主要营养成分测定营养学报，2 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