釀酒葡萄皮水溶性膳食纖維的化學(xué)組成和乳化穩(wěn)定性

權(quán)娣紅，楊華峰，鄒積赟，劉小花，王玉濤，于淑娟，3

（1.喀什大學(xué)生命與地理科學(xué)學(xué)院，新疆帕米爾高原生物資源與生態(tài)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆喀什 844000）（2.新疆海瑞盛生物工程股份有限公司，新疆庫爾勒 843000）（3.華南理工大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，廣東廣州 510640）

葡萄在世界各地的種植面積和產(chǎn)量都非常高，主要是用于鮮食，還有用于釀酒、加工成飲品、制成葡萄干等加工產(chǎn)品。它在中醫(yī)學(xué)上，也具有一定的藥用效果，《神農(nóng)本草經(jīng)》中記載其果實(shí)有“益氣倍力，強(qiáng)志，令人肥健耐饑，忍風(fēng)寒”的功效[1]。新疆的葡萄栽培面積占我國總栽培面積的25%左右。葡萄酒的產(chǎn)量大約占到全國葡萄酒總產(chǎn)量的34%[2]。在葡萄酒的釀制過程中，經(jīng)過榨汁處理或發(fā)酵后的葡萄皮渣大約占原果總質(zhì)量的20%～30%，其中主要有葡萄籽4%，梗6%，皮8%[3]。這些廢棄物常被當(dāng)作肥料或者飼料處理，這樣資源的利用率極低，不僅造成了浪費(fèi)，還污染了環(huán)境。因此，合理開發(fā)利用葡萄皮渣，對促進(jìn)葡萄產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

水溶性膳食纖維結(jié)構(gòu)中有部分羧基被酯化及含有少量蛋白質(zhì)[4]，使其具有一定的乳化性。許多學(xué)者[4,5]利用蛋白質(zhì)和多糖之間的相互作用來促進(jìn)極端條件下蛋白質(zhì)的乳化性能，發(fā)現(xiàn)蛋白質(zhì)和多糖形成的復(fù)合物比單獨(dú)的蛋白質(zhì)具有更好的表面活性。因此，本研究以釀酒葡萄皮渣為原料，采用熱酸法及酶解法制備葡萄皮水溶性膳食纖維，測定其常規(guī)營養(yǎng)成分、中性糖組成、半乳糖醛酸含量、酯化度和重均分子量；探究兩種膳食纖維的組成和乳化特性，比較兩者穩(wěn)定水包油型乳液的能力，以期為釀酒葡萄皮渣膳食纖維的開發(fā)和應(yīng)用提供數(shù)據(jù)參考，也為葡萄酒釀酒下腳料的創(chuàng)新開發(fā)利用提供一個(gè)新的研究思路。

1 材料與方法

1.1 材料

葡萄皮，新疆鄉(xiāng)都酒業(yè)有限公司；葡萄糖（Glc）、阿拉伯糖（Ara）、半乳糖（Gal）、木糖（Xyl）、半乳糖醛酸（GalA），美國Sigma 公司；Rapidase C80果膠酶，荷蘭DSM 公司；3-苯基苯酚，上海TCI 公司；中鏈脂肪酸（MCT），上海厚滿生物科技公司；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 設(shè)備

VER TEX-70 傅里葉變換紅外光譜儀，德國Bruker 公司；ICS-5000 陰離子交換色譜（HPAEC）系統(tǒng)，美國Dionex 公司；Waters-1525 高效液相色譜，美國Waters 公司；Mastersizer-3000 粒度儀，英國馬爾文公司；JY98-IIIDN 超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)，寧波新芝生物科技公司；TU-1901 紫外可見分光光度計(jì)，北京普析通用儀器公司。

1.3 方法

1.3.1 葡萄皮膳食纖維預(yù)處理

將釀酒葡萄皮渣分離去除籽、梗，清洗干凈，45℃烘干，粉碎過60 目篩，備用。

1.3.2 未脫脂脫蛋白葡萄皮水溶性膳食纖維

取預(yù)處理好的葡萄皮粉末，按料液比1:20 加入蒸餾水，用鹽酸調(diào)節(jié)pH 至1.5，于85℃水浴中攪拌提取1.5 h，過濾后對濾液離心，取上清液用3 倍體積95%（V/V）乙醇醇沉6 h，離心傾去乙醇，用75%（V/V）乙醇洗滌兩次，再用95%（V/V）乙醇洗滌一次，分別離心，分離沉淀，在45℃烘箱中烘干，即得未脫脂脫蛋白葡萄皮水溶性膳食纖維，記為SDF1。

1.3.3 脫脂脫蛋白葡萄皮水溶性膳食纖維[6]

取預(yù)處理好的葡萄皮粉末，按料液比1:2.5 加入正己烷，55℃水浴震蕩器中反應(yīng)2 h 后棄上清，重復(fù)3 次，放到通風(fēng)處揮去正己烷，得到脫脂葡萄皮原料粉末。取脫脂葡萄皮粉末10 g 按料液比1:10 加水?dāng)嚢?，?5～100℃水浴糊化15 min 后置于水浴振蕩器中，于50℃條件下震蕩30 min，調(diào)pH 至5.5，加耐高溫α-淀粉酶0.5 g，于95℃條件下震蕩1 h；調(diào)pH至4.2，加0.03 g 糖化酶于60℃酶解1 h；調(diào)pH 至7.0，加0.36 g 中性蛋白酶，于55℃條件下酶解2 h，沸水浴滅酶15 min，冷卻，離心分離殘?jiān)锨逡河? 倍體積95%（V/V）乙醇醇沉6 h，其余洗滌程序同1.3.2，得脫脂脫蛋白葡萄皮水溶性膳食纖維，記為SDF2。

1.4 化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)分析

1.4.1 葡萄皮SDF 基本成分測定

水分、灰分，蛋白質(zhì)含量分別按國標(biāo)《GB 5009.3-2016 食品中灰分的測定》、《GB 5009.4-2016 食品中總灰分的測定》、《GB 5009.5-2016 食品中蛋白質(zhì)的測定》進(jìn)行測定。

1.4.2 中性糖含量測定

使用高效陰離子色譜（HPAEC）測定葡萄皮SDF中中性糖的含量[7.8]。

樣品預(yù)處理：準(zhǔn)確稱取5 mg 葡萄皮SDF 樣品于消化管，加入1 mL Rapidase C80 果膠酶（乙酸鈉緩沖液稀釋250 倍），45℃水浴下酶解12 h，然后加入1 mL 4 mol/L 三氟乙酸（TFA），120℃油浴2 h 使樣品完全酸解，在75℃下水浴蒸干，加蒸餾水震蕩洗出消化管內(nèi)物質(zhì)，加氨水定容至100 mL。

色譜條件：采用Carbopac PA-1 保護(hù)柱（4 mm×50 mm）和Carbopac PA-1 分析柱（4 mm×250 mm）；采用10 mmol/L NaOH 進(jìn)行中性糖洗脫；利用ED40 電化學(xué)檢測器對樣品進(jìn)行檢測；pH 參比電極為P/N：067819；柱溫箱溫度為30℃；進(jìn)樣量為25 μL。

1.4.3 分子量測定

采用高效液相體積排阻色譜（HPSEC）法測定葡萄皮SDF 的重均分子量[7]。

樣品預(yù)處理：葡萄皮SDF 樣品用流動(dòng)相配制成1 mg/mL 溶液，過0.45 μm 濾膜后測定.

色譜條件：UltrahydrageL Guard（40 mm×6 mm），UltrahydrogeL 2000（300 mm×7.5 mm ）和UltrahydrogeL 1000（300 mm×7.5 mm）凝膠色譜柱串聯(lián)；流動(dòng)相：100 mmoL/L NaNO3加0.04% NaN3；流速0.6 mL/min；采用2414示差折光檢測器（美國Waters公司）以及2487 雙波長紫外檢測器（美國Waters 公司）檢測；柱溫35℃，進(jìn)樣量100 μL。

1.4.4 甲酯化度（DM），乙?；龋―A）含量測定

采用高效液相色譜法（HPLC）測定葡萄皮SDF的甲酯化度和乙?；萚9]。

樣品預(yù)處理：準(zhǔn)確稱量30 mg 葡萄皮SDF 樣品于2 mL 離心管，加入1 mL 由異丙醇和0.4 mol/L NaOH按1:1 配置的皂化液皂化2 h，離心（10000 r/min）5 min，后取上清液于1 mL 進(jìn)樣瓶中（經(jīng)0.45 μm 濾頭過濾）。色譜條件：采用Aminex HPX-87H 分析柱；流動(dòng)相：5 mmol/L H2SO4溶液；流速為0.5 mL/min；采用Waters 2414 示差折光檢測器進(jìn)行檢測；柱溫30℃；進(jìn)樣量為20 μL。

1.4.5 半乳糖醛酸（GalA）含量測定

采用紫外可見分光光度法測定半乳糖醛酸的含量[10,11]。

半乳糖醛酸標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制：稱取半乳糖醛酸標(biāo)品5 mg 溶于去離子水，定容至100 mL，分別取不同體積半乳糖醛酸標(biāo)準(zhǔn)溶液到10 mL 帶塞消化管中，加水至400 μL，冰水浴條件下加入2.5 mL 濃硫酸，混合均勻后置于沸水浴中5 min 使其多糖完全水解，隨后加入50 μL 顯色劑，空白樣加入50 μL 0.5% NaOH溶液，混合均勻后，靜置20 min，以兩個(gè)空白樣品校零，520 nm 波長下測定吸光度.

樣品中GalA 的測定：稱取5 mg 葡萄皮SDF 樣品，溶解并定容至100 mL。取400 μL 樣品于10 mL具塞試管中，其余步驟同標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制方法進(jìn)行，測定520 nm 處的吸光度，樣品做三個(gè)平行。

1.4.6 紅外光譜分析

取干燥葡萄皮SDF 粉末2 mg 于瑪瑙研缽中加入100 mg 干燥KBr 粉末，完全研細(xì)混勻，壓片處理，紅外光譜分析，掃描波長為500 cm-1～4000 cm-1。

1.4.7 乳液制備及粒徑測定

葡萄皮SDF 和SDF 水包油乳液制備[12]：0.5 g 樣品溶于44.5 g 去離子水中，以鹽酸和氨水調(diào)節(jié)pH 至3.5，加入5 g MCT 樣品在20000 r/min 下高速剪切預(yù)均質(zhì)2 min 后，置于超聲波細(xì)胞破碎儀中以700 W 功率超聲均質(zhì)2 min，獲得均勻細(xì)膩乳液，超聲持續(xù)2 s，間隔2 s，同時(shí)施以循環(huán)冰浴防止乳液過熱。

乳液粒徑分布及平均粒徑測定：乳液樣品制備完成后，測定鮮乳液的乳液粒徑，以體積平均粒徑D4,3值表示各果膠乳化活性，采用激光粒度儀測定乳液的D4,3[12]，蒸餾水與中鏈脂肪酸的折射率分別為1.33 和1.45。D4,3的計(jì)算公式如下：

乳化穩(wěn)定性的測定：將乳液放置在10 mL 血清瓶中分別于冰箱中低溫4℃，室溫（約20℃），烘箱中高溫60℃保存，每隔3 d 測定乳液粒徑D4,3值，連續(xù)測定5 次（15 d），以粒徑的變化表示乳液的穩(wěn)定性。為更好地表示乳液粒徑分布，用粒徑分布跨度Span[12]表示，Span的計(jì)算公式如下：

其中d10、d50、d90表示10%、50%、90%的油滴粒徑小于或等于某一特定值的粒徑值。

1.5 數(shù)據(jù)處理

本文采用Origin 9.1 繪制數(shù)據(jù)圖，統(tǒng)計(jì)軟件為SPSS 25 軟件。

2 結(jié)果分析

2.1 基本成分分析

葡萄皮SDF 的主要成分是果膠，而果膠最具代表的物質(zhì)是半乳糖醛酸，如表1 中，其SDF1 的半乳糖醛酸含量是71.18%，SDF2 中半乳糖醛酸的含量為64.61%。由于酶的分解作用以及提取時(shí)間和提取溫度的影響，SDF 提取時(shí)間和提取溫度都較小，SDF1 的蛋白質(zhì)含量（5.66%）大于SDF2（1.93%）。SDF2 的提取過程中，時(shí)間長，且提取溫度更為劇烈。而溫度的升高同樣破壞蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，使其變形流失。

表1 葡萄皮水溶性膳食纖維的基本成分 Table 1 Basic ingredients of water-soluble dietary fiber from grape skin

SDF1 的中性糖含量（3.99%）大于SDF2（2.38%），表明SDF1 分子中存在更多的中性糖側(cè)鏈。說明酶的降解作用使得到的SDF2 側(cè)鏈結(jié)構(gòu)斷裂，變成結(jié)構(gòu)較簡單的膳食纖維及部分低聚糖和小分子物質(zhì)，因此中性糖含量減少。其SDF1 中的半乳糖，葡萄糖，木糖含量均大于SDF2，半乳糖在酸性體系中相對穩(wěn)定，不易發(fā)生降解；阿拉伯糖含量均為0.24%，說明阿拉伯糖受酶的影響較小，但在酸性條件下不穩(wěn)定，強(qiáng)酸性條件下長時(shí)間處理會(huì)使阿拉伯糖降解；SDF1 的鼠李糖含量為0.47%，SDF2 為0.66%，鼠李糖是水溶性膳食纖維（果膠）鼠李半乳糖醛酸聚糖I 型結(jié)構(gòu)區(qū)域的組成單元之一，通過α-1,4-糖苷鍵與GalA 交替相連[13]。SDF1 的Rha 含量低于SDF2，可能是因?yàn)镾DF1樣品的制備時(shí)間較短，未能充分溶出，且含有部分非膳食纖維物質(zhì)，而Rha 含量也受到其他非膳食纖維的干擾。SDF1的DM含量（31.85%）大于SDF2（24.44%），兩者雖有差異，但均為低脂果膠，與文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)的葡萄皮酯化度平均值（14.17%）[14]相比要大。同其他商品水溶性膳食纖維相比，葡萄皮SDF 的重均分子量相對較小，約為317 ku 和107 ku（橘皮為485 ku，甜菜為562 ku，蘋果為963 ku）[15]。

分子量計(jì)算采用葡聚糖標(biāo)品（Mw=11.6-608 ku）建立分子量回歸曲線，根據(jù)葡聚糖的標(biāo)準(zhǔn)品，按照多分散多糖的組分質(zhì)量占比所積分出來的數(shù)值，計(jì)算過程使用Empower 軟件（美國Waters 公司）計(jì)算出重均分子量的大小。

2.2 分子量分布

文章中的分子量分布曲線采用體積排阻色譜法測定，該方法主要根據(jù)被測組分的分子尺寸大小的差異進(jìn)行分離測定，主要考察的是葡萄皮水溶性膳食纖維線狀、團(tuán)狀尺寸的大小。分子尺寸越大，在色譜柱中的保留時(shí)間越短，越早被洗脫出來，分子尺寸越小，則洗脫時(shí)間越長。由圖1 可知，葡萄皮SDF 的分子量分布曲線為典型的寬分布曲線，由5 個(gè)洗脫峰組成：峰1（21.3～36.5 min），峰2（36.5～38.7 min），峰3（38.7～39.7 min），峰4（39.7～40.9 min）以及峰5（41.0～42.4 min）。其中，峰1 為寬峰，主要是SDF分子的分布曲線，其余的都是尖而窄的峰，峰2 可能是葡萄皮水溶性膳食纖維溶液中游離的蛋白，而峰3，峰4 及峰5 則有可能是一些游離于葡萄皮水溶性膳食纖維中的低聚糖，無機(jī)鹽小分子物質(zhì)，也可能是樣品溶劑中的硝酸鈉等低分子添加劑的洗脫峰。而峰3，峰4 及峰5 具體代表的成分，目前尚不清楚，還需進(jìn)一步研究。本文章主要研究葡萄皮水溶性膳食纖維分子的特性，因此峰3，峰4 及峰5 在此不做深入研究，將峰1 作為本研究討論的重點(diǎn)。

圖1 葡萄皮SDF 相對分子量分布圖 Fig.1 Molecular weight distribution of SDF1 and SDF2

圖1 可看出，SDF1 和SDF2 的最早出峰時(shí)間分別是21.3 min 與23.1 min，與SDF1 相比較，經(jīng)過酶處理制備的SDF2，其峰1 有明顯后移的趨勢，說明SDF2中的大分子組分的相對含量減少，這是因?yàn)镾DF2 的制備中酶將大部分大分子物質(zhì)降解，使得SDF 的聚合度下降，大分子組分含量隨之減少。但是這兩種SDF的分子量與文獻(xiàn)中以分子量作為指標(biāo)研究最佳工藝時(shí)的最佳分子量（20790 u）[14]相比要大很多。

2.3 紅外圖譜分析

葡萄皮SDF 主要成分為多糖，多糖的紅外光譜有一些共同的特征吸收峰，如圖2 所示，葡萄皮水溶性膳食纖維在3700～3000 cm-1內(nèi)主要為O-H，N-H 伸縮振動(dòng)區(qū)，是多分子締合的膳食纖維主要成分，在此區(qū)域內(nèi)SDF1 與SDF2 光譜圖極為相似，表明兩種制備方式的不同工藝參數(shù)對葡萄皮水溶性膳食纖維的主要官能團(tuán)沒有顯著的影響[16]。

圖2 葡萄皮SDF 的FT-IR 圖譜 Fig.2 FT-IR map of grape skin SDF

SDF1和SDF2樣品在1750～1350 cm-1的吸收峰主要反映羧基的狀態(tài)[17]，1735 cm-1處的吸收帶對應(yīng)非電離的（甲酯化或質(zhì)子化）羧基分子中的C=O，1650～1600 cm-1和1450～1400 cm-1之間的吸收帶主要對應(yīng)電離羧基的-COO-1反對稱和對稱拉伸模式，這兩個(gè)吸收帶的相對強(qiáng)度大小可以反映果膠分子的DM 值高低[18,19]。SDF1 樣品中1735 cm-1的C=O 帶強(qiáng)度相對較高，1608 cm-1的-COO-1強(qiáng)度相對較低，所以該樣品的DM 值比SDF2 略高，樣品中含有大量酯化羧基。說明SDF1 的糖醛酸含量及酯化度均大于SDF2，這與表1 中所顯示數(shù)據(jù)結(jié)果相符。SDF1 在1700～1310 cm-1處的吸收峰出現(xiàn)多個(gè)不同程度的吸收峰，峰型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，數(shù)量多；SDF2 在此范圍內(nèi)峰結(jié)構(gòu)單一，數(shù)量少，這是因?yàn)镾DF1 中含有各類游離或締合的蛋白質(zhì)，且其中的酰胺在1700～1310 cm-1處有弱到中等程度的吸收，它與自由羧基的吸收峰幾乎重疊所導(dǎo)致[20]，而SDF2 中的多數(shù)蛋白質(zhì)被脫去，因此峰較單一。

整體而言，SDF1 的紅外圖譜具有部分雜亂的小峰，相比SDF2 的紅外圖譜結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，再一次說明SDF1 的成分結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。

2.4 SDF 的乳化特性分析

2.4.1 乳化活性分析

將兩種SDF 用于制備水包油型乳液，并分別在低溫（4℃）、室溫（約20℃）和高溫（60℃）條件下儲(chǔ)存15 d，以粒徑大小為指標(biāo)，用粒徑分布跨度Span值表示乳液粒徑均一度，分別測定其粒徑變化。比較分析了兩種乳液在不同溫度條件下的乳化穩(wěn)定性。表2 為SDF1 和SDF2 制備的乳液粒度分析數(shù)據(jù)（為方便記錄，將SDF1 制備的乳液分別編號為新鮮乳液FSDF1，低溫儲(chǔ)存15 d LSDF1，室溫儲(chǔ)存15 d MSDF1，高溫儲(chǔ)存15 d HSDF1；同理，SDF2 編號新鮮乳液FSDF2，低溫條件儲(chǔ)存15 d LSDF2，室溫儲(chǔ)存15 d MSDF2，高溫儲(chǔ)存15 d 乳液HSDF2）。

表2 葡萄皮水溶性膳食纖維制備的乳液的粒徑分析 Table 2 Particle statistics (d10,d50,d90 and distribution span) of the prepared emulsions made of different water-soluble dietary fiber samples from grape skins

其中SDF1 樣品乳液在不同條件下的粒徑變化是低溫（1.10～4.29 μm）>室溫（1.10～5.72 μm）>高溫（1.10～7.57 μm）；SDF2 樣品乳液的粒徑變化為低溫（3.73～17.7 μm）<室溫（3.73～15.30 μm）<高溫（3.73～ 12.47 μm）；SDF1 樣品乳液的Span 值為（3.37～4.18 μm）>SDF2（2.84～3.52 μm），說明熱酸法提取的SDF相對而言，具有更好的乳化穩(wěn)定性，但其均一性不如酶法提取的SDF 好。這是因?yàn)闊崴岱〞?huì)造成多糖、纖維素等物質(zhì)的降解，但其降解的多糖分子量寬，均一性差，因此SDF1 樣品分子量較大，且蛋白質(zhì)含量比較高，可以很好的保護(hù)乳液不被外界環(huán)境破壞，保持乳液的穩(wěn)定性，又因?yàn)槿橐后w系粘度較大，采用超聲均質(zhì)時(shí)能量擴(kuò)散受阻，使乳液均質(zhì)擴(kuò)散不均一。而酶能夠特異性、專一性的切斷β-1,4 糖苷鍵，降解均一性好，分子量分布窄，采用超聲均質(zhì)時(shí)擴(kuò)散均勻，乳液均一性好。有研究表明分子量對果膠的乳化性質(zhì)有顯著影響，在解聚過程改變果膠的平均分子量大小，同時(shí)也就改變了親水/疏水平衡，進(jìn)而影響果膠與油滴表面的吸附[21]。測試樣品SDF1 乳液的d10、d50、d90均小于相同條件下的SDF2 樣品乳液。但在高溫條件下HSDF1 的d10（3.68 μm）、d50（10.30 μm）大于HSDF2 的d10（0.82 μm）、d50（8.38 μm），其原因是乳液長時(shí)間處于高溫條件下時(shí)，SDF1 樣品中的蛋白質(zhì)等結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致乳液的結(jié)構(gòu)發(fā)生急劇變化，出現(xiàn)破乳現(xiàn)象。SDF2 所含蛋白質(zhì)成分較少，在高溫條件下儲(chǔ)存，隨時(shí)間的增加同樣發(fā)生破乳，與SDF1樣品乳液不同的是變化速度較為和緩，因此在此條件下SDF1的粒徑分布與均一性沒有SDF2好，故HSDF1的Span值（1.59）小于HSDF2 的Span值（2.65）。

2.4.2 乳化穩(wěn)定性

2.4.2.1 乳液外觀

圖3 為新鮮乳液和不同環(huán)境下貯藏15 d 的乳液外觀圖。SDF2 乳液在三種環(huán)境條件下儲(chǔ)存后都出現(xiàn)了不同程度的分層現(xiàn)象，測試樣品SDF1 樣品制備乳液只在高溫環(huán)境下儲(chǔ)存后才出現(xiàn)分層現(xiàn)象。同樣，圖4光學(xué)顯微鏡觀察圖像中可看到SDF2 樣品乳液在不同條件下儲(chǔ)藏后均出現(xiàn)明顯的聚集和破乳現(xiàn)象，SDF1在高溫條件下儲(chǔ)存后也出現(xiàn)相似現(xiàn)象。表明SDF2 的乳化穩(wěn)定性較差。其原因可根據(jù)表1 中基本成分含量數(shù)據(jù)結(jié)果判斷，可能是因?yàn)镾DF2 中的蛋白質(zhì)等組分在提取過程中被降解，所得含量少，使SDF2 降低油水界面的能力下降，乳化穩(wěn)定性降低。在乳液體系中，中性糖側(cè)鏈能夠在油滴界面形成一層水化膜，通過水化膜之間的空間位阻與靜電斥力，可以有效阻止或減緩油滴的聚集和絮凝，增強(qiáng)乳液的乳化穩(wěn)定性[22]，SDF2樣品的中性糖側(cè)鏈較少，因此穩(wěn)定性差。而SDF1乳液在高溫下儲(chǔ)藏后出現(xiàn)的分層現(xiàn)象，則是因?yàn)镾DF1中的蛋白質(zhì)在高溫環(huán)境下的變性，使SDF1 結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，無法繼續(xù)保持原乳液的穩(wěn)定狀態(tài)，發(fā)生聚集和破乳。

圖3 葡萄皮水溶性膳食纖維的乳液外觀形態(tài) Fig.3 The emulsion appearance of water soluble dietary fiber in grape skin

圖4 葡萄皮SDF 乳液在不同儲(chǔ)存條件下的乳液光學(xué)顯微觀察 Fig.4 Optical microscopic observation of grape skin SDF emulsion under different storage conditions

2.4.2.2 粒徑變化

如圖5 所示，a 為SDF1 樣品乳液粒徑分布曲線，其峰1 在0.01～0.3 μm 之間，峰2 在0.3～10 μm 之間；b 為SDF2 樣品乳液粒徑分布曲線，其峰1 在0.2～2 μm之間，峰2 在2～11 μm 之間.SDF2 樣品乳液的粒度明顯大于SDF1 樣品乳液.在低溫條件下儲(chǔ)存后，隨著儲(chǔ)存時(shí)間的增加，SDF1 峰1 的體積分布開始變小甚至消失，峰2 體積分布變大，粒徑大小范圍不變，儲(chǔ)存后期在10～14 μm 處出現(xiàn)了新的峰3，說明乳液的粒徑變大。SDF2 峰1 體積分布也逐漸變小，并且有右移現(xiàn)象，峰2 體積分布變大且明顯向右側(cè)移動(dòng)，后期也在大約13～250 μm 處出現(xiàn)一個(gè)大粒徑小峰峰3，此時(shí)乳液粒徑過大，已出現(xiàn)破乳。因此，在低溫儲(chǔ)藏條件下，SDF1 乳液的穩(wěn)定性要優(yōu)于SDF2 樣品乳液。這是因?yàn)镾DF1 中含有更多的蛋白質(zhì)以及部分乙?；鶊F(tuán)，更有利于膳食纖維在油滴表面的吸附，從而保持乳液的穩(wěn)定性。而SDF2 則因?yàn)榈鞍踪|(zhì)等含量較少，在油滴周圍形成的水化層太薄甚至不能形成水化層[23]，不能阻止油滴聚集和破裂，因此穩(wěn)定性比較差。

圖5 低溫(4℃)儲(chǔ)藏乳液粒徑分布曲線 Fig.5 Particle size distribution curve of low temperature (4℃)storage emulsion

如圖6 所示為a 表示SDF1 樣品乳液和b 表示SDF2 樣品乳液在常溫下儲(chǔ)藏15 天的粒度分布圖。圖示結(jié)果和趨勢變化與圖5 低溫條件結(jié)果相似，其變化原因也相同，但在常溫同一時(shí)間條件下粒徑增大的程度要比低溫時(shí)的變化程度大，只因溫度相對較低，因此變化相對較小。如圖5a、b 中的峰2 分別對應(yīng)圖6a、b 中的峰2 相比要高，室溫下小粒徑乳液的體積小于低溫條件下的，因此室溫條件下乳液粒徑變大的程度要比低溫條件下大。

圖6 室溫(15～20℃)儲(chǔ)藏乳液粒徑分布曲線 Fig.6 Particle size distribution curve of storage emulsion at room temperature (15～20℃)

圖7 為高溫條件下儲(chǔ)存乳液粒徑分布曲線，隨著儲(chǔ)存時(shí)間的增加，圖a 所示SDF1 樣品乳液的峰1 在儲(chǔ)藏第6 d 后已完全消失，且在3～30 μm 處出現(xiàn)了一個(gè)新的大粒徑峰峰3。此峰隨時(shí)間的增加其體積分布進(jìn)一步增大，說明該乳液在高溫條件下存放后期粒徑急劇增大。圖b 所示SDF2 乳液在高溫下存放的粒度變化趨勢與低溫和常溫條件下的變化趨勢均相似。

圖7 高溫(60℃)儲(chǔ)藏乳液粒徑分布曲線 Fig.7 Particle size distribution curve of high temperature (60℃)storage emulsion

上述現(xiàn)象表明：SDF1 樣品乳液和SDF2 樣品乳液在高溫環(huán)境下儲(chǔ)存會(huì)使乳液快速失穩(wěn)，這主要是因?yàn)榈鞍踪|(zhì)等疏水性成分發(fā)生改變，從而使得水化層被破壞，油滴吸附體系損壞，因而不能夠保持原來穩(wěn)定的乳液狀態(tài)。

圖8為兩種SDF樣品乳液在不同溫度條件下儲(chǔ)存的平均粒徑變化趨勢圖。其中圖a 為SDF1 樣品乳液在低溫，室溫和高溫儲(chǔ)存條件下的變化曲線，變化趨勢是從1.10 μm 分別增加到4.29 μm、5.72 μm 和7.57 μm。圖b 為SDF2 樣品乳液的平均粒徑變化曲線，在低溫，室溫，高溫條件下儲(chǔ)存后的乳液粒徑從3.73 μm分別增加到17.7 μm、15.30 μm 和12.47 μm。結(jié)果表明，溫度升高能加速乳液的破乳失穩(wěn)，而SDF1 樣品乳液的穩(wěn)定性顯著高于SDF2，說明SDF 上連接的蛋白組分及更多的中性糖側(cè)鏈結(jié)構(gòu)對其乳化能力有著重要貢獻(xiàn)。因?yàn)樗苄陨攀忱w維作為一種親水性膠體，其含有的少量疏水性結(jié)構(gòu)如蛋白質(zhì)、酚酸、甲氧基和乙?；饶艽龠M(jìn)乳化性質(zhì)[24,25]。而SDF2 樣品中所含有的這些物質(zhì)都低于SDF1 樣品。

圖8 乳液D4,3值隨儲(chǔ)存時(shí)間的變化趨勢 Fig.8 Trends of average particle size D4,3 of emulsion with storage time

3 結(jié)論

以釀酒葡萄皮渣為原料，分別采用熱酸法和酶順序提取法制備水溶性膳食纖維。對比兩種水溶性膳食纖維的理化成分含量，以及甲酯化度、乙?；群头肿恿看笮?，并利用紅外光譜輔助分析判斷理化成分的差異。結(jié)果顯示SDF1 的理化成分含量相對較高，成分結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，是一種乳化特性較好的多糖基乳化劑。將兩種SDF 用于制備水包油型乳液，并分別在三種溫度條件下儲(chǔ)存，對比兩種乳液在不同條件下的乳化穩(wěn)定性。結(jié)果說明SDF1 具有較好的乳化穩(wěn)定性；SDF2 乳液的均一性較好，但乳液整體的穩(wěn)定性較差，證明了蛋白質(zhì)等理化組分的含量和分子量的大小對SDF 的乳化特性具有重要影響。本研究可為進(jìn)一步開發(fā)利用釀酒葡萄皮渣水溶性膳食纖維資源提供參考。