付慧珍,李國豪,陳佳雨,明建,李富華*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院,重慶,400715)2(西南大學(xué) 西塔學(xué)院,重慶,400715)

刺梨(RosaroxburghiiTratt.),又名茨梨、木梨子,屬薔薇科薔薇屬,主要分布于我國西南部和中南部海拔1 000～1 600 m的山區(qū)山谷和灌木叢中[1],果實(shí)富含膳食纖維、維生素C、多酚類等活性物質(zhì),具有免疫調(diào)節(jié)、抗癌和抗氧化損傷等功效[2-3]。刺梨汁是刺梨產(chǎn)品中市場(chǎng)占有率最高的產(chǎn)品類型,刺梨榨汁后會(huì)殘留40%～50%的果渣[4]。貴州省作為刺梨的主產(chǎn)地,其每年生產(chǎn)刺梨汁而產(chǎn)生的刺梨渣高達(dá)15 000 t[5]。刺梨果渣富含膳食纖維、多酚、黃酮類、粗蛋白等功能和營養(yǎng)成分,是開發(fā)功能性食品的良好資源[3]。目前刺梨果渣僅有少量做飼料用,并且在堆積存放過程中極易霉變,從而造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。深度挖掘刺梨果渣功能性組分,開發(fā)其更廣闊的應(yīng)用空間,是解決刺梨渣資源浪費(fèi)的有效途徑。

膳食纖維是一種碳水化合物聚合物和寡聚體,根據(jù)溶解性不同,將其分為不可溶性膳食纖維(insoluble dietary fiber, IDF)和可溶性膳食纖維(soluble dietary fiber, SDF)[6]。不可溶性膳食纖維包括纖維素、木質(zhì)素和少量半纖維素,主要來自于谷物麩皮、豆類外皮以及植物莖葉,不參與人體血液循環(huán),但能刺激腸道蠕動(dòng),起到潤腸通便的作用[7];可溶性膳食纖維主要包括樹脂、果膠和一些半纖維素等,具有生理保健活性,如預(yù)防高血壓、糖尿病、冠心病、心血管疾病等慢性疾病發(fā)生的作用[3]。刺梨果渣可溶性膳食纖維含量占刺梨果渣總膳食纖維含量的30%以上[8]。

目前,制備膳食纖維的方法主要有酸法、堿法、酶法、發(fā)酵法、膜分離法或多種方法聯(lián)合使用,其中,尤以酸法、堿法和酶法為主[8]。采用不同提取方法所制備的膳食纖維樣品在功能性質(zhì),分子結(jié)構(gòu)方面具有差異性。研究表明,與酸法提取相比,酶法制備的獼猴桃可溶性膳食纖維表現(xiàn)出更高的持油力和葡萄糖吸附能力[9],而堿法提取的胡麻渣可溶性膳食纖維的持水力、持油力和溶脹力均顯著高于酶法提取[8]。DU等[10]對(duì)比了酶化學(xué)萃取、亞臨界水萃取和超聲化學(xué)萃取,結(jié)果表明亞臨界水萃取法提取得的脫脂椰子粉可溶性膳食纖維表現(xiàn)出最高持水力、持油力及葡萄糖吸附能力。因此,膳食纖維樣品的理化性質(zhì)和功能活性取決于原料類型和提取方法?，F(xiàn)有研究多涉及采用不同方法提取不同物料來源的膳食纖維,但是,對(duì)于由于方法的差異性所引發(fā)的膳食纖維樣品的分子結(jié)構(gòu)、單糖組成及功能活性等方面的差異性,以及各差異性之間的內(nèi)在聯(lián)系方面的研究相對(duì)較少。

本研究以富含可溶性膳食纖維的刺梨果渣為原料,采用酸法提取可溶性膳食纖維(SDF1)、堿法提取可溶性膳食纖維(SDF2)、酶法提取可溶性膳食纖維(SDF3),對(duì)比分析酸法、堿法和酶法對(duì)刺梨果渣可溶性膳食纖維樣品的晶體結(jié)構(gòu)、光譜特征、單糖組成和含量、穩(wěn)定性、功能性(油脂、葡萄糖吸附能力)等的影響。深度解析提取刺梨果渣可溶性膳食纖維方法之間的差異性,為刺梨果渣可溶性膳食纖維的開發(fā)利用提供研究基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

刺梨果渣由貴州省生物技術(shù)研究所提供,經(jīng)粉碎過篩60目后,存放在干燥陰涼處備用。

3,5-二硝基水楊酸(DNS)試劑,福州飛凈生物科技有限公司;磷酸鹽緩沖液(PBS)(pH=6.0)、α-高溫淀粉酶(20 000 U/g)、三氟乙酸、甲醇,南京都萊生物技術(shù)有限公司;乙醇(95%,體積分?jǐn)?shù))、氯化鈉、檸檬酸、葡萄糖、氫氧化鈉、鹽酸、1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮(1-phenyl-3-methyl-5-pyrazolone,PMP)、磷酸二氫鈉、硝酸銀,均為分析純,成都科龍化工試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

CHY-6001多功能研磨機(jī),金華市莫菲家有電器有限公司;D8 DVANCE X-射線衍射儀,德國布魯克公司;GZX-GF101-1-BS電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱,上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司;H3-18K臺(tái)式高速離心機(jī),湖南可成儀器設(shè)備有限公司;HH-4數(shù)顯恒溫水浴鍋,金壇市易晨儀器制造有限公司;Nicolet 380傅里葉紅外光譜儀,賽默飛世爾科技公司;STA 449C同步熱分析儀,德國耐馳儀器制造有限公司;UV-5100紫外分光光度計(jì),上海元析儀器有限公司;U3000高效液相色譜分析儀,賽默飛世爾科技公司。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 不同方式提取可溶性膳食纖維

1.3.1.1 酸法制備可溶性膳食纖維

參考麥馨允等[11]的報(bào)道,準(zhǔn)確稱取10.0 g刺梨果渣粉,按料液比1∶25(g∶mL)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%的檸檬酸溶液,反應(yīng)液的pH值為2.48,70 ℃下浸提1 h,用2 mol/L NaOH調(diào)節(jié)溶液pH至中性,4 000 r/min離心10 min,上清液用4倍體積95%乙醇醇沉過夜,再次離心,沉淀物烘干至恒重,即得酸法制備的可溶性膳食纖維樣品SDF1。

1.3.1.2 堿法制備可溶性膳食纖維

參考仝文玲等[8]的報(bào)道,準(zhǔn)確稱取10.0 g刺梨果渣粉,按料液比1∶25(g∶mL)加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%NaOH溶液,80 ℃浸提1 h,用濃鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH至中性,4 000 r/min離心10 min,取上清液用4倍體積95%乙醇醇沉過夜,再次離心,沉淀物烘干至恒重,即得堿法制備的可溶性膳食纖維樣品SDF2。

1.3.1.3 酶法制備可溶性膳食纖維

參考何曉琴[12]的報(bào)道,準(zhǔn)確稱取10.0 g刺梨果渣粉,按料液比1∶20(g∶mL)加入PBS緩沖液(pH=6.0)和200 μL α-高溫淀粉酶液混勻,95 ℃浸提40 min,4 000 r/min離心10 min,上清液用4倍體積95%乙醇醇沉2 h,再次同條件下離心,沉淀物烘干至恒重,即得酶法制備的可溶性膳食纖維樣品SDF3。

1.3.2 可溶性膳食纖維基本理化性質(zhì)測(cè)定

1.3.2.1 持水力[13]

準(zhǔn)確稱取0.50 g刺梨果渣可溶性膳食纖維樣品,加入25 mL蒸餾水混勻,室溫下靜置12 h,4 000 r/min離心10 min,棄上清液,稱重m1。持水力的計(jì)算如公式(1)所示:

(1)

式中:m,樣品干重,g;m1,樣品濕重,g。

1.3.2.2 膨脹力[13]

準(zhǔn)確稱取0.50 g刺梨果渣可溶性膳食纖維樣品于10 mL量筒中振蕩均勻,記錄體積V1。加入8 mL蒸餾水混勻,室溫下靜置12 h,記錄樣品吸水膨脹后體積V2。膨脹力的計(jì)算如公式(2)所示:

(2)

式中:V1,干品體積,mL;V2,吸水膨脹后體積,mL;m,樣品質(zhì)量,g。

1.3.2.3 水溶性[6]

準(zhǔn)確稱取0.50 g刺梨果渣可溶性膳食纖維樣品,加入20 mL蒸餾水混勻,75 ℃水浴1 h,4 000 r/min離心10 min,棄上清液,殘?jiān)娓芍梁阒氐胢1。水溶性的計(jì)算如公式(3)所示:

(3)

式中:m,樣品質(zhì)量,g;m1,水溶后殘留樣品質(zhì)量,g。

1.3.3 可溶性膳食纖維功能性質(zhì)測(cè)定

1.3.3.1 陽離子交換能力

參考MA等[14]的報(bào)道,分別稱取2.00 g樣品,按1∶70(g∶mL)料液比加入HCl溶液(0.1 mol/L)反應(yīng)24 h。過濾后,樣品用蒸餾水洗滌,并用100 mg/mL硝酸銀檢測(cè)不含Cl-為止,烘干。稱取上述干燥樣品0.10 g分散于50 mL 5%的NaCl溶液中,加入2滴酚酞指示劑,采用0.01 mol/L的NaOH滴定,至溶液呈微紅色且5 min內(nèi)不褪色,記錄堿液消耗體積,并以蒸餾水作空白對(duì)照。結(jié)果以每克樣品對(duì)NaOH的消耗量表示。陽離子交換能力的計(jì)算如公式(4)所示:

(4)

式中:V0,NaOH滴定空白體積,mL;V1,NaOH滴定樣品體積,mL;C,NaOH滴定濃度,mol/L;m,樣品質(zhì)量,g。

1.3.3.2 油脂吸附能力

方法參考周笑犁等[15]的報(bào)道,取3.0 g樣品,加入食用花生油或豬油,37 ℃下靜置1 h,4 000 r/min離心20 min,去掉上層油,殘?jiān)脼V紙吸干游離的花生油或豬油,稱重得m1。吸油量的計(jì)算如公式(5)所示:

(5)

式中:m,樣品質(zhì)量,g;m1,吸附油脂后樣品質(zhì)量,g。

還應(yīng)告知家長必須堅(jiān)持長期治療，短于1年的rhGH治療對(duì)終身高改善的意義不大。目前的研究表明，rhGH治療相對(duì)安全，只要按要求定期隨訪，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的不良反應(yīng)或副作用，及時(shí)適當(dāng)處理就不會(huì)給患兒造成損害。

1.3.3.3 葡萄糖吸附能力

方法參考何曉琴[12]的報(bào)道,分別稱取0.25 g樣品,加入25 mL葡萄糖溶液(50、100、200 mmol/L)混勻,37 ℃下反應(yīng)6 h,4 000 r/min離心20 min。取上清液20 μL,采用DNS法測(cè)定溶液中葡萄糖含量,并以蒸餾水作空白對(duì)照。葡萄糖吸附能力的計(jì)算如公式(6)所示:

(6)

式中:Ci,葡萄糖初始濃度,mmol/L;Cs,上清液葡萄糖濃度,mmol/L;V,上清液體積,mL;m,樣品質(zhì)量,g。

1.3.4 可溶性膳食纖維結(jié)構(gòu)性質(zhì)測(cè)定

a)傅里葉紅外光譜[14]

在充分干燥環(huán)境中,分別稱取2 mg樣品與200 mg溴化鉀粉末于瑪瑙研缽中混勻并研磨,將研磨好的粉末均勻加入壓膜器中,壓片5 min,然后迅速取出進(jìn)行掃描分析,掃描波長為400～4 000 cm-1,光譜分辨率為4 cm-1,每個(gè)樣品掃描32次。

b)X-射線衍射[16]

將樣品在45 ℃條件下干燥4 h,然后在Cu靶,Kα射線,測(cè)試電壓40 kV,電流30 mA條件下,以ω方式掃描樣品,掃描范圍為5°≤2θ≤70°,掃描速率為4°/min,步長為0.02°。

1.3.5 熱重(thermal gravity, TG)分析[14]

1.3.6 可溶性膳食纖維單糖組成

PMP衍生法測(cè)定可溶性膳食纖維單糖組成:精確稱取各膳食纖維樣品0.1 mg于20 mL的鉗口瓶中,加入5 mL的2 mol/L 三氟乙酸(trifluoroacetic acid,TFA),充氮?dú)夥夤?10 L/min,1 min),120 ℃烘箱中水解2 h;冷卻后取1 mL該反應(yīng)液與1 mL甲醇混勻,70 ℃水浴下用氮?dú)獯蹈?如此重復(fù)加甲醇并用氮?dú)獯蹈?次,以去除TFA;加入1 mL 0.3 mol/L NaOH溶液充分溶解殘?jiān)?得樣品水解液。分別取 400 μL的混合單糖標(biāo)準(zhǔn)液或樣品水解液于5 mL的具塞試管中,加 400 μL PMP甲醇溶液,渦旋混勻;于70 ℃水浴中反應(yīng)2 h后,冷卻至室溫;加400 μL 0.3 mol/L的HCl中和(pH 6～7);加水1 200 μL,再加等體積的氯仿,渦旋混勻,靜置,棄去氯仿相,如此萃取2次。將水相用0.45 μm微孔膜(水系)過濾后供HPLC進(jìn)樣分析。

色譜條件:色譜柱C18柱,250 mm×4.6 mm,粒度5 μm;流動(dòng)相A:100 mmol/L磷酸鈉緩沖液(pH=6.4);流動(dòng)相B:乙腈;檢測(cè)波長:245 nm;柱溫30;流速1 mL/min;進(jìn)樣量20 μL。

標(biāo)準(zhǔn)品制備:將甘露糖、核糖、鼠李糖、氨基葡萄糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、氨基半乳糖、葡萄糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖、巖藻糖標(biāo)準(zhǔn)品分別用甲醇溶解,制備成不同質(zhì)量濃度的標(biāo)準(zhǔn)品溶液(0～29.6 μg/mL),經(jīng)0.22 μm有機(jī)濾膜過濾后上樣。按照上述色譜條件制作標(biāo)準(zhǔn)曲線。以標(biāo)準(zhǔn)品質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)x(μg/mL),以峰面積為縱坐標(biāo)y,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線,得各回歸方程:y(甘露糖)=2.475x-0.227 3,R2=0.999 98;y(核糖)=3.230 9x-0.841,R2=0.999 89;y(鼠李糖)=2.638 4x-0.284,R2=0.999 99;y(氨基葡萄糖)=2.300 9x-0.381 8,R2=0.999 98;y(葡萄糖醛酸)=3x-0.228 2,R2=1;y(半乳糖醛酸)=1.502 3x+0.619 1,R2=0.999 34;y(氨基半乳糖)=1.576 6x-0.405 2,R2=0.999 97;y(葡萄糖)=2.327 1x-0.091 4,R2=1;y(半乳糖)=2.667 3x-0.107 1,R2=0.999 99;y(木糖)=3.429 3x-0.336 2,R2=0.999 97;y(阿拉伯糖)=3.377 4x-0.515 9,R2=0.999 69;y(巖藻糖)=2.775 3x-0.123 6,R2=1。

1.4 數(shù)據(jù)處理

每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3次。數(shù)據(jù)采用Excel、SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)計(jì)算和方差分析,圖表運(yùn)用Origin 2021繪制。結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差 (X±SD),P<0.05為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同提取方法對(duì)刺梨果渣可溶性膳食纖維理化性質(zhì)的影響

持水力和膨脹力作為衡量膳食纖維品質(zhì)的重要指標(biāo),二者分別體現(xiàn)了膳食纖維與過量水接觸后的質(zhì)量與體積變化情況,反映出膳食纖維與水相互結(jié)合的能力。高持水力和高膨脹力則表明膳食纖維對(duì)水的吸附能力更強(qiáng),有助于調(diào)整食品體系水分分布,改善產(chǎn)品組織結(jié)構(gòu),防止水分流失,從而提高膳食纖維的加工適度性[17]。良好的持水力和膨脹力有助于膳食纖維在腸道內(nèi)吸水膨脹,形成更大體積的凝膠狀物質(zhì),促進(jìn)腸胃蠕動(dòng),預(yù)防便秘和結(jié)腸癌發(fā)生[5]。由圖1可看出,3種可溶性膳食纖維的持水力大小為SDF2>SDF3>SDF1;膨脹力大小為SDF2>SDF1>SDF3;水溶性大小為SDF3>SDF1>SDF2,3組之間均存在顯著性差異(P<0.05)。其中,SDF2的持水力和膨脹力最大,原因在于堿液使得刺梨果渣中不可溶性膳食纖維分子之間鏈接被打斷并向可溶性小分子轉(zhuǎn)變,暴露出更多的極性基團(tuán)或側(cè)鏈[18],從而提高膳食纖維的持水力和膨脹力。

A-持水力;B-膨脹力;C-水溶性圖1 酸法、堿法、酶法對(duì)刺梨果渣可溶性膳食纖維持水力、膨脹力和水溶性的影響Fig.1 Effect of acid, alkaline, and enzymatic methods on the physicochemical properties of soluble dietary fiber from Rosa roxburghii Tratt.Pomace注:SDF1-酸法提取可溶性膳食纖維;SDF2-堿法提取可溶性膳食纖維;SDF3-酶法提取可溶性膳食纖維;圖中標(biāo)注不同小寫字母表示組間差異顯著(P<0.05)(下同)。

2.2 不同提取方法對(duì)刺梨果渣可溶性膳食纖維功能性質(zhì)的影響

2.2.1 陽離子交換能力

膳食纖維分子中含部分羧基和羥基側(cè)鏈基團(tuán),與陽離子進(jìn)行可逆交換,可影響消化道的pH值、滲透壓以及氧化還原電位,有助于形成較為理想的緩沖體系,從而利于機(jī)體消化吸收[18]。膳食纖維可與腸道中Na+、K+進(jìn)行交換,通過機(jī)體排泄和排遺,降低血液中Na+、K+濃度水平,從而起到降壓作用[18]。由圖2可看出,3種可溶性膳食纖維的陽離子交換能力從高到低依次是:SDF3>SDF2>SDF1,且存在顯著性差異(P<0.05)。酸解法提取時(shí),在低pH環(huán)境下,溶液中的H+會(huì)和陽離子競(jìng)爭性結(jié)合膳食纖維的活性基團(tuán),不利于陽離子交換[15]。堿法提取時(shí),pH值增加,羥基、羧基等活性基團(tuán)去質(zhì)子化并帶負(fù)電,使得與陽離子交換的能力提高[16]。酶法處理使可溶性膳食纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)中的羧基、羥基和氨基等側(cè)鏈基團(tuán)更易暴露,可溶性膳食纖維充當(dāng)類似于弱酸性陽離子交換樹脂的角色,與鈣、鋅、銅、鉛等陽離子進(jìn)行可逆性交換,且優(yōu)先交換有害金屬離子,從而起到解毒和緩沖作用[8]。

圖2 酸法、堿法、酶法對(duì)刺梨果渣可溶性膳食纖維 陽離子交換能力的影響Fig.2 Effect of acid, alkaline, and enzymatic methods on the cation exchange capacity of soluble dietary fiber from Rosa roxburghii Tratt.pomace

2.2.2 油脂吸附能力

如表1所示,3種可溶性膳食纖維均表現(xiàn)出類似的吸附飽和油脂(豬油)的能力,SDF1對(duì)不飽和油脂(花生油)的吸附能力與SDF2和SDF3的差異不顯著,但SDF3對(duì)不飽和油脂的吸附能力顯著強(qiáng)于SDF2(約是SDF2的2倍)(P<0.05)。3種可溶性膳食纖維樣品對(duì)飽和油脂表現(xiàn)出較高的吸附能力,約是不飽和油脂吸附能力的3倍?？扇苄陨攀忱w維通過吸附油脂,延緩脂肪的消化吸收,抑制脂肪的攝入,從而發(fā)揮降脂作用。膳食纖維還可通過包裹油脂,以減少油脂與膽汁的接觸和油脂分解以及阻礙腸道吸收膽固醇,從而起到降血脂作用。此外,可溶性膳食纖維對(duì)油脂的吸附能力略強(qiáng)于不可溶性膳食纖維[19]。本實(shí)驗(yàn)中各SDF樣品對(duì)飽和油脂的吸附能力差異不顯著,可能由于豬油易凝固(凝固溫度約為34 ℃),當(dāng)SDF與豬油在37 ℃下靜置所形成的混合體系不均衡,且流動(dòng)性差。雖然不同方法制備的SDF樣品的分子結(jié)構(gòu)特征和單糖組成等方面可能存在差異性,但由于豬油較為黏稠,豬油與SDF樣品二者之間的“黏附效應(yīng)”可能強(qiáng)于SDF分子對(duì)豬油的“吸附效應(yīng)”。當(dāng)以黏附效應(yīng)為主導(dǎo)時(shí),不同樣品對(duì)飽和油脂—豬油的“吸附”能力沒有差異性?；ㄉ驮诔叵鲁室簯B(tài),液態(tài)油脂吸附力的強(qiáng)弱與膳食纖維的顆粒大小等因素相關(guān),且與膳食纖維分子疏水基團(tuán)的量正相關(guān)[20]。酶法制備的可溶性膳食纖維(SDF3)具有較強(qiáng)的飽和和不飽和油脂吸附能力,這可能由于酶法處理破壞了刺梨可溶性膳食纖維的分子間鍵,導(dǎo)致纖維分子粒徑減小,比表面積增大,使得SDF化學(xué)結(jié)構(gòu)中羧基、羥基、氨基等側(cè)鏈增加,從而更易與油脂分子中的氫原子相互吸引和結(jié)合[14],表現(xiàn)出較強(qiáng)的油脂吸附能力。酸法處理則有效地保留了SDF的疏水基團(tuán),而堿法處理主要破壞細(xì)胞壁(溶解部分不溶性膳食纖維的半纖維素)[21],對(duì)SDF疏水基團(tuán)的影響相對(duì)較小,故表現(xiàn)出最弱的油脂吸附能力。

表1 酸法、堿法、酶法對(duì)刺梨果渣可溶性膳食 纖維油脂吸附能力的影響Table 1 Effect of acid, alkaline, and enzymatic methods on the oil adsorption capacity of soluble dietary fiber from Rosa roxburghii Tratt.pomace

2.2.3 葡萄糖吸附能力

膳食纖維有助于抑制葡萄糖擴(kuò)散,降低血糖水平,并有效控制餐后血糖上升速度。由表2可知,膳食纖維樣品對(duì)葡萄糖的吸附能力隨著葡萄糖溶液濃度的升高而顯著增強(qiáng)(P>0.05),具有一定的量效關(guān)系,且3種樣品對(duì)葡萄糖吸附能力的增強(qiáng)效應(yīng),基本一致。在葡萄糖低濃度(50 mmol/L)和高濃度(200 mmol/L)條件下,3種可溶性膳食纖維之間對(duì)葡萄糖吸附能力相當(dāng),在100 mmol/L時(shí),SDF1表現(xiàn)出最高的葡萄糖吸附能力(P>0.05)。膳食纖維對(duì)葡萄糖的吸附作用與纖維含量及物理結(jié)構(gòu)有關(guān)[12]。可溶性膳食纖維與水接觸形成凝膠狀物質(zhì)包裹葡萄糖分子,松散的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)將葡萄糖分子包裹其中,從而抑制葡萄糖擴(kuò)散[15,17]。

2.3 不同提取方法對(duì)刺梨果渣可溶性膳食纖維結(jié)構(gòu)性質(zhì)的影響

2.3.1 紅外光譜分析

圖3 酸法、堿法、酶法提取刺梨果渣可溶性膳食 纖維的紅外光譜Fig.3 FTIR spectra of soluble dietary fiber extracted from Rosa roxburghii Tratt.pomace by acid, alkaline, and enzymatic methods

2.3.2 晶體結(jié)構(gòu)分析

纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)分為纖維素I～V型5種,其中I型為天然纖維素[22]。由圖4可知,3種膳食纖維樣品衍射峰的位置沒有明顯區(qū)別,只是衍射強(qiáng)度有所差異,表明纖維樣品的晶體沒有變換。但SDF1峰多且雜,2θ=23.8°處存在較寬的衍射峰。SDF2在2θ=22.8°處有明顯的衍射峰,在2θ=14.1°和2θ=31.5°處出現(xiàn)2個(gè)尖銳的衍射峰。SDF3在2θ=21.6°處出現(xiàn)一個(gè)較寬的衍射峰,其他位置的衍射峰有所掩蓋。3種樣品均表現(xiàn)出纖維素I型的X-射線衍射特征曲線[23]。由此可判斷刺梨果渣SDF的晶體類型屬于纖維素I型,為結(jié)晶區(qū)與非結(jié)晶區(qū)兩相共存的狀態(tài)[24-25]。此外,SDF1出現(xiàn)其他峰可能是由于膳食纖維中含有較多影響衍射峰生成的雜質(zhì)。樣品的結(jié)晶峰強(qiáng)度與結(jié)晶強(qiáng)度相關(guān)[24],3種樣品的結(jié)晶強(qiáng)度有輕微差異,說明不同提取方法可能使纖維的微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化。

圖4 酸法、堿法、酶法提取刺梨果渣可溶性膳食 纖維的X-射線衍射圖譜Fig.4 XRD of soluble dietary fiber extracted from Rosa roxburghii Tratt.pomace by acid, alkaline, and enzymatic methods

2.4 不同提取方法對(duì)刺梨果渣可溶性膳食纖維熱穩(wěn)定性的影響

由圖5可知,3組樣品具有性質(zhì)相似的TG曲線,且均經(jīng)歷2個(gè)顯著的質(zhì)量損失階段,具有不同的降解速率。第一次失重出現(xiàn)在50～200 ℃,主要是樣品中自由水和結(jié)合水的蒸發(fā)[14]。第二次失重發(fā)生在200～650 ℃,速率較快,主要為半纖維素、纖維素和果膠等物質(zhì)的熱解或碳化[25-26]。在650 ℃時(shí),刺梨果渣SDF1、SDF2和SDF3的質(zhì)量損失分別達(dá)到51.13%、60.23%、78.22%。其中,酶法制備的刺梨果渣SDF質(zhì)量損失最高。隨著溫度繼續(xù)升高,膳食纖維繼續(xù)熱解導(dǎo)致失重。以上結(jié)果表明,200 ℃以下,3種樣品熱穩(wěn)定性良好,但當(dāng)溫度達(dá)到650 ℃及以上時(shí),SDF1具有更好的熱穩(wěn)定性。

圖5 酸法、堿法、酶法提取刺梨果渣可溶性膳食 纖維的熱重分析Fig.5 TG of soluble dietary fiber extracted from Rosa roxburghii Tratt.pomace by acid, alkaline, and enzymatic methods

2.5 不同提取方式對(duì)刺梨果渣可溶性膳食纖維單糖組成的影響

由圖6可知,酸法(SDF1)和酶法(SDF3)制備的可溶性膳食纖維均由12種單糖組成,但堿法SDF2只有10種單糖構(gòu)成,引起該差異性的主要原因可能是不同提取方法對(duì)多糖分子、鍵能的破壞程度不同,進(jìn)而引起單糖組成比例的改變。由表3可知,酸法提取物中的單糖含量由高到低的順序?yàn)榘肴樘侨┧?半乳糖>甘露糖>葡萄糖>阿拉伯糖>鼠李糖,其對(duì)應(yīng)的各單糖含量比例為7.4∶6.0∶4.1∶3.7∶1.2∶1.0。半乳糖醛酸是果膠的主要成分,則表明果膠是SDF1的主要成分。堿法提取物中的單糖含量由高到低的順序?yàn)榘肴樘?葡萄糖>甘露糖>阿拉伯糖>鼠李糖>半乳糖醛酸,其對(duì)應(yīng)的各單糖含量比例為8.4∶4.5∶2.3∶1.9∶1.3∶1.0。酶法提取物中的單糖含量由高到低的順序?yàn)槠咸烟?半乳糖>半乳糖醛酸>甘露糖>阿拉伯糖>鼠李糖,其對(duì)應(yīng)的各單糖含量比例為7.2∶6.1∶2.8∶1.3∶1.2∶1.0。堿法提取物中的半乳糖含量是酸法的1.9倍,酸法提取物的木糖含量是酶法的3.15倍。木糖和阿拉伯糖是組成半纖維素的單糖[1,27],酸法和酶法提取所得樣品中均含有木糖和阿拉伯糖,可推斷刺梨果渣可溶性膳食纖維的部分成分來自于半纖維素。

表3 刺梨果渣可溶性膳食纖維單糖組成及含量Table 3 The monosaccharide composition and content of soluble dietary fiber extracted from Rosa roxburghii Tratt.pomace by acid, alkaline, and enzymatic methods

1-甘露糖;2-氨基葡萄糖;3-核糖;4-鼠李糖;5-葡萄糖醛酸; 6-半乳糖醛酸;7-氨基半乳糖;8-葡萄糖;9-半乳糖; 10-木糖;11-阿拉伯糖;12-巖藻糖圖6 酸法、堿法、酶法提取刺梨果渣可溶性膳食纖維單糖 組成高效液相色譜圖Fig.6 Analysis of soluble dietary fiber monosaccharide composition of Rosa roxburghii Tratt.pomace by high performance liquid chromatography

3 結(jié)論

堿法提取的刺梨果渣可溶性膳食纖維具有良好的持水力和膨脹力,酶法制備的纖維樣品對(duì)油脂尤其是飽和油脂具有較好的油脂吸附能力,3種提取方法制備的可溶性膳食纖維樣品表現(xiàn)出相當(dāng)?shù)奈狡咸烟堑哪芰Α?種提取方法制備的刺梨果渣可溶性膳食纖維均表現(xiàn)為膳食纖維I型結(jié)構(gòu)(天然纖維素結(jié)構(gòu)),且糖苷鍵以β-構(gòu)型為主。酸法堿法和酶法制備的刺梨果渣可溶性膳食纖維的熱穩(wěn)定性良好,適合在200 ℃以下加工。3種提取方法制備的可溶性膳食纖維的單糖組成有顯著差異,酸法、堿法和酶法可溶性膳食纖維中主要的單糖分別為半乳糖醛酸、半乳糖和葡萄糖。本研究為刺梨果渣可溶性膳食纖維的開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)。