余拓，王娟，*，楊公明

（1.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州510641；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東廣州510642）

香蕉可溶性膳食纖維的特性及通便功能研究

余拓1，王娟1，*，楊公明2

（1.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州510641；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，廣東廣州510642）

從香蕉中提取可溶性膳食纖維（SDF），分析其結(jié)構(gòu)特性，并通過動物實驗考察其通便功能。結(jié)果顯示：SDF分子呈透明狀的球形，同時通過電鏡觀察呈現(xiàn)為不規(guī)則的相互連接的團(tuán)狀物以及粗糙的表面。香蕉SDF的單糖組成中有鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖和葡萄糖。通便實驗每天按1、2、4 g/（kg·BW·d）的劑量對實驗小鼠進(jìn)行喂食，結(jié)果表明，香蕉可溶性膳食纖維能減少小鼠的每日進(jìn)食量和體重增加，并且呈現(xiàn)量效關(guān)系；SDF減少了小鼠首粒黑色糞便出現(xiàn)的時間，并且SDF干預(yù)組能夠加速小腸運動。香蕉可溶性膳食纖維（SDF）不僅有利于緩解便秘，而且能幫助減少體重增長。

香蕉；便秘；通便；可溶性膳食纖維；結(jié)構(gòu)

Abstract：Banana soluble dietary fiber （SDF）was extracted and its structure properties were analyzed.Then banana SDF was applied to mice in order to investigate its laxative effects.Results showed that SDF particles were transparent roundness observed，while they showed some irregular shape clumps connected and unsmooth surfaces in scanning electron microscopy.SDF was possibly composed of five monosaccharides，rhamnose，galatcose，xylose，arabinose and glucose at least.Mice were treated with the dose at 1，2，4 g/kg bodyweight per day in our research.Results showed that banana SDF were able to control daily food intake and body weight increase in mice，and these capacities were positively related to SDF dose.SDF decreased the time of the first black dejecta ejection of mice.The SDF treated groups were able to accelerate the movement of small intestine.Consequently，banana SDF was not only benefit for constipation remission，but also benefit for reducing body weight growth.

Key words：banana；constipation；laxative；soluble dietary fiber；structure

膳食纖維是指不能被人體小腸消化吸收，而在人體大腸能部分或全部發(fā)酵的可食用的植物性成分、碳水化合物及其相類似物質(zhì)的總和，包括多糖、寡糖、木質(zhì)素以及相關(guān)的植物類物質(zhì)[1]，按溶解特性可分為可溶性膳食纖維（SDF）和不溶性膳食纖維（IDF）兩大類[2]。

SDF是指不被人體消化道酶消化，但可溶解于溫、熱水且又能被乙醇再沉淀的那部分膳食纖維，它主要是植物細(xì)胞內(nèi)的儲存物質(zhì)和分泌物，包括果膠、樹膠、葡聚糖、阿拉伯膠、角叉膠、瓜兒豆膠、卡拉膠、黃原膠、瓊脂以及半乳甘露聚糖、葡萄糖、海藻酸鹽、羧甲基纖維素等[3-4]，對多種金屬離子有良好的吸附特性，能促進(jìn)人體代謝和小腸蠕動，具有緩解便秘的功能[5-6]。便秘是一種在兒童和成人中常見的疾病，尤其是老人和孕婦[7]。治療慢性便秘的方法這幾十年有所改變。新的治療方法依靠益生元、益生菌和合生元[8-9]。

香蕉有很多的益生元，比如膳食纖維、低聚糖以及抗性淀粉等，王娟等[10-11]報道了香蕉低聚糖、抗性淀粉的潤腸通便功能。本文從香蕉中提取可溶性膳食纖維，分析其性質(zhì)，并通過測試排便和腸道運動情況，來評價香蕉可溶性膳食纖維的通便功能。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

香蕉（Musa AAB group，Plantain Subgroup）：廣州市農(nóng)貿(mào)市場；單糖標(biāo)準(zhǔn)品：Sigma公司，色譜純；三氟乙酸：天津市福晨化學(xué)試劑廠，分析純；復(fù)方地芬諾酯：常州康普藥業(yè)有限公司，國藥準(zhǔn)字（H32022716）；蛋白酶（500 U/g）：諾維信公司。

50只雄性SPF級昆明鼠：廣東省醫(yī)學(xué)實驗動物中心，動物許可證號（SCXK 2003-0002，2007A006）。

P/ACETMMDQ毛細(xì)管電泳分析儀：美國貝克曼公司；Vector 33傅里葉變換紅外光譜儀：德國Bruker公司；D/max-IIIA全自動X射線衍射儀：日本理學(xué)公司；FEI-XL30環(huán)境掃描電子顯微鏡：飛利浦公司；DE12G13打漿機(jī)：美的公司；FD-1C真空冷凍干燥機(jī)：廣東省農(nóng)機(jī)所；TDL-5-A離心機(jī)：上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.2 方法

1.2.1 可溶性膳食纖維的提取制備

香蕉→去皮→打漿→溫水洗滌（洗去糖分，水溫45℃）→離心分離（離心速度3 000 r/min，10 min）→棄上清液→沉淀加入蒸餾水（沉淀質(zhì)量∶蒸餾水質(zhì)量=1∶1）→加入蛋白酶酶解（酶用量 0.2%，50℃，pH=7，2 h）→離心分離→收集上清液→真空濃縮→濃縮液加入乙醇（國產(chǎn)分析純）→室溫下沉淀1 h→離心→收集沉淀→真空凍干→SDF

1.2.2 可溶性膳食纖維的特性研究

1.2.2.1 形貌的觀察

將少量香蕉粉和SDF樣品懸液滴于載玻片上，蓋上蓋玻片，放入顯微鏡樣品臺，觀察和記錄香蕉粉和香蕉膳食纖維的形貌。

1.2.2.2 晶體X-射線衍射分析

采用X-射線衍射儀進(jìn)行分析，具體條件：在2θ=4°～60°范圍掃描，采用 Cu靶，石墨單色器、40kV、20mA，掃描速度為24°/min。

1.2.2.3 紅外吸收光譜分析（FT-IR）

取少量香蕉可溶性膳食纖維，用KBr壓片，掃描波數(shù) 4 000 cm-1～400 cm-1。

1.2.2.4 纖維單糖組成定性定量分析

用三氟乙酸將SDF水解成單糖后，利用毛細(xì)管電泳測定單糖的組分和相對含量[12]，試驗條件如下：毛細(xì)管75 μm×55 cm，進(jìn)樣時間0.5 Psi（1 Psi=6 894.76 Pa），5s。檢測器UV214 nm，分離電壓20kV，分離溫度24℃，泳動液（運行緩沖液）150 mmol/L硼酸-50 mmol/L磷酸鈉緩沖液（pH7.0）。

1.2.3 香蕉可溶性膳食纖維（SDF）通便功能動物實驗

方法：《保健食品檢驗與評價技術(shù)規(guī)范實施手冊》（2003年出版），“通便功能檢驗方法”。其原理是經(jīng)口灌胃給予造模藥物復(fù)方地芬諾酯，建立小鼠小腸蠕動抑制模型，計算一定時間內(nèi)小腸的墨汁推進(jìn)率，來判斷模型小鼠胃腸蠕動功能。本實驗設(shè)置高、中、低3個劑量SDF處理組，灌胃劑量分別為4、2、1g/（kg·BW·d）。

1.2.3.1 排便時間、糞便粒數(shù)和糞便重量的測定

模型對照組和3個實驗組灌胃給予復(fù)方地芬諾酯（10 mg/kg·BW），空白對照組給予蒸餾水。

給予復(fù)方地芬諾酯0.5 h后，香蕉SDF處理組分別給予含相應(yīng)受試樣品的墨汁（含5%的活性碳粉，10%阿拉伯樹膠），空白和模型對照給予墨汁灌胃。從灌胃墨汁開始，記錄每只小鼠首粒排黑便時間，每3小時內(nèi)的排便粒數(shù)及重量，6 h內(nèi)的排便總粒數(shù)及重量，觀察記錄糞便性狀（大小、軟硬程度等）。每組各取3個樣品測定糞便含水量。

1.2.3.2 小腸運動實驗

小白鼠隨機(jī)分為空白組，模型組和高、中、低藥劑組，每組10只。經(jīng)口灌胃給予香蕉IDF，空白組和模型組灌胃蒸餾水，全部小鼠均以普通飼料喂飼。

1）小鼠體重和每日進(jìn)食量測定

每天于第一次灌胃前稱量小鼠體重（精確到0.1g），據(jù)此計算每日灌胃量。

每天固定給每籠小鼠一定量的鼠糧（50.0 g），于次日同一時間稱量剩余鼠糧重量（精確到0.1 g），即可算出小鼠每日進(jìn)食量。

2）小鼠便秘模型建立

給予受試樣品7 d后，各組小鼠禁食不禁水24 h。模型對照組和3個實驗組灌胃給予復(fù)方地芬諾酯5 mg/kg·BW，空白對照組灌胃相同體積蒸餾水。

3）指標(biāo)測定的方法

給予復(fù)方地芬諾酯0.5 h后，劑量組分別給予含相應(yīng)受試樣品的墨汁，空白和模型對照給予墨汁灌胃。

25 min后立即脫頸椎處死動物，打開腹腔分離腸系膜，剪取上端自幽門、下端至回盲部的腸管，置于托盤上，輕輕將小腸拉成直線，測量腸管長度為“小腸總長度”，自幽門至墨汁前沿為“墨汁推進(jìn)長度”。按下式計算墨汁推進(jìn)率：

墨汁推進(jìn)率按下式進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換獲得X，式中：P為墨汁推進(jìn)率，用小數(shù)表示。

1.2.3.3 數(shù)據(jù)處理及結(jié)果判定

按方差分析的程序先進(jìn)行方差齊性檢驗，方差齊，計算F值，F(xiàn)值＜F0.05，結(jié)論：各組均數(shù)間差異無顯著性；F 值≥F0.05，P≤0.05，組間均數(shù)差異顯著。

在小腸便秘模型成立的前提下，受試樣品組小鼠的首粒黑便時間明顯短于模型對照組，即可判定該項指標(biāo)結(jié)果陽性。6 h內(nèi)排黑便粒數(shù)明顯高于模型對照組，可判定該項指標(biāo)結(jié)果陽性。6 h內(nèi)排黑便重量明顯高于模型對照組，可判定該項指標(biāo)結(jié)果陽性。

墨汁推進(jìn)率顯著高于模型對照組的墨汁推進(jìn)率時，可判定該項實驗結(jié)果陽性。

1.2.3.4 數(shù)據(jù)處理

采用SAS（Statistical Analysis System）v8.1軟件用來分析實驗數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 香蕉膳食纖維的特性研究

2.1.1 香蕉膳食纖維顆粒形貌的觀察

香蕉膳食纖維顆粒形貌的觀察見圖1。

圖1 香蕉粉及香蕉可溶性膳食纖維微觀結(jié)構(gòu)圖Fig.1 Microscopic structure of banana powder and soluble dietary fiber samples

從圖1可知，香蕉粉中既有圓形透明的顆粒，又有長條形的纖維束，還有團(tuán)狀不透明的部分（圖1A），SDF中有很多大小不一的球形顆粒（圖1B）。

從放大倍數(shù)為200的圖1的C、D可見，香蕉粉呈廣泛聯(lián)接的團(tuán)狀物，互相包裹而SDF呈分散的絮狀。放大倍數(shù)為800的圖E、F可見，香蕉粉中有包裹著的不規(guī)則的卵圓形淀粉顆粒；而SDF中有大小不一的團(tuán)狀物，并且表面不平整。

2.1.2 香蕉SDF結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析

香蕉SDF結(jié)晶結(jié)構(gòu)分析見圖2。

圖2 SDF的紅外光譜圖Fig.2 IR chart of banana SDF

分析圖2得知：1 500 cm-1～1 900 cm-1是果膠衍生物的官能團(tuán)區(qū)；900 cm-1～1 200 cm-1是C-O基團(tuán)和成環(huán)振動。香蕉 SDF 圖譜與 Kacˇuráková[13]文獻(xiàn)中果膠（Pectin）的紅外光譜圖的峰形近似，其中1 036 cm-1是葡萄糖特征吸收，1 072 cm-1為β-半乳糖的特征吸收，1 078 cm-1為連接半乳糖的β-型糖苷鍵吸收峰，1 416 cm-1為C-O鍵吸收。

2.1.3 香蕉可溶性膳食纖維的單糖組成分析

通過毛細(xì)管電泳實驗分析得知，香蕉SDF的單糖組成中含量最高的是葡萄糖（63.9%），其次為半乳糖（27.7%）、鼠李糖（5.2%）、木糖（1.9%）和阿拉伯糖（1.3%）。

2.2 香蕉SDF通便功能研究

2.2.1 排便情況實驗

經(jīng)口給予各組小鼠不同劑量的SDF 7 d，飼養(yǎng)期間空白組、模型對照組與各藥劑組小鼠的糞便均為粒狀便；各藥劑組動物均未出現(xiàn)腹瀉現(xiàn)象，糞便的形態(tài)均為黑褐色顆粒狀，肉眼可見藥劑組小鼠的糞便與對照組的相比稍軟，糞便濕潤程度適中。經(jīng)飼養(yǎng)員觀察，實驗期間各組動物的飲食和活動正常，雖然喂飼SDF后藥劑組小鼠總體比空白組的瘦小，但它們精神狀態(tài)與健康狀況良好。SDF對小鼠體重和進(jìn)食量的影響見表1。

表1 SDF對小鼠體重和進(jìn)食量的影響（±s）Table 1 Effects of SDF on the body weight and food intake of mice（±s）

表1 SDF對小鼠體重和進(jìn)食量的影響（±s）Table 1 Effects of SDF on the body weight and food intake of mice（±s）

注：與空白組比較 *P＜0.05；數(shù)據(jù)以±s表示，n=10。

每日進(jìn)食量/g空白 10 0 19.1±1.2 28.3±0.9 4.9±0.3模型 10 0 18.9±0.9 26.6±1.5 5.1±0.5低劑量 10 1.0 18.2±1.2 26.4±2.3 4.7±0.4中劑量 10 2.0 18.9±1.4 24.6±2.3* 4.4±0.4*高劑量 10 4.0 18.4±1.6 20.0±2.5* 3.3±0.6*組別 動物數(shù)/只SDF劑量/[g/（kg·BW·d）]初始體重/g最終體重/g

表1顯示，排便情況實驗期間，各組小鼠的初始體重差異不顯著，但最終體重，中、高劑量組與空白組相比，差異顯著，體重分別輕了3.7、8.3 g。此外，中、高劑量組小鼠的平均每日進(jìn)食量與空白組相比差異顯著，進(jìn)食量分別少了0.5、1.6 g。這表明SDF在控制進(jìn)食量、減少體重增長方面效果良好。

SDF對小鼠首便時間及糞便含水量的影響見表2。

表2 SDF對小鼠首便時間及糞便含水量的影響（±s）Table 2 Effects of SDF on the time of the first black dejecta and the dejecta moisture content（±s）

表2 SDF對小鼠首便時間及糞便含水量的影響（±s）Table 2 Effects of SDF on the time of the first black dejecta and the dejecta moisture content（±s）

注：與模型組比較 *P＜0.05；數(shù)據(jù)以±s表示，n=10。

糞便含水量/%空白 10 0 86.0±13.7* 29.34±4.04*模型 10 0 140.0±21.6 20.11±6.53低劑量 10 1.0 93.4±16.9* 22.15±0.91中劑量 10 2.0 102.8±27.5* 22.97±1.61高劑量 10 4.0 101.8±27.5* 17.79±5.11組別 動物數(shù) IDF劑量/[g/（kg·BW·d）]首便時間/min

由表2可知，空白組小鼠的首粒黑便時間顯著比模型組的短，表明復(fù)方地芬諾酯造便秘模型成功。3個劑量組的首便時間均比模型組短，且差異顯著，各自比模型組縮短了47、37、38 min，表明SDF灌胃劑量為1 g/（kg·BW·d）時即可產(chǎn)生縮短首便時間的作用。

糞便含水量的實驗結(jié)果顯示，3個SDF干預(yù)組與模型組比差異均未達(dá)到顯著程度，這說明SDF的通便作用可能不是通過吸水增容產(chǎn)生的。SDF對小鼠糞便粒數(shù)及重量的影響見表3。

表3 SDF對小鼠糞便粒數(shù)及重量的影響（±s）Table 3 Effects of SDF on dejecta granules and their weight in mice（±s）

表3 SDF對小鼠糞便粒數(shù)及重量的影響（±s）Table 3 Effects of SDF on dejecta granules and their weight in mice（±s）

注：數(shù)據(jù)以±s表示，n=10。

6 h糞便重量/mg空白 10 0 6.2±3.9 88±14 16.5±7.2 194±33模型 10 0 3.5±2.6 37±0 11.6±4.3 108±1低劑量 10 1.0 3.0±2.2 45±8 12.2±5.6 118±44中劑量 10 2.0 3.7±1.9 34±4 9.5±3.9 101±16高劑量 10 4.0 1.8±0.7 34±1 9.4±1.6 94±20組別 動物數(shù)SDF劑量/[g/（kg·BW·d）]3 h糞便粒數(shù)3 h糞便重量/mg 6 h糞便粒數(shù)

如表3所示，3 h和6 h的糞便粒數(shù)、重量相比，空白、劑量組與模型組之間的差異均不顯著，說明灌胃SDF對小鼠排便次數(shù)與糞便重量無明顯影響。

2.2.2 小腸運動實驗

經(jīng)口給予各組小鼠不同劑量的SDF 7 d，飼養(yǎng)期間空白組、模型對照組與各藥劑組小鼠的糞便均為粒狀便；各藥劑組動物均未出現(xiàn)腹瀉現(xiàn)象，糞便的形態(tài)均為黑褐色顆粒狀，肉眼可見藥劑組小鼠的糞便與對照組的相比稍軟，糞便濕潤程度適中，感官正常。經(jīng)飼養(yǎng)員觀察，實驗期間各組動物的飲食和活動正常，喂飼SDF后藥劑組小鼠的體重沒有空白組增加得快，但它們精神狀態(tài)與健康狀況良好。SDF對小鼠體重和進(jìn)食量的影響見表4。

表4 SDF對小鼠體重和進(jìn)食量的影響（±s）Table 4 Effects of SDF on the body weight and food intake of mice（±s）

表4 SDF對小鼠體重和進(jìn)食量的影響（±s）Table 4 Effects of SDF on the body weight and food intake of mice（±s）

注：與空白組比較 *P＜0.05；數(shù)據(jù)以±s表示，n=10。

每日進(jìn)食量/g空白 10 0 30.6±0.8 34.7±2.4 6.3±0.6模型 10 0 30.1±1.3 34.6±2.0 6.3±0.6低劑量 10 1.0 27.2±1.9 33.2±1.5 5.4±0.6*中劑量 10 2.0 26.2±2.6* 28.8±2.0* 4.4±0.6*高劑量 10 4.0 23.8±2.2*24.2±2.6* 3.4±0.5*組別 動物數(shù)SDF劑量/[g/（kg·BW·d）]初始體重/g最終體重/g

由表4可見，小腸運動實驗期間，各組小鼠初始體重和最終體重均有顯著差異。小腸實驗動物是排便實驗完成后的同組動物，所以中、高劑量組小鼠的初始體重也與空白組已有顯著差異。說明在實驗期限內(nèi)SDF在控制體重增長、緩解肥胖癥方面的效果明顯。試驗期間，各組小鼠每日進(jìn)食量差異顯著，表明SDF對小鼠食欲的影響顯著，能夠減少進(jìn)食量。

SDF對小腸墨汁推進(jìn)率的影響見表5。

表5 SDF對小腸墨汁推進(jìn)率的影響（±s）Table 5 Effects of SDF on the CSS advance ratio（±s）

表5 SDF對小腸墨汁推進(jìn)率的影響（±s）Table 5 Effects of SDF on the CSS advance ratio（±s）

注：與模型組比較 *P＜0.05；數(shù)據(jù)以±s表示，n=10。

組別 動物數(shù)SDF劑量/[g/（kg·BW·d）]墨汁推進(jìn)率P/%轉(zhuǎn)換值X空白 10 0 77.6±7.0* 1.30±0.05*模型 10 0 41.1±3.8 1.68±0.06低劑量 10 1.0 50.9±12.0 1.55±0.14*中劑量 10 2.0 62.6±11.8* 1.42±0.11*高劑量 10 4.0 61.1±12.9* 1.44±0.13*

表5中，就墨汁推進(jìn)率而言，空白組（77.6%）與模型組（41.1%）相比差異顯著，便秘模型建模成功。SDF藥劑組的中劑量組2 g/（kg·BW·d）、高劑量組4 g/（kg·BW·d）的小鼠墨汁推進(jìn)率顯著高于模型組，墨汁推進(jìn)率分別達(dá)到62.6%、61.1%。

表5中，就墨汁推進(jìn)率與轉(zhuǎn)換值X而言，低、中、高個劑量組的值都比模型組小，差異顯著，說明SDF劑量為1 g/（kg·BW·d）時即可產(chǎn)生促進(jìn)便秘模型小鼠腸蠕動的效果。

3 結(jié)論

1）香蕉可溶性膳食纖維為球形分散顆粒，大小不一團(tuán)狀物，組成中有鼠李糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、葡萄糖等單糖，其中葡萄糖、半乳糖比例較高，分別為64.0%和27.7%。

2）動物實驗顯示，香蕉可溶性膳食纖維能夠加快腸道蠕動，縮短首便時間。同時，在控制體重增長以及降低進(jìn)食量等方面的效果明顯。

3）香蕉可溶性膳食纖維顯示出了良好的通便功能，同時具有減少體重增長的效果，在后續(xù)的產(chǎn)品開發(fā)中，可以利用香蕉SDF的這些特性，開發(fā)潤腸通便和減肥功能食品。

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Properties of Soluble Dietary Fiber from Bananas and Its Laxative Effects

YU Tuo1，WANG Juan1，*，YANG Gong-ming2
（1.School of Food Science and Engineering，South China University of Technology，Guangzhou 510641，Guangdong，China；2.College of Food Science，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，Guangdong，China）

2017-01-14

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.20.037

國家自然科學(xué)基金項目（31301530）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費項目（2015ZZ122）

余拓（1994—），男（漢），碩士研究生，研究方向：食品科學(xué)與工程。

*通信作者：王娟（1981—），女，副教授，博士，研究方向：食品科學(xué)與工程。