黑麦麸膳食纤维的结构和功能特性研究.pdf

黑麦麸膳食纤维的结构和功能特性研究张慧娟1袁2袁3袁靳程茗1袁吕世豪1袁刘书畅1袁王静1袁3*渊1中国-加拿大品营养与健康联合实验室渊北京冤北京 1000482北京市食品添加剂工程技术研究中心渊北京工商大学冤北京 1000483北京工商大学食品与健康学院北京 100048冤摘要以黑麦麸为原材料袁采用酶法制备膳食纤维并分别测定 2 种膳食纤维的结构尧单糖和酚类物质组成及功能特性遥 结果表明院可溶性膳食纤维渊SDF冤的表面疏松松散袁主要由阿拉伯糖渊68%冤尧半乳糖渊13.1%冤和木糖渊12.2%冤组成曰不溶性膳食纤维渊IDF冤表面多孔不规则袁主要由木糖渊54%冤和阿拉伯糖渊38.3%冤组成遥 两种膳食纤维均具有糖类红外特征吸收峰袁IDF结晶度高于 SDF袁结构更加规则袁SDF 表现出更好的吸水力渊2.19 g/g冤尧吸附胆固醇的能力渊2.09 mg/g袁pH=7冤和吸附亚硝酸根的能力渊327 滋g/g袁pH=2冤遥 采用高效液相色谱分析 SDF 和 IDF 的酚类物质组成袁IDF 中的酚类物质组成及含量均显著高于 SDF渊P0.05冤袁二者的酚类化合物主要是结合型阿魏酸遥关键词黑麦麸曰 膳食纤维曰 多酚曰 结构曰 功能文章编号1009-7848渊2023冤08-0084-10DOI院 10.16429/j.1009-7848.2023.08.010黑麦麸作为黑小麦的加工副产物袁 在我国年产量丰富且营养价值很高遥 麦麸是膳食纤维的重要来源袁黑麦麸膳食纤维含量达到 30%57%1遥 人体内源酶无法消化吸收的可食用植物细胞尧多糖尧木质素以及相关物质的总和被称为膳食纤维遥 根据其是否溶于水可以分为可溶性膳食纤维渊Solu鄄ble dietary fiber袁 SDF冤和不溶性膳食纤维渊Insol鄄uble dietary fiber袁 IDF冤2遥 膳食纤维是一种功能性成分袁具有良好的吸水性袁形成的凝胶可吸附游离的葡萄糖和胆固醇等物质袁 并且吸水后体积增大袁增加了粪便的体积袁防止便秘袁有降血糖3尧降血脂尧调节肠道健康等功效袁被称为野第七大营养素冶遥 我国成年人每日膳食纤维摄取量低于国内外有关组织要求的 1020 g/d袁并且随着加工水平的提高而减少袁 因此在日常膳食中补充适量膳食纤维是必要的遥全谷物是多酚类物质的丰富来源4遥随着对膳食纤维研究的不断深入袁 已有足够的证据证明膳食纤维中存在着一些多酚类物质5袁并且它通过共价键和非共价键6与膳食纤维紧密相连袁一直被作为膳食纤维中的一部分而研究遥 流行病学研究表明袁 食用酚类化合物与预防癌症和糖尿病等慢性疾病之间存在密切关系遥 多酚的抗氧化功能可以应对人体产生的氧化损伤袁 对一些慢性疾病如高血压等起到预防作用遥麦麸膳食纤维的提取工艺和改性应用是目前国内外的研究热点7-8袁而对麦麸膳食纤维的结构和功能特性研究甚少袁 且主要研究对象为小麦麸9遥 关于黑麦麸膳食纤维还有很大的研究空间遥相比之下袁由于国内外科技和饮食的差异袁国外对黑麦麸膳食纤维的研究更加成熟遥 本研究以黑麦麸为原料袁采用酶法制备膳食纤维遥 在此基础上袁对其结构组成和功能特性进行研究袁 以提高黑麦麸膳食纤维的综合利用水平遥1材料与方法1.1材料与试剂黑麦麸袁济南渲益食品有限公司曰高峰氏淀粉酶尧碱性蛋白酶尧糖化酶尧美国 Sigma 公司曰葡萄糖袁北京半夏生物科技有限公司曰葡萄糖测定试剂盒袁上海荣盛生物技术有限公司曰对氨基苯磺酸尧盐酸萘乙二胺尧冰醋酸袁北京半夏科技发展有限公司曰盐酸尧亚硝酸钠袁国药集团化学试剂有限公司遥1.2仪器与设备CR22N 高速离心机袁日本日立公司曰PT2500E水浴锅袁 杰瑞尔电器有限公司曰DGU-20A5R 高效收稿日期院 2022-08-24基金项目院 国家自然科学基金项目渊31871839冤第一作者院 张慧娟袁女袁博士袁教授通信作者院 王静E-mail院 灾燥造援 23 晕燥援 8Aug援 圆 园 2 3允燥怎则灶葬造 燥枣 悦澡蚤灶藻泽藻 陨灶泽贼蚤贼怎贼藻 燥枣 云燥燥凿 杂糟蚤藻灶糟藻 葬灶凿 栽藻糟澡灶燥造燥早赠中 国 食 品 学 报第 23 卷第 8 期圆 园 2 3 年 8 月第 23 卷 第 8 期液相色谱袁 日本岛津公司曰Cary 10 紫外分光光度计袁安捷伦科技渊中国冤有限公司曰C-MAGHS7 磁力搅拌器袁 德国艾卡公司曰STARTER2100 pH 计袁美国奥豪斯公司曰79600-70 冻干机袁 美国 LAB鄄CONCO 公司曰旋转蒸发仪 R-210袁瑞士布奇有限公司曰傅里叶变换红外光谱仪 NICOLET iS10尧Ul鄄timate 3000 高效液相色谱仪袁 赛默飞世尔科技曰D8 advanceX 射线衍射仪袁德国布鲁克公司曰JSM-6700F 扫描电子显微镜袁日本电子株式会社遥1.3方法1.3.1黑麦麸膳食纤维制备工艺参考 Li 等10的方法并略作修改遥将黑麦麸过 80 目筛袁称取 10g 倒入 15 mL 0.05 mol/L pH 6.25 MES-TRIS 缓冲液袁搅拌至完全溶解遥 然后避光添加热稳定 琢-淀粉酶渊每克样品 165 U冤袁在 95 益恒温振荡水浴锅中搅拌培养 30 min遥 将混合物冷却至 45 益后袁用 4 mol/L NaOH 将其 pH 值调节至 10.5袁然后向混合物中添加碱性蛋白酶 渊每克样品 750 U冤袁在45 益恒温振荡水浴锅中培养 30 min遥 再使用 6mol/L HCl 将 pH 值调节至 4.25 后袁向混合物中边搅拌边添加糖化酶渊每克样品 600 U冤袁在 60 益下培养 30 min袁趁热离心渊4 000 r/min袁15 min冤袁分离上清液和沉淀物袁收集沉淀物袁真空冷冻干燥袁装入袋中-18 益避光储存即可得 IDF遥 向上清液中添加 4 倍体积的乙醇渊60 益袁95%冤袁静置冷却至环境温度袁并在 04 益冰箱中沉淀 12 h 以上遥沉淀后取下层浑浊部分离心渊4 000 r/min袁15 min冤分离沉淀物袁收集后真空冷冻干燥袁装入袋中-18 益避光储存即可得 SDF遥1.3.2结构特性采用 KBr 压片法在 4004 000cm-1处测定样品的傅里叶红外光谱11遥 将样品压入样品架中袁在 X 射线衍射仪上分析 XRD袁试验条件为院Cu 靶 Ka 辐射渊X 射线波长 0.154 nm冤袁管电流 30 mA袁衍射方向 020 联动扫描方式袁扫描角度 5毅50毅袁扫描速度 5毅/min遥 取冷冻干燥后的样品袁粘贴至扫描电镜圆形载物台的导电胶上袁用洗耳球将表面的碎屑吹掉遥 将处理好的块状样品喷金镀膜后置于扫描电镜的载物腔内遥 抽真空后采用一定的放大倍数观察并拍照遥1.3.3单糖组成测定1冤 样品处理方法参照 Ren 等12的方法遥取一定质量渊10 mg袁精确至 0.0001 g冤多糖样品于20 mL 水解瓶中袁 加入 2 mL 4 mol/L 的三氟乙酸溶液袁反复抽真空抽氮气 3 次袁于 110 益下水解 2h袁氮吹至净干袁用超纯水定容至 5 mL 并调节 pH值至中性遥 取 50 滋L 样品溶液或者标准溶液渊待测几种单糖混合标准溶液袁1100伊10-6mg/L冤 于 2mL 样品瓶中袁 加入 50 滋L 0.6 mol/L 的 NaOH 溶液袁加入 100 滋L 0.5 mol/L 的 PMP 衍生溶液袁涡旋振荡 1 min 后置于 70 益下反应 80 min遥待室温后袁加入 0.1 mL 0.3 mol/L 的 HCl 溶液中和袁加水至 1mL袁用等体积氯仿萃取 3 次袁取水相待测遥2冤 仪器配置及色谱条件高效液相色谱仪渊Ultimate 3000袁Thermo冤袁色谱柱院Agilent EclipsePlus C18 column 渊5 滋m袁 250 mm伊4.6 mm冤袁柱温35 益袁流动相为 V乙腈颐V20 mmol/L 磷酸二氢钠水溶液渊pH=6.56冤=1颐4袁流速 1.0 mL/min袁检测波长 254 nm袁进样量 10滋L遥1.3.4多酚组成测定参考 Chandrasekara 等13的方法并略作修改遥 取 2 g 样品袁 用正己烷振荡脱脂遥 加入 40 mL 70%丙酮超声提取渊400 W袁30 益袁30 min冤袁离心得上清液袁沉淀继续用丙酮提取袁重复 3 次袁合并上清液遥 将上清液在 40 益旋转蒸发袁所得游离酚重新溶解在 25 mL 甲醇中袁-18 益避光保存遥沉淀加入 40 mL 4 mol/L NaOH 水解 4 h袁用HCl 调节 pH 值至 2袁离心渊10 000 r/min袁10 min冤袁取上清液按体积比 1颐1 加入乙醚和乙酸乙酯萃取5 次袁40 益旋转蒸发袁 所得结合酚重新溶解在 25mL 甲醇中袁-18 益避光保存遥将游离酚和结合酚提取物渊各 100 滋L冤分别与蒸馏水渊100 滋L冤混合袁并与福林酚渊1 mL冤和7.5%Na2CO3溶液渊800 滋L冤混合遥 在黑暗中放置1 h遥 在波长 765 nm 处测量吸光度袁结果以每克干重样品渊mg GAE/g DW冤的没食子酸质量表示14遥利用反向高效液相色谱法分析黑麦麸膳食纤维酚类物质的组成15遥 色谱条件院色谱柱 AgilentZorbx C18渊柱长 250 mm袁内径 4.6 mm袁颗粒大小5 滋m冤曰流动相流速院1 mL/min曰柱温院40 益曰紫外检测波长 283 nm曰进样量 10 滋L曰流动相 A院0.1%甲酸袁B院 乙腈遥 梯度洗脱程序院010 min袁95%渊A冤-5%渊B冤曰10 30 min袁70%渊A冤-30%渊B冤曰30 40min袁50%渊A冤-50%渊B冤曰4050 min袁30%渊A冤-70%黑麦麸膳食纤维的结构和功能特性研究85中 国 食 品 学 报圆园23 年第 8 期波数Wave number/cm-1图 1黑麦麸膳食纤维红外光谱图Fig.1Infrared spectrum of dietary fiber from rye bran渊B冤曰5060 min袁95%渊A冤-5%渊B冤遥1.3.5膳食纤维吸附能力测定1.3.5.1吸水力分别精确称取 0.25 g 样品于 50mL 离心管中袁加入 15 mL 蒸馏水混匀袁室温下放置 24 h遥 离心渊3 000 r/min袁20 min冤袁精确称湿重遥吸水力渊g/g冤=残渣湿重-原料质量原料质量渊1冤1.3.5.2吸油力精确称取 0.25 g 样品于 50 mL离心管中袁加入 30 mL 花生油袁混匀袁室温下放置18 h袁离心渊2 000 r/min袁20 min冤袁倒掉上清液袁吸干多余油袁精确称湿重遥吸油力渊g/g冤=残渣湿重-原料质量原料质量渊2冤1.3.5.3葡萄糖吸附能力参照 Wang 等16的方法袁 精确称 1 g 样品加入 25 mL 不同浓度的葡萄糖溶液渊50袁100 mmol/L冤袁37 益水浴 6 h袁离心渊4 500 r/min冤袁 用葡萄糖测定试剂盒测定上清液中葡萄糖的含量袁按式渊3冤计算葡萄糖吸附能力遥葡萄糖吸附能力 GAC渊mmol/g冤=C0-C1M伊V渊3冤式中袁C0要要要初始溶液中葡萄糖浓度袁mmol/L曰C1要要要吸附后上清液中葡萄糖浓度袁mmol/L曰M要要要样品质量袁g曰V要要要葡萄糖溶液体积袁mL遥1.3.5.4胆固醇吸附能力参照孟鹏等17的方法袁吸取 1 mg/mL 胆固醇标准工作液 0袁0.1袁0.2袁0.3袁0.4 mL 置于 15 mL 离心管中袁 加入冰醋酸定容至0.4 mL遥 依次加入 0.2 mL 0.1 mg/mL 邻苯二甲醛试剂尧0.01 mL 水尧沿管壁加 4 mL 混合酸袁混匀袁10min 后测定波长 550 nm 处的吸光度遥 精确称 1 g样品置于 100 mL 锥形瓶中袁加入 25 mL 蛋黄液袁调节 pH 值分别为 2 和 7遥 恒温水浴 37 益振荡 2h袁离心渊4 000 r/min袁20 min冤取 0.5 mL 上清袁按照标准曲线方法测胆固醇含量袁按式渊4冤计算胆固醇吸附能力遥胆固醇吸附能力 CAC渊mg/g冤=A0-A1M渊4冤式中袁A0要要要吸附前蛋黄液中胆固醇含量袁mg曰A1要要要吸 附 后 上 清 液 中 胆 固 醇 含 量 袁mg曰M要要要样品质量袁g遥1.3.5.5亚硝酸根吸附能力参照吴丽萍等7的方法袁取 100 滋mol/L NaNO2溶液 0袁0.2袁0.4袁0.6袁0.8袁1袁1.2袁1.4袁1.6袁1.8袁2 mL 于 10 mL 离心管中袁依次加入 2 mL 0.4%对氨基苯磺酸溶液袁再加入 1mL 0.2%盐酸萘乙二胺溶液袁 加蒸馏水至 10 mL袁放置 15 min 后测定波长 538 nm 处吸光度遥 取 50mL 100 滋mol/L NaNO2溶液调节 pH 值分别为 2和 7袁再加入 0.5 g 样品袁37 益磁力搅拌 2 h袁离心渊3 500 r/min袁5 min冤取 2 mL 上清袁按照标准曲线方法测亚硝酸根含量袁按式渊5冤计算亚硝酸根吸附能力遥亚硝酸根吸附能力 NIAC渊滋g/g冤=吸附前亚硝酸根含量 渊滋g 冤-吸附后亚硝酸根含量渊滋g冤样品质量渊g冤渊5冤1.4数据处理所有测定均重复 3 次袁结果用平均数依标准差渊x 軃 依 s冤表示遥 采用 SPSS 25 统计软件经单因素方差分析尧比较均值袁P0.05 为差异显著遥2结果与分析2.1结构特性通过 FT-IR 分析 SDF 和 IDF 的光谱特征袁如图 1 所示袁SDF尧IDF 峰型较相似袁说明两种膳食纤维的化学组成基本相似遥 3 289.66cm-1和 3 317.62cm-1处的吸收峰是由分子内或分子间 O-H 伸缩振动引起的袁 此时 IDF 的吸收谱带相对 SDF 较宽袁 说明 IDF 的羟基所形成的分子间氢键强于SDF曰2 922.48袁2 854.45袁2 934.59 cm-1处的峰是由糖类甲基和亚甲基上的 C-H 伸缩振动引起的曰1 633.15 cm-1和 1 656.91 cm-1处的吸收峰是由纤86第 23 卷 第 8 期渊a冤黑麦麸渊b冤SDF渊c冤IDF图 3黑麦麸及膳食纤维的 SEM 图渊伊1 000冤Fig.3SEM of rye bran and dietary fiber渊伊1 000冤2兹/毅图 2黑麦麸膳食纤维 X 射线衍射图Fig.2X-ray diffraction pattern of dietary fiberfrom rye bran维素的 C=O 非对称收缩振动形成曰1 034.38 cm-1和 1 042.30 cm-1处的吸收峰是由半纤维素糖单元中的环状 C-O-C 中的 C=O 伸缩振动或者 C-O-H中的 O-H 变形振动峰引起的袁这是一个典型的木聚糖吸收峰18袁表明膳食纤维成分含有木聚糖半纤维素遥1 525.51 cm-1和 1 533.43 cm-1处的吸收峰是由芳香环 C-C 振动引起的袁1 225.89 cm-1处的吸收峰为苯环的 C-H 振动袁因此说明存在多酚遥1 000700 cm-1处的吸收峰是由 琢-和 茁-吡喃单糖形成的特征峰19遥 SDF 在 850.79 cm-1处显示出 琢-吡喃糖的特征吸收峰袁而 IDF 在 894.59 cm-1处显示出 茁 结构的特征吸收峰遥综上袁两种提取物的红外光谱具备相似的官能团袁 含有多糖和多酚的特征吸收峰遥采用 XRD 分析了 SDF 和 IDF 的晶体结构和结晶度遥 纤维素类物质由有序结晶区和无序非结晶区两部分组成袁 衍射强度受纤维的结晶度以及照射角 2兹 的影响袁 根据它们的变化可以绘制XRD 曲线遥 由图 2 可知袁SDF 的衍射峰有 1 个袁在20.05毅袁IDF 衍射峰有 2 个袁 分别在 20.67毅和32.66毅袁表明二者纤维结晶属于纤维素玉型遥 SDF和 IDF 的晶体结构几乎相似袁在任何峰位袁SDF 的衍射强度都比 IDF 弱袁说明 IDF 的结晶度更高袁晶体结构更加有序遥 SDF 的分子质量小袁聚合度低袁导致其纤维素和半纤维素结晶区强度弱袁 衍射峰强小遥 有研究表明袁 低结晶度可能会增加纤维WHC 和 WSC袁从而增加小肠中的食物运输时间袁降低肠道胆固醇的可用性20遥 膳食纤维晶体结构和结晶度的差异可能与其热稳定性等性能有关遥采用扫描电镜对黑麦麸及膳食纤维的微观结构进行了对比袁如图 3 所示袁比较 a尧b尧c 3 张图可以观察到它们的表面有明显差异袁 两种初提物均已除去绝大部分的淀粉和蛋白质袁得到的 SDF 微观结构表面呈疏松的结构袁IDF 微观结构表面呈多孔尧不规则结构袁这可能因为 IDF 经过酶水解后多糖链的部分糖苷键被破坏袁导致纤维结构崩溃袁因此 IDF 表面更加多孔遥 而表面结构较松散的SDF 具有较高的比表面积袁这会影响其对水尧油尧胆固醇尧亚硝酸根和葡萄糖的吸附能力21遥2.2单糖组成液相色谱是单糖定性尧 定量的常用分析方法11遥 膳食纤维经过衍生化以后通过高效液相色谱分析其主要的单糖组分袁分析结果如图 4尧图 5和表 1 所示遥 不同的单糖组成对二者理化性质也有所影响遥 SDF 主要由阿拉伯糖和少量的半乳糖和木糖组成袁三者含量之和可达 93%以上袁含量最低的是葡萄糖袁仅为 1.3%曰IDF 主要由木糖和阿拉黑麦麸膳食纤维的结构和功能特性研究87中 国 食 品 学 报圆园23 年第 8 期时间Time/min图 4SDF 的高效液相色谱图Fig.4High performance liquid chromatogram of SDF时间Time/min图 5IDF 的高效液相色谱图Fig.5High performance liquid chromatogram of IDF样品单糖含量/mg 窑 g-1物质的量比SDF甘露糖n.a.-葡萄糖醛酸1.410.59核糖3.001.18葡萄糖1.050.43半乳糖10.624.64木糖9.897.43阿拉伯糖55.1540.84IDF甘露糖1.850.98葡萄糖醛酸n.a.-核糖2.160.82葡萄糖2.040.82半乳糖4.592.01木糖74.4055.52阿拉伯糖52.6838.64表 1黑麦麸膳食纤维单糖组成Table 1Monosaccharide composition of dietaryfiber from rye bran注院n.a.表示未检出遥膳食纤维种类游离酚结合酚总酚SDF0.75 依 0.01f3.83 依 0.03e4.58 依 0.12dIDF4.87 依 0.02c7.69 依 0.03b12.56 依 0.14a表 2黑麦麸膳食纤维多酚含量渊mg GAE/g DW冤Table 2Polyphenol content of dietary fiberfrom rye bran 渊mg GAE/g DW冤注院同一列不同字母表示具有显著性差异渊P0.05冤遥伯糖组成袁 分别为 54%和 38.3%袁 甘露糖含量最低遥 SDF 中未能检测到甘露糖袁IDF 中未能检测到葡萄糖醛酸遥二者在单糖种类上存在微小差异袁但单糖含量却大不相同遥 IDF 木糖含量远高于 SDF袁可能是 IDF 中的半纤维素发生降解遥 二者葡萄糖的含量都很低袁 可能因为提取过程中葡聚糖降解成聚合度小于 12 的小分子物质并溶出袁从而使葡萄糖含量降低22遥2.3酚类物质组成多酚类物质以两种形式存在袁 分别是游离型和结合型23遥 本研究采用超声提取和碱水解的方法分别对膳食纤维中的游离型酚类物质和结合型酚类物质进行提取袁 并测定总酚含量遥 由表 2 可知袁 无论是游离酚还是结合酚袁IDF 均显著高于SDF袁且 IDF 中的酚类物质以结合型为主袁说明多酚类物质主要以结合的形式存在于 IDF 当中遥黑麦麸中酚类化合物种类繁多袁 为进一步明确膳食纤维中游离酚尧结合酚的组成袁本研究选取10 种代表性酚类化合物进行研究袁结果如表 3 与表 4 所示遥 SDF 的游离酚中未检测到丁香酸尧香草酸和山奈酚袁 而 IDF 中检测到了较高含量的阿魏酸和绿原酸以及中等含量的咖啡酸曰SDF 中绿原酸含量最高袁 为 228.99 滋g/g袁 其次为原儿茶酸92.86 滋g/g袁含量最低的是阿魏酸袁为 28.84 滋g/g遥IDF 游离酚的种类多于 SDF袁且除没食子酸外袁其它酚类物质含量均显著高于 SDF遥 两种膳食纤维结合酚酚类物质含量除咖啡酸外均高于游离酚袁说明黑麦麸膳食纤维中的酚类物质以结合型为主袁IDF 结合型酚类物质含量均显著高于 SDF袁其88第 23 卷 第 8 期游离酚SDFIDF阿魏酸28.84 依 0.34e538.04 依 1.22a咖啡酸63.61 依 0.87d176.13 依 1.91c绿原酸228.99 依 2.20a490.82 依 2.58d丁香酸-21.44 依 1.84g没食子酸66.74 依 0.99b67.32 依 0.23b原儿茶酸92.86 依 0.15c-香草酸-59.85 依 0.11e山奈酚-50.11 依 0.43f表 3黑麦麸膳食纤维中游离酚类化合物的含量渊滋g/g冤Table 3Content of free phenolic compounds in dietaryfiber of rye bran 渊滋g/g冤注院同一列或同一行不同字母表示具有显著性差异渊P0.05冤袁野-冶表示未检出遥结合酚SDFIDF阿魏酸2 857.19 依 5.58a3 477.28 依 7.81b对香豆酸-46.58 依 0.11j咖啡酸82.30 依 1.21f131.81 依 0.19e绿原酸542.73 依 1.44b570.41 依 2.28a丁香酸33.23 依 0.88d99.31 依 1.05g没食子酸170.76 依 0.12g279.89 依 1.57c原儿茶酸106.21 依 0.12c144.09 依 1.03d香草酸65.68 依 1.04e94.74 依 0.91h山奈酚-114.47 依 0.54f槲皮素-55.07 依 0.18i表 4黑麦麸膳食纤维中结合酚类化合物的含量渊滋g/g冤Table 4Content of bound phenolic compoundsin rye bran dietary fiber 渊滋g/g冤注院同一列或同一行不同字母表示具有显著性差异渊P0.05冤袁野-冶表示未检出遥吸水力吸油力黑麦麸4.50 依 0.17a0.98 依 0.19cSDF2.19 依 0.04b1.68 依 0.02bIDF1.99 依 0.05c3.53 依 0.05a表 5黑麦麸及膳食纤维的吸水力尧吸油力渊g/g冤Table 5Water absorption and oil absorptionof rye bran and dietary fiber 渊g/g冤注院同一列不同字母表示具有显著性差异渊P0.05冤遥葡萄糖浓度/mmol 窑 L-150100SDF1.12 依 0.10b5.11 依 0.04aIDF0.55 依 0.10c5.16 依 0.11a表 6黑麦麸膳食纤维葡萄糖吸附能力渊mmol/g冤Table 6Glucose adsorption capacity of rye brandietary fiber 渊mmol/g冤注院同一列或同一行不同字母表示具有显著性差异渊P0.05冤遥中阿魏酸含量最高袁为 3 477.28 滋g/g袁含量最低的是对香豆酸袁 为 46.58 滋g/g袁SDF 结合酚中未检测到对香豆酸尧山奈酚和槲皮素袁阿魏酸含量最高袁丁香酸含量最低遥综上袁黑麦麸膳食纤维中的酚类物质以结合型阿魏酸为主袁 这与大多数的研究结果一致袁SDF 中均未检测到对香豆酸尧山奈酚和槲皮素曰IDF 游离酚中未检测到原儿茶酸袁SDF 的酚类物质组成少于 IDF 且含量均低于 IDF袁 说明二者在酚类物质组成上有一定的差异遥2.4膳食纤维的吸附能力2.4.1吸水力尧 吸油力吸水力常与其分子中亲水基团的暴露量有关袁亲水基团暴露得越多袁吸水力越高24遥 通常袁高吸水力的膳食纤维可以防止食品收缩并改变其黏度25遥 据表 5 可知袁SDF 吸水力显著高于 IDF袁可能是由于 SDF 表面更加疏松袁毛细孔数量更多袁有利于更多水分的渗入遥黑麦麸的吸水力达到了 渊4.50依0.17冤g/g袁 显著高于 SDF 和IDF袁 这可能是黑麦麸中含有大量的蛋白质和淀粉袁二者具有良好的吸水性遥吸油力主要取决于膳食纤维表面的多孔性袁 在各种食品应用中起着至关重要的作用袁如防止烹饪过程中的脂肪损失袁或从人体中去除多余的脂肪26遥 IDF 表面更多孔袁因此 IDF 吸油力更高袁 这也证实了扫描电镜结果的推断遥 因此从黑麦麸中提取的膳食纤维可能是相关食品的良好膳食资源袁人们经常摄入这种食物袁其吸水力尧 吸油力特性可以增加饱腹感从而减少进食和能量的摄入27遥2.4.2葡萄糖吸附能力使用两种不同浓度的葡萄糖溶液评估 GAC渊50袁100 mmol/L冤袁结果如表 6所示遥SDF 和 IDF 均具有吸附葡萄糖的能力袁且吸附能力与葡萄糖的浓度呈正相关关系遥 在 50mmol/L 中袁SDF 显示出更强的葡萄糖吸附能力袁提高了降低餐后血糖的能力曰 而在 100 mmol/L 时SDF 和 IDF 的吸附能力没有显著的差异袁 显著高于 50 mmol/L渊P0.05冤袁分别显著增加了 356.3%和 838.2%遥 葡萄糖吸附能力的不同与膳食纤维表黑麦麸膳食纤维的结构和功能特性研究89中 国 食 品 学 报圆园23 年第 8 期图 7黑麦麸膳食纤维亚硝酸根吸附能力Fig.7Nitrite adsorption capacityof rye bran dietary fiber注院同一样品或同一 pH 值不同字母表示具有显著性差异渊P0.05冤袁下同遥图 6黑麦麸膳食纤维胆固醇吸附能力Fig.6Cholesterol adsorption capacity of dietaryfiber from rye bran面形态密切相关袁SDF 表面疏松袁 比表面积更大袁分子更容易进入膳食纤维内部袁 这有利于吸附并截留葡萄糖遥 SDF 吸水后黏度增加袁可能会使葡萄糖溶液的吸收速度减慢28遥 以上结果证实了黑麦麸膳食纤维能够降低血糖浓度遥2.4.3胆固醇吸附能力胆固醇吸附能力渊CAC冤是评价膳食纤维降血脂特征的重要指标29遥 胆固醇是心血管疾病的诱发原因之一袁 高胆固醇摄入会增加血清胆固醇水平袁与动脉粥样硬化尧高血压等疾病密切相关遥由图 6 可知袁黑麦麸膳食纤维对胆固醇的吸附能力受 pH 值的影响较大遥 在不同pH 值条件下袁膳食纤维对胆固醇的吸附有显著差异渊P0.05冤遥 SDF 对胆固醇的吸附能力达到了1.92 mg/g渊pH=2冤和 2.09 mg/g渊pH=7冤袁显著高于IDF 的 0.91 mg/g渊pH=2冤和 1.38 mg/g渊pH=7冤渊P 0.05冤遥 这可能是由两者结构和比表面积的差异引起的袁SDF 表面更加疏松袁 毛细管作用更加明显袁更易形成凝胶袁 有利于对胆固醇的吸附遥 SDF 和IDF 的吸附能力中性环境显著高于酸性环境袁这表明对胆固醇的吸附能力在模拟肠环境下比在模拟胃的酸性环境下更强遥 整体来说黑麦麸膳食纤维具有对胆固醇良好的吸附能力袁 具有减少血清胆固醇含量的能力袁 这使其有望成为食品行业中降低胆固醇的功能成分30遥2.4.4亚硝酸根吸附能力亚硝酸盐是一种反应性离子袁 在酸性条件下可与仲胺和酰胺反应形成N-亚硝基化合物袁其中许多已被证明对动物具有致癌作用31遥 利用膳食纤维的吸附特性可以降低其对人体的伤害遥 根据图 7 分析袁无论是 SDF 还是 IDF袁在模拟胃液环境下渊pH=2冤袁对于亚硝酸根的吸附能力均优于模拟肠液渊pH=7冤遥在 pH=2 时袁SDF 吸附能力显著高于 IDF渊P0.05冤遥说明膳食纤维对于亚硝酸根的吸附效果与 pH 值密切关联袁酸性环境下有着更好的吸附遥 二者相比袁SDF 对于亚硝酸根的吸附能力超过 IDF袁 可能是 SDF 表面更加蓬松袁这有利于亚硝酸根的吸附遥膳食纤维本身的构成相对复杂袁 能够与酚类物质作用生成复合物袁 这些酚类物质可以在酸性条件下与亚硝酸根反应袁从而阻止了亚硝胺渊一种致癌物冤的生成遥亚硝胺是胃癌的主要诱因之一32袁因此能有效预防胃癌的发生遥 不过袁在进入小肠环境中袁pH 值升高达到中性袁含羧基化合物中的羧基发生解离袁增大膳食纤维表面负电荷密度袁排斥 NO2-袁将原本吸收的 NO2-释放出来遥 因此在 pH=7 时袁二者吸附能力较弱且相当袁不存在显著差异渊P 0.05冤遥 亚硝酸根可以通过与膳食纤维的活性化学基团结合而吸附在膳食纤维上遥一些活性酸基团袁特别是糖醛酸和酚酸袁 在膳食纤维的亚硝酸根吸附中起着重要作用33遥 以上结果均表明黑麦麸膳食纤维可以吸附亚硝酸根离子袁促进它的排泄遥3结论本文对黑麦麸膳食纤维的结构及功能特性进行了研究遥通过傅里叶红外光谱尧扫描电镜及 X 射线衍射分析袁 发现酶处理已经除去绝大部分淀粉90第 23 卷 第 8 期和蛋白质袁得到的膳食纤维含有一部分酚类物质袁SDF 和 IDF 的微观结构表面呈现不同构造袁XRD结果表明 SDF 和 IDF 均符合纤维素玉型结构袁且IDF 结晶度高于 SDF袁说明 IDF 结构更加规则袁并根据红外光谱官能团特征吸收峰对膳食纤维和多酚类物质进行了定性遥 不同的结构可能会造成不同的功能特性袁SDF 吸水力高于 IDF袁而 IDF 吸油力高于 SDF袁SDF 在葡萄糖浓度为 50 mmol/l 时其吸附葡萄糖能力显著高于 IDF袁 且 SDF 无论在pH=2 或 7 时胆固醇吸附能力尧亚硝酸根吸附能力均高于 IDF袁可能是 SDF 松散的表面所致遥二者在单糖和多酚组成上存在一定差异袁SDF 以阿拉伯糖为主尧IDF 以木糖为主曰多酚类物质主要以结合的形式存在于 IDF 中袁 二者酚类物质以结合型阿魏酸为主袁IDF 酚类物质组成及含量均高于 SDF遥本研究为今后黑麦麸及其膳食纤维的开发提供了理论支持袁 结果表明单一的膳食纤维不足以发挥其最佳特性袁 在以后的开发利用中可以用不同配比综合利用 SDF 和 IDF遥参考文献1VITAGLIONE P袁 NAPOLITANO A袁 FOGLIANO V.Cereal dietary fibre院 A natural functional ingredientto deliver phenolic compounds into the gutJ.Trendsin Food Science&Technology袁 2008袁 19渊9冤院 451-463.2刘红开袁 李放袁 张亚宏袁 等.不同品种蚕豆种皮中膳食纤维的提取工艺优化及其理化特性J.食品科学袁 2016袁 37渊16冤院 22-28.LIU H K袁 LI F袁 ZHANG Y H袁 et 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