周芳寧，盧彩會(huì)，牟德華（河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊　050018）

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豌豆渣的成分檢測(cè)及膳食纖維吸附性能研究

周芳寧，盧彩會(huì)，牟德華*
（河北科技大學(xué)生物科學(xué)與工程學(xué)院，河北石家莊050018）

對(duì)豌豆渣的基本成分進(jìn)行分析，并對(duì)不可溶膳食纖維的吸附性能進(jìn)行研究，包括對(duì)油脂、陽(yáng)離子、膽酸鈉及NO2-的吸附作用。試驗(yàn)結(jié)果表明豌豆膳食纖維的持水力為9.84g/g、膨脹力為9.4mL/g、吸油力為2.36g/g；每100 mL含膽酸鈉的NaCl溶液加入4g豌豆渣膳食纖維對(duì)膽酸鈉的吸附率達(dá)到80.25%；對(duì)NO2-吸附能力隨著環(huán)境pH的增大而降低，當(dāng)pH=2，在100min內(nèi)最大吸附量可達(dá)10.45μg/g。

豌豆渣；膳食纖維；物化性能

豌豆（pea）屬一年生攀緣草本植物，是世界上第二大食用豆類，我國(guó)是僅次于加拿大的第二大豌豆生產(chǎn)國(guó)［1］。豌豆具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，其中含有33.4%～47.5%的淀粉，24.3%～30.4%的蛋白質(zhì)，14.4%～19.5%的非淀粉多糖，此外豌豆中還含有多種礦物質(zhì)元素［2-3］。豌豆渣是工業(yè)上生產(chǎn)豌豆淀粉或粉絲的副產(chǎn)物，其含有80%以上的膳食纖維，將其粉碎后作為動(dòng)物飼料使用，附加值低。

膳食纖維（dietary fiber，DF）是指植物中天然存在的碳水化合物的聚合物，不能夠被人體小腸消化吸收、對(duì)人體有健康意義的物質(zhì)。按溶解性可以分為兩大類：水溶性膳食纖維（Soluble dietary fiber，SDF）和水不溶性膳食纖維（Insoluble dietary fiber，IDF）［4］。攝取足夠的膳食纖維可以預(yù)防心血管疾病、癌癥、糖尿病以及肥胖等疾病，還能夠促進(jìn)人體的消化，增加人的飽腹感、預(yù)防便秘，被稱之為“第七大營(yíng)養(yǎng)素”［4-5］。目前關(guān)于豌豆渣膳食纖維的文獻(xiàn)報(bào)道尚少。本文針對(duì)豌豆渣膳食纖維的吸附性能開(kāi)展研究，以期為其在食品中的開(kāi)發(fā)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

豌豆渣：河北香道食品有限公司提供；濃硫酸、乙二胺四乙酸二鈉（分析純）：天津市永大化學(xué)試劑有限公司；十二烷基硫酸鈉（分析純）：天津市百世化工有限公司；無(wú)水磷酸氫二鈉（分析純）：天津博迪化工股份有限公司；濃鹽酸、氯化鈉、亞硝酸鈉（分析純）：天津市永大化學(xué)試劑有限公司；膽酸鈉（分析純）：成都艾科達(dá)化學(xué)試劑有限公司。

1.2儀器與設(shè)備

101-OAB型電熱鼓風(fēng)干燥箱、馬弗爐：天津市泰斯特儀器有限公司；KDY-9820型凱氏定氮儀：北京通潤(rùn)源機(jī)電公司；Anke TDL-5-A型離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠；酶標(biāo)儀：美國(guó)熱點(diǎn)thermo；SP-756P分光光度計(jì)：上海光譜儀器；DELTA 320pH計(jì)：梅特勒-托利多儀器有限公司。

1.3方法

1.3.1豌豆渣膳食纖維的制備

新鮮豌豆渣，放入烘箱中，在60℃左右的條件下烘干、粉碎，過(guò)60目篩，可得粗豌豆膳食纖維粉樣品。

1.3.2豌豆渣基本成分測(cè)定

水分含量的測(cè)定：GB 5009.3-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測(cè)定》；灰分含量測(cè)定：GB 5009.4-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中灰分的測(cè)定》；蛋白質(zhì)含量測(cè)定：GB 5009.5-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》；脂肪含量測(cè)定：GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的測(cè)定》；淀粉的測(cè)定：GB/T 5009.9-2008《食品中淀粉的測(cè)定》；木質(zhì)素含量測(cè)定：Klason法［6］；半纖維素含量測(cè)定：2 mol/L鹽酸水解法［7］；纖維素含量測(cè)定：中性洗滌法［8］；總膳食纖維含量測(cè)定：GB/T 5009. 88-2008《食品中膳食纖維的測(cè)定》。

1.3.3持水力的測(cè)定

稱取1.0 g干燥樣品于100 mL燒杯中，加75 mL蒸餾水，在25℃下用磁力攪拌器攪拌24 h，轉(zhuǎn)移至離心杯中，于4 000 r/min條件下離心0.5 h，傾去上清液，稱重，計(jì)算公式［9］：

式中：m1為樣品吸水后的濕重；m2為樣品吸水前的干重。

1.3.4膨脹性的測(cè)定

稱取1.0 g干燥樣品于量筒中，加入50 mL蒸餾水，室溫振蕩均勻后靜置24 h，讀取溶脹前后膳食纖維的體積，計(jì)算溶脹性［10］。

式中：V1為樣品吸水膨脹前的體積；V2為樣品吸水膨脹后的體積；m1為樣品吸水膨脹前的干重。

1.3.5膳食纖維吸附能力的測(cè)定

1.3.5.1吸油力

稱取1.0 g干燥樣品于離心管中，加入20 mL大豆油，混合均勻，每隔5 min攪拌一次，攪拌0.5 h后，將混合物在4 000 r/min下離心20 min，將上層油液倒掉，對(duì)殘?jiān)Q重。計(jì)算公式［11］：

式中：m1為樣品吸油后濕重；m2為樣品吸油前的干重。

1.3.5.2陽(yáng)離子交換能力

稱取0.5 g樣品放入30 mL 0.1 mol/LHCl水溶液中，在4℃條件下過(guò)夜，然后過(guò)濾，并用蒸餾水反復(fù)沖洗，去除多余的酸，用10%的AgNO3檢測(cè)至濾液不含Cl－為止，將樣品干燥至恒重。稱取0.3 g酸化后的干燥樣品，溶解于100 mL 5%NaCl溶液中，酚酞作指示劑，用0.05 mol/L NaOH溶液滴定至終點(diǎn)，根據(jù)公式計(jì)算其陽(yáng)離子交換能力。在滴定過(guò)程中記錄溶液的pH，作NaOH用量（mL）與pH關(guān)系圖。計(jì)算公式［12-13］：

式中：V1為滴定消耗NaOH的體積，mL；V2為空白消耗NaOH的體積，mL；m為滴定酸化樣品的重量，g。

1.3.5.3豌豆渣膳食纖維對(duì)NO2-的吸附作用

取4份100 mL濃度為100 μmol/L的亞硝酸鈉溶液于250 mL三角瓶中，分別調(diào)節(jié)pH為2.0、3.0、4.0、5.0，均加入2.0 g豌豆渣膳食纖維，混勻后在37℃恒溫振蕩。分別反應(yīng)20、40、60、90、120、150 min后，立即過(guò)濾取其濾液，取其5.00 mL澄清液，參考GB 5009.33-2010《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測(cè)定》的方法測(cè)定溶液中殘余的NO2-濃度。

1.3.5.4豌豆渣膳食纖維對(duì)膽酸鈉的吸附作用

在三角瓶中加入0.2 g膽酸鈉和100 mL 0.15 mol/L NaCl溶液，調(diào)pH為7，分別加豌豆渣膳食纖維1.0、2.0、3.0、4.0 g，37℃下分別攪拌反應(yīng)1 h～6 h后，取1 mL樣液，測(cè)定溶液中膽酸鈉的濃度，根據(jù)反應(yīng)前后溶液中的濃度差，計(jì)算豌豆渣膳食纖維對(duì)膽酸鈉的吸附量［14］。

2　結(jié)果與分析

2.1豌豆渣基本成分

經(jīng)檢測(cè)豌豆渣濕物料中水分含量為73.89%，其他指標(biāo)檢測(cè)以干物質(zhì)計(jì)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1　豌豆渣基本成分（干物質(zhì)）Table 1　The ingredients of pea residue（dry matter）

如表1所示，該豌豆渣的主要成分有3種，分別為蛋白質(zhì)、淀粉和不溶性膳食纖維。豌豆渣來(lái)源于豌豆淀粉和豌豆蛋白生產(chǎn)后的副產(chǎn)物，其中主要含有不溶性膳食纖維。從檢測(cè)結(jié)果看豌豆膳食纖維主要由木質(zhì)素、半纖維素和纖維素組成，不溶性膳食纖維總量可達(dá)到80.11%，總膳食纖維含量達(dá)到80.209%，由此證實(shí)豌豆渣中幾乎不含有可溶性膳食纖維。

2.2豌豆膳食纖維的持水性、膨脹性和吸油性

膳食纖維自身結(jié)構(gòu)中含有大量的親水性基團(tuán)，因此決定了其具有很強(qiáng)的吸水性。由于纖維來(lái)源及純度的不同，其變化范圍在自身重量的1.2倍～25倍左右［15］。通過(guò)本試驗(yàn)研究表明豌豆渣膳食纖維的持水力達(dá)到9.84 g/g，明顯高于李娜［13］等報(bào)道的大豆膳食纖維中持水力6.69 g/g和Nejib Hasnaoui［16］等報(bào)道的石榴皮中纖維持水力3.53 g/g；豌豆渣膳食纖維的膨脹力9.4 mL/g，同樣高于李娜［13］等報(bào)道的大豆原料中膨脹力為7.1mL/g；豌豆渣膳食纖維吸油力2.36 g/g，與N.Wang［11］等報(bào)道的豌豆膳食纖維的吸油能力1.95 g/g相近。

2.3豌豆渣膳食纖維的陽(yáng)離子交換能力

陽(yáng)離子交換能力可以使離子的瞬間濃度改變，延長(zhǎng)離子的轉(zhuǎn)換時(shí)間，達(dá)到稀釋的目的，從而改變消化道的滲透壓和氧化還原電位，使人體的消化吸收處于一種更緩沖的環(huán)境［17］。本試驗(yàn)豌豆渣膳食纖維的陽(yáng)離子交換能力見(jiàn)圖1。

圖1　豌豆渣纖維陽(yáng)離子交換能力Fig.1　The cation exchange capacity of pea residue dietary fiber

膳食纖維對(duì)陽(yáng)離子的交換為可逆的，曲線斜率越小，離子轉(zhuǎn)換的時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)陽(yáng)離子的吸附性越好。由圖1可知，曲線出現(xiàn)兩個(gè)拐點(diǎn)。消耗NaOH 0～1.25 mL，曲線斜率較小，pH變化小，離子的轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)，膳食纖維對(duì)H+的吸附性較好；在消耗NaOH 1.25 mL時(shí)，pH=5.0，出現(xiàn)第一個(gè)拐點(diǎn)。消耗NaOH 1.25 mL～2.00 mL時(shí)，曲線斜率變大，pH變化較快，離子的轉(zhuǎn)換時(shí)間變短，膳食纖維對(duì)H+的吸附性變?nèi)酰幌腘aOH 2.00 mL時(shí)，pH=9，出現(xiàn)第二個(gè)拐點(diǎn)，pH≥9時(shí)，曲線趨于平衡，pH基本不變，豌豆渣膳食纖維吸附的H+充分的被離解。

2.4豌豆渣膳食纖維對(duì)NO2-的吸附作用

膳食纖維不僅僅在人體內(nèi)能起到消化、增加飽腹感的生理作用，還能吸收體內(nèi)一些有害的物質(zhì)。亞硝酸鹽是一種致癌的物質(zhì)，“高鐵血紅蛋白癥”的人群就是因體內(nèi)攝入亞硝酸鹽過(guò)高所導(dǎo)致，如果在飲食中適量增加膳食纖維的攝入，可以起到預(yù)防上述疾病的發(fā)生。不同pH條件下豌豆渣膳食纖維對(duì)NO2-的吸附效果見(jiàn)圖2。

圖2　豌豆渣膳食纖維吸附NO2-曲線圖Fig.2　The NO2-adsorption ability of pea residue dietary fiber

由圖2可知，當(dāng)pH=2.0時(shí)，隨反應(yīng)時(shí)間的增加，NO2-濃度下降幅度最大，反應(yīng)90 min時(shí)，NO2-濃度降至20.9 μmol/L。隨著pH升高，NO2-濃度下降幅度減少，pH=5.0，反應(yīng)150 min時(shí)，NO2-濃度僅降至77.6 μmol/L。不同pH環(huán)境下NO2-的飽和時(shí)間不同，pH=2.0時(shí)飽和時(shí)間為100 min左右，其余pH條件下飽和時(shí)間為60 min左右。由此可見(jiàn)，反應(yīng)體系pH對(duì)豌豆渣膳食纖維的NO2-吸附作用有著顯著的影響，NO2-的吸附能力隨著pH的增大而降低，pH較低時(shí)對(duì)人體中的NO2-有較好的吸附效果。正常情況下人體胃液的pH一般維持在2.0左右，由此可見(jiàn)在酸性條件下對(duì)NO2-的吸附能力較強(qiáng)，其原因是隨著pH升高，膳食纖維表面的負(fù)電荷密度增大，降低了對(duì)NO2-的吸附能力［18-19］。

2.5豌豆渣膳食纖維對(duì)膽酸鈉的吸附作用

膳食纖維對(duì)膽酸鹽有吸附作用，通過(guò)減少膽酸鹽的濃度，增加膽汁酸的排泄，從而加快膽固醇的代謝，使體內(nèi)膽固醇含量下降，達(dá)到降血脂的目的。本試驗(yàn)研究了不同添加量的膳食纖維在不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)膽酸鈉的吸附性能，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

空白對(duì)照中膽酸鈉濃度幾乎沒(méi)有變化，在不同用量膳食纖維作用下溶液中膽酸鈉的濃度隨反應(yīng)時(shí)間的變化見(jiàn)圖3。由圖3可知，豌豆渣膳食纖維吸附膽酸鈉的變化趨勢(shì)基本一致；隨吸附時(shí)間的延長(zhǎng)膽酸鈉濃度逐漸降低；加入膳食纖維的量越大，對(duì)膽酸鈉吸附效果越好。本試驗(yàn)分別加入膳食纖維的量為1.0、2.0、3.0、4.0 g，當(dāng)6 h完成吸附時(shí)，經(jīng)計(jì)算膳食纖維對(duì)膽酸鈉的吸附率分別為44.9%、59.2%、67.55%、80.25%。

圖3　豌豆渣膳食纖維吸附膽酸鈉曲線圖Fig.3　The cholate adsorption ability of pea residue dietary fiber

3　結(jié)論

本文對(duì)豌豆渣膳食纖維的吸附性能進(jìn)行了研究，得出膳食纖維具有良好的持水力、溶脹性，并對(duì)膽酸鈉及NO2-等有害物質(zhì)能夠進(jìn)行很好的吸附，為進(jìn)一步研究豌豆渣膳食纖維在食品中的應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。

［1］袁璟亞，謝正偉，付亮.達(dá)州市豌豆高產(chǎn)高效栽培技術(shù)［J］.四川農(nóng)業(yè)科技，2015（1）:34-35

［2］王哲，劉建福.豌豆全粉添加量對(duì)曲奇餅干面團(tuán)及產(chǎn)品質(zhì)構(gòu)的影響［J］.食品科技，2015，40（1）:168-171

［3］D Nikolopoulou，K Grigorakis，M Stasini，et al.Differences in chemical composition of field pea（Pisum sativum）cultivars:Effects of cultivation area and year［J］.Food Chemistry，2007，103（3）:847-852

［4］Susan M Tosh，Sylvia Yada.Dietary fibres in pulse seeds and fractions:Characterization，functional attributes，and applications［J］. Food Research International，2010，43（2）:450-460

［5］Mohamed Elleucha，Dorothea Bedigian，Olivier Roiseux，et al.Dietary fibre and fibre-rich by-products of food processing:Characterisation，technological functionality and commercial applications: A review［J］.Food Chemistry，2011，124（2）:411-421

［6］李海濤，姚開(kāi)，賈冬英，等.木質(zhì)素含量的檢測(cè)方法［J］.皮革科學(xué)與工程，2011，21（2）:31-34

［7］熊素敏，左秀鳳，朱永義.稻殼中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的測(cè)定［J］.糧食與飼料工業(yè)，2005（8）:40-41

［8］薛惠琴，杭怡瓊，陳誼.稻草秸稈中木質(zhì)素、纖維素測(cè)定方法的研討［J］.上海畜牧獸醫(yī)通訊，2001（2）:15

［9］C M Rosell，E Santos，C Collar.Physico-chemical properties of commercial fibres from different sources:A comparative approach［J］. Food Research International，2009，42（1）:176-184

［10］Fengmei Zhu，Bin Du，Runfeng Li，et al.Effect of micronization technology on physicochemical and antioxidant properties of dietary fiber from buckwheat hulls［J］.Biocatalysis and Agricultural Biotechnology，2014，3（3）:30-34

［11］N Wang，R Toews.Certain physicochemical and functional properties of fibre fractions from pulses［J］.Food Research International，2011，44（8）:2515-2523.

［12］令博.葡萄皮渣膳食纖維的改性及其生理功能和應(yīng)用研究［D］.重慶:西南大學(xué)，2012

［13］李娜，寧正祥，祝子坪，等.豆渣膳食纖維的制備及性能研究［J］.食品科學(xué)，2009，30（20）:251-254

［14］邵娟娟，馬曉軍.豌豆皮水溶性膳食纖維的制備及性質(zhì)研究［J］.食品工業(yè)科技，2011，32（8）:157-159

［15］徐廣超.豆渣可溶性膳食纖維的制備及功能性的研究［D］.無(wú)錫:江南大學(xué)，2005

［16］Nejib Hasnaoui，Bernard Wathelet，Ana Jiménez-Araujo.Valorization of pomegranate peel from 12 cultivars:Dietary fibre composition，antioxidant capacity and functional properties［J］.Food Chemistry，2014，160:196-203

［17］劉昊飛.豆渣水溶性膳食纖維特性研究［J］.大豆科學(xué)，2015，34（1）: 122-127

［18］歐仕益，高孔榮，黃惠華.麥麩水不溶性膳食纖維對(duì)NO2-清除作用的研究［J］.食品科學(xué)，1997，18（3）:6-9

［19］阮傳英，涂宗財(cái)，王輝，等.豆渣膳食纖維的體外吸附性能［J］.食品科學(xué)，2014，35（15）:109-112

Analysis on Constituents of Pea Residue and Determination on Adsorption of Dietary Fiber

ZHOU Fang-ning，LU Cai-hui，MOU De-hua*
（College of Bioscience and Bioengineering，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang 050018，Hebei，China）

The main constituents of pea residue were analyzed，and the adsorption properties of insoluble dietary fiber were determined through oil，cationic，cholate and NO2-respectively.The results showed that water holding capacity，swelling capacity and oil retention capacity of pea dietary fiber were 9.84 g/g，9.4 mL/g，2.36 g/g，respectively；it also showed that the adsorption rate reached 80.25%when adding 4 g pea residue dietary fiber to 100 mL cholate solution；and the adsorption capacity of NO2-decreases with the increasing of the environment pH，when pH=2，the maximum adsorption capacity of NO2-could reach to 10.45 μg/g in 100 min.

pea residue；dietary fiber；physicochemical properties

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.13.007

周芳寧（1990—），女（漢），碩士研究生，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工。

牟德華（1960—），男，教授，學(xué)士，研究方向：農(nóng)產(chǎn)品加工。

2015-06-19