汁用甜橙果肉膳食纖維研究進展

魏 煒，李 杰，王 華，*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶400715；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院柑桔研究所，重慶400712）

甜橙是柑桔屬的品種之一，依果實形態(tài)、風(fēng)味和成熟時期的不同，通常把甜橙分為普通甜橙、臍橙和血橙三個品種群。適合榨汁的甜橙即為“汁用甜橙”（以下簡稱甜橙），其產(chǎn)量占甜橙總產(chǎn)量1/3左右[1]。目前這些甜橙榨汁后，剩下的果肉、果皮等殘渣并未得到充分利用而被廢棄，造成資源浪費和環(huán)境污染。膳食纖維是存在于植物細胞壁及細胞內(nèi)，不能被人體消化酵素所分解的物質(zhì)。它具有重要的生理作用和保健功能，包括潤腸通便、降低血糖血脂、預(yù)防心血管疾病和結(jié)腸癌以及調(diào)節(jié)腸道菌群，是人體所必需并被稱為“第七大類營養(yǎng)素”[2-4]。據(jù)研究，甜橙果肉中含有豐富的膳食纖維，并具有比谷物纖維更適中的可溶性/不溶性比例。因此，從果肉中提取膳食纖維或直接將甜橙果肉用于食品工業(yè)中，既能滿足人體對膳食纖維的需求，又能實現(xiàn)環(huán)保和降低原料的浪費。本文收集分析了國內(nèi)外關(guān)于汁用甜橙果肉膳食纖維的研究報道，為更好地認識柑橘類膳食纖維以及進一步開發(fā)相關(guān)保健食品提供借鑒。

1 甜橙果肉膳食纖維的組成成分

1.1 組成成分

甜橙果肉富含可溶性固形物、維生素C、類胡蘿卜素、膳食纖維以及多酚類化合物。其中膳食纖維（DF）可分為可溶性膳食纖維（SDF）和不溶性膳食纖維（IDF），中性洗滌纖維素（NDF）和酸性洗滌纖維素（ADF）。纖維素（CEL）、半纖維素（HC）、果膠（HP）和木質(zhì)素（Lignin）等是其主要成分。Grigelmo-Miguel[5]，Larrea[6]以及國內(nèi)祝淵等[7]分別研究了不同甜橙果肉DF的組成及其含量（表1）。Grigelmo-Miguel報道的幾種甜橙果肉DF各組分含量相近，相比Larrea等的分析結(jié)果，除木質(zhì)素含量幾乎無差異外，TDF、SDF、IDF、果膠含量均有所偏低，而與祝淵測得的臍橙果肉DF組分含量接近。

表1 甜橙果肉膳食纖維組成組分（%，干重）Table 1Components of orange pulp dietary fiber（%，dry weight）

甜橙果肉DF與谷物類和某些果蔬纖維相比有很大的不同（表2），主要體現(xiàn)在可溶性膳食纖維含量以及SDF/IDF值。如谷物類可溶性膳食纖維含量范圍為0.4%～4.5%，SDF/IDF值在0.045～0.34之間[8-11]；果蔬中蘋果、桃、蘆筍和葡萄果皮可溶性膳食纖維含量范圍為0.72%～13.8%，SDF/IDF值在0.026～0.37之間，尤其是葡萄果皮中的SDF只占0.72%～1.72%，SDF/IDF值僅為0.026～0.031[8，12-13]。對于甜橙果肉，雖然各文獻報道之間存在差異，且這種差異可能來源于分析方法、品種、成熟度及所用干燥方法的不同，但其SDF（10.41%～20.06%）含量都較高，SDF/IDF（0.31～0.57）值接近1/2，這種比例賦予甜橙果肉DF良好的理化特性，使其可成為適于食品加工的有益添加劑。

表2 部分谷物及果蔬膳食纖維組成成分（%干重）及SDF/IDF值Table 2 Components of dietary fiber in some cereals and fruites（%dry weight） and the value of SDF/IDF

1.2 提取方法

目前國內(nèi)外提取膳食纖維的方法以化學(xué)提取法為主，主要包括直接水提法、酸法、堿法和絮凝法。另外，酶法、化學(xué)-酶結(jié)合法、膜分離法、微生物發(fā)酵法以及微波、超聲波等物理技術(shù)在膳食纖維的提取中也得到較大發(fā)展[14]，如纖維素酶制備麥麩可溶性膳食纖維[15]、乳酸菌和綠色木霉發(fā)酵法提取柑桔皮渣膳食纖維[16]、超聲波提取果膠[17]等。與大豆、麥麩等原料相比，橙肉的膳食纖維提取方法比較單一，一般采用直接水提法。這種方法工藝簡單、成本低且無二次污染，制得可溶性膳食纖維的同時也可制得不溶性膳食纖維，因此在橙肉DF的測定和應(yīng)用中運用廣泛，具體制備過程為[18]：

柑桔副產(chǎn)物→真空包裝→冷凍→解凍→水洗→壓制→干燥→干磨→膳食纖維

1.3 測定方法

膳食纖維的測定方法可分為：非酶-重力法，酶-重力法和酶-化學(xué)法三類，后兩者是最常用的測定方法。國外學(xué)者以標準AOAC985.29和AOAC991.43為基礎(chǔ)，經(jīng)過不同的延伸得到愈加完善的測定方法，包括AOAC2001.03、AOAC2002.2[19]、AOAC2006.08[20]和AOAC2009.01[21]等。

在甜橙果肉DF分析中，一般根據(jù)測定的目標纖維種類而選用不同的測定方法，通常TDF、SDF和IDF的測定用酶-重力法，而NDF、ADF、木質(zhì)素，CEL和HC則用酸性洗滌劑法和中性洗滌劑法測定。隨著儀器分析技術(shù)的提高，一些新型儀器被用于檢測膳食纖維，如近紅外光譜技術(shù)（NIRS）[22]、高效液相色譜-脈沖安培檢測技術(shù)、氣相色譜技術(shù)（GC）等。國內(nèi)學(xué)者曾秀麗[23]選擇近紅外光譜儀測定甜橙果肉的膳食纖維含量，并與經(jīng)典化學(xué)方法相比較，發(fā)現(xiàn)相對誤差均小于3.5%，這為建立準確、快速、無污染、低能耗的測定方法提供了新方向。

2 甜橙果肉膳食纖維的性質(zhì)

2.1 理化性質(zhì)

對于甜橙果肉DF，因為具有較高含量的SDF和適中的SDF/IDF值，不僅使它有較好的溶解性，而且具備良好的持水性（7.3～10.32g水/g纖維）和持油性（0.863～1.275g油/g纖維）[5]。這些性質(zhì)使甜橙果肉或果肉DF用于食品加工后，能提高產(chǎn)品的粘性以改變食品質(zhì)構(gòu)，還可促使凝膠的形成及穩(wěn)定乳化劑，避免脫水縮合。在保持良好的質(zhì)地和感官性質(zhì)條件下與食品加工產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，同時降低能量的攝入，減少血糖反應(yīng)和血漿膽固醇水平[24]。

2.2 生物活性

在人體內(nèi)，膳食纖維可清除腸道內(nèi)致癌物，部分阻斷膽汁酸和膽固醇的腸肝循環(huán)，降低血中膽酸和膽固醇水平，從而起到預(yù)防結(jié)腸癌和防治冠心病的作用。另外其果膠和木質(zhì)素可分別與膽固醇和膽酸結(jié)合，減少機體的膽固醇吸收量；而且甜橙果肉DF的較高水平SDF，能在胃腸壁上形成薄膜，阻止葡萄糖的吸收，既是良好的減肥產(chǎn)品又可預(yù)防糖尿病[25]。

3 影響膳食纖維組分變化的因素

3.1 果實不同的生長發(fā)育階段

對于不同品種或生境的柑桔果實，果肉中各種類型的膳食纖維含量存在一定的差異，并在果實發(fā)育期間發(fā)生明顯的變化。在生長發(fā)育過程中，NDF、ADF、IDF、CEL和木質(zhì)素總的變化趨勢相近，均是隨著果實的成熟逐漸下降，而具體的變化過程卻還是存在差異。如NDF和ADF的含量在整個發(fā)育期內(nèi)呈直線下降趨勢，而木質(zhì)素則在前期緩慢下降，后期又呈現(xiàn)一定的回升[26-29]。這些物質(zhì)含量的差異和變幅與水解酶活性息息相關(guān)，曾秀麗等[28]認為果膠酶是影響果肉質(zhì)地的主要水解酶類，同時β-葡萄糖苷酶也參與伏令夏橙的質(zhì)地變化并主要體現(xiàn)在成熟后期。董濤[29]也得到類似的結(jié)果，認為果膠酶活性在果實發(fā)育前期呈下降趨勢，而在成熟前酶活性顯著升高，果肉中木質(zhì)素和半纖維素含量與纖維素酶活性呈顯著負相關(guān)。

3.2 果實貯藏方式

貯藏方式對水解酶活性與膳食纖維成分的變化也有較大影響。Dong等[30]發(fā)現(xiàn)留樹貯藏時，多聚半乳糖醛酸酶（PG）的mRNA表達水平顯著提高，果肉中總果膠與原果膠含量在任何掛樹貯藏時期都高于室內(nèi)貯藏，而IDF、HC、CEL和木質(zhì)素含量都低于室內(nèi)貯藏。膳食纖維成分變化是造成甜橙果肉質(zhì)地差異的主要原因，能掌握果實在各個生長階段以及每種貯藏條件下膳食纖維的變化，對整個果品質(zhì)量與調(diào)控有一定的指導(dǎo)意義。

3.3 加工過程

加熱干燥脫水是食品加工中為延長果蔬供應(yīng)的常用方法，結(jié)果會改變細胞壁多糖結(jié)構(gòu)，并可能促使這些聚合物理化特性的改變。Garau等[31]發(fā)現(xiàn)甜橙果肉DF在不同的空氣干燥條件下，其持水力、脂肪吸附能力和溶解性的改變都與干燥溫度有很大關(guān)系。在50～60℃時明顯引起細胞壁聚合物尤其是果膠物質(zhì)的破壞，SDF/IDF值升高；當(dāng)溫度為30℃或80℃以上時，由于果膠物質(zhì)的降解以及在脫水過程中結(jié)構(gòu)的改變，可溶性纖維與不溶性纖維比例降低。

在甜橙果肉加工應(yīng)用中，擠壓技術(shù)是一種慣用的物理改性方法。纖維物料在擠壓時受到高溫、高壓和高剪切的作用[32]，碳水化合物、蛋白質(zhì)與纖維素之間的作用鍵被破壞，生成一些更易溶解的小分子片段，增加其吸水性、溶解性和溶脹性，從而實現(xiàn)了IDF和SDF的再分配。Larrea等[6]用單螺桿擠壓機對橙肉膳食纖維進行改性研究，認為影響改性結(jié)果的因素有料筒溫度、水分含量和螺桿轉(zhuǎn)速。當(dāng)料筒溫度高于140℃、螺桿轉(zhuǎn)速低于140r/min、水分含量為30%時，SDF增加了80%，同時IDF降低了39.06%，所得SDF/IDF比例最高，并且高料筒溫度和低水分含量可提高總果膠和可溶性果膠含量。

因此，果實本身的品質(zhì)、貯藏方式以及溫度和壓力等外界條件均是促使膳食纖維組分改變的重要因素。實現(xiàn)從果實生長、貯藏到加工的全程調(diào)控，既能改善果實品質(zhì)，也可加大橙肉等副產(chǎn)品在食品加工等領(lǐng)域的應(yīng)用。首先根據(jù)甜橙果實DF的代謝機理，調(diào)控甜橙果實DF含量；其次選用適宜的貯藏方式使果實膳食纖維組分向所需產(chǎn)品轉(zhuǎn)變；最后進行適當(dāng)?shù)募庸ぬ幚?，提高膳食纖維含量并改善SDF/IDF比例。

4 在食品加工中的應(yīng)用

4.1 在肉制品中的應(yīng)用

大量研究發(fā)現(xiàn)，從甜橙果肉中提取的膳食纖維制成粉末后應(yīng)用于肉制品中，可降低亞硝酸鹽的殘留量和抑制微生物的生長，從而預(yù)防亞硝胺和亞硝酰胺的生成，延緩酸敗和穩(wěn)定產(chǎn)品特有的色澤。Fernández-López等[33]認為橙肉膳食纖維的添加對發(fā)酵香腸品質(zhì)有分階段的影響，在發(fā)酵期間只降低亞硝酸鹽殘留量和微球菌總量，而在干燥固化過程中，也會影響pH和水分活度的變化。之后Yal?nk?l??等[34]也得到相似的結(jié)論，并認為膳食纖維的作用效果與其添加量成正比，同時還可顯著降低蒸煮損失，但不足之處是硫代巴比妥酸（TBARS）值有所升高。

如今可用于食品加工中的功能性成分日益增多，將其中的兩種或幾種結(jié)合應(yīng)用，有助于進一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。Viuda-Martos等[35-37]將柑橘膳食纖維與各種精油聯(lián)合用于博洛尼亞香腸生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)不僅能達到降低亞硝酸鹽殘留量和微生物菌群的效果，還可顯著降低TBA值，結(jié)合真空貯藏能有效延長產(chǎn)品的貨架期。Sayas-Barberá等[38]報道同時利用1%的橙肉纖維和干酪乳桿菌CECT 475生產(chǎn)非發(fā)酵性干腌香腸，所得到的產(chǎn)品具有良好的感官品質(zhì)和質(zhì)量保證，且能促進有機酸和甘油的釋放，降低產(chǎn)品的最終pH。

4.2 在乳制品中的應(yīng)用

近年來，國內(nèi)外學(xué)者對甜橙果肉DF在乳制品中的應(yīng)用研究也獲得了較大的成果。如Sendra等[39]添加甜橙膳食纖維于發(fā)酵型牛奶中，可促進嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌和雙歧桿菌等益生菌的生長，并提高感官總體可接受度。Chatsisvili等[40]直接利用甜橙果肉顆粒制備出低脂水包油型乳狀液。果肉顆粒的添加增加了連續(xù)相的黏度，對乳化過程有積極效應(yīng)。添加量為4g/100g時，可明顯改善產(chǎn)品的流變學(xué)特性，提高乳狀液穩(wěn)定性，且感官可接受度高于70%。

在酸奶的生產(chǎn)中，甜橙果肉DF的主要作用在于減少脫水收縮作用，增加凝膠硬度和粘性。Garcι＇a-Perez等[41]認為膳食纖維對酸奶流變學(xué)特性的影響只與用量有關(guān)，并得到最佳添加量為1g/100mL。而Sendra等[42]的報道則顯示甜橙DF的濃度、顆粒大小以及前處理方式都是酸奶粘彈特性的影響因素。添加經(jīng)巴氏殺菌的甜橙膳食纖維，所得產(chǎn)品的彈性模量和粘度與纖維劑量呈量效關(guān)系，而添加未經(jīng)巴氏殺菌的膳食纖維，這種量效關(guān)系并不成立；另外，酸奶的粘彈性隨著膳食纖維顆粒的增大而升高，即是顆粒越小，其破壞作用越大。

4.3 在焙烤食品中的應(yīng)用

目前，應(yīng)用于焙烤食品的膳食纖維主要來源于大豆、谷物、果蔬等。膳食纖維在一定劑量添加范圍內(nèi)可改良面筋網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，延緩面包陳化率和改善餅干咀嚼性[43]。甜橙果肉DF有比谷物類更合適的水溶性/不溶性比例，應(yīng)用于焙烤食品中可提高產(chǎn)品的持水性。Larrea等[44]通過對甜橙果肉膳食纖維擠壓改性，然后按一定劑量添加到制作餅干的面粉中，當(dāng)添加量為15g/100g時所制得的餅干有較高的水分含量和良好的感官特性，可接受度相比對照組有所提高。除此之外，添加膳食纖維還可顯著降低產(chǎn)品的總熱量，為需控制能量攝入的人群提供新的選擇。

5 結(jié)論與展望

綜上所述，甜橙果肉富含膳食纖維并具備較合適的SDF/IDF比值，是可添加在肉制品、乳制品以及焙烤制品等食品中的新型成分。一定添加劑量范圍內(nèi)，膳食纖維不僅可改善產(chǎn)品的流變學(xué)特性和感官特性，提高總體可接受度；還能有效抑制微生物的生長和減少有害物質(zhì)的生成，以提高食品的安全保障并延長其貨架期。甜橙果肉膳食纖維應(yīng)用于食品中的作用效果一方面與添加劑量和制備工藝條件相關(guān)，另一方面也與甜橙原料本身性質(zhì)有關(guān)，如果實成熟度、原料產(chǎn)地和生境等。了解甜橙在不同生長發(fā)育時期或其他條件下其膳食纖維組成的變化，對品質(zhì)分析以及闡述果肉質(zhì)地差異有一定的指導(dǎo)作用。另外，由于其具有預(yù)防結(jié)腸癌和防治冠心病等生理活性，在開發(fā)新型、安全的保健食品領(lǐng)域?qū)l(fā)揮巨大的潛力。

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