膳食纤维(dietary fiber,DF)广泛存在于谷物、蔬菜、水果及菌藻类等食物中,对人体有着重要的生理功能,被称作有益于人类生命健康的“第七大营养素”[1]。中国营养学会将膳食纤维定义为在人体内不易被消化酶消化的多糖类食物成分的总称[2]。依据其溶解性差异可划分为不溶性膳食纤维(insoluble dietary fiber,IDF)和可溶性膳食纤维(soluble dietary fiber,SDF)[3]。研究发现,膳食纤维对于保持健康、预防疾病有重要作用[4]。膳食纤维的高持水力和膨胀力能增加肠道蠕动,加速排泄速度[5-6];高持油力能抑制食物中脂肪流失,降低血液中的胆固醇[7-8];高阳离子交换能力能吸附排毒、降低血压[9-10]。膳食纤维的这些理化性质使其能有效减少和预防冠心病、糖尿病、高血压、肥胖症、心肌梗塞、结肠炎、便秘等疾病的发生[1,11-12]。

辣椒(Capsicum annuum L.)属茄科辣椒属一年生或多年生草本植物。作为果菜类蔬菜和调味品,在我国已经有400余年的栽培历史[13],我国现已成为世界上最大的生产和消费大国[14]。近年来,随着辣椒加工业的快速发展,各种辣椒制品层出不穷,伴随着大量的副产物产生,尤以占辣椒干重30%～60%的辣椒籽最多[15],其中少部分辣椒籽作为动物饲料,但大部分未能有效利用而被当作废弃物处理,造成环境污染和资源浪费[16]。辣椒籽含有丰富的膳食纤维、油脂、蛋白质、维生素等物质[15]。目前,国内外对于辣椒籽的开发利用,主要集中在辣椒籽油脂的提取和蛋白加工。毛永杨等[17]采用酶解-乙醇辅助法提取辣椒籽油,袁唯等[18]采用复合酶法提取辣椒籽油。MELGAR-LALANNE等[19]研究了水、有机溶剂、微波辅助、超声辅助以及超临界流体萃取等多种萃取方法提取辣椒籽油。对榨油后的辣椒籽粕,则用于辣椒籽蛋白的提取。马燕等[20]以高压脱脂辣椒籽为原料,通过高压分离辣椒籽蛋白。LI等[21]采用超声辅助提取甜椒籽蛋白。但是,以辣椒籽为原料提取膳食纤维的研究报道较少。

为了探究辣椒籽膳食纤维提取工艺及其益生价值, 本研究以辣椒籽为材料, 采用碱法进行提取, 并对该工艺进行响应面分析, 研究辣椒籽IDF提取工艺最佳参数和特性, 以期为辣椒籽膳食纤维的开发利用提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

“黔辣10号”辣椒籽,贵州省农科院辣椒所提供;氢氧化钠(分析纯),贵州赛兰博科技有限公司;无水乙醇(分析纯,永博馨生物科技有限公司);纤维素含量测定试剂盒、木质素含量测定试剂盒,南京集测生物科技有限公司半纤维素含量测定试剂盒,北京索莱宝科技有限公司。

1.2 仪器与设备

HC-500T2高速多功能粉碎机,永康市天琪盛世工贸有限公司;Smart-Q30超纯水处理系统,上海和泰仪器有限公司;GZX-9140MBE电热鼓风干燥箱,上海博讯实业有限公司医疗设备厂;ME203T/02电子天平,梅特勒托利多仪器有限公司;HWS12数显恒温水浴锅,上海博远实业有限公司医疗设备厂;扫描电镜,ZEISS公司。

1.3 实验方法

1.3.1 提取工艺流程

辣椒籽IDF的提取工艺如下所示:

辣椒籽→干燥→粉碎过60目筛→脱脂→脱脂辣椒籽粉→加NaOH溶液→碱解→抽滤→滤渣→洗涤→干燥→IDF

1.3.2 操作要点

原料预处理:辣椒籽干燥粉碎, 过60目筛, 用无水乙醇按料液比1∶2.5 (g∶mL)于60 ℃浸泡3 h,重复3次,得到脱脂辣椒籽粉。碱解:称取1.000 g脱脂辣椒籽粉按料液比加入适量的NaOH溶液,恒温碱解相应时间。干燥:碱解完成,抽滤取滤渣,洗涤至中性,烘干称重,平行试验3次,按公式(1)计算IDF提取率。

(1)

式中:R,IDF的提取率,%;m1,干燥IDF质量,g;m2,脱脂辣椒籽粉质量,g。

1.3.3 单因素试验

固定反应条件:料液比1∶25 (g∶mL),碱解温度50 ℃,碱解时间60 min,考察不同NaOH浓度(0.15、0.2、0.25、0.3、0.35 mol/L)对IDF提取率的影响。

固定反应条件:NaOH浓度0.25 mol/L,碱解温度50 ℃,碱解时间60 min,考察不同料液比(1∶15、1∶20、1∶25、1∶30、1∶35,g∶mL)对IDF提取率的影响。

固定反应条件:NaOH浓度0.25 mol/L,料液比1∶25(g∶mL),碱解温度50 ℃,考察不同碱解时间(30、60、90、120、150 min)对IDF提取率的影响。

固定反应条件:NaOH浓度0.25 mol/L,料液比1∶25(g∶mL),碱解时间60 min,考察不同碱解温度(40、50、60、70、80 ℃)对IDF提取率的影响。

1.3.4 Box-Behnken试验设计

在单因素试验的基础上,选取NaOH浓度(A)、料液比(B)、碱解时间(C)及碱解温度(D)4个因素为自变量,以IDF提取率为响应值,采用Box-Behnken中心组合试验设计进行响应面试验,试验因素水平设计见表1。

1.4 辣椒籽IDF成分测定

膳食纤维含量按照GB/T 5009.88—2014《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》方法检测;蛋白质按照GB/T 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》方法检测;纤维素含量、木质素含量、半纤维素含量按照试剂盒方法检测。

1.5 辣椒籽IDF特性测定

1.5.1 持水力的测定[22]

称取0.500 g(m1)干燥的样品,置于15 mL离心管中,加入10 mL蒸馏水,37 ℃水浴5 h后取出,4 000 r/min离心20 min,去掉多余的水,用滤纸吸干游离的水分,称量样品湿质量(m2)。持水力用公式(2)计算:

持水力

(2)

1.5.2 溶胀力的测定[23]

称取1.000 g(m)干燥的样品,置于10 mL量筒中,记录此时干品在量筒内的体积(V1),量筒中加入足量蒸馏水,震荡均匀,37 ℃下静置24 h后,记录此时量筒内的体积(V2)。溶胀力利用公式(3)进行计算。

溶胀力

(3)

1.5.3 持油力的测定[24]

称取0.500 g(m1)干燥的样品,置于15 mL离心管中,加入5 mL的大豆油,充分摇匀混合,37 ℃下静置5 h后,4 000 r/min离心20 min,去掉多余的油,滤纸吸干游离的大豆油,称量持油后样品质量(m2)。持油力根据公式(4)计算持油力:

持油力

(4)

1.6 辣椒籽IDF结构分析

将干燥辣椒籽IDF粉末固定于双面导电的样品台上,在真空中喷镀金膜,采用扫描电镜观察并拍照记录。

1.7 数据分析

单因素试验采用SPSS 26软件进行统计学分析和Excel 2010作图,响应面试验采用Design-Expert8.0.6软件进行分析和Origin 2021作图。

2 结果与分析

2.1 单因素试验结果

2.1.1 NaOH浓度对辣椒籽IDF提取率的影响

NaOH浓度对辣椒籽IDF提取率的影响如图1所示,在碱浓度为0.15～0.2 mol/L时,辣椒籽 IDF 提取率逐渐下降,可能是碱浓度较低,辣椒籽粉碱解不充分,IDF提取不完全;随着碱浓度的增加,碱溶性物质被逐渐碱解,IDF从辣椒籽粉中溶出增多,IDF提取率增大,当碱浓度增加到0.25 mol/L时,提取率达最大值,为69.15%;此时,继续增加碱浓度,IDF提取率反而下降,可能是因为过高的碱浓度,导致膳食纤维物质间的氢键断裂[25],增加了IDF的溶解性,使得提取率下降。因此初步确定辣椒籽IDF提取碱浓度为0.25 mol/L。

2.1.2 料液比对辣椒籽IDF提取率的影响

由图2可知,随着料液比的增加,辣椒籽IDF提取率先增大后减小。在料液比(g∶mL)为1∶15～1∶20时,IDF提取率随料液比增大而上升,当料液比为1∶20时,提取率达最大值,为68.13%;这是因为溶剂量增加会使辣椒籽粉与更多的溶剂分子发生接触,增加IDF分子的溶出量及溶出速度,使得提取率增大;但当料液比超过1∶20时,提取率随料液比增大反而下降,这是由于过多的提取液可能破坏IDF结构,使IDF降解为可溶性小分子,导致提取率下降。因此初步确定辣椒籽IDF提取料液比为1∶20。

2.1.3 碱解时间对辣椒籽IDF提取率的影响

由图3可知,辣椒籽IDF的提取率随提取时间的延长呈现先增大后趋于平稳最后快速减小的趋势。当碱解时间小于90 min时,随着时间的延长,辣椒籽粉中IDF分子溶出增多,提取率显著上升;当碱解时间在90～120 min时,IDF提取率基本稳定,提取效果相当,这可能因为辣椒籽中 IDF含量有限;此后继续延长碱解时间,过长的反应时间导致膳食纤维软化,IDF中的纤维素、半纤维素发生大量水解,导致提取率迅速下降[26]。因此,综合考虑提取率和时间,选择碱解时间90 min为最佳的提取时间。

2.1.4 碱解温度对辣椒籽IDF提取率的影响

由图4可知,辣椒籽IDF的提取率随着碱解温度的升高,呈现下降趋势。这与李加兴等[27]研究的结果类似,当温度较低时,虽然提取率高,但碱解不完全,IDF杂质多;随着温度升高,非膳食纤维类物质逐渐碱解完全,IDF在碱液中溶出达到平衡,提取率趋于平缓;继续升高温度,加速分子运动,碱液对膳食纤维的破坏能力增强,使IDF降解,导致提取率迅速下降。综合考虑,选择碱解温度50 ℃为最佳的提取温度。

2.2 Box-Behnken试验结果

2.2.1 数学模型的建立与显著性分析

采用Design-Expert 8.0.6软件对Box-Behnken试验结果进行响应面分析,试验结果如表2所示,方差分析结果如表3所示。对表2的试验结果进行统计分析,经回归拟合,可建立如下二次回归方程:

Y=66.88+0.51A+0.11B-0.72C-1.84D-0.78AB-0.09AC+0.49AD-0.51BC+0.21BD-0.84CD-1.03A2-0.36B2-1.26C2-0.91D2

由表3分析结果可知,该二次回归方程的模型项极显著(P<0.01),表明与实际情况拟合度好;一次项中的A、C、D以及二次项中的A2、C2、D2都表现出极显著影响,交互项中AB、CD影响极显著,AD、BC影响显著,失拟项不显著(P=0.284 6),说明非试验因素对试验结果影响不大。预测值与试验值有高度相关性表示模型调整确定系数,本试验中为0.926 8,说明试验数据可靠性较高,可以用此模型来分析和预测碱法提取辣椒籽IDF的工艺条件。由F值大小比较可知,各因素对辣椒籽IDF提取率的影响大小依次为:D(碱解温度)>C(碱解时间)>A(NaOH浓度)>B(料液比)。

2.2.1 响应面分析

响应面是响应值对各试验因素所构成的立体图,通过曲面图的陡峭程度、颜色变化以及等高线排列的密集程度可判断因素间的交互效应对响应值的影响大小,等高线的形状反映了因素之间交互作用的显著程度,等高线呈椭圆形时,表明交互作用显著[28]。由图5可知,NaOH浓度与料液比(AB)、NaOH浓度与碱解温度(AD)、碱解时间与碱解温度(BC)、碱解时间与液料比(CD)等交互项曲面陡峭且等高线呈椭圆形,表明其对辣椒籽IDF提取率影响显著,这与方差分析结果一致。

2.2.1 最佳工艺条件确定与验证

对提取率取最大值,利用软件分析得到最佳提取条件:NaOH浓度0.26 mol/L、碱解时间93.76 min、碱解温度40 ℃、料液比1∶17.99 (g∶mL),此条件下的辣椒籽IDF提取率理论值为67.83%。结合实际可操作性,本研究选取NaOH浓度0.26 mol/L、碱解时间94 min、碱解温度40 ℃、料液比1∶18(g∶mL),在此条件下进行验证实验,IDF提取率平均值为68.01%,与理论值较为接近,说明该回归模型与实际情况的拟合较好,可用于提取辣椒籽中的不溶性膳食纤维。尽管最佳工艺条件下IDF提取率高,但可能低温下IDF杂质多,纯度低。因此,后续研究可以纯度为提取指标,探究辣椒籽IDF提取工艺。

2.3 IDF理化特性

持水力、持油力和溶胀力的大小是衡量膳食纤维品质好坏的重要指标,与膳食纤维的含量、粒径、比表面积、电荷密度及疏水性能等有关[29]。图6显示不同目数下辣椒籽IDF的持水力、持油力和溶胀力大小。由图6可知,与未筛分IDF相比,筛分后IDF的持水力、持油力和溶胀力随着筛分目数增加均呈现出下降趋势,在筛分目数为20目时最大,分别为 4.72 g/g、2.83 g/g和2.8 mL/g,这与阮征等[29]的研究结果一致。综上,粒度为20目时辣椒籽IDF理化性质最佳。尽管在此研究中IDF的粒度越大,理化性质越好,但在实际生产中,添加粒度大的IDF可能影响产品品质。因此,在实际生产中选择何种粒度的IDF有待进一步研究。

2.4 IDF成分分析

由表4可知,最佳工艺条件下提取的辣椒籽IDF样品中,膳食纤维为主要组成成分,含量可达80.93%,不溶性膳食纤维含量为80.41%,蛋白质作为杂质,含量低仅占7.54%;纤维素、半纤维素以及木质素含量总和为60.38%,是DF的主要组成成分。这些结果表明碱法提取的辣椒籽IDF纯度高杂质少。

2.5 IDF结构表征

图7为辣椒籽IDF放大1 000倍和10 000倍的扫描电镜图。经过碱处理提取的IDF结构被破坏,表面破碎,呈现出带有孔隙的结构。微观结构的改变使得IDF更具有吸附性,从而提高IDF的理化性质。

3 结论

本研究以辣椒籽为原料提取不溶性膳食纤维,通过单因素试验,利用响应面分析得到碱法提取辣椒籽IDF最佳工艺条件为:NaOH浓度0.26 mol/L、碱解时间94 min、碱解温度40 ℃、料液比1∶18(g∶mL),辣椒籽IDF提取率为68.01%,膳食纤维含量可达80.93%;其持水力、持油力和膨胀力均与IDF目数呈负相关,在20目时最大,分别为4.72 g/g、2.83 g/g 和2.8 mL/g;扫描结果说明碱处理会破坏IDF结构,使其具有更优良的性质,这些性质是辣椒籽IDF开发利用的有益基础。本研究利用碱法提取辣椒籽膳食纤维,其工艺简便,实际操作性强,且提取的膳食纤维纯度高杂质少,可为辣椒籽的开发利用提供应用依据。

参考文献

[1] GARCIA-AMEZQUITA L E, TEJADA-ORTIGOZA V, SERNA-SALDIVAR S O, et al.Dietary fiber concentrates from fruit and vegetable by-products:Processing, modification, and application as functional ingredients[J].Food and Bioprocess Technology, 2018, 11(8):1 439-1 463.

[2] 扈晓杰, 韩冬, 李铎.膳食纤维的定义、分析方法和摄入现状[J].中国食品学报, 2011, 11(3):133-137.

HU X J, HAN D, LI D.The definition, analytic methods and intake status of dietary fiber[J].Journal of Chinese Institute of Food Science and Technology, 2011, 11(3):133-137.

[3] 涂凌云, 莫文凤, 刘涛, 等.果蔬副产品膳食纤维提取工艺及在食品工业应用研究进展[J].中国调味品, 2021, 46(7):176-180;185.

TU L Y, MO W F, LIU T, et al.Research progress on extraction technology of dietary fiber from fruit and vegetable by-products and its application in food industry[J].China Condiment, 2021, 46(7):176-180;185.

[4] PATHANIA S, KAUR N.Utilization of fruits and vegetable by-products for isolation of dietary fibres and its potential application as functional ingredients[J].Bioactive Carbohydrates and Dietary Fibre, 2022, 27:100295.

[5] DREW J E, REICHARDT N, WILLIAMS L M, et al.Dietary fibers inhibit obesity in mice, but host responses in the cecum and liver appear unrelated to fiber-specific changes in cecal bacterial taxonomic composition[J].Scientific Reports, 2018, 8(1):1-11.

[6] 乐卿清, 陈婷婷, 杨隆河, 等.羊栖菜膳食纤维的制备及其小鼠体内保肝与通便活性评价[J].国际药学研究杂志, 2020, 47(10):842-849.

LE Q Q, CHEN T T, YANG L H, et al.The preparation of dietary fibers from Sargassum fusiforme and evaluation of their hepatoprotective and laxative effects in mice[J].Journal of International Pharmaceutical Research, 2020, 47(10):842-849.

[7] 郭子楠, 潘京金, 贺明君, 等.降胆固醇功能性食品的研究进展[J].食品科学, 2022, 43(1):269-277.

GUO Z N, PAN J J, HE M J, et al.Advances in research on cholesterol-lowering functional foods[J].Food Science, 2022, 43(1):269-277.

[8] EVELYN M, SVEN-BASTIAAN H, ULRIKEl R K, et al.Gut microbiota link dietary fiber intake and short-chain fattyacid metabolism with eating behavior[J].Translational Psychiatry, 2021, (11):500-510.

[9] HAN S F, JIAO J, ZHANG W, et al.Dietary fiber prevents obesity-related liver lipotoxicity by modulating sterol-regulatory element binding protein pathway in C57BL/6 J mice fed a high-fat/cholesterol diet[J].Scientific Reports, 2015, 5(1):1-10.

[10] 张帅, 郭晓雪, 任丽琨, 等.酶法改性影响膳食纤维的构成及生物作用效果的研究进展[J].食品安全质量检测学报, 2022, 13(4):1 089-1 098.

ZHANG S, GUO X X, REN L K, et al.Research progress of enzymatic modification on the composition and biological effects of dietary fiber[J].Journal of Food Safety &Quality, 2022, 13(4):1 089-1 098.

[11] BADER UL AIN H, SAEED F, SULTAN M T, et al.Effect of thermally treated barley dietary fiber against hypercholesterolemia[J].Food Science &Nutrition, 2020, 8(10):5 259-5 266.

[12] SOLIMAN G.Dietary fiber, atherosclerosis, and cardiovascular disease[J].Nutrients, 2019, 11(5):1 155.

[13] 邹学校, 马艳青, 戴雄泽, 等.辣椒在中国的传播与产业发展[J].园艺学报, 2020, 47(9):1 715-1 726.

ZOU X X, MA Y Q, DAI X Z, et al.Spread and industry development of pepper in China[J].Acta Horticulturae Sinica, 2020, 47(9):1 715-1 726.

[14] CVETKOVIC T, RANILOVIC J, JOKIC S.Quality of pepper seed by-products:A review[J].Foods (Basel, Switzerland), 2022, 11(5):748.

[15] 王然. 辣椒籽膳食纤维面包的加工工艺及品质研究[J].粮食与油脂, 2018, 31(11):14-17.

WANG R.Study on processing technology and quality of pepper seeds dietary fiber bread[J].Cereals &Oils, 2018, 31(11):14-17.

[16] YLMAZ E, HÜRIYET Z, N, et al.Functional properties of the Capia pepper seed defatted press cakes[J].Waste and Biomass Valorization, 2017, 8(3):783-791.

[17] 毛永杨, 杨桐, 李智高, 等.酶解-乙醇辅助法提取灯笼椒中的辣椒籽油及其抗菌活性研究[J].中国调味品, 2020, 45(1):105-109.

MAO Y Y, YANG T, LI Z G, et al.Study on extraction of CapsicumSeed oil from bell pepper by EnzymolysisEthanol assisted method and its antibacterial activity[J].China Condiment, 2020, 45(1):105-109.

[18] 袁唯, 余亚英, 曹冠华, 等.云南丘北辣椒籽油酶法提取条件优化研究[J].食品科技, 2011, 36(3):253-256;260.

YUAN W, YU Y Y, CAO G H, et al.Optimization of extracting Qiubei chilli seed oil by solvent enzymatic method[J].Food Science and Technology, 2011, 36(3):253-256;260.

[19] MELGAR-LALANNE G, HERNNDEZ-LVAREZ A J, JIMÉNEZ-FERNÉNDEZ M, et al.Oleoresins from Capsicum spp.:Extraction methods and bioactivity[J].Food and Bioprocess Technology, 2017, 10(1):51-76.

[20] 马燕, 孟伊娜, 邹淑萍, 等.高压脱脂辣椒籽分离蛋白提取工艺优化及其功能特性研究[J].中国调味品, 2020, 45(8):54-60.

MA Y, MENG Y N, ZOU S P, et al.Study on extraction process optimization and functional properties of high-pressure degreased CapsicumSeed protein isolate[J].China Condiment, 2020, 45(8):54-60.

[21] LI M, WEN X, PENG Y, et al.Functional properties of protein isolates from bell pepper (Capsicum annuum L.var.annuum) seeds[J].Lebensmittel-Wissenschaft Und-Technologie, 2018, 97(2):802-810.

[22] KAUR B, PANESAR P S, THAKUR A.Extraction and evaluation of structural and physicochemical properties of dietary fiber concentrate from mango peels by using green approach[J].Biomass Conversion and Biorefinery, 2021,1740(2):6-16.

[23] KHAN G M, KHAN N M, KHAN Z U, et al.Effect of extraction methods on structural, physiochemical and functional properties of dietary fiber from defatted walnut flour[J].Food Science and Biotechnology, 2018, 27(4):1 015-1 022.

[24] MA Q Y, MA Z Y, WANG W X, et al.The effects of enzymatic modification on the functional ingredient - Dietary fiber extracted from potato residue[J].Lebensmittel-Wissenschaft Und-Technologie, 2021, 153(3):112511.

[25] 吴强, 陈韬, 朱姗, 等.藕渣不溶性膳食纤维提取工艺及其理化性质分析[J].食品工业科技, 2018, 39(20):158-164.

WU Q, CHEN T, ZHU S, et al.Extraction process of insoluble dietary fiber from lotus root residue and its physicochemical properties analysis[J].Science and Technology of Food Industry, 2018, 39(20):158-164.

[26] 刘红开, 李放, 张亚宏, 等.不同品种蚕豆种皮中膳食纤维的提取工艺优化及其理化特性[J].食品科学, 2016, 37(16):22-28.

LIU H K, LI F, ZHANG Y H, et al.Optimized extraction conditions and physicochemical characteristics of dietary fiber from faba bean testa from different cultivars[J].Food Science, 2016, 37(16):22-28.

[27] 李加兴, 梁先长, 黄诚, 等.响应面法优化火棘水不溶性膳食纤维提取工艺[J].食品科学, 2011, 32(14):118-123.

LI J X, LIANG X C, HUANG C, et al.Optimization of extraction technology for insoluble dietary fiber from fortuneana pyracantha fruits by response surface methodology[J].Food Science, 2011, 32(14):118-123.

[28] 刘岩龙, 张彩丽, 黄萍萍, 等.粒度对网纹瓜膳食纤维结构与性质的影响[J].食品研究与开发, 2019, 40(23):49-54.

LIU Y L, ZHANG C L, HUANG P P, et al.Effect of grain size on structure and properties of dietary fiber from netted melon[J].Food Research and Development, 2019, 40(23):49-54.

[29] 阮征, 李赛, 李旭涵, 等.青稞粉粒径及其高添加量对戚风蛋糕面糊特性和品质的影响[J].现代食品科技, 2022, 38(7):205-216.

RUAN Z, LI S, LI X H, et al.Effects of grain size and high addition of highland barley powder on the characteristics of batter and quality of chiffon cake[J].Modern Food Science and Technology, 2022, 38(7):205-216.

Study on extraction process of insoluble dietary fiber base method of pepper seed and analysis of its physicochemical properties

XIAN Shimin1,ZHAO Degang1,2*,YANG Hong2*

1(Key Laboratory of Conservation and Germplasm Creation of Mountain Plant Resources, Ministry of Education, Academy of Agricultural Bioengineering, College of Life Sciences, Guizhou University, Guiyang 550025, China)2 (Plant Conservation Technology Application Engineering Research Center, Key Laboratory of Agricultural Biotechnology, Chili Research Institute, Guizhou Academy of Agricultural Sciences, Guiyang 550006, China)

ABSTRACT Using chili seeds as materials, the insoluble dietary fiber (IDF) of chili seeds was extracted by alkali method. Taking the IDF extraction rate of pepper seeds as the index, the extraction process was optimized by univariate test combined with response surface analysis, the optimal extraction conditions were determined, and the composition and microstructure of the extracted IDF components under the optimal conditions were analyzed. Results showed that the optimal process conditions were that the NaOH concentration was 0.26 mol/L, the alkaline lysis time was 94 min, the alkaline lysis temperature was 40 ℃, the material-liquid ratio was 1∶18 (g∶mL), and the IDF extraction rate could reach 68.01%, which was not significant compared with the theoretical value of 67.83%. The water-holding capacity, oil-holding capacity, and expansion capacity of IDF decreased significantly with the increase of mesh (P<0.05). Dietary fiber was the main component of pepper seed IDF, the content was 80.93%, and IDF had a typical dietary fiber network structure. The above results showed that the IDF extracted by the alkali method had a high extraction rate and excellent quality, and this process could effectively extract insoluble dietary fiber from pepper seeds, which would provide data support for the development and application of pepper seed IDF.

Key words chili seeds; insoluble dietary fiber; alkali method; response surface method; physicochemical properties

DOI：10.13995/j.cnki.11-1802/ts.034398

引用格式：鲜诗敏,赵德刚,杨红.辣椒籽不溶性膳食纤维碱法提取工艺研究及其理化性质分析[J].食品与发酵工业,2023,49(10):206-212;229.XIAN Shimin,ZHAO Degang,YANG Hong.Study on extraction process of insoluble dietary fiber base method of pepper seed and analysis of its physicochemical properties[J].Food and Fermentation Industries,2023,49(10):206-212;229.

第一作者：硕士研究生(赵德刚教授和杨红研究员为共同通信作者,E-mail:dgzhao@gzu.edu.cn;gzyanghong2008@126.com)

基金项目：贵州省高层次(十层次)创新型人才培养(黔科合平台人才[2016]4003号);贵州省高层次(百层次)创新型人才项目(黔科合平台人才[2020]6018号)

收稿日期：2022-11-22,改回日期:2023-01-13