蒸汽爆破預(yù)處理對番茄皮渣膳食纖維組成及理化特性的影響

崔瀟文，袁茂翼，葉發(fā)銀，趙國華,2*

1(西南大學(xué) 食品科學(xué)學(xué)院，重慶，400715)2(重慶市特色食品工程技術(shù)研究中心，重慶，400715)

番茄是世界上最廣泛食用的蔬菜之一[1]。番茄除了鮮食，還可以加工成各種形式的產(chǎn)品，如去皮整番茄、番茄罐頭、番茄汁和番茄醬等，在番茄加工過程中則會產(chǎn)生大量皮渣副產(chǎn)物[2]。番茄皮渣中含有多種功能成分，如膳食纖維(dietary fiber，DF)、果膠、番茄紅素等物質(zhì)，其中最主要是膳食纖維，約占皮渣干質(zhì)量的70%～90%[3]。番茄皮渣水分含量高，不易保存，目前主要被用作飼料低值化處理，造成資源浪費。

膳食纖維根據(jù)其在水中的溶解性通常分為可溶性膳食纖維(soluble dietary fiber，SDF)和不溶性膳食纖維(insoluble dietary fiber，IDF)。SDF在水中可以溶解，因而較IDF在食品中具有更好的可添加性[4]?？偵攀忱w維中SDF含量達(dá)10%以上時具有良好的食品加工學(xué)性質(zhì)和功能性質(zhì)[5]。未經(jīng)處理的番茄皮渣中SDF含量偏低，無法直接在食品中添加，在食品領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。因此需要對其進(jìn)行改性處理增加SDF含量，以改善番茄皮渣的理化功能性質(zhì)[3]。蒸汽爆破預(yù)處理技術(shù)近年來在農(nóng)作物殘渣及木質(zhì)纖維素資源加工利用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，該技術(shù)主要通過將原料和蒸汽在高溫高壓下處理一定時間，使蒸汽潤脹滲入纖維組織，然后將體系瞬間釋壓形成“爆破”效應(yīng)，促進(jìn)纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等組分分離和結(jié)構(gòu)變化，從而改良原料物性，其被譽為最具前景的生物質(zhì)預(yù)處理方法[6]。SHEN等[7]利用蒸汽爆破預(yù)處理黑大豆殼，在最優(yōu)蒸汽爆破條件下(含水量15%，壓力1.0 MPa，時間80 s)SDF含量從10.20%增加到17.49%。LI等[8]在1.5 MPa，30 s條件下蒸汽爆破預(yù)處理豆渣，可使SDF含量較未處理增加26倍。還有研究利用蒸汽爆破處理甘薯渣[9]、橘皮[10]也發(fā)現(xiàn)SDF含量顯著提高，表明蒸汽爆破預(yù)處理是膳食纖維改性的有效方法。目前還沒有關(guān)于蒸汽爆破改性番茄皮渣膳食纖維的報道，也缺乏蒸汽爆破預(yù)處理后番茄皮渣膳食纖維理化特性的研究。本研究采用蒸汽爆破技術(shù)對番茄皮渣進(jìn)行預(yù)處理，探究蒸汽爆破預(yù)處理對番茄皮渣膳食纖維組成、理化特性及表觀特性的影響，以期為番茄皮渣資源化利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

番茄皮渣，新疆天業(yè)股份有限公司提供，為去皮整番茄的加工廢棄物；熱穩(wěn)定α-淀粉酶、胃蛋白酶、胰酶，上海源葉生物科技有限公司；沒食子酸標(biāo)準(zhǔn)品、福林酚、1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(1,1-diphenyl-2-picrylhydrazyl，DPPH)，美國Sigma公司；單糖(D-半乳糖醛酸、D-葡萄糖、D-甘露糖、L-鼠李糖、L-阿拉伯糖、L-巖藻糖)標(biāo)準(zhǔn)品、Trolox(水溶性維生素E)標(biāo)準(zhǔn)品，北京索萊寶科技有限公司；2,2’-聯(lián)氨雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)[2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS]，如吉生物科技股份有限公司；無水乙醇、丙酮、濃鹽酸、蒽酮、葡萄糖等其他試劑均為分析純，成都科龍化工試劑有限公司。

1.2 主要儀器設(shè)備

QBS-8GB蒸汽爆破試驗臺，鶴壁正道生物能源有限公司；Phenom Pro掃描電子顯微鏡，荷蘭飛納公司；L6紫外/可見分光光度計，上海儀電分析儀器有限公司；LC-20A型HPLC色譜系統(tǒng)，島津企業(yè)管理(中國)有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 蒸汽爆破預(yù)處理番茄皮渣

取400.0 g粉碎過60目篩的番茄皮渣于蒸汽爆破腔中，分別加壓至1.0、1.5、2.0 MPa后維壓60 s，距離爆破終點還有3 s時打開閥門瞬間泄壓，收集樣品在60 ℃烘干,過60目篩于干燥器備用。

1.3.2 番茄皮渣膳食纖維的提取及測定

SDF及IDF的提取和測定使用酶質(zhì)量法，具體操作參照ASP等[11]的方法進(jìn)行。取1.0 g番茄皮渣，加25 mL pH 6.0的PBS緩沖液，混合均勻后加入100 μL的熱穩(wěn)定α-淀粉酶溶液，在95～100 ℃的磁力攪拌水浴鍋中水浴15 min，待溶液冷卻后用4 mol/L HCl溶液調(diào)節(jié)pH至1.5，添加100 μL胃蛋白酶液40 ℃水浴攪拌60 min，待溶液冷卻后用4 mol/L NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至6.8，加100 μL的胰酶40 ℃水浴攪拌60 min，待溶液冷卻后用4 mol/L HCl溶液調(diào)節(jié)溶液pH至4.5。酶解結(jié)束后，將酶解液離心過濾(4 000 r/min，10 min)，并用蒸餾水洗滌沉淀物2次，收集濾液，依次用15 mL體積分?jǐn)?shù)78%乙醇，15 mL體積分?jǐn)?shù)95%乙醇和15 mL丙酮洗滌濾渣2次，濾渣在105 ℃烘箱中烘干至恒重，制得番茄皮渣IDF。將收集的濾液與預(yù)熱至60 ℃ 95%乙醇按體積比1∶4混合，室溫靜置過夜，離心(4 000 r/min，10 min)除去上清液，依次用15 mL體積分?jǐn)?shù)78%乙醇，15 mL體積分?jǐn)?shù)95%乙醇和15 mL丙酮各洗滌濾渣2次，濾渣在105 ℃烘箱中烘干至恒重，制得番茄皮渣SDF。番茄皮渣IDF和SDF含量通過扣除各類膳食纖維殘渣中蛋白質(zhì)及灰分含量及空白對照進(jìn)行校正。

水溶性果膠(water soluble pectin，WSP)、螯合可溶性果膠(chelating soluble pectin，CSP)、堿溶性果膠(alkali soluble pectin，ASP)提取按照ZHOU等[12]和HAPPI等[13]的方法稍作修改。稱取20.0 g原料，以質(zhì)量比1∶5加100 mL 95%乙醇，沸水浴20 min，過濾，濾渣用95%乙醇、甲醇、丙酮沖洗，60 ℃烘干得到醇不溶殘渣備用，稱取1.0 g醇不溶殘渣，加入15 mL蒸餾水，25 ℃攪拌提取4 h，過濾，濾渣再重復(fù)提取1次，合并濾液，乙醇沉淀，60 ℃烘干，得到WSP；濾渣加入15 mL 0.01 mol/L環(huán)己烷二胺四乙酸溶液，25 ℃攪拌提取4 h，過濾，濾渣再重復(fù)提取1次，合并濾液，乙醇沉淀，60 ℃烘干，得到CSP；濾渣加入15 mL 0.05 mol/L Na2CO3溶液，4 ℃放置16 h，28 ℃攪拌提取6 h，過濾，濾液經(jīng)乙醇沉淀，60 ℃烘干，得到ASP。

1.3.3 番茄皮渣膳食纖維單糖組成測定

參照QI等[14]的方法。分別準(zhǔn)確稱取5 mg SDF和IDF置于螺口刻度試管中，加入0.125 mL體積分?jǐn)?shù)為72%的濃硫酸，再加入1.35 mL超純水，螺蓋旋緊后放于105 ℃烘箱中水解4 h，水解液按一定比例稀釋(超純水定容至2 mL)。水解液中單糖組成分析在配備RID-20A示差折光檢測器的LC-20A型HPLC色譜系統(tǒng)上進(jìn)行，色譜柱Aminex HPX-87 H(300 mm×7.8 mm)，柱溫65 ℃，0.5 mmol/L稀硫酸洗脫，洗脫流速0.6 mL/min，進(jìn)樣量10 μL[15]。各單糖的出峰時間分別為：D-半乳糖醛酸(8.353 min)、D-葡萄糖(8.745 min)、D-甘露糖(9.351 min)、L-鼠李糖(9.874 min)、L-阿拉伯糖(10.281 min)、L-巖藻糖(10.786 min)。

1.3.4 番茄皮渣膳食纖維理化特性測定

1.3.4.1 膨脹力、持水力、持油力和溶解度測定

膨脹力測定[16]：0.5 g樣品加入到10 mL量筒中，記錄體積，加5 mL蒸餾水，除去氣泡，室溫靜置24 h，再次記錄體積，膨脹力計算如公式(1)所示：

(1)

式中：m，樣品質(zhì)量，g；V1，干樣品體積，mL；V2，樣品吸水后的樣品體積，mL。

持水力測定[16]：0.5 g樣品加入10 mL離心管，加5 mL蒸餾水，室溫靜置24 h，4 393×g離心15 min，去除上清液稱重，持水力計算如公式(2)所示：

(2)

式中：m1，空離心管質(zhì)量，g；m2，除去上清液的濕樣及離心管總質(zhì)量，g；m，樣品質(zhì)量，g。

持油力測定[16]：0.5 g樣品加到10 mL離心管，加5 mL菜籽油，37 ℃放置1 h，4 393×g離心10 min，去除上清液稱重，持油力計算如公式(3)所示：

(3)

式中：m1，空離心管質(zhì)量，g；m2，除去上清液濕樣及離心管總質(zhì)量，g；m，樣品質(zhì)量，g。

溶解度[17]：取0.5 g樣品加入50 mL離心管，加入20 mL蒸餾水，75 ℃水浴攪拌30 min，4 393×g離心10 min，上清液倒入恒重鋁盒，105 ℃ 烘干至恒重，溶解度計算如公式(4)所示：

(4)

式中：m1，恒重鋁盒質(zhì)量，g；m2，上清液恒重質(zhì)量，g。

1.3.4.2 亞硝酸根離子吸附特性測定

參照LUO等[17]的方法：0.1 g樣品中加入25 mL 1 mmol/L亞硝酸鈉溶液，37 ℃水浴反應(yīng)2 h，取上清液0.5 mL，加入2.5 mL體積分?jǐn)?shù)60%醋酸溶液，5 mL工作液(10 g/L磺胺酸溶液和1 g/L鹽酸萘乙二胺，等體積混合)，蒸餾水定容至25 mL，避光反應(yīng)25 min，波長538 nm處測吸光度。配制不同質(zhì)量濃度(0～60 μg/mL)的亞硝酸鈉溶液，參照樣品方法，以亞硝酸鈉濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程y=0.016 4x+0.006 9，R2=0.992。

1.3.4.3 抗氧化活性測定

(1)DPPH自由基清除活性

參照 VON GADOW等[18]的方法。稱取8 mg番茄皮渣膳食纖維樣品，加入3.5 mL DPPH甲醇溶液(6×10-5mol/L)，避光反應(yīng)25 min，波長517 nm處測吸光度。配制不同濃度的Trolox標(biāo)準(zhǔn)溶液，線性范圍是20～170 μmol/L，樣品按照相同的反應(yīng)步驟，以標(biāo)準(zhǔn)品Trolox濃度為橫坐標(biāo)，清除率為縱坐標(biāo)得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程y=0.239 4x-0.715 7，R2=0.996 9。

(2)Fe3+還原能力(ferric ion reducing antioxidant power，F(xiàn)RAP)

參照BENZIE等[19]的方法。稱取8 mg番茄皮渣膳食纖維樣品，加入3.5 mL FRAP工作液，混合均勻后37 ℃水浴反應(yīng)5 min，取出后4 507×g離心5 min。取上清液于593 nm處測吸光度。配制不同濃度的硫酸亞鐵溶液(100～700 μmol/L)，樣品按照相同的反應(yīng)步驟，以硫酸亞鐵溶液濃度為橫坐標(biāo)，吸光度為縱坐標(biāo)得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程：y=0.000 7x-0.013，R2=0.994 4。

(3)ABTS陽離子自由基清除活性

參照NENADIS等[20]的方法。首先配制ABTS工作液。利用純水配制7 mmol/L ABTS水溶液和140 mmol/L過硫酸鉀水溶液，將二者以體積比5 000∶88混勻形成ABTS陽離子自由基溶液，于避光處室溫儲存12～16 h，用pH 7.4磷酸鹽緩沖液進(jìn)一步稀釋，使其在734 nm處吸光度值保持在(0.7±0.05)，得到ABTS工作液。稱取5 mg番茄皮渣膳食纖維樣品，加入3.5 mL ABTS工作液，30 ℃水浴反應(yīng)3 min，4 507×g離心3 min，波長734 nm處測吸光度。配制不同濃度的Trolox標(biāo)準(zhǔn)溶液(30～350 μmol/L)，樣品按照相同的反應(yīng)步驟，以Trolox濃度為橫坐標(biāo)，清除率為縱坐標(biāo)得到標(biāo)準(zhǔn)曲線方程y=0.175 5x-2.364 5，R2=0.995 0。

1.3.5 番茄皮渣膳食纖維表觀特性測定

容重測定[21]：將樣品緩慢地倒入10 mL的量筒中，并將量筒置于漩渦振蕩器上不斷振蕩，直至粉末的上表面剛好穩(wěn)定在10 mL的刻度線上，記錄量筒質(zhì)量和樣品的質(zhì)量，計算如公式(5)所示：

(5)

式中：m1, 空量筒質(zhì)量，g；m2, 樣品與量筒的質(zhì)量，g。

滑角測定[21]：準(zhǔn)確稱取3.0 g干燥后的樣品，置于長18.0 cm干凈光滑的玻璃平板上，緩慢舉起平板直至粉末表面開始滑動，讀取此時玻璃平板的垂直高度，計算如公式(6)所示：

(6)

式中：L,玻璃平板的長度，cm；H,傾斜玻璃平板的垂直高度，cm。

休止角測定[21]：將玻璃漏斗垂直固定于鐵架臺上，使漏斗最下端與坐標(biāo)紙的垂直距離為3.0 cm。將干燥后的樣品緩慢倒入漏斗中，直至坐標(biāo)紙上的樣品錐體的頂端剛好接觸到漏斗的最下端，讀取錐體直徑，計算如公式(7)所示：

(7)

式中：H，漏斗最下端距離坐標(biāo)紙的高度，cm；R，粉末錐體半徑，cm。

1.3.6 番茄皮渣顯微結(jié)構(gòu)表征

利用掃描電子顯微鏡對番茄皮渣結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，用導(dǎo)電膠將少量番茄皮渣固定在樣品座上，再將樣品座置于離子濺射儀中鍍鉑金膜約30 s后，利用掃描電鏡在10 kV的加速電壓條件下放大3 000倍觀察樣品的形態(tài)特征并拍照。

1.4 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 對番茄皮渣膳食纖維及果膠組分的影響

蒸汽爆破預(yù)處理前后番茄皮渣膳食纖維含量變化如表1所示。與原樣相比，蒸汽爆破預(yù)處理后番茄皮渣SDF含量顯著升高，且隨蒸汽爆破預(yù)處理壓力的增大呈先升高后降低的趨勢，在1.0 MPa條件下達(dá)到最大值，較原樣顯著提高了26.43%，此時SDF在總膳食纖維的占比為11.38%，而IDF含量和DF含量(除1.0 MPa，60 s)隨蒸汽爆破預(yù)處理壓力的增加而顯著降低，其中IDF在1.0、1.5和2.0 MPa蒸汽爆破預(yù)處理壓力下分別較原樣降低了2.92%、6.70%和7.43%；DF在1.5和2.0 MPa蒸汽爆破預(yù)處理壓力下分別較原樣降低了2.62%和4.91%。在蒸汽爆破預(yù)處理壓力為1.0 MPa時，番茄皮渣DF含量無顯著變化，而IDF含量與SDF含量變化呈相反趨勢，推測在蒸汽爆破預(yù)處理過程中出現(xiàn)了部分IDF向SDF的轉(zhuǎn)變。這種轉(zhuǎn)變可能是由于蒸汽爆破預(yù)處理的熱降解、氫鍵破壞和結(jié)構(gòu)重排等協(xié)同作用，使纖維素、不溶性半纖維素等難溶大分子聚合物的糖苷鍵斷裂形成更容易溶解的小分子片段，部分轉(zhuǎn)化成SDF[22]，除了IDF的部分轉(zhuǎn)化外，蒸汽爆破預(yù)處理后SDF含量的增加還可能是由于物料結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致SDF的溶出增多[6]。在蒸汽爆破預(yù)處理壓力高于1.0 MPa時，SDF、IDF及DF含量均顯著降低，可能是由于更高的溫度條件使部分纖維素、半纖維素發(fā)生降解，木質(zhì)素重新排列并部分分解為低聚物[23]。

如表1所示，蒸汽爆破預(yù)處理后WSP及CSP提取率均增加，分別在1.5和2.0 MPa下達(dá)到最大值，而ASP和總果膠提取率較原樣顯著降低，且隨蒸汽爆破預(yù)處理壓力的增大而降低。研究表明，熱處理可誘導(dǎo)ASP向WSP轉(zhuǎn)化，伴隨著細(xì)胞壁分離增加[24]，而CSP也可以由WSP和鈣通過交聯(lián)反應(yīng)轉(zhuǎn)化生成。因此，推測蒸汽爆破預(yù)處理過程果膠成分的變化可能是由于水熱反應(yīng)及爆破瞬間產(chǎn)生的機械化學(xué)作用導(dǎo)致ASP部分轉(zhuǎn)化成WSP、CSP。

表1 蒸汽爆破預(yù)處理對番茄皮渣膳食纖維組分的影響Table 1 Effect of steam explosion pretreatment on dietary fiber components of tomato pomace

2.2 對番茄皮渣膳食纖維單糖組成的影響

對蒸汽爆破預(yù)處理前后番茄皮渣膳食纖維的單糖組成進(jìn)行測定，單糖標(biāo)準(zhǔn)品的標(biāo)準(zhǔn)方程如表2所示，實驗結(jié)果如表3所示。番茄皮渣IDF主要由D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖醛酸、L-鼠李糖和L-阿拉伯糖組成，且D-葡萄糖含量最高，表明纖維素是番茄皮渣IDF的主要成分；蒸汽爆破預(yù)處理后，IDF的單糖成分僅D-葡萄糖含量顯著增加(由61.90增加至74.16 g/100 g)，這可能來自于半纖維素和纖維素的降解[25]。IDF中D-半乳糖醛酸(由10.66降至0 g/100 g)、L-阿拉伯糖(由2.81降至1.58 g/100 g)含量隨著爆破壓力的增加而逐漸降低；L-鼠李糖未檢測出，說明蒸汽爆破預(yù)處理可能使IDF中的半纖維素和不溶性果膠成分發(fā)生降解[26]。

表2 高效液相色譜法測膳食纖維單糖的標(biāo)準(zhǔn)方程Table 2 Standard equation for determination of dietary fiber monosaccharide by HPLC

番茄皮渣SDF主要由D-半乳糖醛酸、D-葡萄糖、D-甘露糖、L-鼠李糖、L-阿拉伯糖、L-巖藻糖組成，且D-半乳糖醛酸含量最高，這表明果膠是SDF的主要成分。蒸汽爆破預(yù)處理后D-半乳糖醛酸和L-巖藻糖含量顯著降低，表明蒸汽爆破預(yù)處理可使果膠發(fā)生降解。此外，L-鼠李糖和L-阿拉伯糖分別是鼠李糖半乳糖醛酸聚糖-Ⅰ果膠結(jié)構(gòu)單元的主鏈及側(cè)鏈組成部分，是ASP的主要單糖成分[27]。蒸汽爆破預(yù)處理后SDF中L-鼠李糖和L-阿拉伯糖含量的顯著降低，表明蒸汽爆破預(yù)處理可使ASP的主鏈及側(cè)鏈結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂，這與ASP含量變化的結(jié)果一致。蒸汽爆破預(yù)處理后，SDF中D-葡萄糖和D-甘露糖含量顯著升高，可能是由于蒸汽爆破預(yù)處理使番茄皮渣纖維素分解為可溶性片段，或通過糖苷化反應(yīng)合成了水溶性抗消化支化葡聚糖[28]。

表3 蒸汽爆破預(yù)處理對番茄皮渣IDF和SDF單糖組成的影響 單位：g/100 g

2.3 對番茄皮渣膳食纖維理化特性的影響

2.3.1 對番茄皮渣膳食纖維水合性質(zhì)及持油性的影響

如表4所示，蒸汽爆破預(yù)處理后，番茄皮渣膳食纖維膨脹力較未處理顯著降低，但各蒸汽爆破預(yù)處理壓力間無顯著性變化；持水力雖有下降趨勢，但較未處理無顯著性差異；溶解性在2.0 MPa蒸汽爆破預(yù)處理壓力下較未處理顯著提高了7%。SUI等[29]利用蒸汽爆破預(yù)處理麥麩也發(fā)現(xiàn)其膳食纖維的膨脹力顯著降低，溶解度顯著提高，與本研究結(jié)果一致。有研究認(rèn)為，膳食纖維的水合性質(zhì)與物料的結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分及粒度有關(guān)[30]，溶解度與物料組成、多孔結(jié)構(gòu)有關(guān)[17]。蒸汽爆破預(yù)處理后番茄皮渣膳食纖維膨脹力的降低可能是由于物料的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)被破壞，影響了水合性質(zhì)，還有可能是蒸汽爆破預(yù)處理使大分子發(fā)生降解，可溶性果膠等易溶成分溶出增加，溶解度相應(yīng)提高，而膨脹力和持水力相應(yīng)下降。此外，蒸汽爆破預(yù)處理后番茄皮渣膳食纖維的持油力顯著升高，在1.0、1.5和2.0 MPa條件下分別較未處理提高了16.61%、17.97%和13.32%，這表明蒸汽爆破預(yù)處理使番茄皮渣膳食纖維親脂性增強。

表4 蒸汽爆破預(yù)處理對番茄皮渣膳食纖維理化特性的影響Table 4 Effect of steam explosion pretreatment on physicochemical properties of tomato pomace dietary fiber

持油力的大小與原料的多孔及結(jié)構(gòu)、表面性質(zhì)、總電荷密度和疏水性有關(guān)[31]，蒸汽爆破預(yù)處理可能破壞了纖維基質(zhì)的致密結(jié)構(gòu)，提高了對油的吸附和保留能力，從而提高持油力[6]。

2.3.2 對番茄皮渣膳食纖維亞硝酸根離子吸附能力的影響

番茄皮渣膳食纖維含有的羧基、羥基等側(cè)鏈基團及多孔結(jié)構(gòu),對亞硝酸鹽具有一定吸附作用。蒸汽爆破預(yù)處理前后番茄皮渣膳食纖維亞硝酸根離子吸附能力如圖1所示，在pH 2.0條件下，僅當(dāng)蒸汽爆破預(yù)處理壓力為1.5 MPa時，其對亞硝酸根離子吸附能力較原樣顯著提高了16.79%，其余蒸汽爆破預(yù)處理壓力無顯著性差異；在pH 7.0條件下，其對亞硝酸根離子吸附能力隨著爆破壓力的增加而逐漸增加，在1.0、1.5和2.0 MPa壓力下分別較原樣增加了52.79%、62.52%和212.57%。

圖1 蒸汽爆破預(yù)處理對番茄皮渣膳食纖維的亞硝酸根 離子吸附特性的影響Fig.1 Effect of steam explosion pretreatment on nitrite ion adsorption of tomato pomace dietary fiber注：大小寫字母不同表示差異顯著(P<0.05)

亞硝酸根離子吸附能力的改善主要是由于蒸汽爆破預(yù)處理使物料粒徑減小，表面積增大，更多的多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和官能團暴露[32]，從而增強皮渣膳食纖維對亞硝酸根離子的吸附和保留能力。

2.3.3 對番茄皮渣膳食纖維抗氧化活性的影響

番茄皮渣含有多酚、番茄紅素等抗氧化活性成分，賦予番茄皮渣膳食纖維一定的抗氧化能力。NAVARRO-GONZLEZ等[33]報道番茄皮纖維中總酚含量為158.10 GAE mg/100 g;VALDEZ-MORALES等[34]報道4個不同品種番茄皮中總酚含量在157.8～351.6 mg GA當(dāng)量/100 g。如表5所示，番茄皮渣膳食纖維具有DPPH自由基清除能力，經(jīng)1.0 MPa蒸汽爆破預(yù)處理后，其DPPH自由基清除能力的變化顯著。隨著處理壓力增加，DPPH自由基清除能力隨之增加，2.0 MPa條件處理的樣品，較原樣提高了393%。蒸汽爆破預(yù)處理使番茄皮渣膳食纖維的Fe3+還原能力顯著提高，且不同蒸汽爆破壓力處理的樣品組間存在顯著性差異(P<0.05)。2.0 MPa條件下處理的樣品，F(xiàn)e3+還原能力提高了254%。蒸汽爆破預(yù)處理使番茄皮渣膳食纖維的ABTS陽離子自由基清除能力提高幅度最大。2.0 MPa條件下處理樣品的ABTS陽離子自由基清除能力是原樣的12.57倍，分別是1.0 MPa及1.5 MPa條件下的3.27倍和1.46倍。蒸汽爆破預(yù)處理對番茄皮渣膳食纖維抗氧化能力的提升作用，主要與番茄皮渣組織結(jié)構(gòu)在蒸汽爆破時剝離導(dǎo)致抗氧化活性成分暴露有關(guān)[32]。

表5 蒸汽爆破預(yù)處理對番茄皮渣膳食纖維抗氧化活性的影響Table 5 Effect of steam explosion pretreatment on antioxidant activity of dietary fiber from tomato pomace

2.4 對番茄皮渣膳食纖維粉體學(xué)特性的影響

如表6所示，蒸汽爆破預(yù)處理后，番茄皮渣膳食纖維的容重顯著降低，在1.0、1.5和2.0 MPa蒸汽爆破預(yù)處理壓力下分別較原樣降低了5.78%，6.65%和8.09%。有研究表明容重與比表面積和總孔隙體積呈負(fù)相關(guān)[35]，蒸汽爆破預(yù)處理后膳食纖維容重降低可能是由于纖維粒徑減小，比表面積和孔隙體積增大所致。休止角和滑角是評價物料流動性的有效參數(shù)，其值越小，流動性越好，蒸汽爆破預(yù)處理后番茄皮渣膳食纖維的滑角和休止角均顯著降低，在1.0、1.5和2.0 MPa蒸汽爆破預(yù)處理壓力下滑角分別較原樣降低了49.45%、52.87%和52.13%，休止角分別較原樣降低了14.04%、15.87%和10.86%，表明蒸汽爆破預(yù)處理提高了番茄皮渣膳食纖維粉體的流動性。

表6 蒸汽爆破預(yù)處理對番茄皮渣膳食纖維粉體流動特性的影響Table 6 Effect of steam explosion pretreatment on flow characteristics of tomato pomace dietary fiber

2.5 對番茄皮渣顯微結(jié)構(gòu)的影響

如圖2所示，未處理的番茄皮渣呈致密塊狀結(jié)構(gòu)(圖2-a)，經(jīng)過蒸汽爆破預(yù)處理之后，番茄皮渣表面出現(xiàn)了褶皺與空洞；隨著爆破壓力的增大，細(xì)小孔狀結(jié)構(gòu)越明顯(圖2-b～圖2-d)。已有研究表明，蒸汽爆破預(yù)處理的破壁作用是促進(jìn)植物活性成分改性和提取的關(guān)鍵，不僅有助于生物大分子物質(zhì)發(fā)生機械斷裂和結(jié)構(gòu)重排，還有助于加強溶質(zhì)的內(nèi)部擴散速率，提高提取率[6]。因此，本研究中番茄皮渣膳食纖維理化特性的改善，與蒸汽爆破預(yù)處理對番茄皮渣因結(jié)構(gòu)破壞引起的組分分離和降解有關(guān)。

a-原樣；b-1.0 MPa；c-1.5 MPa；d-2.0 MPa圖2 蒸汽爆破預(yù)處理前后番茄皮渣的掃描電鏡 結(jié)果(×3 000倍)Fig.2 SEM results of tomato pomace before and after steam explosion pretreatment (×3 000)

3 結(jié)論

蒸汽爆破預(yù)處理顯著降低了番茄皮渣的DF及IDF含量，提高了SDF含量，且在1.0 MPa條件下SDF含量最高，較未處理樣品提高了26.43%，SDF占DF比例為11.38%；此外，蒸汽爆破預(yù)處理導(dǎo)致了番茄皮渣NSP及總果膠提取率顯著降低，WSP和CSP提取率顯著升高，膳食纖維的單糖組成改變，持水力和膨脹力顯著降低，溶解性、持油力、亞硝酸鈉吸附能力、體外抗氧化能力及番茄皮渣膳食纖維表觀特性整體提高，番茄皮渣組織網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和細(xì)小孔狀結(jié)構(gòu)暴露增加。研究表明蒸汽爆破預(yù)處理可以有效提升番茄皮渣SDF含量，在一定程度上改善其理化特性。