膳食纤维是人体上消化道（口腔、胃、小肠）中不能被消化和吸收的一类碳水化合物[1]。膳食纤维具有促进肠道蠕动、缓解便秘、预防结肠癌、糖尿病、肥胖及降低心血管疾病等食用功效[2]。根据溶解性不同，膳食纤维可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），均不能被人体消化酶降解[3]。与不溶性膳食纤维比较，可溶性膳食纤维不但在预防心血管疾病、糖尿病和降低胆固醇、血糖、血脂指标水平等方面具有较强的生理功效[4-5]，还可作为食品胶凝剂、乳化剂等以改善食品结构，提高食品品质[6]，在健康食品加工领域中存在更大的应用潜力。同时，膳食纤维的促进肠胃蠕动、缓解便秘、降血压等生理功效与其持水力密切相关[7-9]。因此，通过膳食纤维改性，有效提高其可溶性膳食纤维的比例、持水力等性能指标，已成为食品加工利用研究领域的热点之一[7]。
膳食纤维的加工制备方法主要分为生物法（如酶解、发酵）、物理法（如超声改性、超微粉碎）和化学法（如酸法、碱法）[10]。其中，化学法制备的不溶性膳食纤维色泽较差，且易造成环境污染[11]；而物理法耗时短并且对物料的化学组成影响较小，在很大程度上能保持物料成分的完整性[12]；生物法相较于物理法和化学法则更加温和，且加工后膳食纤维具备良好的应用性能和生物活性[13]。有研究将物理法和生物法联用制备膳食纤维，以赋予膳食纤维良好的性能。例如，Dong等[14]采用酶解和高剪切分散联用、酶解-化学联用法从咖啡果皮中制备膳食纤维，发现酶解-高剪切分散联用处理后的咖啡果皮具有更高的可溶性膳食纤维含量以及持水力。因此，生物法和物理改性法联用是改善膳食纤维品质和生物活性的重要加工技术手段，具有广阔的开发应用前景。
红毛藻（Bangia fusco-purpurea），又称红毛菜，是我国东南沿海特有的经济红藻资源，主要分布在福建南日岛海域[15]。红毛藻营养价值高，富含蛋白质、膳食纤维、多不饱和脂肪酸和多种矿物质等营养元素[16]。研究表明，红毛藻相比龙须菜、江蓠、紫菜等海洋红藻，有较丰富的膳食纤维含量，其粗纤维含量约占其总质量的17.20%[17]，是加工优质膳食纤维资源宝库。目前，国内外学者对红毛藻的研究主要集中在多糖、多肽、多酚类等营养元素的生物活性及相关机制的探索[18]，对红毛藻膳食纤维提取加工技术和特性分析相关研究鲜有报道。基于此，本研究分别以德氏乳杆菌和植物乳杆菌为发酵剂，采用酶法制备工艺、高速剪切分散辅助酶法制备工艺、乳杆菌发酵辅助酶法制备工艺、乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法制备工艺，比较4 种提取加工方法对红毛藻膳食纤维中可溶性膳食纤维的比例以及不溶性膳食纤维持水力的影响，进一步通过响应面法优化膳食纤维最佳的工艺参数，以期为提高红毛藻膳食纤维的功能活性和红毛藻资源的深度综合利用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
红毛藻：莆田市龙凤祥食品有限公司。德氏乳杆菌保加利亚亚种Lactobacillus delbrueckii subsp.bulgaricus（CICC 6045）、植物乳杆菌植物亚种Lactobacillus plantarum subsp.plantarum（CICC 6076）：中国工业微生物菌种保藏管理中心。
MRS 肉汤培养基：北京陆桥科技有限公司；热稳定淀粉酶（10 000 U/mL）、蛋白酶（4 000 U/mL）、淀粉葡萄糖苷酶（2 000 U/mL）：上海源叶生物科技有限公司；95%乙醇（分析纯）：上海麦克林生化科技有限公司；葡萄糖（分析纯）：国药集团化学试剂有限公司。
1.2 仪器与设备
ZWYR-2102 生化培养箱：上海智城分析仪器制造有限公司；Avanti J26XP 高速冷冻离心机：德国贝克曼公司；LS-0610 强制对流恒温干燥箱：广州誉维生物科技仪器有限公司；BioTek Cytation-5 酶标仪：美国伯腾仪器有限公司；LA120S 电子分析天平：赛多利斯科学仪器厂；DK-S26 恒温水浴锅：上海精宏实验设备有限公司；T18 高速分散机：厦门精艺兴业科技有限公司。
1.3 方法
1.3.1 红毛藻总膳食纤维（total dietary fiber，TDF）的制备工艺
1.3.1.1 酶法制备工艺
参照GB 5009.88—2014《食品安全国家标准食品中膳食纤维的测定》[19]方法，将新鲜红毛藻经热稳定淀粉酶、蛋白酶和淀粉葡萄糖苷酶酶解消化2.5 h，立即在6 000×g 条件下离心20 min，去除海藻中蛋白质和淀粉类物质，分离沉淀；用70 ℃蒸馏水洗涤沉淀3 次并干燥，获得IDF。将上述所得的酶解液以6 000×g 离心15 min 后过滤，加入4 倍体积95%乙醇，醇沉12 h后相同条件再次离心、干燥，获得SDF。总膳食纤维（TDF）为IDF 与SDF 之和。此方法记为CON。
1.3.1.2 高速剪切分散辅助酶法制备工艺（high-speed shear dispersion-assisted enzymatic preparation technology，HD）
将新鲜红毛藻与蒸馏水按料液比1∶50（g/mL）混合后置于烧杯中，用高速分散机在转速20 000 r/min对其分散处理5 min，5 000×g 离心15 min，烘干至恒重。参照上述酶法制备工艺制备IDF 和SDF。
1.3.1.3 乳杆菌发酵辅助酶法制备工艺
按文献[20]的方法将新鲜红毛藻与蒸馏水按1∶100（g/mL）料液比混合后置于烧杯中，接入5.0%德氏乳杆菌或植物乳杆菌菌液发酵48 h，将发酵完成的红毛藻混合液在6 000×g 下离心20 min，所得的沉淀用去离子水清洗3 次，洗净乳杆菌菌体后得到乳杆菌发酵红毛藻藻体，重复上述酶法制备工艺，获得膳食纤维。德氏乳杆菌发酵辅助酶法记为DF-E，植物乳杆菌发酵辅助酶法记为PF-E。
1.3.1.4 乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法制备工艺
将乳杆菌发酵的红毛藻藻体与蒸馏水按料液比1∶50（g/mL）混合后置于烧杯中，重复上述高速剪切分散辅助酶法制备工艺，获得膳食纤维。德氏乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法记为DHE，植物乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法记为PHE。
1.3.2 红毛藻膳食纤维理化性质分析
1.3.2.1 红毛藻TDF 提取率测定
TDF 提取率（E，%）按公式（1）计算。
式中：m1 为红毛藻总膳食纤维的质量，g；m 为红毛藻样品质量，g。
1.3.2.2 红毛藻TDF 中SDF 含量测定
SDF（C，%）含量按公式（2）计算。
式中：m1 为红毛藻总膳食纤维的质量，g；m 可溶性膳膳食纤维的质量，g。
1.3.2.3 红毛藻IDF 持水力分析
参照Yan 等[21]的方法，准确称取0.5 g 红毛藻IDF于10 mL 离心管中，加入10 mL 蒸馏水混匀，37 ℃静置12 h 后离心，在6 000×g 离心力下离心10 min，弃上清液，用滤纸将离心管管壁残余水分吸干，称样品和离心管的总质量，按公式（3）计算持水力（X，g/g）。
式中：m3 为样品吸水后和离心管的总质量，g；m2 为样品吸水前和离心管的总质量，g；m 为样品干质量，g。
1.3.3 单因素试验
以红毛藻SDF 含量和IDF 持水力为指标进行单因素试验，研究乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法制备工艺不同分散转速、分散时间和料液比条件下制备的膳食纤维中SDF 含量和IDF 持水力。
1.3.3.1 分散转速对红毛藻SDF 含量和IDF 持水力的影响
固定分散时间10 min 和料液比1∶50（g/mL），考察分散转速在10 000、15 000、20 000、25 000、30 000 r/min条件下对制备的膳食纤维中SDF 含量和IDF 持水力的影响。
1.3.3.2 分散时间对红毛藻SDF 含量和IDF 持水力的影响
固定分散转速20 000 r/min 和料液比1∶50（g/mL），考察分散时间在5、10、15、20、25 min 条件下对制备的膳食纤维中SDF 含量和IDF 持水力的影响。
1.3.3.3 料液比对红毛藻SDF 含量和IDF 持水力的影响
固定分散转速20 000 r/min 和分散时间10 min，考察料液比在1∶20、1∶40、1∶60、1∶80、1∶100（g/mL）条件下对制备的膳食纤维中SDF 含量和IDF 持水力的影响。
1.3.4 响应面试验设计
在单因素试验基础上，利用Design-Expert 8.0.6.1软件、Box-Behnken 模型设计响应面试验，因素与水平设计见表1、表2。
表1 Box-Behnken 因素和水平（德氏乳杆菌）
Table 1 Factors and levels of Box-Behnken test（Lactobacillus delbrueckii）
水平因素-1 0 1 A 分散转速/（r/min）10 000 15 000 20 000 B 分散时间/min 5 10 15 C 料液比/（g/mL）1∶40 1∶60 1∶80
表2 Box-Behnken 因素和水平（植物乳杆菌）
Table 2 Factors and levels of Box-Behnken test（Lactobacillus plantarum）
水平-1因素0 1 A 分散转速/（r/min）15 000 20 000 25 000 B 分散时间/min 5.0 12.5 20.0 C 料液比/（g/mL）1∶40 1∶60 1∶80
1.4 数据分析
每个试验重复3 次独立平行试验，每个试验做3 个平行（n=3），数据利用Microsoft Excel、Design-Expert 8.0.6.1 软件处理后用GraphPad prism 8.0 作图，采用SPSS 17.0 软件进行显著性分析。
2 结果与分析
2.1 不同工艺制备红毛藻膳食纤维理化指标的测定
不同制备工艺对红毛藻膳食纤维的影响见图1。
图1 不同制备工艺对膳食纤维的影响
Fig.1 Effect of different preparation processes on dietary fiber
A.总膳食纤维提取率；B.可溶性膳膳食纤维含量；C.持水力。不同小写字母表示差异显著（P＜0.05）。
由图1A 可知，高剪切分散辅助酶法的总膳食纤维提取率与对照组相比无显著差异（P＞0.05），而乳杆菌发酵辅助酶法和发酵-高剪切分散辅助酶法的红毛藻总膳食纤维提取率相比于对照组显著提高（P＜0.05），其中发酵-高剪切分散辅助酶法的总膳食纤维提取率提高幅度最大。结果显示，DHE 组和PHE 组的总膳食纤维提取率分别达到（53.02±1.62）%和（51.92±1.64）%，相比于酶法处理的总膳食纤维提取率提高了108.3%～122.8%，发酵菌剂之间无显著差异（P＞0.05）。由图1B 可知，酶法制备工艺获得的膳食纤维中可溶性膳食纤维含量为（13.34±0.41）%（CON），乳杆菌发酵辅助酶法显著提高可溶性膳食纤维占总膳食纤维的比例，分别达到（13.86±0.81）%、（13.97±0.10）%；而高速剪切分散辅助酶法和发酵-高剪切分散辅助酶法均显著降低可溶性膳食纤维的比例（P＜0.05），分别为（8.68±0.63）%（HD）、（7.91±0.99）%（DHE）及（7.67±1.11）%（PHE）。发酵-酶法有效地提高了红毛藻可溶性膳食纤维的比例，这是因为乳杆菌在发酵过程中产生的半纤维素酶等酶类物质，将不溶性膳食纤维中的大分子物质转化成小分子的可溶性糖类物质[22]。
膳食纤维的持水力影响着膳食纤维在食品加工中的应用特性，较高持水力有利于抑制便秘和结肠癌的发生[23]，因此持水力也是膳食纤维重要的理化性质之一。如图1C 所示，乳杆菌发酵辅助酶法和发酵-高剪切分散辅助酶法均显著提高红毛藻不溶性膳食纤维持水力，其中乳杆菌发酵辅助酶法对不溶性膳食纤维持水力的提高最为显著，DF-E 组持水力为（17.48±0.69）g/g，相比于酶法处理的IDF 持水力提高了59.8%。以上结果表明，乳杆菌发酵辅助酶法可显著提高总膳食纤维的提取率和IDF 的持水力，而发酵-高剪切分散辅助酶法制备的红毛藻膳食纤维中总膳食纤维的提取率和IDF 持水力虽然显著提高，其SDF 比例下降。另外，Jia 等[24]认为可溶性膳食纤维占总膳食纤维的比例必须至少为10%，才能被认定为优质膳食纤维，发酵-高剪切分散辅助酶法制备的可溶性膳食纤维低于10%，需要对其高剪切分散的工艺条件进行响应面优化以提升其溶解度。
2.2 单因素试验结果
分散转速对红毛藻可溶性膳食纤维含量和不溶性膳食纤维持水力的影响如图2 所示。
图2 分散转速对红毛藻SDF 含量和IDF 持水力的影响
Fig.2 Effect of dispersion speed on content of SDF and waterholding capacity of IDF of Bangia fusco-purpurea
A.SDF 含量；B.IDF 持水力。
由图2 可知，DHE 组在分散转速为15 000 r/min时膳食纤维中可溶性膳食纤维含量和不溶性膳食纤维的持水力达到最大值，PHE 组在分散转速20 000 r/min时达到最高可溶性膳食纤维含量、不溶性膳食纤维持水力达到最大。随着分散转速的提高，可溶性膳食纤维含量和不溶性膳食纤维的持水力都呈现先上升后下降的趋势，可能是因为过度高剪切分散使膳食纤维的粒度过小，膳食纤维结构被破坏导致其可溶性膳食纤维含量和持水力下降[25]。因此，确定德式乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法制备工艺最佳分散转速为15 000 r/min，植物乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法制备工艺最佳分散转速为20 000 r/min。
分散时间对红毛藻SDF 含量和IDF 持水力的影响见图3。
图3 分散时间对红毛藻SDF 含量和IDF 持水力的影响
Fig.3 Effect of dispersion time on content of SDF and waterholding capacity of IDF of Bangia fusco-purpurea
A.SDF 含量；B.IDF 持水力。
由图3 可知，固定分散转速和料液比，在5～25 min，DHE 组和PHE 组制备的红毛藻膳食纤维可溶性膳食纤维含量及不溶性膳食纤维的持水力均呈现先增加后降低的趋势。两组制备的不溶性膳食纤维均在分散10 min 时达到最大持水力。DHE 组在分散处理10 min时达到最大可溶性膳食纤维含量，PHE 组红毛藻膳食纤维可溶性膳食纤维含量在15 min 时达到最大值随后下降，是由于分散时间过长，膳食纤维被过度分解而无法被乙醇沉淀[26]。因此，确定德式乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法制备工艺最适分散时间为10 min，植物乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法制备工艺最适分散时间为12.5 min。
料液比对红毛藻SDF 比例和IDF 持水力的影响见图4。
图4 料液比对红毛藻SDF 含量和IDF 持水力的影响
Fig.4 Effect of liquid-to-material ratio on content of SDF and water-holding capacity of IDF of Bangia fusco-purpurea
A.SDF 含量；B.IDF 持水力。
由图4 可知，固定分散转速和分散时间，料液比在1∶20～1∶100（g/mL）范围内，DHE 组和PHE 组制备的可溶性膳食纤维含量及不溶性膳食纤维的持水力均呈现先增加后降低的变化趋势。当料液比为1∶60（g/mL）时，PHE 组达到最高可溶性膳食纤维含量，DHE 和PHE 组的不溶性膳食纤维均达到最大持水力。综上，两种乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法制备工艺高剪切分散处理的最佳料液比为1∶60（g/mL）。
通过单因素试验，确定德氏乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法提取工艺中分散剪切处理条件为分散转速15 000 r/min、分散时间10 min、料液比1∶60（g/mL）；植物乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法提取工艺条件为分散转速20 000 r/min、分散时间12.5 min、料液比1∶60（g/mL）。
2.3 响应面试验结果
以乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法制备工艺中的分散转速、分散时间及料液比为自变量，可溶性膳食纤维含量及不溶性膳食纤维的持水力为响应值设计响应面试验，结果如表3 所示。
表3 Box-Behnken 试验设计方案及结果
Table 3 Design scheme and results of Box-Behnken test
德氏乳杆菌植物乳杆菌编号A 分散转速B 分散时间C 料液1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 0 1 1-1 0 0-1 0 1 0 1-1 1-比1 0 0 1 0 1-1 0-11 12 13 14 15 1 1 0-1 0 1 0-1 1 0 0 0-1 1 0-1-1-1 0 0 0 0 1 SDF含量/%7.03 11.76 9.13 9.80 7.87 7.77 4.96 9.12 7.68 11.51 7.04 6.11 9.83 11.60 8.27 IDF 持水力/（g/g）7.57 12.98 6.62 8.03 7.57 10.56 6.87 8.22 6.87 12.77 5.99 8.69 9.85 13.01 7.77 SDF含量/%5.34 9.83 7.23 6.33 6.25 7.29 6.53 7.76 8.17 9.98 6.73 8.13 8.15 9.98 6.17 IDF 持水力/（g/g）5.79 8.97 5.02 6.79 5.98 6.19 4.59 4.68 5.23 8.81 5.08 4.96 7.35 8.85 5.92
利用响应面软件Design-Expert 8.0.6.1 对德氏乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法试验进行分析，结果见表4、表5。对模型数据进行回归拟合得到的二次多元回归方程分别为Y1（SDF 含量）=11.62+0.52A-0.48B+0.89C+0.14AB+0.22AC+0.10BC-0.45A2-2.18B2-2.97C2；Y2（IDF 持水力）=12.92+0.23A-1.08B+0.69C-0.65AB-0.15AC-0.29BC-3.06A2-1.80B2-2.70C2。
表4 回归模型方差分析（德氏乳杆菌，SDF 含量）
Table 4 Analysis of variance（ANOVA）for regression model（Lactobacillus delbrueckii，content of SDF）
来源模型自由A B C AB平方和57.44 1.85 2.15 6.28 0.077均方6.38 1.86 2.15 6.28 0.077度9 1 1 1 1 F 值581.77 168.38 195.73 572.24 6.99 P 值＜0.000 1＜0.000 1＜0.000 1＜0.000 1 0.045 7显著性*********
续表4 回归模型方差分析（德氏乳杆菌，SDF 含量）
Continue table 4 Analysis of variance（ANOVA）for regression model（Lactobacillus delbrueckii，content of SDF）
注：*表示影响显著（P＜0.05）；**表示影响极显著（P＜0.01）。
来源AC BC自由显著性A2 B2 C2 F 值3.83 35.97 1 603.49 69.44 2 975.53 P 值0.107 7 0.008 1＜0.000 1 0.000 4＜0.000 1********残差失拟项纯误差总和平方和0.042 0.20 17.59 0.76 32.64 0.055 0.023 0.032 57.49均方0.042 0.20 17.59 0.76 32.64 0.011 7.594×10-3 0.016度1 1 1 1 1 5 3 2 14 0.47 0.7323
表5 回归模型方差分析（德氏乳杆菌，IDF 持水力）
Table 5 Analysis of variance（ANOVA）for regression model（Lactobacillus delbrueckii，water-holding capacity）
注：*表示影响显著（P＜0.05）；**表示影响极显著（P＜0.01）。
来源模型自由度A B C AB AC BC显著性**********A2 B2 C2 F 值241.24 255.60 11.38 102.80 45.42 9.26 2.58 324.62 936.16 730.63 P 值＜0.000 1＜0.000 1 0.019 8 0.000 2 0.001 1 0.028 7 0.169 5＜0.000 1＜0.000 1＜0.000 1******残差失拟项纯误差总和平方和79.98 9.42 0.42 3.79 1.67 0.034 0.095 11.96 34.49 26.91 0.18 0.15 0.034 80.16均方8.89 9.42 0.42 3.79 1.67 0.034 0.095 11.96 34.49 26.91 0.037 0.050 0.017 9 1 1 1 1 1 1 1 1 1 5 3 2 14 2.92 0.265 2
由表4 和表5 可知，以可溶性膳食纤维含量、IDF持水力为响应值的模型均为极显著水平（P＜0.01），失拟项P 分别为0.023、0.15 均不显著，且两个模型的决定系数均接近于1；此结果表明该模型对该工艺SDF含量、IDF 持水力的实际值和预测值拟合度较好，可将模型应用于不同条件下德氏发酵-高剪切分散辅助酶法对红毛藻可溶性膳食纤维含量及红毛藻不溶性膳食纤维的持水力影响的分析与预测。
响应面可以反映变量之间的交互作用，响应面的陡峭程度与该交互作用的显著性成正比，响应面越呈拱形表示交互作用越显著[27]。高剪切分散各因素交互作用对DHE 组可溶性膳食纤维含量和不溶性膳食纤维持水力的影响响应面图如图5 所示。
图5 各因素交互作用响应面（德氏乳杆菌）
Fig.5 Response surface of interaction among various factors（Lactobacillus delbrueckii）
由图5 可知，料液比和分散转速交互作用最显著，与方差分析的结果相同。高剪切分散处理的分散时间和分散转速、分散时间与料液比之间交互作用最为显著。
对植物乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法试验的响应面结果分析如表6、表7 所示。
表6 回归模型方差分析（植物乳杆菌，SDF 含量）
Table 6 Analysis of variance（ANOVA）for regression model（Lactobacillus plantarum，content of SDF）
来源模型自由A B C AB平方和29.76 4.47 1.10 2.45 0.087均方3.31 4.47 1.10 2.45 0.087度9 1 1 1 1 F 值84.56 114.31 28.20 62.73 2.23 P 值＜0.000 1 0.000 1 0.003 2 0.000 5 0.196 0显著性********
续表6 回归模型方差分析（植物乳杆菌，SDF 含量）
Continue table 6 Analysis of variance（ANOVA）for regression model（Lactobacillus plantarum，content of SDF）
注：*表示影响显著（P＜0.05）；**表示影响极显著（P＜0.01）。
来源均方自由F 值P 值显著性AC BC *A2 B2 C2 0.78 10.47 160.80 154.09 306.77 0.416 7 0.023 0＜0.000 1＜0.000 1＜0.000 1******残差失拟项纯误差总和平方和0.031 0.41 6.29 6.03 12.00 0.20 0.18 0.015 29.96 0.031 0.41 6.29 6.03 12.00 0.039 0.060 7.500×10-3度1 1 1 1 1 5 3 2 14 8.02 0.112 8
表7 回归模型方差分析（植物乳杆菌，IDF 持水力）
Table 7 Analysis of variance（ANOVA）for regression model（Lactobacillus plantarum，water-holding capacity）
注：*表示影响显著（P＜0.05）；**表示影响极显著（P＜0.01）。
来源模型A B C AB显著性**********AC BC *A2 B2 C2 F 值225.44 24.58 56.73 177.34 200.58 0.011 7.89 685.54 423.79 687.50 P 值＜0.000 1 0.004 3 0.000 7＜0.000 1＜0.000 1 0.920 2 0.037 6＜0.000 1＜0.000 1＜0.000 1******残差失拟项纯误差总和平方和33.32 0.40 0.93 2.91 3.29 1.823×10-4 0.13 11.26 6.96 11.29 0.082 0.068 0.014 33.40均方3.70 0.40 0.93 2.91 3.29 1.823×10-4 0.13 11.26 6.96 11.29 0.016 0.023 6.933×10-3 0.016自由度0.016 0.023 6.933×10-3 0.016 0.023 6.933×10-3 0.016 0.023 6.933×10-3 0.016 0.023 6.933×10-3 0.016 0.023 3.28 0.242 3
可溶性膳食纤维含量为响应值时与因素的回归方程为Y1（SDF 含量）=9.93+0.37A-0.75B-0.55C+0.15AB-0.32AC-0.087BC-1.28A2-1.30B2-1.80C2，IDF 持水力为响应值时与因素的回归方程为Y2（IDF 持水力）=8.88+0.34A-0.22B+0.60C-0.91AB+0.18AC-6.750×10-3BC-1.37A2-1.75B2-1.75C2。由表6 和表7 可知，植物乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法的响应面试验得出的模型均为极显著水平（P＜0.01），其中以可溶性膳食纤维含量为响应值时该模型失拟项P=0.112 8 不显著，模型的决定系数R2=0.993 5，R2Adj=0.981 7；以持水力为响应值时该模型失拟项P=0.242 3 不显著，模型的决定系数R2=0.997 5，R2Adj=0.993 1，这些结果表明该模型拟合度很好可将模型应用于试验的分析与预测。回归方程一次项中的各项系数绝对值大小反映了该因素对响应值的影响程度，系数的正负反映了影响的方向[28]。故结合方程和表可知，影响PHE 组可溶性膳食纤维含量因素主次顺序为分散时间＞料液比＞分散转速，而影响PHE 组不溶性膳食纤维持水力主次顺序为料液比＞分散转速＞分散时间。
高剪切分散各因素交互作用对PHE 组可溶性膳食纤维含量和不溶性膳食纤维持水力的影响响应面如图6 所示。
图6 各因素交互作用响应面（植物乳杆菌）
Fig.6 Response surface of interaction among various factors（Lactobacillus plantarum）
由图6 可知，响应面的曲面降幅较大、伞形明显，表示分散转速、分散时间的交互作用对PHE 组不溶性膳食纤维持水力影响为极显著。
2.4 工艺优化结果
综合分析响应面试验结果并依据回归模型确定德氏乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法制备高品质膳食纤维的最佳制备工艺参数为分散转速15 000 r/min、分散时间10 min、料液比1∶60（g/mL），此时理论上红毛藻膳食纤维可溶性膳食纤维含量为11.76%、不溶性膳食纤维持水力为12.98 g/g。按该条件进行验证试验，制备的膳食纤维中可溶性膳食纤维含量为（12.04±0.45）%、不溶性膳食纤维持水力为（12.73±0.87）g/g，与理论值的相对误差分别为2.38%、1.93%，此结果与预测值比较接近，说明该模型具有参考意义。同时，植物乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法制备高品质膳食纤维的最佳制备工艺参数为分散转速20 000 r/min、分散时间12.5 min、料液比1∶60（g/mL），此时理论上红毛藻膳食纤维可溶性膳食纤维含量为9.83%、不溶性膳食纤维持水力为8.97 g/g。按该条件进行3 次验证试验，制备的红毛藻可溶性膳食纤维含量为（10.08±0.72）%、不溶性膳食纤维持水力为（9.82±0.31）g/g，与理论值的相对误差分别为2.54%、4.30%，误差值较小，说明拟合得到模型可以较好地预测因素与响应值之间的影响关系。经响应面优化后德氏乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法制备的膳食纤维可溶性膳食纤维含量和不溶性膳食纤维持水力显著优于植物乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法（P＜0.05），其膳食纤维提取率达到（50.32±1.23）%，相较优化前提高了52.98%，且可溶性膳食纤维含量均大于10%，达到优质纤维的要求[29]。综上，本研究最佳制备红毛藻膳食纤维工艺为德氏乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法。
3 结论
本研究探索酶法制备工艺、高速剪切分散辅助酶法制备工艺、乳杆菌发酵辅助酶法制备工艺、乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法制备工艺对红毛藻膳食纤维提取率及品质的影响。结果表明，经优化后德氏乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法最佳工艺参数为分散转速15 000 r/min、分散时间10 min、料液比1∶60（g/mL），此条件下制备的红毛藻可溶性膳食纤维含量为（12.04±0.45）%、不溶性膳食纤维持水力为（12.73±0.87）g/g，膳食纤维提取率达到（50.32±1.23）%，是本研究中最佳制备红毛藻膳食纤维方法。本研究今后将继续对德氏乳杆菌发酵-高剪切分散辅助酶法的酶用量、发酵菌剂以及发酵时间进行优化，以减少红毛藻膳食纤维的制备成本，提高红毛藻加工价值，为红毛藻资源的精深加工和高值化开发利用提供理论依据。
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