油橄榄别名齐墩果，隶属于地中海，是一种重要的油料作物，具有重要的经济价值。油橄榄主要生长在中国甘肃、四川、陕西和云南等地区。成熟后的鲜油橄榄是一种高油分的木本植物[1-2]，其果肉含有大量的优质植物油，被称为“橄榄油”。现代药理学研究发现，橄榄油中所含的多酚具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗氧化、降血糖和抗炎的生物活性，在医药、化妆品、功能性食品等方面有广泛的应用[3-6]。但在压榨生产橄榄油的过程中，油橄榄作为原料会产生大量的果渣废料，而这些果渣没有合理的使用路线，大部分果渣被焚烧，导致严重的资源浪费和环境污染[7]。张华玲等[8]对油橄榄果渣进行了主要的化学成分分析，证实油橄榄果渣具有很高的营养价值，它的主要营养成分包括水分、粗蛋白、粗脂肪、灰分、粗纤维、总果胶、水溶性果胶以及还原糖和木质素，其中水分含量49.34%、粗纤维含量26.41%。膳食纤维是第七大营养素，对人体有重要的生理功能，它能够起到预防心脑血管疾病、糖尿病、高血压、高脂血症等疾病的作用[9]。因此，通过优化富含膳食纤维的油橄榄果渣的加工工艺，可以提高果渣中膳食纤维的利用率[10-12]，进一步提高代餐食品的营养价值[13]，且低脂、零蔗糖能够满足人们对于科学健康轻饮食的基本需求。
本研究以油橄榄果渣作为果渣糊的主要成分，利用纤维素酶对油橄榄果渣糊进行酶解，研究纤维素酶添加量、酶解温度、酶解时间、酶解pH 值对油橄榄果渣糊中可溶性膳食纤维（soluble dietary fiber，SDF）含量以及模糊数学感官评分的影响，以期为提高果渣糊的可溶性膳食纤维含量提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
油橄榄果渣：重庆江源油橄榄开发有限公司；青稞粉、小麦胚芽粉：江苏君康莱健康产业有限公司；胡萝卜粉：兴化市长虹食品有限公司；纤维素酶（酶活力104 U/g）：南宁庞博生物工程有限公司；无水乙醇（分析纯）：重庆川东化工（集团）有限公司；丙酮（分析纯）：成都市科隆化学品有限公司。
1.2 仪器与设备
LDO-9053A 型电热恒温鼓风干燥箱：上海龙跃仪器设备有限公司；DF-601 膳食纤维测定仪：上海纤检仪器有限公司；JA3003N 电子天平：上海佑科仪器仪表有限公司；HH-S2 智能数显恒温水浴锅：郑州长城科工贸有限公司。
1.3 方法
1.3.1 高膳食纤维油橄榄果渣糊配方
根据预试验结果，选择油橄榄果渣粉添加量为6.5%，青稞粉添加量为81.5%，胡萝卜粉添加量为6%，小麦胚芽粉添加量为6%。
1.3.2 高膳食纤维油橄榄果渣糊的酶解工艺流程
油橄榄果渣→烘干→粉碎→烘炒→冷却→油橄榄果渣粉→加青稞粉、胡萝卜粉、小麦胚芽粉混合→加水→果渣糊→酶解。
1.3.3 单因素试验
1.3.3.1 纤维素酶添加量对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响
将20 g 混合粉加入25 mL 水中混匀，分别添加0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6% 的纤维素酶（以底物质量百分比来衡量），在40 ℃、pH4 条件下，酶解30 min，继续在80 ℃条件下，灭酶10 min。测定可溶性膳食纤维含量并进行感官评分，研究纤维素酶添加量对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响。
1.3.3.2 酶解温度对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响
在纤维素酶添加量0.4%、pH4 条件下，分别在30、35、40、45、50 ℃的酶解温度下酶解30 min，继续在80 ℃条件下，灭酶10 min。测定可溶性膳食纤维含量并进行感官评分，研究酶解温度对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响。
1.3.3.3 酶解pH 值对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响
在纤维素酶添加量0.4%、40 ℃条件下，分别在pH3.5、4.0、4.5、5.0、5.5 下酶解30 min，继续在80 ℃条件下，灭酶10 min。测定可溶性膳食纤维含量并进行感官评分，研究酶解pH 值对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响。
1.3.3.4 酶解时间对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响
在纤维素酶添加量0.4%、40 ℃、pH4.5 条件下，分别酶解10、20、30、40、50 min，继续在80 ℃条件下，灭酶10 min。测定可溶性膳食纤维含量并进行感官评分，研究酶解时间对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响。
1.3.4 Box-Behnken 试验设计
根据单因素试验结果，采用Box-Behnken 设计[14]，选取纤维素酶添加量、酶解温度、酶解时间为自变量，以SDF 含量（Y1）、模糊数学感官评分（Y2）为响应值进行三因素三水平的响应面分析，Box-Behnken 试验设计因素和水平见表1。
表1 Box-Behnken 响应面试验因素水平
Table 1 Factors and levels of Box-Behnken response surface test
水平-1 01因素A 纤维素酶添加量/%0.3 0.4 0.5 B 酶解温度/℃35 40 45 C 酶解时间/min 20 30 40
1.3.5 感官评价
选择10 名具有食品专业知识的人员，对高膳食纤维油橄榄果渣糊进行感官评价。评估人员身体健康、感觉正常、无过敏史和服用影响感官灵敏度药物史，具体的评价标准如表2 所示。
表2 高膳食纤维油橄榄果渣糊感官评分标准
Table 2 Sensory evaluation criteria for olive residue paste with high dietary fiber
项目色泽（25）滋味（25）气味（25）组织状态（25）评分标准颜色均一，光泽度好局部颜色不均，光泽度差明显颜色不均匀，光泽度差橄榄果清香味，甜香适口甜香较适口有涩味气味柔和令人愉快，无其他异味气味不太柔和，无其他异味气味不柔和，有异味均匀细腻，无分层，无沉淀较稀或较稠，无分层，有少量沉淀组织粗糙，分层，有大量沉淀评分16～25 8～＜16 0～＜8 16～25 8～＜16 0～＜8 16～25 8～＜16 0～＜8 16～25 8～＜16 0～＜8
1.3.6 模糊数学综合评价模型的建立
1.3.6.1 确定评价因素集
因素集即影响油橄榄果渣糊酶解效果的指标合集。表示方式为U=（u1，u2，u3…um）。其中：U 为因素集，ui 为第i 因素。对于油橄榄果渣糊，有4 项指标决定其感官质量，那么，U=（u 色泽，u 滋味，u 气味，u 组织状态）。
1.3.6.2 确定评语集
以很好（100）、较好（80）、一般（60）、较差（40）、差（0）为评语集，即评价等级集V=（100，80，60，40，0）。
1.3.6.3 确定权重集
采用强制决定法确定代餐糊各感官指标的权重W=（0.25，0.25，0.25，0.25），即色泽25 分、滋味25 分、气味25 分、组织状态25 分，共100 分。
1.3.6.4 建立模糊矩阵
10 名评价员对样品的4 项评价因素进行评价，将每个样品的各自评价因素的得票数除以总的参与评价人数10，即可得到各个模糊矩阵R[15-19]。
1.3.6.5 模糊数学综合评价集
模糊关系综合评判集用Y 表示，Y 是权重W 和模糊评判矩阵R 的合成，即Y=W×R。
1.3.6.6 模糊数学感官评分模糊数学综合评价得分即为T=Y×V。其中，Y 为模糊数学综合评价集，V 为评价等级集。
1.3.7 可溶性膳食纤维测定方法
1.3.7.1 样品前处理
按照高膳食纤维油橄榄果渣糊配方称取样品20 g，加入相应的纤维素酶解液，再加入25 mL 蒸馏水，搅拌均匀。
1.3.7.2 可溶性膳食纤维含量的测定
根据GB 5009.88—2023《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》中的酶重量法，将试样在膳食纤维测定仪上进行酶解、乙醇沉淀、洗涤抽滤后，得到残留物，将残留物在105 ℃条件下烘干恒重后进行称量，利用公式（1）计算得到试样中的可溶性膳食纤维含量[20-22]。
式中：M 为可溶性膳食纤维含量，g；m1 为残留物105 ℃干燥恒重后的质量，g；m2 为硅藻土及空坩埚的质量，g。
1.4 数据分析
采用 Origin2021、Design-Expert 10.0.1 进行图表绘制和数据处理。
2 结果与分析
2.1 单因素试验
2.1.1 纤维素酶添加量对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响结果
纤维素酶添加量对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响见图1。
图1 纤维素酶添加量对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响
Fig.1 Effect of cellulase addition level on enzymatic hydrolysis of olive residue paste with high dietary fiber
由图1 可知，随着纤维素酶添加量的增加，可溶性膳食纤维含量和模糊数学感官评分先增加后下降，当纤维素酶添加量为0.4%时，两者均达到最高。在分子络合理论中，因底物和酶分子的作用而产生化学反应，当酶的添加量较少时，酶分子和底物的数量都会减少，使底物与酶完全结合；随着酶的数量的不断增加，酶与底物结合的程度将会提高。在反应达到饱和时，酶的活力基本保持不变。所以，并不是酶的数量越多对酶解越有利。对于一定量的底物而言，存在某种酶的最佳剂量[23]。综合考虑，选择纤维素酶添加量0.3%～0.5%进行后续响应面试验。
2.1.2 酶解温度对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响结果
酶解温度对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响见图2。
图2 酶解温度对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响
Fig.2 Effect of temperature on enzymatic hydrolysis of olive residue paste with high dietary fiber
由图2 可知，随着酶解温度的升高，可溶性膳食纤维含量和模糊数学感官评分先升高后下降，当酶解温度为40 ℃时，两者均达到最高。由于温度与酶的稳定性和反应速率密切相关，随着酶解温度的升高，反应速度也随之增加；酶解温度过高，会使酶分子发生变性，使它们失去活性，此时酶与底物的结合力会减弱，从而导致反应速度的减慢。综合考虑，选择酶解温度35～45 ℃进行后续响应面试验。
2.1.3 酶解时间对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响结果
酶解时间对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响见图3。
图3 酶解时间对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响
Fig.3 Effect of time on enzymatic hydrolysis of olive residue paste with high dietary fiber
由图3 可知，随着酶解时间的延长，可溶性膳食纤维含量和模糊数学感官评分先增加后下降，当酶解时间为30 min 时，两者均达到最高，继续延长酶解时间，可溶性膳食纤维含量和模糊数学感官评分均明显降低。当酶解时间较短时，酶与底物结合程度较低，酶解效果不佳，酶解时间越长，酶和底物的结合越好，酶的降解效果越好。综合考虑，选择较适酶解时间为20～40 min。
2.1.4 酶解pH 值对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响
酶解pH 值对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响见图4。
图4 酶解pH 值对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解效果的影响
Fig.4 Effect of pH on enzymatic hydrolysis of olive residue paste with high dietary fiber
由图4 可知，随着酶解pH 值的增加，可溶性膳食纤维含量和模糊数学感官评分均整体先逐渐升高后降低，当pH 值为4.5 时，两者均达到最高；继续提高pH值，可溶性膳食纤维含量和模糊数学感官评分均明显降低。综上所述，最佳酶解pH 值为4.5。
2.2 模糊数学综合评价法分析
选择10 名具有食品专业知识的人员，对17 组高膳食纤维油橄榄果渣糊样品进行感官评价，根据各个等级的各项指标票数统计结果建立模糊评价矩阵，将每个样品的各自影响因素的得票数除以总的参与评价人数，即可得到各个模糊矩阵R1～R17。以1 号样品为例，色泽的评价人数分别为：5 人很好，3 人较好，2 人一般，0 人较差，0 人差，则R 色泽=（0.5，0.3，0.2，0，0），同理，R 滋味=（0.5，0.3，0.1，0.1，0），R 气味=（0.5，0.3，0.1，0.1，0），R 组织形态=（0.5，0.4，0.1，0，0），由此得矩阵如下。
同理，可依次得到R1～R17。
根据模糊变换原理，利用矩阵乘法，将权重集合W乘以模糊数学关系矩阵R1，可以得到样品对4 个因素的综合评判集Y1，以1 号样品为例，综合评判集Y1 如下。
同理，可得其他油橄榄果渣糊样品的模糊评价结果，将各个样品的综合评判结果分别乘以其对应的分值（很好、较好、一般、较差、差依次被赋予分值100、80、60、40、20 分），经过加和后，即得每个样品最终感官评分。如1 号样品最终模糊数学感官评分=0.5×100+0.325×80+0.125×60+0.05×40+0×20=85.5。同理，可以计算出2～17 号样品的模糊数学感官评分。
2.3 响应面试验结果
2.3.1 响应面试验结果与分析
响应面试验因素结果见表3，方差分析结果见表4、表5。
表3 响应面试验设计与结果
Table 3 Response surface test design and results
序号1234567891 0 11 12 13 14 15 16 17 A 纤维素酶添加量-1 00-1001-10-10100011 B 酶解温度000-11-1011001-100-10 C 酶解时间-1 000-1-1-1 0110010001 Y1 可溶性膳食纤维含量/g 0.109 0.121 0.134 0.079 0.108 0.093 0.107 0.094 0.105 0.084 0.131 0.114 0.092 0.129 0.124 0.091 0.109 Y2 模糊数学感官评分85.5 88.0 87.0 85.0 85.5 84.5 86.0 86.0 85.5 85.5 87.0 86.0 85.0 87.5 87.5 85.5 86.0
表4 可溶性膳食纤维含量响应面拟合回归方程的方差分析结果
Table 4 Analysis of variance of response surface fitting regression equation of soluble dietary fiber
注：*代表影响显著（P＜0.05）；**代表影响极显著（P＜0.01）。
方差来源回归模型ABCA B AC BC A2 B2 C2残差失拟项纯误差合计相关系数平方和0.004 3 0.000 4 0.000 5 0.000 1 0.000 0 0.000 2 1.000 0×10-6 0.001 0 0.001 4 0.000 4 0.000 2 0.000 1 0.000 1 0.004 5 R12=0.960 3自由度91111111117341 6 RAdj12=0.909 2方差0.000 5 0.000 4 0.000 5 0.000 1 0.000 0 0.000 2 1.000 0×10-6 0.001 0 0.001 4 0.000 4 0.000 0 0.000 0 0.000 0 F 值18.80 14.82 21.35 3.57 0.627 3 7.15 0.039 2 38.52 53.63 17.43 0.82 P 值0.000 4 0.006 3 0.002 4 0.100 7 0.454 4 0.031 9 0.848 7 0.000 4 0.000 2 0.004 2 0.548 7显著性*************
表5 模糊数学感官评分响应面拟合回归方程的方差分析结果
Table 5 Analysis of variance of response surface fitting regression equation of fuzzy mathematical sensory score
注：*代表影响显著（P＜0.05）；**代表影响极显著（P＜0.01）。
方差来源回归模型ABCA B AC BC A2 B2 C2残差失拟项纯误差合计相关系数平方和15.18 0.281 2 1.12 0.031 3 0.062 5 0.000 0 0.062 5 1.39 6.06 4.87 0.762 5 0.062 5 0.700 0 15.94 R22=0.952 2自由度91111111117341 6 RAdj22=0.890 7方差1.69 0.281 2 1.12 0.031 3 0.062 5 0.000 0 0.062 5 1.39 6.06 4.87 0.108 9 0.020 8 0.175 0 F 值15.48 2.58 10.33 0.286 9 0.573 8 0.000 0 0.573 8 12.78 55.66 44.67 0.119 0 P 值0.000 8 0.152 1 0.014 8 0.608 8 0.473 5 1.000 0 0.473 5 0.009 0 0.000 1 0.000 3 0.944 2显著性*********
利用Design-Expert 10.0.1 软件对试验数据进行统计分析，得到二次多项式回归方程如下。
从表4 可以看出，该模型达到极显著水平（P＜0.01），方程一次项A、B、二次项A2、B2、C2 对可溶性膳食纤维含量的影响极显著（P＜0.01），交互项AC 的影响显著（P＜0.05），其余项不显著。由表5 可知，模型极显著（P＜0.01），一次项B 对感官评分的影响显著（P＜0.05），二次项A2、B2、C2 的影响极显著（P＜0.01）。决定系数R12=0.960 3，R22=0.952 2，调整决定系数RAdj12=0.909 2，RAdj22=0.890 7，该模型分别能解释90.92%、89.07% 的变化，表明实测值与预测值间拟合度较好。因此，能用该模型对高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解品质进行分析和预测。比较F 值大小可知影响高膳食纤维油橄榄果渣糊酶解品质的因素，按顺序排列依次为B＞A＞C，即酶解温度＞纤维素酶添加量＞酶解时间。
2.3.2 各因素间的交互作用分析
各因素交互作用对高膳食纤维油橄榄果渣糊中可溶性膳食纤维含量影响的响应曲面见图5。各因素交互作用对高膳食纤维油橄榄果渣糊模糊数学感官评分影响的响应曲面见图6。
图5 各因素交互作用对高膳食纤维油橄榄果渣糊中可溶性膳食纤维含量影响的响应曲面
Fig.5 Response surfaces of the interactions between factors on the soluble dietary fiber content in olive residue paste with high dietary fiber
图6 各因素交互作用对高膳食纤维油橄榄果渣糊模糊数学感官评分影响的响应曲面
Fig.6 Response surfaces of the interactions between factors on the fuzzy mathematical sensory score of olive residue paste with high dietary fiber
由图5、图6 可知，为进一步准确确定最优解，以可溶性膳食纤维含量、模糊数学感官评分为目标，根据Design-Expert 10.0.1 软件运行结果，可溶性膳食纤维含量、模糊数学感官评分在A 纤维素酶添加量、B 酶解温度、C 酶解时间的共同影响下的最优工艺条件为纤维素酶添加量0.42%、酶解温度40.95 ℃、酶解时间29.75 min，在此条件下模型预测的可溶性膳食纤维含量为0.13 g、模糊数学感官评分为87.5。
2.3.3 最优工艺条件试验验证
根据软件预测结果，结合实际工艺设计的可行性，取纤维素酶添加量为0.42%、酶解温度为41 ℃、酶解时间为30 min、酶解pH4.5 的条件进行3 次平行重复试验，得平均可溶性膳食纤维含量为0.132 g，模糊数学感官评分为88.5，与模型预测结果接近，表明模型拟合成功。
3 结论
本试验通过单因素试验初步确定了纤维素酶添加量、酶解温度、酶解时间、酶解pH 值这4 个因素的取值范围，在此基础上采用模糊数学感官评价法结合Box-Behnken 试验设计获得高膳食纤维油橄榄果渣糊最佳酶解工艺条件为纤维素酶添加量0.42%、酶解温度41 ℃、酶解时间30 min、酶解pH4.5。在此酶解工艺条件下制得高膳食纤维油橄榄果渣糊的SDF 含量为0.132 g，模糊数学感官评分为88.5，其具有油橄榄果的清香味，香甜可口，组织状态均匀细腻，口感丰富。
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