膳食纤维在蔬菜、水果、粗粮杂粮、豆类及菌藻类等食物中含量丰富，根据溶解性不同可分为可溶性膳食纤维（SDF）和不溶性膳食纤维（IDF），该元素虽然不能被人体消化吸收，但具有重要的生理作用[1]。张灿等[2]和陶春生[3]分别将刺梨膳食纤维提取物和麦麸膳食纤维添加到面条中，改善了面条的煮制特性和咀嚼性，增加了面条的麦香味。谢婷等[4]研究表明，膳食纤维具有良好保持油、水体系平衡和凝胶的功能，使产品口感润滑，是理想的脂肪替代品，可以应用到肉制品加工中。
甜菜作为一种重要的经济作物，广泛用于制糖、饲料和食品加工等行业，甜菜粕为甜菜压榨制糖后剩余的废渣，具有较高的营养价值。利用甜菜渣生产食用膳食纤维可有效提高其利用率，且甜菜渣膳食纤维具有持水性高、胶体形成能力强和原料廉价易得等特点[5]。甜菜渣膳食纤维有关研究已取得一定进展[6-7]，研究内容包括其化学结构，对人体生理功能的调节作用及其作用机制、工业化提取工艺的优化、改性技术的开发，以及在重金属废水处理中的应用等多个领域。这些研究不仅大幅提升了甜菜渣的利用价值，同时防止其因腐败变质导致的环境污染问题。本研究分析了甜菜渣的主要成分，比较了化学法和酶解法的膳食纤维提取率，测定提取膳食纤维的膨胀力和持水力，为今后甜菜渣膳食纤维的应用提供依据，为甜菜渣的有效利用和生产研究提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与仪器
甜菜，市场采购；α-淀粉酶，纤维素酶，无水乙醇，硫酸铜，硼酸，氢氧化钠，0.1 mol/L盐酸溶液，斐林试剂A液（硫酸铜溶液）和B液（酒石酸钾钠和氢氧化钠混合溶液）均为分析纯试剂，均购自国药集团化学试剂有限公司。FA1004B电子天平，上海精密仪器仪表有限公司；DS-1高速组织捣碎机，无锡莱浦仪器设备有限公司；DHG-9620真空干燥箱，上海恒科亿丰实验仪器有限公司；高速台式离心机（TDL—5—A），上海安亭仪器厂。
1.2 试验方法
收集制糖后的甜菜渣，用大量清水冲洗，并适当搅拌去除甜菜渣上残留的糖分、澄清剂等，以及其他表面杂质。清洗后置于托盘中自然风干，将甜菜渣摊开8 cm左右厚度自然晾晒2 d左右，经常翻动，防止发霉。热风干燥机调至60~80 ℃进行干燥，干燥后用粉碎机将甜菜渣粉碎过60目筛，密封后放干燥处储存备用。
1.3 测定指标及方法
1.3.1 甜菜渣成分测定
（1）酶—重量法测定膳食纤维含量：先对甜菜渣样品进行酶解，然后通过乙醇沉淀得到膳食纤维残渣，经过滤、洗涤、干燥和称重等步骤，计算膳食纤维的含量；同时测定甜菜渣中SDF和IDF含量。（2）重量法测定果胶含量：先将甜菜渣样品用酸提取，然后加入钙盐，使果胶沉淀，以确定果胶的含量。（3）酸水解—斐林试剂法测定淀粉含量：准确称取样品，放入锥形瓶中进行酸水解，再用氢氧化钠溶液中和水解液进行斐林试剂反应，通过滴定法，计算出样品中的葡萄糖含量，进而推算出淀粉含量。（4）凯氏定氮法测定蛋白质含量：准确称取样品，加入硫酸铜—硫酸钾催化剂消化至溶液呈蓝绿色澄清透明，加热冷却后，加入适量的氢氧化钠溶液进行蒸馏。滴定吸收液，记录消耗盐酸的体积，计算蛋白质含量。
1.3.2 甜菜渣中膳食纤维的提取
（1）化学法提取：甜菜渣→碱浸泡（75 ℃，30 min）→酸浸泡→过滤，其中滤渣脱色（3%双氧水，20 min）干燥→IDF，滤液沉淀→过滤→滤渣干燥→SDF。（2）酶解法提取：①单一酶处理法：甜菜渣→α-淀粉酶水解（45 ℃，45 min）→水浴灭酶（100 ℃，30 min）→离心（3 000 r/min，5 min），离心后滤渣烘干→IDF沉淀，上清液沉淀（加入无水乙醇）→离心（3 000 r/min，5 min）→SDF；②复合酶处理法：甜菜渣→α-淀粉酶水解（45 ℃，45 min）→水浴灭酶（100 ℃，30 min）→纤维素酶水解（45 ℃，45 min）→水浴灭酶（100 ℃，30 min）→离心（3 000 r/min，5 min），离心后滤渣烘干→IDF，上清液沉淀（加入无水乙醇）→离心（3 000 r/min，5 min）→SDF。总膳食纤维提取率计算如式（1） 。
总膳食纤维提取率（%）=（IDF+SDF）/样品重量×100
1.3.3 甜菜渣膳食纤维的膨胀力和持水力
膳食纤维膨胀力：分别称取SDF、IDF 1 g放入10 mL量筒，读取记录其体积，将产品转移至50 mL量筒中再加入50 mL蒸馏水，搅拌均匀后在室温条件下放置24 h，再次读取记录其体积。计算如式（2） 。
膨胀力（mL/g）=[膨胀后产品体积－干产品体积]/产品干重
（2）膳食纤维持水力：分别称1 g SDF、IDF粉末，加入适量蒸馏摇匀静置1 h，滤纸过滤后称量并记录膳食纤维质量。计算如式（3）。
持水力（g/g）=[产品湿重－产品干重]/产品干重
1.4 数据处理
使用Excel软件对数据进行处理分析。
2 结果与分析
2.1 甜菜渣成分
由表1可知，膳食纤维是甜菜渣的重要成分，含量为43.57 g/100 g。其中，IDF含量高于SDF，甜菜渣还含有一定量的淀粉，蛋白质和果胶含量较少。
表1 甜菜渣成分 (g/100 g) |
| 成分 | 含量 |
|---|---|
| 膳食纤维 | 43.57 |
| SDF | 10.89 |
| IDF | 32.68 |
| 果胶 | 5.41 |
| 淀粉 | 10.23 |
| 蛋白质 | 5.52 |
2.2 甜菜渣膳食纤维的提取
由于甜菜渣中SDF含量不高，淀粉含量也较少，酶解时分别比较了只添加α-淀粉单一酶水解和既添加α-淀粉酶又添加纤维素酶两种水解酶的提取率。由表2可知，化学提取法、单一酶解法和复合酶解法的提取率分别为43.65%、47.38%和65.27%，复合酶解法提取的膳食纤维得率相对较高。化学法提取过程中用碱和酸浸泡，可能会破坏膳食纤维，或者可能会产生一些其他反应使膳食纤维含量减少。
表2 甜菜渣膳食纤维不同提取法的得率比较 |
| 方法 | 膳食纤维 | 质量/g | 提取率% |
|---|---|---|---|
| 化学提取法 | SDF | 0.59 | 43.65 |
| IDF | 0.61 | ||
| 单一酶解法 | SDF | 0.81 | 47.38 |
| IDF | 0.83 | ||
| 复合酶解法 | SDF | 1.96 | 65.27 |
| IDF | 5.17 |
2.3 甜菜渣膳食纤维的膨胀力和持水力
3 结论与讨论
本研究发现，甜菜渣中的主要成分是膳食纤维，膳食纤维主要为IDF，同时含有少量的淀粉和蛋白质。酶解法提取膳食纤维是通过多种酶的共同作用去除食材中的蛋白质、淀粉、脂类和还原糖类等非膳食纤维组分[9]。试验中添加的α-淀粉酶可以分解甜菜渣中的淀粉，纤维素酶能分解纤维素和半纤维素，能更精准地去除杂质，将膳食纤维更好地释放出来，获得更高的得率。本研究发现，提取膳食纤维过程中，化学法提取的膳食纤维得率较低，与许锡凯等[10]研究结果一致。化学试剂的残留会直接影响膳食纤维的品质，酸碱处理也会降低膳食纤维的持水性和膨胀性[11]。采用酶解法可以提高膳食纤维的提取率，其中添加α-淀粉酶和纤维素酶两种酶，其提取率最高，为65.27%。本研究发现，提取的膳食纤维中SDF的膨胀力和持水力较强。
综上，本研究分析了甜菜渣化学成分，提取了其膳食纤维，测定其膨胀力和持水力，结果表明，膳食纤维是甜菜渣的重要组成成分，复合酶解法的膳食纤维提取率最高，为65.27%，其中SDF持水力和膨胀力均较高。研究结果为甜菜渣膳食纤维的进一步提取利用提供参考。