米糠水溶性膳食纖維理化特性及抗氧化性

黃 萍，林親錄，朱鳳霞，王玉倩，崔?；?，梁 盈*

（中南林業(yè)科技大學(xué) 稻谷及副產(chǎn)物深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

米糠水溶性膳食纖維理化特性及抗氧化性

黃 萍，林親錄，朱鳳霞，王玉倩，崔?；?盈*

（中南林業(yè)科技大學(xué) 稻谷及副產(chǎn)物深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

以超聲輔助纖維素酶水解脫脂米糠提取得到的水溶性膳食纖維（water-soluble dietary fibre，SDF）為原料，研究其理化性質(zhì)和功能特性，發(fā)現(xiàn)米糠SDF純度較高，為（79.52±0.07）%，其蛋白質(zhì)和灰分含量少，分別為（7.82±0.13）%、（5.71±0.11）%。優(yōu)化提取的米糠SDF具有良好的理化性質(zhì)：持水力為（3.16±0.15）g/g、持油力為（0.99±0.08）g/g、溶脹性為（1.39±0.12）mL/g、結(jié)合水力為（4.18±0.10）g/g。米糠SDF具有一定的陽(yáng)離子交換能力，其溶解性與溫度成正比。傅里葉變換紅外光譜分析發(fā)現(xiàn)，米糠SDF中處于締合狀態(tài)的氫鍵較多；掃描電子顯微鏡分析超微結(jié)構(gòu)結(jié)果表明其純度較高。米糠SDF表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化能力，隨質(zhì)量濃度的升高呈明顯上升趨勢(shì)，10 mg/mL的SDF對(duì)1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除率為20.27%，對(duì)2’-聯(lián)氨-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸自由基清除率達(dá)到58.97%。

米糠；水溶性膳食纖維；理化特性；抗氧化活性

膳食纖維從生理學(xué)的角度定義，主要是指不能被人體胃腸道中消化酶所消化并為人體吸收利用的碳水化合物，是維系人類健康所不可缺少的一類營(yíng)養(yǎng)素。根據(jù)其在水中的溶解性差異，膳食纖維可分為水溶性膳食纖維（water-soluble dietary fi bre，SDF）和水不溶性膳食纖維（water-insoluble dietary fi bre，IDF）兩大類[1]，包括常見的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素；以及存在于自然界的非纖維性物質(zhì)中的果膠、樹膠和葡聚糖等SDF，它們主要是細(xì)胞壁內(nèi)的貯藏物質(zhì)和分泌物。

SDF具有多種生理功效，除可預(yù)防和治療心腦血管疾病[2]、抗癌防癌[3]等之外，還具有抗氧化防衰老、清除外源有害物質(zhì)和體內(nèi)自由基[4]以及調(diào)節(jié)腸道內(nèi)微生物菌群[5]等作用。SDF在預(yù)防糖尿病、心血管疾病、降低膽固醇和清除外源有害物質(zhì)等方面具有比IDF更強(qiáng)的生理功能[6-7]。

本實(shí)驗(yàn)以本課題組優(yōu)化提取所得的米糠SDF為原料，對(duì)其進(jìn)行物化特性及抗氧化能力分析測(cè)定，為米糠SDF的廣泛開發(fā)及利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

米糠 湖南金健米業(yè)股份有限公司；米糠SDF稻谷及副產(chǎn)物深加工國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室自制。

纖維素酶（10 000 U/g） 美國(guó)Sigma公司；木瓜蛋白酶（800 000 U/g） 江蘇銳陽(yáng)生物科技有限公司；無水乙醇（分析純） 天津市富宇精細(xì)化工有限公司；FeSO4·7H2O、KBr、NaOH、HCl（均為分析純）國(guó)藥集團(tuán)（上海）化學(xué)試劑公司。

1.2 儀器與設(shè)備

SHB-ⅢA型循環(huán)水式多用真空泵 北京中興偉業(yè)儀器有限公司；101C-4型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱 上海一恒科學(xué)儀器有限公司；QE-200萬能粉碎機(jī) 浙江屹立工貿(mào)有限公司；LE204E/02型電子分析天平 瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司；ZNCL-DJG型多聯(lián)磁力攪拌器河南愛博特科技發(fā)展有限公司；WP-25A型電熱恒溫培養(yǎng)箱 天津市意博高科實(shí)驗(yàn)儀器廠；HH-S24s型數(shù)顯恒溫水浴鍋 金壇市大地自動(dòng)化儀器廠；KA-1000型高速離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠。

1.3 方法

1.3.1 米糠預(yù)處理

參考本課題組前期優(yōu)化得到的方法[8]對(duì)米糠進(jìn)行預(yù)處理，具體步驟：取同批次的米糠于60 ℃烘干后粉碎過60 目篩，將篩下部分加入4 倍體積的石油醚，于室溫下浸泡30 min，真空抽濾收集殘?jiān)?，重?fù)脫脂3 次，再用4 倍體積的80%乙醇清洗殘留石油醚，干燥后粉碎得脫脂米糠。

1.3.2 超聲輔助酶法提取SDF

參考本課題組前期響應(yīng)面優(yōu)化提取方法[8]得到SDF提取的最優(yōu)工藝，具體步驟：稱取一定質(zhì)量的脫脂米糠，按照1∶24（m/V）的料液比加入純水，用醋酸-醋酸鈉緩沖液調(diào)pH值至5.0，添加6%的木瓜蛋白酶于60 ℃下酶解1 h后，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)5.3%添加量加入纖維素酶，在功率為415 W條件下超聲5 min。酶解結(jié)束后抽濾濃縮，加入4 倍體積無水乙醇沉淀，過濾后烘干粉碎濾渣，即得SDF。

1.3.3 米糠SDF常規(guī)成分分析

灰分含量的測(cè)定參考GB/T 5009.4—2003《食品中灰分的測(cè)定》；蛋白質(zhì)含量的測(cè)定參考GB/T 5009.5—2003《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》；膳食纖維含量的測(cè)定參考GB/T 5009.88—2008《食品中膳食纖維的測(cè)定》。

1.3.4 米糠SDF理化特性測(cè)定

1.3.4.1 膨脹力的測(cè)定

膨脹力（swelling，SW）的測(cè)定參照文獻(xiàn)[9]，稱取米糠SDF 100 mg放入盛有純水并帶有刻度體積為15 mL的玻璃試管中，加純水5 mL，振勻后在室溫下放置24 h，觀察膳食纖維樣品在試管中的自由膨脹體積，即讀取液體中膳食纖維的體積。膨脹力用每克干物質(zhì)的膨脹體積來表示，計(jì)算如式（1）所示。

1.3.4.2 持水力的測(cè)定

持水力（water holding capacity，WHC）的測(cè)定參照Sangnark等[10]的方法，稱取米糠SDF 1 g樣品放入100 mL燒杯中，加入20 ℃純水20 mL，常溫下浸泡1 h后，在定量濾紙上瀝干樣品水分，并將其迅速轉(zhuǎn)入表面皿中稱質(zhì)量。按式（2）計(jì)算持水力。

1.3.4.3 結(jié)合水力的測(cè)定

結(jié)合水力的測(cè)定參照文獻(xiàn)[11]，將0.1 g米糠SDF樣品浸泡于25 mL 4 ℃的純水中，4 000 r/min離心1 h，除去上清液，殘留物于G-2砂芯坩堝中靜置1 h，稱取該殘留物質(zhì)量m1，然后在120 ℃下干燥2 h后，再次稱質(zhì)量m2，兩者差值即為所結(jié)合水的質(zhì)量。結(jié)合水力計(jì)算公式如式（3）所示。

1.3.4.4 持油力的測(cè)定

持油力（oil holding capability，OHC）的測(cè)定按照于濟(jì)洋[12]的方法略作改進(jìn)。準(zhǔn)確稱取1 g米糠SDF置于15 mL的離心管中，加入10 mL食用花生油，靜置1 h，攪拌均勻，然后將混合物3 500 r/min離心30 min，棄去上清液并用濾紙將離心管內(nèi)壁多余油脂吸干，靜置5 min，最后稱量剩余殘?jiān)馁|(zhì)量，以每克干物質(zhì)所帶油脂質(zhì)量量表示持油力，重復(fù)3 次實(shí)驗(yàn)。持油力的計(jì)算如式（4）所示。

1.3.5 陽(yáng)離子交換能力的測(cè)定

陽(yáng)離子交換能力的測(cè)定參照文獻(xiàn)[13]，準(zhǔn)確稱取米糠SDF樣品300 mg，溶解于30 mL 0.01 mol/L HCl溶液中，在4 ℃下過夜，用0.1 mol/L NaOH溶液滴定，記錄NaOH溶液消耗體積和pH值變化，作NaOH溶液體積和pH值關(guān)系圖。以不加樣品的30 mL 0.01 mol/L HCl溶液為空白對(duì)照。

1.3.6 溶解性的測(cè)定

溶解性的測(cè)定參照文獻(xiàn)[14]方法，稱取200 mg米糠SDF樣品于離心管中，加入5 mL純水，分別在20、40、60、80、100 ℃下攪拌30 min，3 000 r/min離心20 min后將上清液倒入玻璃皿中，冷凍干燥后稱質(zhì)量。溶解度以加入每毫升純水?dāng)嚢韬箅x心所得上清液中固形物的質(zhì)量表示。以溫度為橫坐標(biāo)，溶解度為縱坐標(biāo)作圖。溶解度的計(jì)算如式（5）所示。

1.3.7 傅里葉變換紅外光譜分析

傅里葉變換紅外光譜分析參照文獻(xiàn)[15]方法，精確稱取干燥的米糠SDF樣品1 mg于瑪瑙研缽中，加入100 mg干燥的KBr晶體，在紅外燈照射下輕輕研磨至極細(xì)混勻，用壓片機(jī)壓片，制成一定直徑和厚度的透明片，用紅外分光光度計(jì)于400～4 000 cm-1中紅外區(qū)掃描，測(cè)定傅里葉變換紅外光譜曲線。

1.3.8 掃描電子顯微鏡分析

掃描電子顯微鏡分析參照文獻(xiàn)[16]，將經(jīng)真空冷凍干燥后的米糠SDF粉碎后，采用離子濺射方法對(duì)樣品進(jìn)行表面鍍金，置于JSM-6380LV型掃描電子顯微鏡下觀察，加速電壓為15 kV，分別放大100 、1 000、5 000 倍以觀察米糠SDF的形貌。

1.3.9 抗氧化活性的測(cè)定

1.3.9.1 DPPH自由基清除率的測(cè)定

1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH）自由基清除率的測(cè)定參照文獻(xiàn)[17]方法。準(zhǔn)確稱取DPPH 0.002 6 g，用無水甲醇稀釋后使其在517 nm波長(zhǎng)處吸光度為0.600±0.020，以此作為對(duì)照，記為A對(duì)照。測(cè)定時(shí)，按照樣液∶DPPH工作液為1∶39（V/V）配制反應(yīng)液，避光孵育30 min后測(cè)定吸光度，記為A樣品。按式（6）計(jì)算其DPPH自由基清除率。

1.3.9.2 ABTS+·清除能力測(cè)定

參照肖越[18]的方法并略作改進(jìn)，將等量的7 mmol/L 2,2’-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（2,2’-azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate)，ABTS）溶液與2.45 mmol/L過硫酸鉀混合，于室溫下避光反應(yīng)靜置過夜，以制備ABTS儲(chǔ)備液。用純水將ABTS溶液稀釋直至其在734 nm波長(zhǎng)處吸光度為0.700±0.020[19]，取試管分別加入50 μL不同質(zhì)量濃度的米糠SDF樣品液，再加入4 mL ABTS溶液，搖勻反應(yīng)6 min后測(cè)定其在734 nm波長(zhǎng)處的吸光度A1，再分別用純水代替樣品液和ABTS溶液測(cè)得吸光度A2和A3。按式（7）計(jì)算其ABTS+·清除率。

式中：A1為4 mL ABTS溶液+50 μL SDF溶液的吸光度；A2為50 μL SDF溶液+4 mL純水的吸光度；A3為4 mL ABTS溶液+50 μL純水的吸光度。

1.3.9.3 FRAP法測(cè)米糠SDF總抗氧化活性

采用鐵離子還原能力（ferric reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP）分析法評(píng)估米糠SDF的總抗氧化活性。參考Benzie等[20]的研究方法并略進(jìn)行改進(jìn)。分別配制質(zhì)量濃度為4、5、6、7、8、9、10 mg/mL的米糠SDF溶液作為FRAP工作液。分別移取樣品液0.1 mL，加入3 mL FRAP工作液，混勻后使用超純水作空白，在593 nm波長(zhǎng)處測(cè)定其在37 ℃下反應(yīng)不同時(shí)間的吸光度，由FeSO4標(biāo)準(zhǔn)曲線可查得相對(duì)應(yīng)的FeSO4濃度，對(duì)不同質(zhì)量濃度的樣品對(duì)Fe3+的還原能力隨時(shí)間的變化關(guān)系進(jìn)行比較研究，以FeSO4的當(dāng)量濃度來反映樣品的FRAP。樣品的FeSO4當(dāng)量濃度越大表示其還原能力越強(qiáng)。

2 結(jié)果與分析

2.1 米糠SDF常規(guī)成分分析結(jié)果

對(duì)超聲輔助酶法優(yōu)化提取條件下所得的米糠SDF產(chǎn)品進(jìn)行常規(guī)成分分析，其中水溶性纖維含量為（79.52±0.07）%，純度較高。在米糠SDF的提取過程中，脂肪、淀粉等物質(zhì)經(jīng)過脫脂、加熱、酶解、乙醇沉淀后被清除，蛋白質(zhì)和灰分殘余量較少，分別為（7.82±0.13）%、（5.71±0.11）%。

2.2 米糠SDF理化特性分析結(jié)果

對(duì)優(yōu)化提取的米糠SDF進(jìn)行理化特性指標(biāo)測(cè)定，米糠SDF的持水力為（3.16±0.15）g/g，高于苦蕎麩皮膳食纖維的持水力[21]，與豆渣SDF相近[22]；持油力為（0.99±0.08） g/g、溶脹性為（1.39±0.12）mL/g；結(jié)合水力為（4.18±0.10）g/g，遠(yuǎn)高于花生殼膳食纖維[23]。所以優(yōu)化提取的米糠SDF具有較好的持水性、持油性、溶脹性和結(jié)合水力。

2.3 陽(yáng)離子交換能力分析結(jié)果

膳食纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有的羧基、羥基和氨基等側(cè)鏈基團(tuán)，可產(chǎn)生類似的弱酸性陽(yáng)離子交換樹脂的作用，可以與Ca2+、Zn2+、Cu2+、Pb2+等離子進(jìn)行可逆交換。這種可逆的交換作用，并不是單純的結(jié)合從而減少機(jī)體對(duì)離子的吸收，而是改變離子的瞬時(shí)濃度，一般是通過稀釋并延長(zhǎng)它們的轉(zhuǎn)換時(shí)間，從而影響消化道的pH值、滲透壓及氧化還原電位等，并提供一個(gè)緩沖體系更強(qiáng)環(huán)境以利于消化[24]。由圖1可知，空白溶液初始pH值為1.5，米糠SDF的初始pH值為2.98，溶液滴定至滴定終點(diǎn)所消耗NaOH溶液的體積分別為5.04 mL和9.45 mL，已知曲線的斜率越大其陽(yáng)離子交換能力越差[25]，兩曲線對(duì)比可看出米糠SDF具有較強(qiáng)的陽(yáng)離子交換能力，對(duì)液體環(huán)境中pH值的改變能起到一定稀釋緩沖的作用。

圖1 米糠水溶性膳食纖維的陽(yáng)離子交換能力Fig. 1 Cation exchange capability of SDF from rice bran

2.4 溶解性分析結(jié)果

膳食纖維的溶解性對(duì)其生理活性的發(fā)揮有重要影響，SDF更易被腸道內(nèi)的細(xì)菌所發(fā)酵。膳食纖維的溶解性基本取決于樣品的分子組成和結(jié)構(gòu)[26]，米糠SDF作為一種可溶性成分，溶解度直接決定它的品質(zhì)，本實(shí)驗(yàn)測(cè)定了不同溫度對(duì)米糠SDF溶解度的影響。

圖2 溫度對(duì)米糠SDF溶解度的影響Fig. 2 Effect of temperature on the solubility of SDF from rice bran

如圖2所示，米糠SDF的溶解度隨著溫度的升高而逐漸上升，在20～40 ℃之間時(shí)，其溶解度隨溫度的升高上升明顯，而溫度高于40 ℃后，米糠SDF的溶解度隨溫度升高而緩慢上升，并逐漸趨于飽和，最高達(dá)到（0.12±0.02）g/mL。分析溶解度隨溫度升高的原因可能是熱力作用破壞了纖維多糖分子側(cè)鏈間的氫鍵和離子鍵[27]，分子鏈被切斷，使分子質(zhì)量降低，溶解度提高。因此當(dāng)米糠SDF作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑或功能添加劑應(yīng)用在食品加工生產(chǎn)中時(shí)，可通過適當(dāng)?shù)丶訜峁に噥硖岣咂淙芙舛?，從而使其得到更有效、合理的利用?/p>

2.5 傅里葉變換紅外光譜分析結(jié)果

為分析優(yōu)化提取方法對(duì)米糠SDF纖維結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)米糠原料和提取所得的米糠SDF進(jìn)行了紅外光譜實(shí)驗(yàn)。由圖3b可知，經(jīng)優(yōu)化提取得到的米糠SDF其特征吸收峰的位置和峰形與原料米糠相比大體相似。進(jìn)一步分析圖3a可知，米糠SDF在1 078.21 cm-1存在較大吸收峰，是由兩種C—O伸縮振動(dòng)引起的，分別為C—O—H和糖環(huán)C—O—C，或者由一級(jí)醇的O—H變角振動(dòng)引起，因此分子存在C—O—H和糖環(huán)C—O—C結(jié)構(gòu)[28]。1 670.53 cm-1波數(shù)處為C＝O的伸縮振動(dòng)區(qū)，出現(xiàn)的吸收峰是糖分子中羰基的吸收峰，說明米糠SDF中存在糖醛酸。894.84 cm-1處出現(xiàn)了β-吡喃糖C—H變角振動(dòng)的特征吸收峰；在848.68 cm-1波數(shù)處出現(xiàn)的弱小尖峰，說明SDF中存在α-型吡喃糖[29]。600 cm-1波數(shù)處是糖分子中β-型的C—H直立鍵的變角振動(dòng)吸收。米糠SDF在3 300.2 cm-1左右的吸收峰變的更寬更強(qiáng)，是由O—H伸縮振動(dòng)引起的，說明米糠SDF中處于締合狀態(tài)的氫鍵較多。

圖3 米糠SDF的傅里葉變換紅外光譜圖Fig. 3 Fourier transform infrared spectra of SDF from rice bran

2.6 掃描電子顯微鏡分析結(jié)果

對(duì)米糠SDF進(jìn)行超微結(jié)構(gòu)分析，分別在不同放大倍數(shù)下掃描米糠原料和米糠SDF樣品，得到掃描電子顯微鏡圖如圖4所示。

圖 4 脫脂米糠和米糠SDF的掃描電子顯微鏡圖Fig. 4 SEM micrographs of defatted rice bran and SDF

其中圖4a、c、e為粉碎后的脫脂米糠原料，從圖中可看出，脫脂米糠原料結(jié)構(gòu)緊湊，含有大小不一的片狀物以及粒狀顆粒和光滑球狀物，可見脫脂米糠原料中除了膳食纖維外，還含有大量淀粉和蛋白質(zhì)。圖4b、d、f為真空冷凍干燥的米糠SDF，圖中米糠SDF結(jié)構(gòu)分散，多為形狀不規(guī)則的小片狀物且顆粒較小，可能由于米糠原料經(jīng)超聲輔助酶解處理后，分子鏈斷裂，IDF分解成SDF，分子質(zhì)量降低，聚合度也隨之下降。除片狀纖維外還間雜少許顆粒物，幾乎沒有球狀淀粉，可見膳食纖維含量高，經(jīng)優(yōu)化提取已去除淀粉和大部分蛋白，且在高倍數(shù)掃描電子顯微鏡下可觀察到SDF表面有許多蜂窩狀小孔，可能是由于米糠SDF產(chǎn)品易溶于水，在提取過程中與空氣中的水分相結(jié)合形成交聯(lián)的狀態(tài)，導(dǎo)致超微結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)小孔[30]。從超微結(jié)構(gòu)分析可推測(cè)，超聲輔助酶法所得的米糠SDF純度高，溶解性較好。

2.7 米糠SDF抗氧化性分析

2.7.1 米糠SDF對(duì)DPPH自由基和ABTS+·的清除作用

圖5 米糠SDF對(duì)DPPH自由基（A）和ABTS＋ ·（B）的清除作用Fig. 5 Free radical scavenging effect of SDF

圖5 A是不同質(zhì)量濃度的米糠SDF對(duì)DPPH自由基清除率的影響，陽(yáng)性對(duì)照2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol，BHT）在4～10 mg/mL范圍內(nèi)對(duì)DPPH自由基清除率明顯比米糠SDF強(qiáng)。而隨著樣品的質(zhì)量濃度增加，米糠SDF對(duì)DPPH自由基清除率逐漸提高。從8 mg/mL開始，米糠SDF對(duì)DPPH自由基的清除率開始趨于穩(wěn)定。10 mg/mL的米糠SDF對(duì)DPPH自由基清除率為20.27%。

圖5B是米糠SDF對(duì)ABTS+·清除率的分析，抗氧化劑VC為純品，當(dāng)其質(zhì)量濃度為4～10 mg/mL時(shí)，對(duì)ABTS+·的清除率高達(dá)98%左右，明顯優(yōu)于米糠SDF，且隨質(zhì)量濃度變化不明顯；而米糠SDF的ABTS+·清除率隨質(zhì)量濃度的升高而具有明顯上升趨勢(shì)，當(dāng)米糠SDF質(zhì)量濃度為10 mg/mL時(shí)，ABTS+·清除率達(dá)到58.97%。

2.7.2 米糠SDF總抗氧化活性分析結(jié)果

米糠SDF的FRAP可按標(biāo)準(zhǔn)曲線換算成FeSO4當(dāng)量濃度來反映。對(duì)不同質(zhì)量濃度的米糠SDF的總抗氧化能力進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果如圖6所示，隨著米糠SDF的質(zhì)量濃度升高，其FRAP逐漸增大，米糠SDF的質(zhì)量濃度在10 mg/mL時(shí)，其FRAP與0.719 mmol/L的FeSO4相當(dāng)。

圖6 米糠SDF的抗氧化能力Fig. 6 FRAP of SDF from rice bran

3 討 論

我國(guó)對(duì)米糠的利用多限于制油和用作飼料，有效利用率很低，經(jīng)濟(jì)效益不高。因此研究開發(fā)米糠深加工產(chǎn)品，對(duì)提高我國(guó)稻谷加工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和資源利用率都具有重要意義。而脫脂米糠中膳食纖維含量高，是加工膳食纖維的良好來源。因此米糠SDF的研究具有廣闊的開發(fā)空間和市場(chǎng)前景。

本實(shí)驗(yàn)研究?jī)?yōu)化提取得到的米糠SDF純度較高，蛋白質(zhì)和灰分含量少，可作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑和添加劑，應(yīng)用于面包、餅干、乳粉、乳制品等產(chǎn)品中。對(duì)優(yōu)化提取的米糠SDF進(jìn)行理化特性分析和抗氧化活性分析，結(jié)果表明米糠SDF具有較好的持水性、持油性、溶脹性和結(jié)合水力。水在食品加工中起著重要的作用，米糠SDF的高持水性可增加人體排便的體積與速度，減輕直腸壓力，使有毒物質(zhì)及時(shí)排出體外[16]；而溶脹性的提高，使得復(fù)水之后體積變大，可引起飽腹感，并影響機(jī)體對(duì)食物成分可利用碳水化合物等的消化吸收，對(duì)預(yù)防肥胖癥大有益處[24]；較高的結(jié)合水力有利于食品加工過程產(chǎn)品形成組織結(jié)構(gòu)，以防食品脫水收縮，減少食品水分和香味的散失；而良好的持油力可以改善食品口感、風(fēng)味和穩(wěn)定性，并且能防止食品中的油脂氧化酸敗，延長(zhǎng)其貨架期。本課題組的研究結(jié)果除發(fā)現(xiàn)米糠SDF具有一定的抗氧化性外，還發(fā)現(xiàn)了米糠SDF有良好的抗炎功效[31]，這無疑極大地增強(qiáng)加了其在保健品和功能性食品中的應(yīng)用價(jià)值。這樣不僅可以利用米糠SDF來改善人們的膳食結(jié)構(gòu)，提高人們的健康水平，還可以減少資源浪費(fèi)，大大提高了米糠的利用價(jià)值。此外，有關(guān)米糠SDF的抗氧化機(jī)理及體內(nèi)的抗氧化活性還有待進(jìn)一步研究。

[1] 何余堂, 高虹妮, 解玉梅, 等. 扁杏仁皮中膳食纖維的制備及理化性能研究[J]. 食品科技, 2013, 38(2): 69-74. DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2013.02.049.

[2] THEUWISSEN E, MENSINK R P. Water-soluble dietary fibers and cardiovascular disease[J]. Physiology & Behavior, 2008, 94(2): 285-292. DOI:10.1016/j.physbeh.2008.01.001.

[3] RAMAN M, DOBLE M. κ-Carrageenan from marine red algae,Kappaphycus alvarezii: a functional food to prevent colon carcinogenesis[J]. Journal of Functional Foods, 2015, 15: 354-364.DOI:10.1016/j.jf f.2015.03.037.

[4] 唐孝青, 焦凌霞, 樊明濤, 等. 梨渣可溶性膳食纖維的提取及抗氧化特性[J]. 西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2010, 19(9): 93-98.

[5] 吳占威, 胡志和, 鄔雄志. 豆渣膳食纖維及豆渣超微化制品對(duì)小鼠腸道菌群的影響[J]. 食品科學(xué), 2013, 34(3): 271-275.

[6] 賴蓓蕾, 金寒冰, 方麗, 等. 壇紫菜水溶膳食纖維二次正交旋轉(zhuǎn)組合法提取工藝的優(yōu)化及其抗油脂氧化研究[J]. 食品工業(yè)科技, 2014,35(16): 206-211. DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2014.16.038.

[7] GUEVARA-CRUZ M, TORRES N, TOVAR A R, et al. A genetic variant of the CAPN10 gene in Mexican subjects with dyslipidemia is associated with increased HDL-cholesterol concentrations after the consumption of a soy protein and soluble fiber dietary portfolio[J].Nutricion Hospitalaria, 2014, 30(3): 671-677. DOI:10.3305/nh.2014.30.3.7611.

[8] 朱鳳霞, 梁盈, 林親錄, 等. 響應(yīng)面法優(yōu)化超聲輔助酶法提取米糠水溶性膳食纖維[J]. 食品工業(yè)科技, 2015, 36(14): 194-198.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2015.14.032.

[9] 張佰榮, 姚婷, 孫茂成. 南瓜中膳食纖維提取工藝的研究[J]. 吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào), 2014, 31(11): 42-45.

[10] SANGNARK A, NOOMHONN A. Effect of particle sizes on functional properties of dietary fibre prepared from sugar cane bagasse[J]. Food Chemistry, 2003, 80(2): 221-225. DOI:10.1016/S0308-8146(02)00257-1.

[11] 鄭紅艷. 小米麩皮膳食纖維的提取及成分和功能性質(zhì)研究[D].重慶: 西南大學(xué), 2010: 36.

[12] 于濟(jì)洋. 菊芋全粉特性及功能強(qiáng)化機(jī)理與作用研究[D]. 沈陽(yáng): 沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué), 2014: 32.

[13] FAGAN C C, O’DONNELL C P, CULLEN P J, et al. The effect of dietary fibre inclusion on milk coagulation kinetics[J]. Journal of Food Engineering, 2006, 77(2): 261-268. DOI:10.1016/j.jfoodeng.2005.06.030V.

[14] 劉銳雯. 木薯膳食纖維的提取工藝及理化性質(zhì)的研究[D]. 廈門: 廈門大學(xué), 2014: 25.

[15] 鐘艷萍. 水溶性膳食纖維的制備及性能研究[D]. 廣州: 華南理工大學(xué), 2011: 67.

[16] GUPTA P, PREMAVALLI K S. Effect of particle size reduction on physicochemical properties of ashgourd (Benincasa hispida) and radish (Raphanus sativus) fibres[J]. International Journal of Food Sciences & Nutrition, 2010, 61(1): 18-28.

[17] SUN T, HO C T. Antioxidant activities of buckwheat extracts[J].Food Chemistry, 2005, 90(4): 743-749. DOI:10.1016/j.foodchem.2004.04.035.

[18] 肖越. 互葉白千層多糖的提取分離及抗氧化活性研究[D]. 武漢: 華中農(nóng)業(yè)大學(xué), 2013: 36.

[19] TUNCEL N B, YILMAZ N. Gamma-oryzanol content, phenolic acid prof i les and antioxidant-activity of rice milling fractions[J]. European Food Research & Technology, 2011, 233: 577-585. DOI:10.1007/s00217-011-1551-4.

[20] BENZIE F, STRAIN J. The ferric reducing ability of plasma (FRAP)as a measure of “antioxidant-power”: the FRAP assay[J]. Analytical Biochemistry, 1996, 239(1): 70-76. DOI:10.1006/abio.1996.0292.

[21] 周小理, 錢韻芳, 周一鳴. 酶法處理對(duì)苦蕎麩皮膳食纖維物性的影響[J]. 食品科學(xué), 2011, 32(3): 36-39.

[22] 王慶玲, 董娟, 汪繼亮. 豆渣中可溶性膳食纖維提取工藝的研究[J].中國(guó)釀造, 2011, 30(3): 135-138.

[23] 朱妞, 吳麗萍. 花生殼膳食纖維理化特性研究[J]. 糧食與油脂,2014(2): 38-41.

[24] 宋江良. 高活性非水溶性茶葉膳食纖維提取及其功能性研究[D]. 福州: 福建農(nóng)林大學(xué), 2011: 11-12.

[25] 劉靜娜, 莊遠(yuǎn)紅, 黃志娜, 等. 蘆筍皮和莖中膳食纖維的提取及功能性質(zhì)的比較[J]. 食品科技, 2014, 39(12): 269-272. DOI:10.13684/j.cnki.spkj.2014.12.056.

[26] SHIVRAJ H N, SE W P. Total, soluble, and insoluble dietary fibre contents of wild growing edible mushrooms[J]. Czech Journal of Food Sciences, 2014, 32(3): 302-307.

[27] DAOU C, ZHANG H. Physico-chemical properties and antioxidant activities of dietary fi ber derived from defatted rice bran[J]. Advance Journal of Food Science and Technology, 2011, 3(5): 339-347.

[28] 劉暢. 沙棘粕水溶性膳食纖維的制備及應(yīng)用[D]. 哈爾濱: 東北農(nóng)業(yè)大學(xué), 2010: 44.

[29] 楊陽(yáng). 蘋果水溶性膳食纖維硫酸酯化改性的研究[D]. 西安: 陜西科技大學(xué), 2014: 11-12.

[30] 邵娟娟. 豌豆皮水溶性膳食纖維的制備及性質(zhì)研究[D]. 無錫: 江南大學(xué), 2011: 24.

[31] LIU B, LIN Q L, YANG T, et al. Oat β-glucan ameliorates dextran sulfate sodium (DSS)-induced ulcerative colitis in mice[J]. Food &Function, 2015, 6(11): 3454-3463. DOI:10.1039/c5fo00563a.

Physicochemical Properties and Antioxidant Activity of Water-Soluble Dietary Fiber from Rice Bran

HUANG Ping, LIN Qinlu, ZHU Fengxia, WANG Yuqian, CUI Xiaoji, LIANG Ying*
(National Engineering Laboratory for Rice and By-Product Deep Processing, Central South University of Forestry and Technology,Changsha 410004, China)

This study evaluated the physicochemical and functional properties of water-soluble dietary fi ber (SDF) prepared by ultrasonic-assisted cellulase hydrolysis of defatted rice bran. The SDF, with a high purity of (79.52 ± 0.07)%, had low protein and ash contents of (7.82 ± 0.13)% and (5.71 ± 0.11)%, respectively. The SDF had good physical and chemical properties; its water-holding capacity was (3.16 ± 0.15) g/g, oil-holding capacity (0.99 ± 0.08) g/g, swelling capacity (1.39± 0.12) mL/g, and water-binding capacity (4.18 ± 0.10) g/g. It was also found that the SDF had cation exchange capacity,and its solubility was positively proportional to temperature. Fourier transform infrared spectral analysis indicated the presence of some associated hydrogen bond in the SDF. Scanning electron microscopic analysis conf i rmed its high purity.Furthermore, the SDF exhibited strong antioxidant capacity in a concentration-dependent manner, which was determined to be 20.27% and 58.97% in the scavenging of 1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl and 2,2’-azinobis-(3-ethylbenzthiazoline-6-sulphonate) radicals at 10 mg/mL, respectively.

rice bran; water-soluble dietary fi ber; physicochemical properties; antioxidant activity

10.7506/spkx1002-6630-201723003

TS201.2

A

1002-6630（2017）23-0014-06

黃萍, 林親錄, 朱鳳霞, 等. 米糠水溶性膳食纖維理化特性及抗氧化性[J]. 食品科學(xué), 2017, 38(23): 14-19.

10.7506/spkx1002-6630-201723003. http://www.spkx.net.cn

HUANG Ping, LIN Qinlu, ZHU Fengxia, et al. Physicochemical properties and antioxidant activity of water-soluble dietary fi ber from rice bran[J]. Food Science, 2017, 38(23): 14-19. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-201723003. http://www.spkx.net.cn

2017-04-20

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目（31201348）；國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（31571874）；

湖南省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（2017JJ2410）；2016湖湘青年科技創(chuàng)新人才項(xiàng)目（2016RS3033）；

糧油深加工與品質(zhì)控制2011湖南省協(xié)同創(chuàng)新項(xiàng)目；中南林業(yè)科技大學(xué)研究生教材建設(shè)項(xiàng)目（2015JC03）

黃萍（1992—），女，碩士研究生，研究方向?yàn)榉肿訝I(yíng)養(yǎng)學(xué)。E-mail：532130421@qq.com

*通信作者：梁盈（1981—），女，副教授，博士，研究方向?yàn)榉肿訝I(yíng)養(yǎng)學(xué)。E-mail：liangying498@163.com