高生物活性檸檬膳食纖維的功能特性研究

黃清霞，雷 激，李華鑫，王 涓，董 靜，龔 麗

（西華大學(xué)生物工程學(xué)院，四川成都610039）

高生物活性檸檬膳食纖維的功能特性研究

黃清霞，雷 激*，李華鑫，王 涓，董 靜，龔 麗

（西華大學(xué)生物工程學(xué)院，四川成都610039）

以檸檬皮渣為原料采用冷凍干燥、熱風(fēng)干燥兩種工藝制備膳食纖維，測(cè)定所得膳食纖維的維生素C（VC）含量、黃酮含量、葡萄糖透析延遲能力、陽(yáng)離子交換能力，比較兩種工藝對(duì)制品生理功能指標(biāo)的影響。結(jié)果表明經(jīng)冷凍干燥后所得膳食纖維的VC含量為144.078mg/100g，黃酮含量為1267.574mg/100g，經(jīng)熱風(fēng)干燥后所得膳食纖維的VC含量為66.674mg/100g，黃酮含量為1000.037mg/100g；冷凍干燥80目產(chǎn)品、16目產(chǎn)品的葡萄糖透析延遲指數(shù)分別為62.21和57.07，熱風(fēng)干燥80目產(chǎn)品、16目產(chǎn)品的葡萄糖透析延遲指數(shù)分別為56.01和49.46；在NaOH滴入量為0～8mL時(shí)，兩種工藝所得產(chǎn)品的陽(yáng)離子交換能力基本一致，在NaOH滴入量為8～11mL時(shí)，陽(yáng)離子交換能力由高到低分別為：冷凍干燥80目產(chǎn)品，熱風(fēng)干燥80目產(chǎn)品，冷凍干燥16目產(chǎn)品，熱風(fēng)干燥16目產(chǎn)品，并且這種差異性在各處理樣品間表現(xiàn)為顯著?？傮w來(lái)說(shuō)是冷凍干燥工藝所得膳食纖維更具有優(yōu)勢(shì)。

膳食纖維，維生素C，黃酮，葡萄糖透析延遲指數(shù)，陽(yáng)離子交換能力

檸檬具有豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值及藥用價(jià)值，目前國(guó)內(nèi)主要以檸檬果肉及果汁為原料開(kāi)發(fā)了檸檬汁、檸檬茶、檸檬醋等產(chǎn)品，而約占檸檬鮮果重量50%以上的檸檬皮渣卻被廢棄，大大降低了檸檬加工的附加值。檸檬皮渣中含有豐富的膳食纖維，如今，隨著人民生活水平的提高，對(duì)膳食纖維的研究越來(lái)越深入，膳食纖維對(duì)人體有著重要的生理作用，更被認(rèn)為是人體必需的第七大營(yíng)養(yǎng)素[1-2]。與來(lái)源最豐富的谷物膳食纖維比較，檸檬膳食纖維的性能更好，一方面其可溶性膳食纖維含量高，使其保水性強(qiáng)，特別適宜作為食品添加劑用于減少食品的脫水凝固、改善組織結(jié)構(gòu)和粘度，并制備低熱能的食品；另一方面其中含有豐富的黃酮類(lèi)化合物、胡蘿卜素等具有抗氧化活性的生物活性成分[3]。本文以檸檬皮渣為原料，從冷凍干燥與熱風(fēng)干燥兩種工藝制得檸檬膳食纖維，對(duì)比研究?jī)煞N工藝所得產(chǎn)品典型的生理功能指標(biāo)，為檸檬加工的附加值的提高提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

新鮮檸檬 市購(gòu)；蘆丁標(biāo)準(zhǔn)品 純度≥98%，上海同田生物技術(shù)有限公司；蒽酮 分析純，上?；ぴ噭┎少?gòu)供應(yīng)五聯(lián)化工廠；草酸、抗壞血酸、2，6-二氯靛吲哚酚鈉鹽、過(guò)氧化氫、愈創(chuàng)木酚、乙二胺四乙酸二鈉、氫氧化鈉、鄰苯二甲酸氫鉀、乙醇、硫酸、氯化鈉、葡萄糖等 均為分析純，成都市科龍化工試劑廠。

SHZ-D（Ⅲ）循環(huán)水式真空泵 浙江黃巖求精真空泵廠；SHA-B恒溫振蕩器，78-1磁力加熱攪拌器 金壇市富華儀器有限公司；TB-214電子天平 北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；HH-S數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市金城國(guó)勝實(shí)驗(yàn)儀器廠；YLD-2000電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 黃石市恒豐醫(yī)療器械有限公司；16、30、80目標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)篩 浙江上虞市華豐五金儀器有限公司；PHS-3C酸度計(jì) 成都世紀(jì)方舟科技有限公司；透析袋（8000～14000MWCO）、夾子 美國(guó)碳業(yè)化工；UV-2600型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì) 尤尼柯（上海）儀器有限公司；DL-1萬(wàn)用電爐 金壇市中興偉業(yè)儀器有限公司；玻璃儀器氣流烘干器 長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；BCD-183A冰箱 合肥榮事達(dá)電冰箱有限公司；Heto-HSC500真空冷凍干燥機(jī)，Heto3410超低溫冰箱 上海佰蕾真生物科技有限公司。

1.2 檸檬膳食纖維制備的工藝流程及操作要點(diǎn)

1.2.1 檸檬膳食纖維制備的工藝流程

1.2.2 操作要點(diǎn)

1.2.2.1 原料選擇 選用新鮮無(wú)蟲(chóng)害的檸檬為原料。

1.2.2.2 洗凈 將原料于清水中洗凈。

1.2.2.3 榨汁 洗凈后的原料于榨汁機(jī)里搗碎得到檸檬皮渣。

1.2.2.4 高溫滅酶 將得到的檸檬皮渣于100℃高溫滅酶，用過(guò)氧化氫和愈創(chuàng)木酚檢驗(yàn)滅酶是否完全。以避免原料中固有的果膠酶水解果膠，從而減少水溶性膳食纖維果膠的損失。

1.2.2.5 流動(dòng)水冷卻 滅酶后在流動(dòng)水下冷卻至室溫。

1.2.2.6 95%乙醇浸提 加入與浸提物體積相等的95%乙醇，在恒溫振蕩器里完成，可以去除一些小分子可溶性物質(zhì)，而使膳食纖維成分更有效地沉淀下來(lái)。

1.2.2.7 過(guò)濾 浸提結(jié)束后用四層紗布過(guò)濾。

1.2.2.8 干燥 冷凍干燥：過(guò)濾后的皮渣于超低溫冰箱里冷凍24h后再轉(zhuǎn)移到真空冷凍干燥機(jī)里干燥48h；熱風(fēng)干燥：過(guò)濾后的皮渣于電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱里60℃干燥24h。

1.2.2.9 粉碎 干燥后于粉碎機(jī)里粉碎，再過(guò)篩得16目和80目產(chǎn)品。

1.3 測(cè)定方法

1.3.1 檸檬膳食纖維的得率 采用干燥法，計(jì)算公式為：

1.3.2 檸檬膳食纖維中VC含量的測(cè)定 采用2，6-二氯靛酚滴定法[5]。

1.3.3 檸檬膳食纖維中黃酮含量的測(cè)定 采用比色法[6]。

1.3.4 檸檬膳食纖維葡萄糖透析延遲指數(shù)的測(cè)定 在15mL 2%的葡萄糖溶液（15mL蒸餾水中加入30mg葡萄糖）中加入800mg的無(wú)糖膳食纖維（膳食纖維用80%的乙醇洗兩次）。經(jīng)過(guò)1h的連續(xù)攪拌后轉(zhuǎn)移到15cm長(zhǎng)的透析袋中。用15mL 2%的葡萄糖溶液作參比液，將上述透析袋各放進(jìn)一個(gè)裝有400mL蒸餾水的燒杯中，在37℃的恒溫水浴鍋中振蕩，每10min吸取葡萄糖透析液1mL，用蒽酮比色法對(duì)葡萄糖的濃度進(jìn)行測(cè)定。

葡萄糖透析延遲指數(shù)（Glucose dialysis retardation index，GDRI）計(jì)算如下：

GDRI=100-（樣品杯中的葡萄糖透析量/對(duì)照杯中的葡萄糖透析量）×100[7]

1.3.5 檸檬膳食纖維的陽(yáng)離子交換能力的測(cè)定 采用氫氧化鈉滴定法：準(zhǔn)確稱(chēng)取0.500g檸檬膳食纖維粉，置于150mL干燥的三角瓶中，加入100mL 5%NaCl溶液，磁力攪拌5min后，每次用1mL 0.1mol/L氫氧化鈉溶液滴定，用pH計(jì)測(cè)定溶液的pH，直到pH變化小于0.3為止，并根據(jù)得到的數(shù)據(jù)作VNaOH-pH關(guān)系圖[8]。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

用SPSS10.0統(tǒng)計(jì)軟件分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，多個(gè)樣本間的顯著性差異用方差分析檢驗(yàn)，兩個(gè)樣本之間的顯著性差異用t檢驗(yàn)分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 檸檬膳食纖維中VC含量的研究

100g鮮檸檬皮渣及其冷凍干燥和熱風(fēng)干燥后所得膳食纖維中VC含量如表1所示。

表1 100g鮮檸檬皮渣經(jīng)不同處理工藝后所得產(chǎn)品的VC含量（±s，n=6）Table 1 The contents of VCfrom 100g fresh lemon peels by different treatment process（±s，n=6）

表1 100g鮮檸檬皮渣經(jīng)不同處理工藝后所得產(chǎn)品的VC含量（±s，n=6）Table 1 The contents of VCfrom 100g fresh lemon peels by different treatment process（±s，n=6）

注：**與熱風(fēng)干燥產(chǎn)品比較，P＜0.01；表2同。

100g鮮檸檬皮渣中VC質(zhì)量（mg）100g鮮檸檬皮渣經(jīng)熱風(fēng)干燥后所得產(chǎn)品中VC質(zhì)量（mg）47.027±0.35 19.508±0.299** 8.174±0.139 100g鮮檸檬皮渣經(jīng)冷凍干燥后所得產(chǎn)品中VC質(zhì)量（mg）

由表1可知，100g鮮檸檬皮渣中含VC47.027mg，當(dāng)其經(jīng)冷凍干燥后所得檸檬膳食纖維含VC19.508mg，經(jīng)熱風(fēng)干燥后所得檸檬膳食纖維含VC8.174mg。本實(shí)驗(yàn)對(duì)兩種干燥方式在產(chǎn)品得率上進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明，冷凍干燥和熱風(fēng)干燥對(duì)產(chǎn)品的得率（%）分別是13.54±0.04和12.26±0.04（n=3）。故經(jīng)換算得，經(jīng)冷凍干燥后所得膳食纖維的VC含量為144.078mg/100g，經(jīng)熱風(fēng)干燥后所得膳食纖維的VC含量為66.674mg/100g。由此可知，檸檬皮渣經(jīng)工藝處理后所得產(chǎn)品其VC的損失率較高，主要是由于VC是一種還原性極強(qiáng)的物質(zhì)，在處理的過(guò)程中很容易被氧化而損失掉。對(duì)于冷凍干燥和熱風(fēng)干燥兩種處理工藝，在VC的保存率上，冷凍干燥工藝明顯優(yōu)于熱風(fēng)干燥工藝（P＜0.01）。

2.2 檸檬膳食纖維中黃酮含量的研究

100g鮮檸檬皮渣及其經(jīng)冷凍干燥和熱風(fēng)干燥工藝后所得膳食纖維中黃酮含量見(jiàn)表2所示。

表2 100g鮮檸檬皮渣經(jīng)不同處理工藝后的黃酮含量（±s，n=6）Table 2 The contents of flavonid from 100g fresh lemon peels by different treatmen process（±s，n=6）

表2 100g鮮檸檬皮渣經(jīng)不同處理工藝后的黃酮含量（±s，n=6）Table 2 The contents of flavonid from 100g fresh lemon peels by different treatmen process（±s，n=6）

100g鮮檸檬皮渣中黃酮質(zhì)量（mg）100g鮮檸檬皮渣經(jīng)熱風(fēng)干燥后所得產(chǎn)品中黃酮質(zhì)量（mg）403.405±1.676 171.630±1.753** 122.605±1.646 100g鮮檸檬皮渣經(jīng)冷凍干燥后所得產(chǎn)品中黃酮質(zhì)量（mg）

由表2可知，100g鮮檸檬皮渣黃酮含量為403.405mg，當(dāng)其經(jīng)冷凍干燥后所得檸檬膳食纖維的黃酮含量為171.630mg，經(jīng)熱風(fēng)干燥后所得檸檬膳食纖維的黃酮含量為122.605mg。因?yàn)槔鋬龈稍锖蜔犸L(fēng)干燥對(duì)產(chǎn)品的得率（%）分別是13.54±0.04和12.26±0.04（n=3），故經(jīng)換算得，經(jīng)冷凍干燥后所得膳食纖維的黃酮含量為1267.574mg/100g，經(jīng)熱風(fēng)干燥后所得膳食纖維的黃酮含量為1000.037mg/100g。由此可知，檸檬皮渣經(jīng)工藝處理后所得產(chǎn)品其黃酮的損失率較高，但對(duì)于冷凍干燥和熱風(fēng)干燥兩種處理工藝，在黃酮的保存率上，冷凍干燥工藝明顯優(yōu)于熱風(fēng)干燥工藝（P＜0.01）。

由2.1和2.2的結(jié)果可以看出，檸檬皮渣中不僅含有豐富的膳食纖維，同時(shí)還含有豐富的黃酮類(lèi)化合物和VC等具有抗氧化活性的生物活性成分，這與相關(guān)報(bào)道一致[3]，這也是檸檬膳食纖維獨(dú)特的功效所在。另一方面，本實(shí)驗(yàn)所用的膳食纖維制備工藝十分簡(jiǎn)單，與國(guó)內(nèi)相關(guān)報(bào)道比較[9-11]，該工藝最大的特點(diǎn)是保留了檸檬皮渣中的有效活性成分，而且本工藝制備的檸檬膳食纖維的含量并不低（總膳食纖維含量都在60%以上，有關(guān)膳食纖維含量的詳細(xì)結(jié)果將另文報(bào)道）。

2.3 檸檬膳食纖維的葡萄糖透析延遲能力的研究

當(dāng)葡萄糖在胃腸道被延遲吸收，則葡萄糖能高效地被腸道中的益生菌發(fā)酵利用，產(chǎn)生短鏈脂肪酸，從而降低腸道pH，幫助抵抗感染，降低染病的危險(xiǎn)性，對(duì)人體是相當(dāng)有益的[1，12]。膳食纖維具有降低餐后血糖的功能，餐后血糖的降低程度通常需要體內(nèi)實(shí)驗(yàn)來(lái)完成，而葡萄糖透析延遲指數(shù)是一個(gè)有效反映葡萄糖在胃腸道被延遲吸收的體外指標(biāo)，因此，研究膳食纖維的葡萄糖透析延遲指數(shù)可以大大節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本和時(shí)間，并達(dá)到預(yù)測(cè)膳食纖維降低餐后血糖能力的目的。檸檬膳食纖維葡萄糖透析延遲指數(shù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖1所示。

由圖1可知，檸檬膳食纖維的葡萄糖透析延遲指數(shù)（GDRI）隨時(shí)間的增加基本是呈增加趨勢(shì)，在60min時(shí)，冷凍干燥80目樣品、冷凍干燥16目樣品、熱風(fēng)干燥80目樣品、熱風(fēng)干燥16目樣品的葡萄糖透析延遲指數(shù)分別是62.21±0.60、57.07±0.32、56.01±0.53、49.46± 0.82（n=3）?？偟膩?lái)說(shuō)冷凍干燥處理工藝所得膳食纖維的葡萄糖透析延遲能力優(yōu)于熱風(fēng)干燥處理工藝，80目產(chǎn)品的葡萄糖透析延遲能力優(yōu)于16目產(chǎn)品。膳食纖維的葡萄糖透析延遲指數(shù)與可溶性膳食纖維的含量有關(guān)，可溶性膳食纖維含量越高，GDRI值越高。冷凍干燥產(chǎn)品此能力優(yōu)于熱風(fēng)干燥產(chǎn)品，這是由于冷凍干燥產(chǎn)品中的可溶性膳食纖維含量高于熱風(fēng)干燥產(chǎn)品（冷凍干燥產(chǎn)品和熱風(fēng)干燥產(chǎn)品的可溶性膳食纖維的含量分別為26.87%±0.570%，24.87%±0.447%，有關(guān)膳食纖維含量的詳細(xì)結(jié)果將另文報(bào)道）；80目產(chǎn)品此能力優(yōu)于16目產(chǎn)品，是由于80目產(chǎn)品粒度小，可溶性膳食纖維更容易發(fā)生作用。

圖1 葡萄糖透析延遲指數(shù)與時(shí)間的關(guān)系圖Fig.1 The relationgship beteween GDRI and dialysis time

2.4 檸檬膳食纖維的陽(yáng)離子交換能力的研究

膳食纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)中包含一些羧基和羥基類(lèi)側(cè)鏈基團(tuán)，可發(fā)生類(lèi)似弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的作用，可與陽(yáng)離子，尤其是有機(jī)陽(yáng)離子進(jìn)行可逆的交換。膳食纖維能與Ca2+、Zn2+等陽(yáng)離子結(jié)合，使Na+與K+交換，并吸附Na+，使之隨糞便排出體外，降低因Na+攝入過(guò)量而引起的許多疾?。ㄈ缧难懿。┑陌l(fā)病率[13-14]。檸檬膳食纖維的陽(yáng)離子交換能力實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同處理工藝所得膳食纖維的陽(yáng)離子交換能力Fig.2 The cation exchange capacity of dietary fiber by different treatment processes

由圖2可知，不同處理工藝所得膳食纖維都有一定的陽(yáng)離子交換能力，在NaOH滴入量為0～8mL時(shí)，隨著NaOH的增加，溶液的pH緩慢增加；在NaOH滴入量為8～11mL時(shí)，此時(shí)溶液的pH隨NaOH的增加而急劇增加，陽(yáng)離子交換能力由高到低分別為：冷凍干燥的80目產(chǎn)品，熱風(fēng)干燥80目產(chǎn)品，冷凍干燥16目產(chǎn)品，熱風(fēng)干燥16目產(chǎn)品，當(dāng)NaOH滴入量為22mL時(shí)，各溶液的pH基本趨于一致。在NaOH滴入量為8～11mL之間時(shí)，四種樣品溶液的pH變化情況見(jiàn)表3。

表3 NaOH滴入量為8～11mL之間時(shí)四種樣品溶液的pH變化（n=3）Table 3 The pH value changes in the four samples solution with adding volume for NaOH between 8～11mL（n=3）

由表3可知，各樣品之間的pH變化均達(dá)到了差異性顯著的程度。說(shuō)明不同處理間所得產(chǎn)品的陽(yáng)離子交換能力的差異性顯著。其中80目產(chǎn)品的此能力明顯優(yōu)于16目產(chǎn)品，這是由于膳食纖維的粒度越小，分子中的羧基、羥基和氨基等側(cè)鏈暴露得越多，其弱酸性表現(xiàn)得越明顯，陽(yáng)離子交換能力越強(qiáng)。

3 結(jié)論

通過(guò)研究冷凍干燥和熱風(fēng)干燥兩種處理工藝對(duì)檸檬膳食纖維的保存率的影響，并對(duì)其VC含量、黃酮含量、葡萄糖透析延遲能力、陽(yáng)離子交換能力進(jìn)行測(cè)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下。

3.1 冷凍干燥處理工藝對(duì)于檸檬膳食纖維中的VC、黃酮的保存率明顯優(yōu)于熱風(fēng)干燥工藝。

3.2 兩種處理工藝相比，冷凍干燥工藝的葡萄糖透析延遲能力明顯優(yōu)于熱風(fēng)干燥工藝，相同干燥工藝條件下，80目產(chǎn)品的葡萄糖透析延遲能力優(yōu)于16目產(chǎn)品。

3.3 兩種處理工藝相比，冷凍干燥80目產(chǎn)品的陽(yáng)離子交換能力最強(qiáng)，其次是熱風(fēng)干燥80目產(chǎn)品，相比之下，熱風(fēng)干燥16目產(chǎn)品的陽(yáng)離子交換能力最低。各種處理樣品間陽(yáng)離子交換能力的差異性具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。

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Study on the physiological characteristics of lemon dietary fiber rich in bioactive composition

HUANG Qing-xia，LEI Ji*，LI Hua-xin，WANG Juan，DONG Jing，GONG Li
（School of Bioengineering，Xihua University，Chengdu 610039，China）

Fresh lemon peels were used as raw material to produce dietary fiber by two processing methods，i.e. freeze drying and hot air drying.Vitamine C（VC）content，flavonoid content，glucose dialysis retardation index（GDRI）and cation exchange capacity of dietary fiber produced above were tested in order to compare the effects of the two techniques on the physiological characteristics.The contents of VCand flavonoid in freezedried dietary fiber were 144.078mg/100g and 1267.574mg/100g，respectively，which were higher than those in hot-air dried ones，the contents of VCand flavonoid in hot-air dried dietary fiber were 66.674mg/100g and 1000.037mg/100g，respectively.GDRI in freeze-dried products of 80 mesh，16 mesh were 62.21 and 57.07，respectively.GDRI in air-dried products of 80 mesh，16 mesh products were 56.01 and 49.46，respectively. With regard to cation exchange capacity（CEC），there was no difference for the two kinds of producing method when the titrated amount of NaOH was between 0～8mL.However，the processing method and particle size of the products had significant effects on CEC（P＜0.05）when the titrated amount of NaOH was between 8～11mL，CEC order from high to low were as follows：80 mesh freeze-dried product，80 mesh hot-air dried product，16 mesh freeze-dried product and 16 mesh hot-air dried product.Generally，freeze-dried processing products had more advantages in their physiological characteristics.

dietaryfiber；VitamineC；flavonoids；glucosedialysisretardationindex（GDRI）；cationexchangecapacity

TS201.2+3

B

1002-0306（2012）05-0226-04

2011－06－15 *通訊聯(lián)系人

黃清霞（1989-），女，本科，研究方向：食品生物技術(shù)。

四川省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目（09ZA114）；食品生物技術(shù)四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目；西華大學(xué)“西華杯”（2011-241）；西華大學(xué)人才基金（R0910507）；西華大學(xué)食品生物技術(shù)省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放基金。