超微化雷竹筍膳食纖維的結(jié)構(gòu)表征及其功能特性

李 璐，黃 亮,2,*，蘇 玉，付曉康

（1.中南林業(yè)科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，特醫(yī)食品加工湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410004；2.稻谷及副產(chǎn)物深加工國家工程實(shí)驗(yàn)室，湖南 長沙 410004）

雷竹筍（Phyllostachys praecox）是一種高纖維、高蛋白、低脂肪的天然綠色食品[1-2]，具有出筍早、產(chǎn)量高、效益高等特點(diǎn)，并有較高的營養(yǎng)價(jià)值和商品價(jià)值，多產(chǎn)于南方地區(qū)[3]。新鮮雷竹筍的貯藏期較短，易變質(zhì)和老化，目前多以清水罐裝、筍干等形式銷售[4]，該方式加工過程簡單，產(chǎn)品的附加值低。由于雷竹筍中膳食纖維（dietary fiber，DF）含量豐富，可溶性DF（soluble DF，SDF）質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于10%，為高品質(zhì)DF，經(jīng)常食用有助于清理腸道，降低結(jié)腸癌、高血脂等疾病的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，有“素食第一品”的美譽(yù)[5]。因此，近年來對(duì)雷竹筍的研究多集中于保鮮技術(shù)及DF的開發(fā)利用。陳琬盈等[6]發(fā)現(xiàn)雷竹筍DF（Phyllostachys praecox dietary fiber，PPDF）中SDF含量顯著高于小麥、青竹，同時(shí)PPDF對(duì)膽固醇等物質(zhì)的吸附性更強(qiáng)；Li Xiufen等[7]發(fā)現(xiàn)在預(yù)防肥胖等方面竹筍DF優(yōu)于其他DF；李秀芬等[8]的專利中顯示竹筍DF的水合性質(zhì)優(yōu)于其他DF。以上研究均表明開發(fā)利用PPDF是新的研究方向，對(duì)促進(jìn)竹筍食品資源的開發(fā)利用有著重大的意義。將雷竹筍殘?jiān)械腄F提取出來加以利用，能實(shí)現(xiàn)農(nóng)副產(chǎn)品的綜合利用，提高產(chǎn)品的附加值，減少資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

超微粉碎指通過物理的剪切技術(shù)克服物料內(nèi)部的凝聚力使物料粒徑減小。目前DF的細(xì)化處理是國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)，超微粉碎作為一種極為有效的物理改性方法，不僅能減小DF的粒徑，而且能提高SDF的含量[9-10]。相關(guān)研究表明，DF的功能主要與SDF的含量、SDF和不溶性DF（insoluble DF，IDF）的比例、DF的粒徑等密切相關(guān)[11-12]，但目前多集中于對(duì)豆渣[13]、麩皮[14]、甘薯[15]等DF超微化研究，對(duì)PPDF的結(jié)構(gòu)及功能特性關(guān)系的研究較少。同時(shí)，由于PPDF自身韌性強(qiáng)、易膨脹等特性，對(duì)其超微化處理較困難，目前鮮有粉碎方法適合處理PPDF。李安平等[16]采用行星式球磨機(jī)超微化處理竹筍DF，其只有10%粒徑在（37.40±2.83）μm，并未達(dá)到超微粉體的標(biāo)準(zhǔn)。但其在研究不同粒徑竹筍DF的功能性質(zhì)中發(fā)現(xiàn)，粒徑小的DF的功能特性顯著增強(qiáng)，同時(shí)SDF含量增加。李荷[17]將雷竹筍粉體經(jīng)超微粉碎機(jī)處理，平均粒徑為30.76 μm，發(fā)現(xiàn)隨粒徑的減小SDF含量增加，體外結(jié)合膽固醇等能力增強(qiáng)，更有利于在粉體中的應(yīng)用。本實(shí)驗(yàn)以PPDF為原料，采用重壓研磨及氣流粉碎兩種粉碎方式，研究不同超微化處理方式對(duì)PPDF結(jié)構(gòu)、水合性質(zhì)及體外結(jié)合膽固醇能力等的影響，探究合適的粉碎處理方式，以期提高PPDF的功能特性，拓寬其應(yīng)用范圍。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

雷竹筍產(chǎn)自江西弋陽，營養(yǎng)成分為水分86.34%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）、可溶性蛋白質(zhì)2.95%、可溶性糖1.65%、粗纖維0.72%、淀粉2.59%、脂肪0.42%；PPDF由中南林業(yè)科技大學(xué)稻谷及副產(chǎn)物深加工國家工程實(shí)驗(yàn)室自制（復(fù)合酶解法）；雞蛋為市售。

膽固醇、膽酸鈉、糠醛、鄰苯二甲醛、冰乙酸、濃硫酸、亞硝酸鈉、對(duì)氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺四乙酸、氫氧化鈉、鹽酸（均為分析純） 國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

萬能粉碎機(jī)、ZKY-303 BS超微粉碎機(jī) 北京中科浩宇有限公司；Micron Jet Mill Pilot氣流粉碎機(jī) 諾澤流體科技（上海）有限公司；MS 2000激光粒度分析儀英國馬爾文儀器公司；XD-2自動(dòng)X射線粉末衍射儀 北京普析通用儀器有限公司；STA 449 F3同步分析儀 德國耐馳儀器有限公司；JSM-6380 LV掃描電子顯微鏡日本電子株式會(huì)社武漢所；IRTracer-100傅里葉變換紅外光譜儀、GC-MS 2010氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）儀、UV 2000紫外分光光度計(jì) 日本島津公司；NOVA 1000e全自動(dòng)比表面積與孔徑分析儀 美國Quantachrome Instruments公司。

1.3 方法

1.3.1 PPDF的超微化處理

將利用復(fù)合酶解法制備的PPDF采用萬能粉碎機(jī)粉碎10 min，過100 目篩為普通粉碎處理的膳食纖維（C-PPDF）；粗粉碎的PPDF以1 000 r/min研磨30 min，通過氣流分級(jí)得到重壓研磨粉碎處理的膳食纖維（Z-PPDF）；氣流粉碎機(jī)以壓力1 100 Pa、物料處理量2.5 g/h氣流分級(jí)得到氣流粉碎處理的膳食纖維（M-PPDF）。處理后的PPDF于棕色瓶室溫貯藏備用。

1.3.2 PPDF基本成分測定

水分含量參照GB 5009.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》采用質(zhì)量法測定；蛋白質(zhì)含量參照GB 5009.5—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中蛋白質(zhì)的測定》通過自動(dòng)定氮儀測定，折算系數(shù)6.25；脂肪含量參照GB 5009.6—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中脂肪的測定》采用索氏抽提法測定；灰分含量參照GB 5009.4—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中灰分的測定》采用直接灰化法測定；總膳食纖維（total dietary fiber，TDF）、SDF、IDF的含量參照GB 5009.88—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膳食纖維的測定》測定。

1.3.3 PPDF粒徑及比表面積的測定

取適量的PPDF粉末，用蒸餾水作為分散劑，使其質(zhì)量分?jǐn)?shù)在0.01%～0.10%之間，并通過超聲輔助使其分散均勻，設(shè)定折射率1.460，顆粒吸收率0.1，分散劑折射率1.33，粒徑測定范圍0.01～10 000 μm[18]。PPDF在60 ℃脫氣30 min后，采用低溫氮吸附法于全自動(dòng)比表面積與孔徑分析儀中測定。

1.3.4 PPDF傅里葉變換紅外光譜測定

取2 mg適當(dāng)干燥后的樣品加入200 mg充分干燥的KBr粉末于瑪瑙研缽中研磨，直至完全研細(xì)混勻，將研磨好的粉末均勻加入壓膜器內(nèi)，壓片5 min，然后迅速取出放入儀器中掃描，掃描波數(shù)400～4 000 cm-1，掃描次數(shù)32 次，掃描分辨率4 cm-1[19]。

1.3.5 PPDF X射線衍射光譜的測定

取適量干燥后的PPDF于樣品槽中用玻璃板壓平，將其置于自動(dòng)X射線衍射儀中[20]。參數(shù)設(shè)置：λ＝0.156，管壓36 kV，管流20 mA，Cu靶，掃描速率4（°）/min，掃描范圍5°～70°，掃描頻率0.02（°）/步。

1.3.6 PPDF熱穩(wěn)定性的測定

通過同步分析儀得到熱重分析（thermogravimetric analysis，TGA）及差示掃描量熱（differential scanning calorimeter，DSC）數(shù)據(jù)，對(duì)PPDF的熱穩(wěn)定性進(jìn)行綜合分析。參考董文成[21]的方法略作修改，稱取6.00～8.00 mg干燥后的樣品于氧化鋁坩堝中壓蓋處理后于樣品池中進(jìn)行分析。升溫范圍25～800 ℃，升溫速率10 ℃/min，保護(hù)氣體為氮?dú)猓魉?0 mL/min，載氣氮?dú)饬魉?0 mL/min，空氣流速25 mL/min。質(zhì)量損失率和質(zhì)量殘留量由儀器軟件自動(dòng)分析得到。

1.3.7 PPDF掃描電子顯微鏡觀察

取適量干燥后的樣品用雙面膠固定在樣品臺(tái)上，掃描電壓15 kV，噴金100 s后在掃描電子顯微鏡不同的放大倍數(shù)下觀察樣品顆粒形貌[22]，拍照分析樣品形貌的變化情況。

1.3.8 PPDF單糖組分的測定

樣品水解以及單糖衍生化[23]：稱取10 mg樣品，加入4 mL 4 mol/L三氟乙酸，氮吹排出瓶內(nèi)空氣，110 ℃水解4 h，待冷卻后水浴蒸干水解液以除去過量的三氟乙酸。之后在水解液中加入10 mg鹽酸羥胺及1 mL無水吡啶，90 ℃水浴30 min，冷卻至室溫，加入1 mL無水醋酸酐，90 ℃水浴30 min，冷卻后進(jìn)樣分析。

GC-MS條件：進(jìn)樣量1 μL，分流比30∶1，進(jìn)樣口溫度250 ℃，柱箱起始溫度160 ℃，保留3 min；2 ℃/min升至210 ℃，保持1 min。載氣為氮?dú)?，流?.0 mL/min，離子源溫度250 ℃，溶劑延遲時(shí)間3 min，保留時(shí)間30 min[24]。對(duì)比譜庫進(jìn)行定性，采用面積歸一化法進(jìn)行定量。

1.3.9 PPDF功能性質(zhì)的測定

1.3.9.1 PPDF水合性質(zhì)的測定

參考徐靈芝等[3]的方法測定PPDF的水合性質(zhì)（持水力、膨脹力、結(jié)合水力、持油力）。

1.3.9.2 PPDF體外結(jié)合膽固醇能力測定

膽固醇標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作參照GB/T 5009.128—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膽固醇的測定》。稱取新鮮雞蛋蛋黃，加入9 倍質(zhì)量的蒸餾水充分?jǐn)嚢杈鶆颍嗜橐籂顟B(tài)。分別取1.0 g樣品于250 mL錐形瓶中，加入稀釋后的乳液30 mL，攪拌均勻，分別調(diào)節(jié)其pH值至2.0（模擬胃）和7.0（模擬小腸），置于搖床中，37 ℃振蕩2 h，4 000 r/min下離心20 min（沉淀DF）[25]，吸取上清液0.05 mL，按標(biāo)準(zhǔn)曲線的實(shí)驗(yàn)方法操作，于550 nm波長處測定吸光度，對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算膽固醇質(zhì)量。膽固醇的吸附量按式（1）計(jì)算。

1.3.9.3 PPDF體外結(jié)合膽酸鈉能力測定

膽酸鈉標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作采用糠醛比色法[26]。稱取1.0 g樣品于250 mL錐形瓶中，加入100 mL 0.15 mol/L NaCl溶液（含0.2 g膽酸鈉），調(diào)節(jié)pH值至7.0，37 ℃振蕩2 h，4 000 r/min離心20 min（沉淀DF），取0.5 mL上清液用純水補(bǔ)充體積至1 mL，按標(biāo)準(zhǔn)曲線方法測定膽酸鈉質(zhì)量。膽酸鈉的吸附量按式（2）計(jì)算。

1.3.9.4 PPDF體外結(jié)合亞硝酸鹽能力測定

亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作參照GB 5009.33—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測定》，用鹽酸萘乙二胺的分光光度法測定亞硝酸鹽的質(zhì)量。稱取1.0 g樣品于250 mL錐形瓶中，加入100 mL 100 μmol/L亞硝酸鈉溶液，調(diào)節(jié)pH值至2.0和7.0，37 ℃振蕩2 h，過濾棄去初濾液20 mL，之后吸取1 mL上清液按標(biāo)準(zhǔn)曲線實(shí)驗(yàn)方法測定吸光度并計(jì)算亞硝酸鹽質(zhì)量[27]。亞硝酸鹽的吸附量按式（3）計(jì)算。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

所有實(shí)驗(yàn)平行測定3 次。數(shù)據(jù)采用Excel 2007軟件處理，結(jié)果用 ±s表示；通過SPSS 22.0軟件中t檢驗(yàn)進(jìn)行顯著性分析，P＜0.05表示差異顯著；采用Origin 9.0軟件作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 超微化對(duì)PPDF基本成分的影響

表1 PPDF的基本成分Table 1 Chemical components of PPDF

由表1可知，C-PPDF中TDF、IDF含量較高，SDF含量較低，為15.34 g/100 g，但仍為優(yōu)質(zhì)DF；水分、蛋白質(zhì)等含量較少，表明PPDF的純度高。與C-PPDF相比，超微處理后的Z-PPDF、M-PPDF中的水分、脂肪、灰分等含量顯著增加（P＜0.05），但此類物質(zhì)在PPDF中含量較少，對(duì)PPDF的影響不大。超微化處理使Z-PPDF、M-PPDF中SDF含量分別達(dá)到19.21 g/100 g和21.26 g/100 g，與C-PPDF相比分別增加25.23、38.59 g/100 g，而TDF、IDF的含量顯著下降（P＜0.05），與梅新等[15]的研究結(jié)果一致，這主要是因?yàn)槌⒎鬯檫^程中的機(jī)械剪切力能使不溶性的纖維素、半纖維素等化合物中的糖苷鍵斷裂或熔融，轉(zhuǎn)化成水溶性聚合物成分，因此部分的IDF能轉(zhuǎn)化成SDF。

2.2 超微化對(duì)PPDF粒徑及比表面積的影響

圖1 PPDF的粒徑分布Fig. 1 Particle size distribution of PPDF

由圖1可知，C-PPDF的粒徑分布圖不對(duì)稱，粒徑集中分布在100 μm以上，顆粒大。與C-PPDF相比，超微化處理能明顯降低PPDF的粒徑，其中M-PPDF的粒徑分布更為集中，波峰較窄，顆粒尺寸均勻；Z-PPDF的粒徑分布峰寬，顆粒尺寸大小不一。從表2分析可知，C-PPDF、Z-PPDF、M-PPDF的體積平均粒徑分別為（204.40±5.32）、（31.03±2.34）、（10.61±0.36）μm，其中與C-PPDF相比，Z-PPDF和M-PPDF的體積平均粒徑分別降低了84.82%、94.81%；比表面積分別增加了4.92、7.38 倍。但由于竹筍DF的韌性強(qiáng)、不易粉碎，所以粒徑分布沒有胡蘿卜、橘皮等DF（6 μm）小[28]。相關(guān)研究表明DF的粒徑達(dá)到納米級(jí)別時(shí)其口感、生理功能、流變學(xué)性質(zhì)、吸收性等發(fā)生顯著性變化[29]。因此在后續(xù)研究中需進(jìn)一步探討減小PPDF粒徑的方法，研究其功能性質(zhì)的變化。

表2 PPDF的粒徑分布及比表面積Table 2 Particle size distribution and specific surface area of PPDF

2.3 PPDF的傅里葉變換紅外光譜

圖2 PPDF傅里葉變換紅外光譜圖Fig. 2 Fourier transform infrared spectra of PPDF

由圖2可知，PPDF具有多糖的特征吸收峰。研究表明傅里葉變換紅外光譜中吸收峰位置及強(qiáng)度的變化與原子振動(dòng)頻率及其化學(xué)鍵類型、化學(xué)組成密切相關(guān)[30]。C-PPDF、Z-PPDF、M-PPDF在3 200～3 600 cm-1內(nèi)出現(xiàn)較強(qiáng)的寬而圓滑的吸收峰，是纖維素和半纖維素分子內(nèi)或分子間O—H伸縮振動(dòng)。但C-PPDF、Z-PPDF、M-PPDF的O—H伸縮振動(dòng)分別在3 421、3 404、3 385 cm-1，即發(fā)生了小幅紅移，同時(shí)吸收峰的峰形變寬、強(qiáng)度增加，表明此處部分糖苷鍵斷裂形成氫鍵的羥基增多，同時(shí)氫鍵的締合程度增加[31]。2 926 cm-1處為糖類甲基及亞甲基上C—H的反對(duì)稱伸縮振動(dòng)，吸收峰強(qiáng)度隨粒徑減小不斷增強(qiáng)。以上吸收峰均為糖類的特征吸收峰。1 654 cm-1處的吸收峰為酯化的C＝O的非對(duì)稱伸縮振動(dòng)，表明PPDF中含有醛基或羧基。與C-PPDF比較，超微化處理的PPDF在以上兩個(gè)位置吸收峰的強(qiáng)度均增加，表明PPDF中醛基或羧基數(shù)量增加。1 541 cm-1處為N—H的彎曲振動(dòng)，是木質(zhì)素中苯環(huán)特征吸收峰；C-PPDF、Z-PPDF、M-PPDF分別在1 041、1 053、1 055 cm-1處出現(xiàn)的強(qiáng)吸收峰是由纖維素和半纖維素中的C—O伸縮振動(dòng)及O—H變角振動(dòng)形成的糖環(huán)C—O—C和C—O—H引起的[32]。898 cm-1處為β-吡喃糖C—H變角振動(dòng)的特征吸收峰，表明PPDF中含有β-吡喃糖。

2.4 PPDF的X射線衍射光譜

圖3 PPDF的X射線衍射光譜Fig. 3 X-ray diffraction pattern of PPDF

X射線衍射光譜能較好地表征樣品的晶體組成及晶型結(jié)構(gòu)。圖3中顯示，PPDF在15°～25°之間有明顯的衍射峰。結(jié)合數(shù)據(jù)分析可知，C-PPDF、Z-PPDF、M-PPDF的主衍射峰2θ分別在21.54°、20.62°、21.84°處，呈纖維素I晶型，同時(shí)PPDF的峰形較寬，為典型的高分子聚合物衍射圖。經(jīng)不同粉碎方式處理的PPDF的X射線衍射光譜相似，表明機(jī)械的超微粉碎處理不足以導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。但Z-PPDF、M-PPDF的衍射峰的峰形變寬，特征峰的高度下降，表明PPDF經(jīng)超微處理后內(nèi)部有序程度下降，部分結(jié)晶區(qū)被破壞，樣品結(jié)晶度減小，從而使纖維類物料的吸濕性、溶脹性、伸長率等增加，進(jìn)而改善DF的生理功能。

2.5 超微化對(duì)PPDF熱穩(wěn)定性的影響

從表3可知，PPDF的熱分解曲線分為3 個(gè)階段。第1階段為50～270 ℃，該過程中PPDF的損失率均在10%左右，與文獻(xiàn)[21]研究結(jié)果一致。這主要是由于PPDF內(nèi)部的結(jié)晶水、自由水等的蒸發(fā)及小分子的碳?xì)浠衔飺p失[21]。結(jié)合傅里葉變換紅外光譜結(jié)果，Z-PPDF和M-PPDF中羥基等親水基團(tuán)暴露，小分子物質(zhì)含量增加，因此Z-PPDF和M-PPDF的損失率較大。第2階段C-PPDF、Z-PPDF、M-PPDF分別在277.6、283.4、334.8 ℃處有一個(gè)明顯的質(zhì)量損失過程，表明超微化能增強(qiáng)DF的熱穩(wěn)定性。第3階段的質(zhì)量損失過程較平緩，主要是剩余的木質(zhì)素以及復(fù)雜的高分子化合物的熱分解-氧化反應(yīng)。超微化后DF發(fā)生氧化反應(yīng)的溫度提高，但質(zhì)量分?jǐn)?shù)有所降低，殘留質(zhì)量增加。這是因?yàn)槌⒎鬯槟芮宄鼶F中不穩(wěn)定的物質(zhì)，增強(qiáng)其穩(wěn)定性，有助于提高其加工特性，拓寬其應(yīng)用范圍。DSC分析結(jié)果與TGA結(jié)果相同，測定過程中除了在100 ℃左右出現(xiàn)一個(gè)明顯的吸熱過程（水分的蒸發(fā)），之后未出現(xiàn)吸放熱過程及分解現(xiàn)象，表明DF在200 ℃以下是穩(wěn)定的，一般的加工應(yīng)用不影響其熱穩(wěn)定性。

表3 PPDF的熱穩(wěn)定性Table 3 Thermal stability of PPDF

2.6 PPDF的掃描電子顯微鏡觀察結(jié)果

圖4 PPDF掃描電子顯微鏡圖Fig. 4 Scanning electron microsgraph of PPDF

觀察圖4可知，C-PPDF在放大50 倍時(shí)表面較光滑，結(jié)構(gòu)緊密、完整，呈圓球顆粒狀，顆粒形態(tài)各異、大小不一；在2 000 倍時(shí)發(fā)現(xiàn)其表面疏松多孔，呈蜂窩狀結(jié)構(gòu)。而經(jīng)物理法改性后，Z-PPDF在放大250 倍時(shí)顆粒明顯減小，呈細(xì)長絮狀，有纖維感；在2 000 倍時(shí)發(fā)現(xiàn)PPDF的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)基本存在，但有一定的破壞，表面有片層狀結(jié)構(gòu)出現(xiàn)，同時(shí)蜂窩狀結(jié)構(gòu)密集，使PPDF內(nèi)部基團(tuán)暴露，從而增強(qiáng)PPDF的水合性質(zhì)，使其顆粒極顯著減小，大小均勻一致，此結(jié)果與粒徑測定結(jié)果一致。在放大5 000 倍時(shí)發(fā)現(xiàn)M-PPDF表面粗糙、疏松多孔，蜂窩狀結(jié)構(gòu)極密集，PPDF的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)消失，呈片層狀結(jié)構(gòu)，表面附有小顆粒，同時(shí)其表面積顯著增加，與比表面積測定結(jié)果吻合，其功能性質(zhì)可能發(fā)生顯著變化。這主要是因?yàn)槌⒎鬯樘幚硎峭ㄟ^施加剪切力實(shí)現(xiàn)的，在一定壓力下對(duì)物料進(jìn)行高速剪切處理使DF粒徑減小，將大分子生物鏈剪切成小分子，使其分子質(zhì)量減小、聚合度降低。此外，極大的剪切力使DF內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使包裹在內(nèi)部的基團(tuán)暴露出來[33]。這與傅里葉變換紅外光譜及PPDF粒徑分布結(jié)果一致。

2.7 超微化對(duì)PPDF中單糖組分的影響

圖5 PPDF的單糖組分GC-MS圖譜Fig. 5 Gas chromatography-mass spectrometer analysis of monosaccharide composition of PPDF

由圖5可知，采用不同物理改性法處理的PPDF中各種單糖的種類未發(fā)生變化，其中主要的單糖有阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖、甘露糖、鼠李糖及木糖6 種單糖，與番茄皮渣DF中的單糖種類一致，但出峰時(shí)間略有不同。結(jié)合表4可知，C-PPDF中最主要的單糖為葡萄糖（61.41%）和阿拉伯糖（22.56%）；經(jīng)超微化處理后的Z-PPDF和M-PPDF中主要單糖的相對(duì)含量發(fā)生變化，這主要是因?yàn)榉鬯樘幚硎筆PDF中各種化學(xué)鍵斷裂，6 種單糖中除葡萄糖外其他單糖相對(duì)含量均增加。其中阿拉伯糖相對(duì)含量分別增加21.32%、51.20%；葡萄糖相對(duì)含量分別減少21.15%、34.34%。這是因?yàn)槔w維素是由葡萄糖通過β-1,4糖苷鍵縮合而成的大分子，超微化處理后PPDF中IDF相對(duì)含量降低，SDF相對(duì)含量增加，纖維素相對(duì)含量隨之減少，葡萄糖相對(duì)含量降低。同時(shí)半乳糖和甘露糖的相對(duì)含量增加較明顯，接近10%。甘露糖能被機(jī)體利用合成糖蛋白，可參與機(jī)體免疫調(diào)節(jié)，對(duì)機(jī)體健康有良好的作用。

表4 PPDF單糖組分相對(duì)含量Table 4 Relative contents of monosaccharide components of PPDF

2.8 超微化對(duì)PPDF功能特性的影響

2.8.1 PPDF的水合性質(zhì)

表5 PPDF的水合性質(zhì)Table 5 Hydration properties of PPDF

由表5可知，與C-PPDF相比，隨PPDF粒徑的減小，PPDF的持水力、膨脹力出現(xiàn)先增大后減小的趨勢（P＜0.05），結(jié)合水力不斷降低，持油力逐漸增加。其中M-PPDF的持水力和膨脹力與C-PPDF相比不存在顯著差異（P＞0.05）。這主要是由于隨著PPDF粒徑的減小，PPDF比表面積增大，包裹在其內(nèi)部的親水基團(tuán)暴露，與水的結(jié)合位點(diǎn)增加，同時(shí)DF的結(jié)構(gòu)更加疏松，滲透性更強(qiáng)。但隨著PPDF的進(jìn)一步細(xì)化處理，其中纖維素、半纖維素等長鏈斷裂小分子物質(zhì)含量增加，同時(shí)多孔的纖維結(jié)構(gòu)遭到破壞，以至其持水力、膨脹力降低。PPDF空間結(jié)構(gòu)的破壞使其在離心力的作用下對(duì)水分子的束縛力減小，結(jié)合水力不斷降低。PPDF水合性質(zhì)的變化規(guī)律與王瑋[34]的研究結(jié)果一致，但持油力的變化卻與其他研究結(jié)果存在差異。

2.8.2 PPDF體外結(jié)合膽固醇、膽酸鈉、亞硝酸鹽能力

以膽固醇為標(biāo)準(zhǔn)品，采用鄰苯二甲醛法，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y＝0.110 2x+0.016 5，R2＝0.998 0。研究表明DF能結(jié)合小腸和胃中的膽固醇，但不能被人體消化吸收，因此可以降低血清膽固醇含量。從表6中可知，PPDF在中性環(huán)境（小腸）中對(duì)膽固醇的吸附量大于酸性環(huán)境（胃）。與C-PPDF相比，Z-PPDF、M-PPDF對(duì)膽固醇的吸附量分別增加16.47%、80.23%，后者作用效果更顯著。M-PPDF對(duì)膽固醇的吸附量分別為9.69 mg/g（pH 2.0）、11.95 mg/g（pH 7.0）。這是由于隨DF粒徑的減小，其比表面積增大，而該因素對(duì)體外結(jié)合膽固醇能力的影響最大，因此粒徑越小越有利于其吸附性的發(fā)揮。

表6 DF體外結(jié)合膽固醇、膽酸鈉、亞硝酸鹽的能力Table 6 In vitro binding capacities to cholesterol, sodium cholate and sodium nitrite of PPDF

膽汁酸合成于肝臟，儲(chǔ)存于膽囊，在食物的刺激下可進(jìn)入小腸中參與肝臟循環(huán)調(diào)節(jié)；同時(shí)，膽固醇的合成與代謝都與膽汁酸的肝臟循環(huán)密切相關(guān)。DF對(duì)膽汁酸的吸收可以阻礙腸道中膽汁酸的重吸收，進(jìn)一步加速膽固醇分解，降低血清膽固醇含量。以脫氧膽酸鈉為標(biāo)準(zhǔn)品，采用糠醛比色法繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y＝0.447 5x-0.001，R2＝0.998 0。從表6可知，Z-PPDF、M-PPDF對(duì)膽酸鈉的吸附量分別達(dá)85.21、141.27 mg/g，分別是C-PPDF的6.98 倍和11.57 倍。由此可知DF粒徑與膽酸鈉的吸附有很大的關(guān)系。另有研究表明DF結(jié)合膽酸鈉的能力與膽酸鈉的濃度有關(guān)，其濃度高時(shí)吸附量更大，由此可以利用PPDF促進(jìn)膽汁酸排出體外，更好地維持機(jī)體的正常代謝，保證機(jī)體正常的生理活動(dòng)[35]。

亞硝酸鹽在酸性環(huán)境下表現(xiàn)出強(qiáng)氧化性，進(jìn)入人體后可使血液中的低鐵血紅蛋白氧化成高鐵血紅蛋白，失去運(yùn)氧功能，致使組織缺氧出現(xiàn)青紫而中毒。以亞硝酸鹽為標(biāo)準(zhǔn)品作標(biāo)準(zhǔn)曲線y＝0.015 3x+0.000 6，R2＝0.999 9。從表6可知，在pH 2.0時(shí)DF對(duì)亞硝酸鹽的吸附作用最強(qiáng)，C-PPDF、Z-PPDF、M-PPDF的吸附量分別為507.63、544.66、1 716.78 μg/g，由此可知PPDF的粒徑在10 μm以下時(shí)，對(duì)亞硝酸鹽的吸附作用明顯增強(qiáng)。雖然其在中性環(huán)境中吸附作用有所降低，但M-PPDF的吸附量仍然達(dá)到1 289.76 μg/g，是C-PPDF的39.47 倍，可見PPDF的粒徑對(duì)亞硝酸鹽吸附量的影響很大。

3 結(jié) 論

目前鮮有關(guān)于PPDF粒徑的研究，而相似的竹筍DF的粒徑并沒有達(dá)到超微化水平，同時(shí)對(duì)PPDF的結(jié)構(gòu)和功能特性關(guān)系的研究較少。本研究采用兩種不同的超微化方式處理PPDF。從結(jié)構(gòu)方面分析，兩種方式均能顯著降低PPDF的粒徑、增大其比表面積，使包裹在DF內(nèi)部的親水基團(tuán)暴露，單糖組分發(fā)生變化，熱穩(wěn)定性增強(qiáng)；同時(shí)，PPDF中部分IDF轉(zhuǎn)化為SDF，使SDF含量增加。從功能特性方面分析，超微化改性后的PPDF由于結(jié)構(gòu)及SDF含量的變化，其水合性質(zhì)和體外結(jié)合膽固醇、膽酸鈉等物質(zhì)能力顯著增強(qiáng)，為之后的體內(nèi)研究提供依據(jù)。