不同處理工藝對苦蕎麩皮膳食纖維體外抗氧化活性的影響

周小理，錢韻芳,2，周一鳴，宋鑫莉

(1.上海應(yīng)用技術(shù)學院香料香精技術(shù)與工程學院，上海 200235；2.上海海洋大學食品學院，上海 201306)

不同處理工藝對苦蕎麩皮膳食纖維體外抗氧化活性的影響

周小理1，錢韻芳1,2，周一鳴1，宋鑫莉1

(1.上海應(yīng)用技術(shù)學院香料香精技術(shù)與工程學院，上海 200235；2.上海海洋大學食品學院，上海 201306)

以苦蕎麩皮為原料，通過對比擠壓膨化處理、雙酶法(淀粉酶、蛋白酶)提取處理、纖維素酶改性處理等不同工藝手段，對苦蕎麩皮總膳食纖維、水溶性膳食纖維、不溶性膳食纖維、總酚和總黃酮含量，以及對DPPH自由基清除能力、還原能力、羥自由基清除能力和螯合Fe3＋能力進行測定，研究其對苦蕎麩皮膳食纖維體外抗氧化活性的影響。結(jié)果表明，膨化處理、酶法工藝對提高苦蕎麩皮膳食纖維中黃酮、酚類物質(zhì)以及總膳食纖維、水溶性膳食纖維、不溶性膳食纖維的含量及其抗氧化活性均具有一定效果。

苦蕎麩皮；膳食纖維；抗氧化

膳食纖維(dietary fiber，DF)是指能抗人體小腸消化吸收而在大腸部分或全部發(fā)酵可食用植物性成分、碳水化合物及其類似物的總稱，主要包括多糖、低聚糖和木質(zhì)素等。膳食纖維按其在熱水中的溶解性不同可分為水溶性膳食纖維(soluble dietary fiber，SDF)和不溶性膳食纖維(insoluble dietary fiber，IDF)。隨著對膳食纖維生理功能研究的不斷深入，植物源性膳食纖維的生物活性得到重新認識。植物源性膳食纖維因其原料的不同具備不同的生物活性物質(zhì)[1]，其具備的抗氧化活性提高了膳食纖維的生理活性。

苦蕎(tartary buckwheat，TB)又稱韃靼蕎麥(Fagopyrum tartaricum L. Gaerth)是蕎麥的一個栽培種，屬蓼科雙子葉藥食兼用植物?？嗍w麩皮不僅含有天然抗氧化物質(zhì)，如蘆丁、槲皮素等黃酮類物質(zhì)[2-4]，還含有大量膳食纖維和膠質(zhì)狀的葡聚糖?？嗍w面粉產(chǎn)品加工所產(chǎn)生的副產(chǎn)品——苦蕎麩皮目前常常被當作飼料或廢料丟棄，致使苦蕎麩皮中的膳食纖維及一些高生理活性的抗氧化物質(zhì)沒有得到很好的開發(fā)與利用。本實驗以苦蕎麩皮為原料，以擠壓膨化處理、酶法處理，制備高品質(zhì)苦蕎麩皮膳食纖維，并研究了擠壓膨化處理和酶法處理對苦蕎麩皮膳食纖維體外抗氧化活性的影響，為今后工業(yè)化生產(chǎn)苦蕎抗氧化膳食纖維粉提供一定參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

山西黑豐一號苦蕎。

2,6-二叔丁基對甲酚(BHT)、水楊酸、沒食子酸等試劑均為分析純；1,1-二苯基-2-苦苯肼(DPPH)、蘆丁美國Sigma公司。

1.2 儀器與設(shè)備

DELTA320型pH計、AL104型電子天平 梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司；UV-2000紫外分光光度計上海菁華科技儀器有限公司；101-2型電熱鼓風干燥箱北京市永光明醫(yī)療儀器廠；DZF-609真空干燥箱 上海精宏試驗設(shè)備有限公司；HH-4型恒溫振蕩水浴箱 上海森地科學儀器有限公司；SX型單螺桿擠壓膨化機 山東賽信食品機械有限公司。

1.3 方法

1.3.1 苦蕎麩皮膳食纖維的制備流程

1.3.2 膨化工藝[5]

稱取1kg苦蕎麩皮，調(diào)節(jié)物料水分為15%，在螺桿轉(zhuǎn)速90r/min、擠壓溫度110℃條件下處理樣品。

1.3.3 膳食纖維的測定

參考GB/T 5009.88—2008《食品中膳食纖維的測定》方法測定原料麩皮中總膳食纖維、不溶性膳食纖維、水溶性膳食纖維的含量。

1.3.4 抗氧化活性成分的提取與測定

1.3.4.1 抗氧化活性成分的提取[6-7]

取2g苦蕎麩皮及膳食纖維樣品，用70%乙醇溶液，料液比1:50(g/mL)，于70℃恒溫水浴鍋中浸提6h，提取后的樣液3000r/min離心10min，取上清液待用。

1.3.4.2 總酚含量的測定[8]

分別加入0、5、10、20、25、30、40、50μL 1.0mg/mL沒食子酸/乙醇標準溶液及0.1mL樣品溶液于5mL試管中，加入1.0mL 7.5% Na2CO3溶液和0.5mL福林酚試劑，定容至4mL，室溫靜止30min后于波長765nm處測定吸光度，并繪制標準曲線。

1.3.4.3 總黃酮含量的測定

采用鋁鹽比色法[9]，以蘆丁為標準物測定總黃酮含量測定黃酮類化合物的含量。準確配制0.0500mg/mL蘆丁標準溶液。分別準確移取以上溶液0.25、0.50、1.0、2.0、3.0、4.0mL和0.1mL于10mL容量瓶，加入三氯化鋁、乙酸鉀溶液，用甲醇定容至刻度，搖勻，室溫下放置30min。通過二元回歸法繪制標準曲線圖，得到標準曲線。

1.3.5 抗氧化活性的測定

1.3.5.1 DPPH·法對苦蕎麩皮膳食纖維抗氧化活性的測定[10-11]

準確稱取DPPH·用無水乙醇配成儲備液(1.0×10-3mol/L)保存于冰箱中，用時稀釋10倍。然后在試管中依次加入1.0mL 1.0×10-4mol/L DPPH-乙醇溶液和3.0mL待測樣品，總體積為4.0mL，混勻30min后，于1cm比色皿中測定A517nm，記為Ai；加入3.0mL 1.0×10-4mol/L DPPH-乙醇溶液和1.0mL蒸餾水，測定值記為(A0)；加入1.0mL體積分數(shù)50%乙醇和3.0mL待測樣品溶液，測定值記為Aj。做3組平行實驗以最大程度降低實驗誤差，并按公式(1)計算DPPH自由基清除率。實驗以抗氧化劑BHT為參照。

1.3.5.2 還原能力的測定[12]

取2.5mL樣品溶液，加入2.5mL 0.2mol/L磷酸鹽緩沖液(pH6.6)和2.5mL 1%鐵氰化鉀，50℃水浴20min后急速冷卻，加入10%三氯乙酸溶液2.5mL，取5mL此溶液加入4mL蒸餾水和0.5mL 0.1% FeCl3，反應(yīng)10min后于波長700nm處測定吸光度。吸光度越高表明還原能力越強。實驗以抗氧化劑BHT為參照。

1.3.5.3 羥自由基清除能力的測定[13]

在試管中分別加入2mL 6mmol/L H2O2、2mL 6mmol/L FeSO4、2mL 6mmol/L水楊酸-乙醇溶液和2mL一系列不同濃度的樣品，最后加H2O2啟動反應(yīng)，37℃反應(yīng)0.5h，并以蒸餾水為參比，在波長510nm處測量各濃度下的吸光度。以2mL 6mmol/L Fe2+、2mL 6mmol/L水楊酸-乙醇溶液、2mL為各樣品的本底吸收。實驗以抗氧化劑BHT為參照。做3組平行實驗以最大程度降低實驗誤差，計算過程如下所示。

1.3.5.4 螯合Fe3+能力的測定

參考沈淑英等[14]的研究，選擇相對偏差較小的Fe滴定法(用磺基水楊酸顯色)。移取樣品溶液2mL、30mL水和5滴2%的磺基水楊酸于250mL錐形瓶中，用0.01mol/L FeCl3標準溶液滴定至溶液呈微紅色，此時即為終點。消耗的FeCl3標準溶液的體積與螯合鐵離子能力成正比例關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 膳食纖維組成測定

表1 膳食纖維的含量Table 1 Soluble and insoluble dietary fiber content and composition in different samples

由表1可知，擠壓膨化工藝使原料麩皮中水溶性膳食纖維占總膳食纖維的含量比由1.40%提高至6.03%。原料麩皮經(jīng)過酶法提取后，總膳食纖維含量明顯提高，改性后水溶性膳食纖維含量增加。

2.2 苦蕎麩皮膳食纖維中總酚含量

以沒食子酸為標準物的總酚含量標準曲線：y=0.0162x－0.0104，R2=0.9985。原料麩皮及酶法粗提物中總酚含量測定結(jié)果如圖1所示。

圖1 總酚含量測定結(jié)果Fig.1 Total phenolics content in different samples

由圖1可知，原料麩皮經(jīng)擠壓膨化處理后麩皮中總酚含量有所增加；未擠壓膨化麩皮的酶解粗提物中的總酚含量較原料麩皮提高1倍，說明雙酶法處理能夠有效去除原料麩皮中的淀粉、蛋白質(zhì)等物質(zhì)，提高膳食纖維中酚類物質(zhì)含量；擠壓膨化麩皮的酶解粗提物中總酚含量與原料麩皮趨于一致；另外，纖維素酶改性處理并不影響膳食纖維中的總酚含量。

2.3 苦蕎麩皮膳食纖維中總黃酮含量

總黃酮含量標準曲線方程：y=40.7979x－0.0024。式中：y為標準溶液質(zhì)量濃度/(mg/mL)；x為吸光度。原料麩皮及酶法粗提物中總黃酮含量測定結(jié)果如圖2所示。

圖2 總黃酮含量測定結(jié)果Fig.2 Total flavonoid content in different samples

由圖2可知，原料麩皮經(jīng)膨化處理后麩皮中總黃酮含量有所增加；原料麩皮經(jīng)酶法提取后，膳食纖維中總黃酮含量由37.43mg/g提高至52.14mg/g，表明雙酶法處理提高了膳食纖維中黃酮類物質(zhì)含量，且纖維素酶酶法改性不影響黃酮類物質(zhì)的含量。這與總酚含量的變化趨勢相一致。

2.4 DPPH自由基清除能力

原料麩皮及多種處理后其膳食纖維的DPPH自由基清除能力測定結(jié)果如圖3所示。

圖3 DPPH自由基清除活力測定結(jié)果Fig.3 DPPH radical scavenging capacity of different samples

由圖3可知，經(jīng)雙酶法處理、纖維素酶改性處理后的膳食纖維清除DPPH自由基的能力都較原料麩皮有所提高，其中膨化麩皮膳食纖維粗提物的清除能力最高，達到64.12%，但較抗氧化劑BHT的清除能力低。

2.5 還原能力

原料麩皮及多種處理后其膳食纖維的還原能力測定結(jié)果如圖4所示。

圖4 還原能力的測定結(jié)果Fig.4 Reducing power of different samples

由圖4可知，麩皮經(jīng)擠壓膨化處理后還原能力有一定提高；酶法處理能顯著提高未膨化麩皮膳食纖維粗提物的還原能力，其還原能力較酶法處理前提高了82.8%，但對膨化麩皮膳食纖維粗提物的作用不明顯。纖維素酶酶法改性后，不溶性膳食纖維的還原能力與改性前酶解粗提物的還原能力接近。該結(jié)果與總酚、總黃酮含量的變化趨勢一致。

2.6 羥自由基清除能力

原料麩皮及多種處理后其膳食纖維的清除羥自由基能力測定結(jié)果如圖5所示。

圖5 ·OH清除率測定結(jié)果Fig.5 Hydroxyl radial scavenging capacity of different samples

·OH含有活性最強的活性氧[15]，因此，清除羥自由基是預(yù)防各種疾病的有效途徑。由圖5可知，酶法處理后的麩皮膳食纖維清除·OH的能力較原料都有很大提高，其中未膨化麩皮改性后不溶性膳食纖維清除率最高，為80.01%，較抗氧化劑BHT的39.34%高；改性后水溶性膳食纖維對·OH的清除作用也很大，分別達到了71.93%和58.18%。

2.7 螯合Fe3+能力

原料麩皮及多種處理后其膳食纖維的螯合Fe3+能力測定結(jié)果如圖6所示。

圖6 螯合Fe3+能力Fig.6 Terric ion-chelating ability of different samples

過渡金屬離子如鐵離子能夠催化加速O2－·與H2O2反應(yīng)生成毒性更強的·OH和OH－，因此螯合鐵離子能力能夠反映重要的抗氧化信息[15]。由圖6可知，膨化處理提高了麩皮螯合Fe3+的能力，而酶法改性處理進一步提高了水溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維螯合Fe3+的能力，其中膨化麩皮改性后不溶性膳食纖維的Fe3+螯合能力最高，能夠螯合2.98mL標準Fe3+溶液。這是因為纖維素酶打開了纖維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增加了比表面積[16]，有利于金屬離子的螯合。因此改性后水溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維螯合了Fe3+，阻斷了Fe3+的催化反應(yīng)，因此同時具有較強清除·OH的能力。

3 結(jié) 論

3.1 膨化處理后麩皮中水溶性膳食纖維、總酚、總黃酮含量均較未膨化麩皮高，且還原能力和螯合Fe3+能力也均較未膨化麩皮高。

3.2 雙酶法處理后的提取產(chǎn)物中總酚、總黃酮含量均有不同程度的增加，并均提高了對DPPH自由基的清除能力、·OH的清除能力、還原能力等抗氧化能力。3.3 纖維素酶改性處理后產(chǎn)物中水溶性膳食纖維明顯提高，在螯合鐵離子、抑制·OH形成方面作用明顯，而·OH是毒性較強的自由基，因此改性處理對整體提高苦蕎麩皮膳食纖維的抗氧化性能具有重要價值。

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Effect of Different Processing Methods on in vitro Antioxidant Properties of Dietary Fiber from Tartary Buckwheat Bran

ZHOU Xiao-li1，QIAN Yun-fang1,2，ZHOU Yi-ming1，SONG Xin-li1
(1. School of Perfume and Aroma Technology, Shanghai Institute of Technology, Shanghai 200235, China；2. College of Food Science and Technology, Shanghai Ocean University, Shanghai 201306, China)

This study aimed at comparing the chemical composition, reducing power, free radical scavenging ability and ferric ion-chelating ability of products at different stages of preparation of soluble and insoluble dietary fiber from tartary buckwheat(Fagopyrum tartaricum L. Gaerth.) bran by extrusion or not, followed by sequential enzymatic hydrolysis with α-amylase and protease and subsequent cellulase modification. The results showed that extrusion and enzymatic treatment could improve the contents of total dietary fiber, insoluble and soluble dietary fiber, total flavonoids and total phenolics and antioxidant properties of dietary fiber from tartary buckwheat bran.

tartary buckwheat bran；dietary fiber；antioxidant properties

TS213

A

1002-6630(2011)08-0001-04

2010-07-02

國家自然科學基金項目(31071527)

周小理(1957—)，女，教授，學士，研究方向為食品新資源深度開發(fā)與利用。E-mail：zhouxl@sit.edu.cn