擠壓處理番茄皮膳食纖維的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)

葉發(fā)銀，汪美鳳，劉 嘉，趙國華*

（西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)重點實驗室，重慶 400715）

擠壓處理番茄皮膳食纖維的化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)

葉發(fā)銀，汪美鳳，劉 嘉，趙國華*

（西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶市農(nóng)產(chǎn)品加工技術(shù)重點實驗室，重慶 400715）

以番茄醬加工廢棄物番茄皮為原料，以制備得到的番茄皮膳食纖維為研究對象，采用普通擠壓和二氧化碳爆破擠壓對其進行處理，并考察擠壓處理前后番茄皮膳食纖維的化學(xué)組成、表面形貌、一級結(jié)構(gòu)及晶體結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果表明：兩種擠壓處理不改變番茄皮總膳食纖維的含量，但能顯著增加其水溶性膳食纖維的含量，并使其組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著改變。番茄皮膳食纖維經(jīng)普通擠壓或二氧化碳爆破擠壓處理，其水溶性膳食纖維含量從初始的（3.40±0.23）g/100 g分別上升到（5.86±0.29）g/100 g和（12.13±0.37）g/100 g，可見二氧化碳爆破擠壓的效果更好。增加的水溶性膳食纖維來自水不溶性膳食纖維的降解轉(zhuǎn)化。二氧化碳爆破擠壓處理的番茄皮膳食纖維表面粗糙，尺寸顯著減小，結(jié)晶度下降。

膳食纖維；擠壓；番茄皮；化學(xué)組成；改性

番茄作為食用果蔬在全球廣泛種植，其主要工業(yè)制品為番茄醬。我國是繼美國、意大利之后的世界番茄醬第三大生產(chǎn)國，每年產(chǎn)生20多萬t番茄皮渣副產(chǎn)物。番茄皮渣產(chǎn)量大、季節(jié)性強，目前主要用作飼料原料，不僅資源利用率低，而且造成巨大的資源浪費。番茄皮渣主要由籽和皮組成，番茄籽富含蛋白質(zhì)和脂肪，可用于加工高蛋白食品配料或提取番茄籽油[1]；番茄皮的主要成分是番茄紅素和膳食纖維，對其加工利用，能產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟價值[2-3]。

根據(jù)溶解性的不同，膳食纖維可分為水溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）和水不溶性膳食纖維（insoluble dietary fiber，IDF）兩大類，它們具有不同的生理功能。研究表明，SDF含量達10%以上時，膳食纖維具有良好的食品加工學(xué)性質(zhì)和功能性質(zhì)[4]。番茄皮膳食纖維主要是IDF，其SDF含量僅為3%～4%，且口感粗糙，作為食品配料使用受到限制。因此需要通過擠壓處理對其IDF進行降解轉(zhuǎn)化，以提高SDF含量。

擠壓加工是將物料置于螺桿擠出機的高溫高壓條件下，然后瞬間釋放至常溫常壓，使物料內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì)發(fā)生變化的過程[5]。大量研究表明，擠壓可促進膳食纖維原料中IDF向SDF轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致膳食纖維原料中SDF的含量顯著增加[6-8]。最近有學(xué)者通過向雙螺桿擠出機處理腔注入加壓二氧化碳來提升擠壓加工效果[9]。由此得到啟發(fā)，本實驗以檸檬酸和碳酸氫鈉為二氧化碳發(fā)生劑，在擠出前添加到物料中，擠出時產(chǎn)生二氧化碳以增強擠出效果，從而為增加番茄皮膳食纖維中SDF含量，改善產(chǎn)品品質(zhì)提供實驗參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

番茄皮渣 新疆天業(yè)公司番茄醬廠。

檸檬酸、碳酸氫鈉、三氟乙酸、鹽酸羥胺均為分析純 成都市科龍化工試劑廠；蛋白酶（貨號P3910）、熱穩(wěn)定α-淀粉酶（貨號A3306）、葡萄糖苷酶（貨號AMG A9913）、D（+）-葡萄糖、D（+）-半乳糖、L（+）-阿拉伯糖、D（+）-甘露糖、D（+）-核糖、D（+）-木糖、L（+）-鼠李糖、L(+)-巖藻糖 美國Sigma公司；甲醇（色譜純） 重慶川東化工有限公司化學(xué)試劑廠；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

PB-10酸度計 德國Sartorius公司；GC-2010氣相色譜儀 日本島津公司；S-4800掃描電鏡 日本Hitachi公司；Nanoscope IIIa原子力顯微鏡 美國Veeco公司；XD-3 X射線粉末衍射儀 北京普析通用儀器公司；AVANCE III 400 WB固態(tài)核磁共振波譜儀 瑞士Bruker公司；BM254C電動粉碎機 廣東美的精品電器制造有限公司；SYSLG-30IV實驗雙螺桿擠壓膨化機 濟南賽百諾科技開發(fā)有限公司。

1.3 方法

1.3.1 擠壓處理番茄皮膳食纖維的制備

1.3.1.1 原料預(yù)處理

以番茄醬廠打漿去皮去籽工序排出的番茄皮渣為原料，采用皮籽揉搓離散裝置剝離皮籽，接著采用篩分和空氣分選的辦法將皮、籽分離。然后采用電動粉碎機粉碎番茄皮，過140 目尼龍篩，得到番茄皮粗纖維。

1.3.1.2 普通擠壓番茄皮膳食纖維

向300 g番茄皮粗纖維中加入蒸餾水，調(diào)整水分含量至45%，轉(zhuǎn)移到雙螺桿擠壓膨化機的喂料器內(nèi)，螺桿轉(zhuǎn)速170 r/min，進料速度200 g/min，四段機筒的溫度分別設(shè)定為50 ℃→90 ℃→130 ℃→170 ℃，擠出物在60 ℃烘箱中干燥至水分低于6%后封袋保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.1.3 二氧化碳爆破番茄皮膳食纖維

稱取300 g番茄皮粗纖維與48 g研細(xì)的檸檬酸粉末，充分混勻，添加蒸餾水調(diào)整水分至45%，25 ℃條件下靜置20 min，加入60 g碳酸 氫鈉粉末并快速混勻，按普通擠壓的條件進行擠壓膨化，擠出物60 ℃烘干（水分低于6%）后封袋保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 基本成分的測定

水分的測定：直接干燥法（參照GB/T 5009.3—2010《食品中水分的測定》）?；曳值臏y定：高溫灼燒法（參照GB/T 5009.4—2010《食品中灰分的測定》）。粗脂肪的測定：索氏抽提法（參照GB/T 5009.6—2003《食品中脂肪的測定》）。粗蛋白的測定：凱氏定氮法（參照GB/T 5009.5—2010《食品中蛋白質(zhì)的測定》）。淀粉的測定：參照GB/T 5514—2008《糧油檢驗 糧食、油料中淀粉含量測定》的方法測定。

1.3.3 總膳食纖維、水不溶性膳食纖維、水溶性膳食纖維含量的測定

膳食纖維含量的測定采用酶-質(zhì)量法（AOAC 991.43）。具體為：番茄皮粗纖維經(jīng)熱穩(wěn)定α-淀粉酶、蛋白酶和葡萄糖苷酶酶解消化，酶解后樣液用乙醇沉淀，以便保留可溶性膳食纖維，過濾并收集濾液，殘渣用乙醇和丙酮洗滌，干燥后物質(zhì)稱質(zhì)量用于計算番茄皮總膳食纖維（total dietary fiber，TDF）含量。酶解后樣液不采用乙醇沉淀而是直接過濾，濾渣采用溫?zé)崴?0～60 ℃）洗滌，收集洗滌液，殘渣經(jīng)干燥后稱質(zhì)量，用來計算番茄皮IDF含量。合并濾液和洗滌液，用4 倍體積95%乙醇沉淀、過濾、干燥后稱質(zhì)量用于計算番茄皮SDF含量。番茄皮TDF、IDF和SDF含量最后通過扣除干燥物中蛋白質(zhì)、灰分含量及空白對照進行校正。

1.3.4 單糖組成分析

SDF、IDF單糖組成分析參照Zhao Guohua等[10]的方法進行，具體為：分別稱取按照AOAC 991.43的方法制備的SDF、IDF各20 mg置于安培管中，加入2 mL 2 mo1/L三氟乙酸封管，于120 ℃烘箱水解2 h，得膳食纖維水解物。將膳食纖維水解物放入真空干燥箱中，用P2O5吸水，70 ℃干燥過夜。向膳食纖維水解物中加入l0 mg鹽酸羥胺和1 mL無水吡啶，溫?zé)崛芙夂笤?0 ℃條件下反應(yīng)30 min，冷卻至室溫，加入1 mL無水醋酸酐，90 ℃條件下繼續(xù)反應(yīng)30 min，冷卻至室溫，加入1 mL蒸餾水?dāng)嚢?，再用氯仿萃? 次，每次1 mL，合并氯仿層，氮吹蒸干，置真空干燥箱干燥24 h。同法制備鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖的糖腈乙酸酯衍生物，分別進行氣相色譜分析。上樣前用0.5 mL氯仿溶解膳食纖維水解物及標(biāo)準(zhǔn)單糖的糖腈乙酸酯衍生物。色譜條件：OV-225玻璃毛細(xì)管柱（0.29 mm×25 m，0.25 ?m），載氣（N2）流速9.1 mL/min，點火溫度280 ℃，柱溫200 ℃保持2 min，以15 ℃/min升至230 ℃，保持9 min，再以10 ℃/min的速率升至240 ℃保持7 min；火焰離子化檢測儀（flame ionization detector，F(xiàn)ID）檢測。以核糖為內(nèi)標(biāo)，鼠李糖、巖藻糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖的定量校正因子分別為1.008、1.011、0.919、1.129、0.997、1.233和1.270。根據(jù)樣品單糖的保留時間與各單糖標(biāo)準(zhǔn)品的保留時間進行對比，確定樣品的單糖組成。

1.3.5 掃描電鏡分析

將膳食纖維樣品干燥后，用導(dǎo)電膠粘在樣品座上，在氮氣環(huán)境下用離子濺射法在樣品表面蒸鍍一層10～20 nm厚的鉑金膜，在5 kV電壓下，通過掃描電子顯微鏡對制樣進行觀測拍照。

1.3.6 原子力顯微鏡分析

稱取膳食纖維樣品1 mg，分散于5 mL乙醇中，超聲分散30 min，取50 μL溶液，采用旋轉(zhuǎn)涂膜法將其均勻涂到云母片上，揮干乙醇后進行原子力顯微鏡掃描。在1.3～1.5 Hz的掃描頻率內(nèi)，采用10 nm氮化硅懸臂探針，以輕敲模式進行成像，圖像數(shù)據(jù)采用256×256點陣存儲，所有圖像經(jīng)自動平滑處理，以消除慢掃描方向上的低頻噪音。

1.3.7 固體核磁共振分析

采用Bruker AVANCE Ⅲ 400固體核磁共振波譜儀記錄13C-CP/MAS NMR譜，將樣品放入7 mm的ZrO2回轉(zhuǎn)管中，操作頻率：100.6 MHz；旋轉(zhuǎn)魔角：54.7o；轉(zhuǎn)速：7 kHz；接觸時間1.2 ms；兩個脈沖之間延遲2 s；13C化學(xué)位移以六甲基苯13C信號（δ17.17）為參考。

1.3.8 X射線衍射分析

膳食纖維的X射線衍射分析采用步進掃描法。測試條件如下：靶及波長：CuKα，1.540 6 ?，Ni濾波片；狹縫系統(tǒng)：DS/RS/SS=1.0 mm/0.1 mm/1.0 mm；探測器：閃爍計數(shù)器；電壓：36 kV；電流：20 mA；掃描速率：2°/min；掃描范圍：5°～35°；步寬：0.02°；掃描方式：連續(xù)。衍射圖采用JADE5.0進行圖形處理。

1.4 數(shù)據(jù)處理

所有測定重復(fù)3 次，實驗結(jié)果以±s表示。采用SPSS17.0對實驗結(jié)果進行統(tǒng)計分析，顯著性水平為P＜0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 擠壓處理番茄皮膳食纖維的基本成分分析

由表1可知，擠壓處理前后，番茄皮粗膳食纖維中水分、蛋白質(zhì)、粗脂肪、淀粉、粗灰分、總膳食纖維的含量變化不顯著。番茄皮粗膳食纖維原料中總膳食纖維含量達（71.60±0.23）g/100 g，但其水溶性膳食纖維僅為（3.40±0.23）g/100 g，未達到高品質(zhì)膳食纖維中SDF含量要求。普通擠壓處理樣品中SDF含量增加到（5.86±0.29）g/100 g，IDF從原來的（68.07±0.30）g/100 g下降到（65.87±0.21）g/100 g；二氧化碳爆破擠壓處理樣品中IDF含量降至（59.70±0.33）g/100 g，其SDF含量達到（12.13±0.37）g/100 g。3 類樣品的TDF基本保持不變，表明兩種擠壓處理處理后SDF 的增加部分是由IDF降解轉(zhuǎn)化而來的。番茄皮粗膳食纖維在擠壓過程中，受到高溫高壓高剪切力作用，膳食纖維的化學(xué)鍵斷裂，產(chǎn)生可溶的小片段，導(dǎo)致SDF含量增加[7-8]。二氧化碳爆破擠壓與普通擠壓的差別在于前者對IDF的破壞因子更多：檸檬酸解離產(chǎn)生的氫離子對物料具有持續(xù)的酸解作用，直至碳酸氫鈉將氫離子中和；碳酸氫鈉以固體顆粒形態(tài)分散在物料中，其溶解形成的堿 濃度梯度對顆粒周圍的物料具有堿解作用；碳酸氫鈉與檸檬酸反應(yīng)生成的二氧化碳提高了剪切壓力，增強了物料擠出瞬間的爆破效應(yīng)。在這些因素共同作用下，IDF的分散和降解程度大大提高，使SDF

表1 擠壓處理前后番茄皮粗纖維的基本化學(xué)組成（x±s，n=3）Table 1 Chemical composition of raw and modified tomato peel crude fibers (x ± s, n=3) g/100 g

含量顯著提高，并優(yōu)于普通擠壓處理的效果[11]。

2.2 番茄皮膳食纖維單糖組成分析結(jié)果

表2 擠壓處理前后番茄皮膳食纖維中SDF、IDF單糖組成x± s,n =3）Table 2 Comparison of the monosaccharide composition of SDF and IDF of raw and modified tomato peel crude fibers (x± n = 3) %

氣相色譜結(jié)果表明，巖藻糖僅存在于IDF中，SDF中不存在 巖藻糖。巖藻糖是果膠RG-Ⅱ結(jié)構(gòu) 單元的側(cè)鏈組分[12]，Redgwell等[13]在番茄中僅檢測到0.1%巖藻糖，Quemener等[14]則在番茄細(xì)胞壁多糖中未檢出巖藻糖，表明番茄中巖藻糖含量很低，且與番茄品種有關(guān)。由表2可知，對SDF而言，木糖含量增加幅度最大。經(jīng)普通擠壓處理，木糖增加46.9%，經(jīng)二氧化碳爆破擠壓處理， 木糖增加99%。SDF中木糖的增加可能是由半纖維素降解產(chǎn)生的[15]。此外，經(jīng)二氧化碳爆破擠壓處理的番茄皮粗纖維，SDF中阿拉伯糖與半乳糖含量顯著增加。

對 IDF而言，番茄皮粗膳食纖維經(jīng)普通擠壓和二氧化碳爆破擠壓處理后，IDF中鼠李糖、甘露糖和葡萄糖的含量顯著下降。IDF中鼠李糖含量的降低可能是由果膠中的RG-Ⅰ或RG-Ⅱ結(jié)構(gòu)單元降解導(dǎo)致的，葡萄糖、甘露糖的降低可能是由半纖維素中的葡萄甘露聚糖降解產(chǎn)生。

2.3 掃描電子顯微鏡分析結(jié)果

圖1 擠壓處理前后番茄皮膳食纖維的掃描電鏡照片F(xiàn)ig.1 Scanning electronic microscope images of tomato peel crude fiber (a), tomato peel crude fiber with ordinary extrusion (b), and tomato peel crude fiber with carbon dioxide blasting enhanced extrusion (c)

由圖1可知，番茄皮粗膳食纖維原料尺寸分布較寬，碎片形狀不規(guī)則，邊緣棱角分明，細(xì)胞結(jié)構(gòu)排列整齊（圖1a）。經(jīng)普通擠壓處理后，果皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)遭到破壞，邊緣呈絮狀，而且碎片尺寸減?。▓D1b）。經(jīng)二氧化碳爆破擠壓處理的番茄皮粗纖維碎片尺寸進一步減小，失去細(xì)胞結(jié)構(gòu)，并出現(xiàn)膨化和結(jié)塊現(xiàn)象（圖1c）。擠壓番茄皮膳食纖維結(jié)構(gòu)較原膳食纖維疏松可能是由于原料在擠壓膨化機中在高溫、高壓及高剪切作用下，番茄皮膳食纖維空間結(jié)構(gòu)發(fā)生擠壓變形，擠出瞬間突然失壓，造成番茄皮膳食纖維膨化疏松現(xiàn)象。二氧化碳爆破擠壓膳食纖維結(jié)構(gòu)更松散，且出現(xiàn)結(jié)塊現(xiàn)象則可能是由于檸檬酸與碳酸氫鈉在高溫高壓下產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w，一方面促進了物料膨化[11]，另一方面使物料“熔融”而結(jié)塊[16]。

2.4 原子力顯微鏡分析結(jié)果

由圖2可知，番茄皮粗膳食纖維表面非常光滑，且表面有規(guī)則球狀突起（圖2a）。經(jīng)普通擠壓處理后，番茄皮粗纖維的表面較光滑，表面突起部位呈不規(guī)則扁長形，有明顯被擠壓過的痕跡（圖2b），這是由擠壓過程的高壓和高剪切力作用造成的。番茄皮粗纖維經(jīng)二氧化碳爆破擠壓處理后，碎片之間出現(xiàn)結(jié)塊，其 表面極不平整，原有球狀結(jié)構(gòu)被徹底破壞，并出現(xiàn)針刺狀突起（圖2c）。這些針刺狀突起可能是由于在酸、堿以及二氧化碳爆破擠壓作用下無定形區(qū)“溶蝕” 后留下結(jié)晶區(qū)而形成的[17]。

圖2 擠壓處理前后番茄皮膳食纖維的原子力顯微鏡圖Fig.2 Atomic force microscope images of tomato peel crude fiber (a), tomato peel crude fiber with ordinary extrusion (b), and tomato peel crude fiber with carbon dioxide blasting enhanced extrusion (c)

2.5 固體核磁共振碳譜分析結(jié)果

圖3 擠壓處理前后番茄皮膳食纖維的核磁共振碳譜Fig.3 Solid-state13C CP/MAS NMR spectra of tomato peel crude fiber (a), tomato peel crude fiber with ordinary extrusion (b), and tomato peel crude fiber with carbon dioxide blasting enhanced extrusion( c)

由圖3可知，化學(xué)位移δ 20～40為脂肪和蛋白質(zhì)的吸收信號[18-19]。δ 30和δ 34.5處可能屬于番茄角質(zhì)層蠟質(zhì)聚合物的吸收信號[20]。δ 60～110為纖維素、半纖維素等細(xì)胞壁成分的吸收信號。其中，δ 70～80處互相重疊共振峰歸屬于不與糖苷鍵連接的C2、C3、C5[21-22]；δ 65和δ 88處分別為結(jié)晶纖維素的C4和C6的共振峰，δ 63和δ 84處分別為無定形纖維素C4和C6的共振峰[23]。通過對比δ 65和δ 88處共振峰的面積可知樣品的結(jié)晶度變化。結(jié)晶度由大到小順序為：番茄皮膳食纖維原料＞普通擠壓番茄皮膳食纖維＞二氧化碳爆破擠壓番茄皮膳食纖維。δ 120～140為游離糖、氨基酸、短肽、酚類化合物等小分子的吸收信號[24]。圖譜δ 170～190范圍的吸收信號可以歸屬于果膠半乳糖醛酸和半纖維素酸性組分的碳原子[25]。普通擠壓處理樣品在δ 173處的共振峰強度低于原料樣品，表明擠壓過程中果膠或半纖維素發(fā)生了降解。圖3c中出現(xiàn)δ 178、181、186的吸收信號，可歸屬于羧基和COO-R單元[26]，表明二氧化碳爆破擠壓處理加劇了番茄皮膳食纖維的糖醛酸鏈和半纖維素COO-R結(jié)構(gòu)的裂解。

2.6 X射線衍射分析

圖4 擠壓處理前后番茄皮膳食纖維的X射線衍射圖Fig.4 XRD patterns of tomato peel crude fiber (a), tomato peel crude fiber with ordinary extrusion (b), and tomato peel crude fiber with carbon dioxide blasting enhanced extrusion(c)

由圖4可知，番茄皮膳食纖維中既存在結(jié)晶結(jié)構(gòu)，也存在非晶結(jié)構(gòu)。2θ為15°～25°范圍內(nèi)主要為纖維素和半纖維素的衍射峰[17,27]。番茄皮粗纖維經(jīng)普通擠壓處理后，衍射峰的2θ和峰高變化不明顯，表明普通擠壓幾乎不會破壞番茄皮膳食纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。番茄皮粗纖維經(jīng)二氧化碳爆破擠壓處理后，2θ為15°～25°范圍的衍射峰的峰面積明顯減小，表明纖維素 和半纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)遭到不同程度的破壞。

3 結(jié) 論

采用普通擠壓和二氧化碳爆破擠壓兩種方式處理番茄皮膳食纖維，可以顯著提高番茄皮中可溶性膳食纖維含量，并且二氧化碳爆破擠壓的效果優(yōu)于普通擠壓處理，可使其水溶性膳食纖維的含量由處理前（3.40±0.23）g/100 g上升到（12.13±0.37）g/100 g。處理前后番茄皮總膳食纖維含量無顯著變化，增加的水溶性膳食纖維來自水不溶性膳食纖維的降解轉(zhuǎn)化。番 茄皮膳食纖維經(jīng)擠壓處理后表面變得粗糙，尺寸顯著減小，結(jié)構(gòu)膨松，結(jié)晶度下降。

[1] SHAO Dongyan, BART LEY G E, YOKOYAMA W, et al. Plasma and hepatic cholesterol-lowering effects of tomato pomace, tomato seed oil and defatted tomato seed in hamsters fed with high-fat diets[J]. Food Chemistry, 2013, 139(1/4): 589-596.

[2] HERRERA P G, S?NCHEZ-MATA M C, C?MARA M. Nutritional characterization of tomato fiber as a useful ingredient for food industry[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2010, 11(4): 707-711.

[3] NAVARRO-GONZ?LEZ I, GARC?A-VALVERDE V, GARC?AALONSO J, et al. Chemical profile, functional and antioxidant properties of tomato peel fiber[J]. Food Research International, 2011, 44(5): 1528-1535.

[4] GRIGELMO-MIGUEL N, MARTIN-BELLOSO O. Comparison of dietary fibre from by-pr oducts of processing fruits and greens and from cereals[J]. LWT-Food Science and Technology, 1999, 32(8): 503-508.

[5] 張艷榮, 陳雪, 王研, 等. 高纖維即食玉米片雙螺桿擠出工藝優(yōu)化[J].食品科學(xué), 2012, 33(22): 6-11.

[6] 劉漢文, 黃良策, 陳洪興, 等. 擠壓膨化對豆渣可溶性膳食纖維的影響[J]. 食品科學(xué), 2011, 32(8): 159-162.

[7] JING Yan, CHI Yujie. Effects of twin-screw extrusion on soluble dietary fibre and physicochemical properties of soybean residue[J]. Food Chemistry, 2013, 138(2/3): 884-889.

[8] ZHANG Min, BAI Xin, ZHANG Zesheng. Extrusion process improves the functionality of soluble dietary fiber in oat bran[J]. Journal of Cereal Science, 2011, 54(1): 98-103.

[9] WANG Yuanyuan, RYU G H. Physicochemical and antioxidant properties of extruded corn grits with corn fiber by CO2injection extrusion process[J]. Journal of Cereal Science, 2013, 58(1): 110-116.

[10] ZHAO Guohua, KAN Jianquan, LI Zhixiao, et al. Characterization and immunostimulatory activity of an (1→6)-β-glucan from the root of Ipomoea batatas[J]. International Immunopharmacology, 2005, 5(9): 1436-1445.

[11] LI Huiqin, LONG Daoqi, PENG Jianlin, et al. A novel in situ enhanced blasting extrusion technique-extrudate analysis and optimization of processing conditions with okara[J]. Innovative Food Science and Emerging Technologies, 2012, 16: 80-88.

[12] DOCO T, WILLIAMS P, VIDAL S, et al. Rhamnogalacturonan II, a dominant polysaccharide in juices produced by enzymic liquefaction of fruits and vegetables[J]. Carbohydrate Research, 1997, 27(2): 181-186.

[13] REDGWELL R J, CURTI D, GEHIN-DELVAL C. Physicochemical properties of cell wall materials from apple, kiwifruit and tomato[J]. European Food Research and Technology, 2008, 227(2): 607-618.

[14] QUEMENER B, BERTRAND D, MARTY I, et al. Fast data preprocessing for chromatographic fingerprints of tomato cell wall polysaccharides using chemometric methods[J]. Journal of Chromatography, 2007, 1141(1): 41-49.

[15] AOE S, NAKAOKA M, IDO K, et al. Availability of dietary fiber in extruded wheat bran and apparent digestibility in rats of coexisting nutrients[J]. Cereal Chemistry, 1989, 66(4): 252-256.

[16] CHEN Ye, YE Ran, YIN Luo, et al. Novel blasting extrusion processing improved the physicochemical properties of soluble dietary fiber from soybean residue and in vivo evaluation[J]. Journal of Food Engineering, 2014, 120: 1-8.

[17] WAN Jinquan, WANG Yan, XIAO Qing. Effects of hemicellulose removal on cellulose fiber structure and recycling characteristics of eucalyptus pulp[J]. Bioresource Technology, 2010, 101(12): 4577-4583.

[18] GIDLEY M J. High-resolution solid-state NMR of food materials[J]. Trends in Food Science and Technology, 1992, 3: 231-236.

[19] PIZZOFERRATO L, MANZI P, BERTOCCHI F, et al. Solid-state13C CP/MAS NMR spectroscopy of mushrooms gives directly the ratio between proteins and polysaccharides[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2000, 48(11): 5484-5488.

[20] WAWER I, WOLNIAK M, PARADOWSKA K. Solid state NMR study of dietary fiber powders from aronia, bilberry, black currant and apple[J]. Solid State Nuclear Magnetic Resonance, 2006, 30(2): 106-113.

[21] DAVIES L M, HARRIS P J, NEWMAN R H. Molecular ordering of cellulose after extraction of polysaccharides from primary cell walls of Arabidopsis thaliana: a solid-state CP/MAS13C NMR study[J]. Carbohydrate Research, 2002, 337(7): 587-593.

[22] DUDLEY R, FYFE C, STEPHENSON P, et al. High-resolution carbon-13C CP/MAS NMR spectra of solid cellulose oligomers and the structure of cellulose II [J]. Journal of the American Chemical Society, 1983, 105(8): 2469-2472.

[23] GIL A, NETO C P. Solid-state NMR studies of wood and other lignocellulosic materials[J]. Annual Reports on NMR Spectroscopy, 1999, 37: 75-117.

[24] ROBIC A, RONDEAU-MOURO C, SASSI J F, et al. Structure and interactions of ulvan in the cell wall of the marine green algae ulva rotundata[J]. Carbohydrate Polymers, 2009, 77(2): 206-216.

[25] TANG H R, WANG Y L, BELTON P S.13C CP/MAS studies of plant cell wall materials and model systems using proton relaxationinduced spectral editing techniques[J]. Solid State Nuclear Magnetic Resonance, 2000, 15(4): 239-248.

[26] GEORGAKOPOULOS A. Aspects of solid state13C CP/MAS NMR spectroscopy in coals from the balkan peninsula[J]. Journal of the Serbian Chemical Society, 2003, 68(8): 599-606.

[27] CHENA D, LAWTONA D, THOMPSONA M R, et al. Biocomposites reinforced with cellulose nanocrystals derived from potato peel waste[J]. Carbohydrate Polymers, 2012, 90(1): 709-716.

Composition and Structural Properties of Extruded Tomato Peel Dietary Fiber

YE Fa-yin, WANG Mei-feng, LIU Jia, ZHAO Guo-hua*
(Chongqing Key Laboratory of Agricultural Product Processing, College of Food Science, Southwest University, Chongqing 400715, China)

Tomato peel is a by-product of tomato sauce processing. Dietary fiber from tomato peel was subjected to ordinary extrusion or carbon dioxide blasting enhanced extrusion for modification. The changes in the composition, surface morphology, primary structure and crystal structure before and after modification were monitored to assess the effectiveness of both treatments. The results showed that both treatments did not alter the content of total dietary fiber from the tomato skin, but significantly increased the content of soluble dietary fiber, and also significantly changed its composition and structural properties. The amount of soluble dietary fiber from the tomato skin treated with ordinary extrusion and carbon dioxide blasting enhanced extrusion, respectively, could increase from (3.40 ± 0.23) g/100 g to (5.86 ± 0.29) g/100 g and (12.13 ± 0.37) g/100 g, indicating better performance of carbon dioxide blasting enhanced extrusion. The increase of soluble dietary fiber was derived from the degradation of insoluble dietary fiber. After being treated with carbon dioxide blasting enhanced extrusion, the tomato peel dietary fiber had rough surface, significantly reduced size and decreased crystallinity.

dietary fiber; extrusion; tomato peel; chemical composition; modification

TS255.2

A

1002-6630（2014）13-0043-06

10.7506/spkx1002-6630-201413008

2014-04-30

國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）項目（2011AA100805-2）

葉發(fā)銀（1983—），男，講師，博士，研究方向為食品加工與組分變化。E-mail：fye@swu.edu.cn

*通信作者：趙國華（1971—），男，教授，博士，研究方向為非消化性碳水化合物化學(xué)與營養(yǎng)。E-mail：zhaogh@swu.edu.cn