香菇是全球第二大食用菌，我國年產(chǎn)量達 1188.21 萬 t，香菇柄占其質(zhì)量的 25%~30%，但因粗纖維含量高、適口性差，加工中未被充分利用，造成原料浪費。膳食纖維被稱為 “第七大營養(yǎng)素”，分為可溶性(SDF)和不溶性(IDF)兩類，具有預(yù)防肥胖、降血糖血脂等功效。天然膳食纖維中 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、化學(xué)、生物法及聯(lián)合法，研究表明超聲波輔助酶解是改善膳食纖維性能的有效方法。本研究采用超聲波輔助纖維素酶法提取香菇柄膳食纖維，優(yōu)化工藝并比較 SDF 和 IDF 的性質(zhì)，以提高香菇柄綜合利用價值。

　　1 材料與方法

　　1.1 材料與儀器

　　材料：香菇柄(西峽縣雷氏菇品購銷有限公司)、纖維素酶(北京索萊寶科技有限公司)、DPPH、TPTZ 等試劑。

　　儀器：高速萬能粉碎機、超聲波清洗機、冷凍離心機、紫外分光光度計等。

　　1.2 試驗方法

　　1.2.1 材料預(yù)處理

　　挑揀香菇柄，去除霉變個體及雜質(zhì)，60℃熱風(fēng)干燥至水分含量 5% 左右，粉碎過 60 目篩，-40℃保存。

　　1.2.2 超聲波輔助纖維素酶提取 DF 工藝

　　取 2 g 香菇柄粉，按特定料液比加水，調(diào)節(jié) pH，加纖維素酶，超聲處理后沸水浴滅酶，得酶解液用于提取膳食纖維。

　　1.2.3 香菇柄 SDF 提取單因素試驗

　　以料液比、酶解 pH、時間、溫度、超聲功率、纖維素酶添加量為因素，探究對 SDF 提取率的影響。

　　1.2.4 正交試驗優(yōu)化

　　基于單因素結(jié)果，選取酶解 pH、纖維素酶添加量、酶解時間設(shè)計 3 因素 3 水平正交試驗(表 1)，以 SDF 提取率為指標。

　　因素水平

　　123

　　酶解 pH 值 A357

　　纖維素酶添加量 /% B0.20.61.0

　　酶解時間 /minC205080

　　1.2.5 膳食纖維的測定

　　參照 GB 5009.88-2014，酶解后抽濾得 IDF，濾液加 4 倍體積 95% 乙醇醇沉，抽濾烘干得 SDF。

　　1.2.6-1.2.13 理化性質(zhì)及抗氧化活性測定

　　持水力(WHC)：稱取 0.5 g 樣品，加 70 mL 去離子水，靜置 1 h 后離心，計算公式為 WHC(g/g)=(M1?−M2?)/M2?，其中 M1? 為樣品濕質(zhì)量，M2? 為樣品干質(zhì)量1。

　　持油力(OHC)：稱取 0.5 g 樣品，加 25 mL 花生油，靜置 1 h 后離心，計算方法同 WHC2。

　　膨脹性(SC)：稱取 0.5 g 樣品于量筒中，加 5 mL 蒸餾水靜置 24 h，公式為 SC(mL/g)=(V1?−V2?)/m，V1? 為最終體積，V2? 為初始體積，m 為樣品質(zhì)量3。

　　陽離子交換能力(CEC)：樣品與鹽酸溶液混合靜置后，用氫氧化鈉滴定，公式為 CEC(mmol/g)=0.1×V/m，V 為消耗 NaOH 體積，m 為樣品質(zhì)量4。

　　DPPH 自由基清除能力：樣品液與 DPPH 溶液反應(yīng)后，于 517 nm 測吸光值，清除率公式為 S=[A0?−(A1?−A2?)]/A0?×100%，A0? 為對照吸光值，A1? 為樣品 + DPPH 吸光值，A2? 為樣品 + 乙醇吸光值5。

　　葡萄糖吸附能力(GAC)：樣品與葡萄糖溶液混合振蕩后離心，檢測上清液葡萄糖含量，公式為 GAC=(n1?−n2?)/m，n1?、n2? 分別為原溶液和吸附后溶液的葡萄糖量6。

　　傅里葉變換紅外光譜分析：樣品與溴化鉀混合壓片，掃描區(qū)間 4000~400 cm?¹7。

　　鐵離子還原能力(FRAP)：配制 FRAP 工作液，與樣品反應(yīng)后于 593 nm 測吸光值，結(jié)果以 mmol FeSO?/g 表示8。

　　1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

　　使用 Excel 和 SPSS 18.0 進行數(shù)據(jù)整理和顯著性分析(P<0.05 為差異顯著)，Origin 2021 繪圖，每組試驗重復(fù) 3 次9。

　　2 結(jié)果與分析

　　2.1 香菇柄膳食纖維測定

　　香菇柄中總膳食纖維、SDF 及 IDF 含量分別為 60.45%、4.45% 和 56.7%，SDF 僅占總膳食纖維的 7.36%，IDF 占 93.80%，表明需提高 SDF 得率10。

　　2.2 香菇柄 SDF 提取單因素試驗

　　超聲功率：功率 400 W 時 SDF 提取率達 5.37%，過高功率會破壞 SDF 結(jié)構(gòu)11。

　　料液比：1:20 時提取率最大(5.65%)，溶劑過多會降低酶與底物反應(yīng)效率12。

　　酶解 pH：pH 6 時提取率最高(6.74%)，pH 影響酶活性及構(gòu)象13。

　　酶解時間：35 min 時提取率 6.69%，過長時間酶活性下降且底物抑制作用增強14。

　　纖維素酶添加量：0.6% 時提取率 5.55%，過量酶會使 SDF 降解為低聚糖15。

　　酶解溫度：60℃時提取率最高，溫度過高酶失活16。

　　2.3 正交試驗

　　正交試驗結(jié)果顯示，影響因素主次為纖維素酶添加量(B)> 酶解 pH(A)> 酶解時間(C)，最優(yōu)條件為 A?B?C?(pH 7、酶添加量 1.0%、時間 80 min)，此條件下 SDF 提取率 6.75%17。

　　2.4 理化性質(zhì)的測定

　　持水力、持油力、膨脹性：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，因酶解破壞 IDF 結(jié)構(gòu)，而 SDF 孔隙更大18。

　　陽離子交換能力：SDF 的 CEC 更強，因超聲酶解暴露更多羥基、羧基等基團19。

　　葡萄糖吸附能力：SDF 的 GAC(3.51 mmol/g)優(yōu)于 IDF，因其比表面積和孔隙率更大20。

　　傅里葉變換紅外光譜：SDF 和 IDF 均具多糖特征峰，超聲降解未改變多糖官能團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團更多22。

　　3 結(jié)論

　　超聲波輔助纖維素酶法可顯著提高香菇柄 SDF 提取率，最優(yōu)條件下提取率達 6.75%23。

　　SDF 的膨脹性、CEC、GAC 及抗氧化活性優(yōu)于 IDF，IDF 的 WHC 和 OHC 更優(yōu)23。

　　本研究為香菇柄加工利用提供理論依據(jù)，可提高其利用率和附加價值

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