陜北狗頭紅棗可溶性膳食纖維提取工藝優(yōu)化及其理化特性與抗氧化活性研究

王虎玄， 趙天添， 王 聰， 張一凡， 朱亞南， 孫宏民

(陜西科技大學(xué) 食品科學(xué)與工程學(xué)院， 陜西 西安 710021))

0 引言

紅棗(學(xué)名：red jujube)，鼠李科棗屬植物，已有8 000多年栽培歷史，在我國(guó)種植面積廣、產(chǎn)量大.紅棗在我國(guó)按栽培地理位置不同主要分為山東棗、山西棗、河北棗、陜西棗、新疆棗等.其中，陜西陜北地區(qū)狗頭紅棗不僅個(gè)大，肉厚，而且富含可溶糖、蛋白質(zhì)、膳食纖維(DF)、維生素等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，對(duì)人體健康具有多種保護(hù)作用而受到消費(fèi)者喜愛[1].

DF被稱為“第七營(yíng)養(yǎng)素”，是一類人體胃腸道酶無法水解，但可被一些腸道菌群部分代謝和利用的植物性碳水化合物，主要包含植物膠、果膠、多糖、蠟質(zhì)、纖維素、木質(zhì)素等[2].DF分為水溶性(SDF)和非水溶性(IDF)兩大類，SDF比IDF具有更高的生理活性功能，但其在自然界中的占比較低(不足10%).SDF可以降低膽固醇、排出重金屬離子、調(diào)節(jié)血糖水平、改善腸道菌群以及預(yù)防心腦血管等慢性疾病的生理活性[3]；IDF主要加快大腸蠕動(dòng)和排便以防止便秘，并可通過抑制腸道細(xì)菌代謝生成腸毒素以及稀釋食物中有毒有害物質(zhì)的途徑預(yù)防直腸癌[4].

據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，提取DF的方法主要分為物理法(如膜分離法、 超微粉碎法等)、化學(xué)法(如酸法、堿法)以及生物法(如微生物發(fā)酵法、 酶法等)等[5].由于酶法不僅對(duì)提取條件要求低，而且可高效、快速提取，提取過程無污染，以及能夠較為完整保留提取物結(jié)構(gòu)及活性等優(yōu)勢(shì)，已成為研究熱點(diǎn)[6-7].酶法提取SDF的原理是通過酶促反應(yīng)去除原料中非DF成分，主要是淀粉(α-淀粉酶、糖化酶等)、α-淀粉酶水解產(chǎn)物(糖化酶等)、蛋白質(zhì)(木瓜蛋白酶等)等，并采用纖維素酶降低DF分子量，增加SDF含量，最后經(jīng)乙醇沉淀得到SDF[8-9].與物理提取法相比，酶法具有能耗低、無需專用設(shè)備、提取成本低等優(yōu)勢(shì)；與化學(xué)提取法相比，酶法具有無污染、提取的DF純度高以及結(jié)構(gòu)及活性保留完整等優(yōu)勢(shì)；與微生物發(fā)酵法相比，酶法具有提取周期短、有利于大規(guī)模生產(chǎn)、提取工藝可控等優(yōu)勢(shì)[10-12].超聲波處理操作簡(jiǎn)單，具有振動(dòng)、空化以及熱效應(yīng)等特性，能夠?qū)υ辖M織細(xì)胞壁進(jìn)行有效降解，并一定程度干擾聚合物多糖中化學(xué)鍵的穩(wěn)定性，影響聚合物的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，加速活性物質(zhì)的擴(kuò)散和溶出[13].課題組前期研究發(fā)現(xiàn)相比于酶法和酶-化學(xué)法，超聲波-酶耦合法可顯著提高陜北狗頭紅棗SDF得率(未發(fā)表)，但具體工藝參數(shù)尚待優(yōu)化.

目前，對(duì)紅棗活性成分的研究多集中在黃酮、多酚、環(huán)核苷酸等方面，對(duì)SDF研究相對(duì)較少，尤其是陜北狗頭紅棗.紅棗高品質(zhì)SDF高效提取工藝的開發(fā)對(duì)提高陜北紅棗資源綜合利用率，延長(zhǎng)紅棗加工產(chǎn)業(yè)鏈，提高紅棗加工附加值以及推進(jìn)紅棗SDF的產(chǎn)業(yè)化加工具有重要的意義，可為陜北紅棗SDF制品高值化開發(fā)與應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ).

基于此，本研究以陜北狗頭紅棗為原料，采用超聲波-酶耦合法提取SDF，通過單因素試驗(yàn)及響應(yīng)面設(shè)計(jì)系統(tǒng)優(yōu)化SDF提取工藝，并對(duì)紅棗SDF的理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)表征及抗氧化特性進(jìn)行綜合分析，以期為陜北狗頭紅棗SDF制備和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供參考.

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 主要材料

陜北狗頭紅棗，購(gòu)買于陜西省西安市未央?yún)^(qū)西北農(nóng)副產(chǎn)品中心市場(chǎng).α-淀粉酶(50 U/mg)，木瓜蛋白酶(800 U /mg)，糖化酶(100 000 U/mg)，購(gòu)自上海源葉生物科技有限公司.SDF標(biāo)準(zhǔn)品(CAS No.：68424-04-4，聚葡萄糖)，購(gòu)自上海麥克林生化科技有限公司；濃鹽酸、乙醚、氫氧化鈉、95%乙醇均為分析純，購(gòu)自西安永屹化玻試劑有限公司.

1.1.2 主要儀器

HC-100T粉碎機(jī)，河城工貿(mào)有限公司；智能型電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上?，槴\實(shí)驗(yàn)室設(shè)備有限公司；TDZ5-WS臺(tái)式低速離心機(jī) 湖南湘儀實(shí)驗(yàn)室儀器開發(fā)有限公司，SHB型循環(huán)水式多用真空泵，鄭州長(zhǎng)城科工貿(mào)有限公司；RE-52CS-1旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，上海亞榮生化儀器設(shè)備有限公司；SP-756P紫外可見分光光度計(jì)，上海光譜儀器有限公司；KH2200DE型數(shù)控超聲波，昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 紅棗粉制備

紅棗清洗并去核后，置于真空干燥箱內(nèi)50 ℃干燥12 h，粉碎，過60目篩，再次50 ℃干燥6 h得到紅棗粉，作為原料備用.

1.2.2 超聲波-酶法提取紅棗膳食纖維

紅棗粉→加入乙醚(12 mL)→加入磷酸鹽緩沖溶液(pH 6.0，10 mL)→控溫超聲(功率100 W，料溫55 ℃,時(shí)間30 min)→加入α-淀粉酶(添加量200 U/g、溫度60 ℃，料液pH 6.0，時(shí)間60 min)→調(diào)節(jié)pH→加入木瓜蛋白酶(添加量6 000 U/g，溫度60 ℃，料液pH 6.0，時(shí)間60 min)→調(diào)節(jié)pH→加糖化酶(添加量2 000 U/g，溫度50 ℃，料液pH 5.0，時(shí)間60 min)→離心取上清(4 000 r/min，10 min)→濃縮→4倍體積醇沉→離心→干燥→SDF.

SDF按照《GB 5009.88-2014食品中膳食纖維的測(cè)定》進(jìn)行測(cè)定.紅棗SDF得率計(jì)算公式如下：

SDF得率(%)=m/M×100

(1)

式(1)中：m為提取SDF粉末質(zhì)量，g；M為紅棗粉質(zhì)量，g.

1.2.3 單因素實(shí)驗(yàn)

(1)超聲處理的影響

按照1.2.2所述方法，分別探究不同超聲功率(50、100、150、200、250 W)以及不同超聲時(shí)間(10、20、30、40、50 min)對(duì)紅棗SDF得率的影響.

(2) α-淀粉酶的影響

按照1.2.2所述方法，分別探究α-淀粉酶不同添加量(100、150、200、250、300 U/g)、不同酶解溫度(30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃)、不同酶解時(shí)間(30、60、90、120、150 min)以及不同酶解pH(4、5、6、7、8)對(duì)紅棗SDF得率的影響.

(3) 糖化酶的影響

按照1.2.2所述方法，分別探究糖化酶不同添加量(1 000、1 500、2 000、2 500、3 000 U/g)、不同酶解溫度(30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃)、不同酶解時(shí)間(30、60、90、120、150 min)以及不同酶解pH(4、5、6、7、8)對(duì)紅棗SDF得率的影響.

(4) 木瓜蛋白酶的影響

按照1.2.2所述方法，分別探究木瓜蛋白酶不同添加量(4 000、5 000、6 000、7 000、8 000 U/g)、不同酶解溫度(30 ℃、40 ℃、50 ℃、60 ℃、70 ℃)、不同酶解時(shí)間(30、60、90、120、150 min)以及不同酶解pH(4、5、6、7、8)對(duì)紅棗SDF得率的影響.

(5)纖維素酶的影響

按照1.2.2所述方法，分別探究纖維素酶不同添加量(400、800、1 200、1 600、1 800 U/g)、不同酶解溫度(40、50、60、70、80 ℃)、不同酶解時(shí)間(30、60、90、120、150 min)以及不同酶解pH(4、5、6、7、8)對(duì)紅棗SDF的影響.

1.2.4 響應(yīng)面設(shè)計(jì)

以纖維素酶添加量(A)、纖維素酶酶解pH(B)、纖維素酶酶解溫度(C)及超聲功率(D)4因素，紅棗SDF得率為響應(yīng)值進(jìn)行響應(yīng)面優(yōu)化.采用Design Expert 8.0軟件設(shè)計(jì)4因素3水平試驗(yàn).

1.2.5 理化性質(zhì)測(cè)定

持水力、持油力、膨脹力、陽(yáng)離子交換以及葡萄糖和膽固醇吸附試驗(yàn)參照張智等[14](2022)報(bào)道方法進(jìn)行.

1.2.6 結(jié)構(gòu)表征

(1)紅外光譜測(cè)定

將SDF干樣與溴化鉀(1∶100)研磨混合后進(jìn)行紅外光譜掃描(波長(zhǎng)范圍 400～4 000 cm-1，分辨率4 cm-1).

(2)顯微結(jié)構(gòu)分析

將SDF干樣進(jìn)行必要預(yù)處理后進(jìn)行掃描電鏡觀察[15]，并分析膳食纖維顯微結(jié)構(gòu).

1.2.7 抗氧化活性分析

DPPH和ABTS自由基清除率測(cè)定參照王天等[8](2022)報(bào)道方法進(jìn)行.

1.2.8 數(shù)據(jù)處理

上述試驗(yàn)均重復(fù)3次，數(shù)據(jù)已均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用SPSS軟件進(jìn)行方差分析，差異顯著性水平為P<0.05.采用Design Expert 8.0軟件進(jìn)行響應(yīng)面設(shè)計(jì).

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 超聲處理對(duì)SDF得率的影響

由圖1可知，在50～150 W范圍內(nèi)，SDF得率與超聲功率正相關(guān)，超過150 W后得率逐漸下降；在10～30 min范圍內(nèi)，SDF得率隨超聲時(shí)間延長(zhǎng)而增加，隨后得率迅速降低.超聲波空化、機(jī)械及熱效應(yīng)隨著其功率增加而增強(qiáng)，對(duì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)產(chǎn)生損傷作用，促進(jìn)胞內(nèi)物質(zhì)(蛋白質(zhì)、紅棗淀粉等)的釋放，有助于SDF的提取.但超聲功率過大或者超聲時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)，上述超聲波效應(yīng)會(huì)破壞SDF結(jié)構(gòu)，引發(fā)其化學(xué)鍵斷裂而降解為小分子物質(zhì)，從而導(dǎo)致SDF得率降低[16].綜合考慮最適超聲功率和超聲時(shí)間分別為100 W和30 min.

圖1 超聲功率及時(shí)間對(duì)紅棗SDF得率影響

2.1.2 α-淀粉酶對(duì)SDF得率的影響

由圖2可知，在100～200 U/g范圍內(nèi)，SDF得率與α-淀粉酶添加量正相關(guān)，超過200 u/g后得率逐漸下降.這可能是因?yàn)樵谝欢é?淀粉酶添加量范圍內(nèi)紅棗中淀粉逐漸得到充分酶解，SDF逐

漸分離完全，因而其得率逐漸增加至最大值，但繼續(xù)加大α-淀粉酶添加量，酶活可能趨于飽和，高濃度酶也可能降解半纖維素等成分，因而SDF得率隨之下降[17].在pH 4～6范圍內(nèi)，SDF得率隨酶解pH升高而增加，此后得率逐漸降低.這可能是因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)隨著pH升高α-淀粉酶活性逐漸增強(qiáng)，但pH超過6后，α-淀粉酶活性中心催化基團(tuán)中質(zhì)子供體和受體的離子化以及必需基團(tuán)的解離受到抑制，干擾酶與底物的結(jié)合，導(dǎo)致SDF得率下降[18].酶解溫度在30 ℃～60 ℃范圍內(nèi)，SDF得率隨酶解溫度增加而增加，此后迅速下降.這可能是因?yàn)樵谝欢ǚ秶鷥?nèi)隨著溫度升高α-淀粉酶活性逐漸增強(qiáng)，但超過60 ℃后蛋白分子劇烈運(yùn)動(dòng)，破壞α-淀粉酶空間結(jié)構(gòu)，該作用引發(fā)蛋白質(zhì)聚集從而導(dǎo)致α-淀粉酶失活，因此SDF得率迅速下降[19].酶解時(shí)間在30～150 min期間SDF得率緩慢增加，這可能是因?yàn)殡S著α-淀粉酶酶解時(shí)間的逐漸延長(zhǎng)，淀粉被分解，膳食纖維不斷被分離出來，因而SDF得率逐漸增加.酶解時(shí)間繼續(xù)延長(zhǎng)導(dǎo)致酶解產(chǎn)物不斷積累，從而抑制酶解反應(yīng)，淀粉酶解率趨于穩(wěn)定.綜合考慮α-淀粉酶最適添加量、酶解pH、酶解溫度和酶解時(shí)間分別為200 U/g、pH 6、60 ℃ 和 60 min.

圖2 α-淀粉酶添加量、酶解溫度、時(shí)間及pH對(duì)紅棗SDF得率的影響

2.1.3 糖化酶對(duì)SDF得率的影響

由圖3可知，在1 000～2 000 U/g范圍內(nèi)，SDF得率與糖化酶添加量正相關(guān)，超過2 000 U/g后得率逐漸下降.在pH 4～5范圍內(nèi)，SDF得率隨酶解pH升高而增加，此后得率逐漸降低.酶解溫度在30 ℃～50 ℃范圍內(nèi)，SDF得率隨酶解溫度增加而增加，此后迅速下降.酶解時(shí)間在30～60 min期間SDF得率緩慢增加，隨后逐漸降低.對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果的分析與2.1.2“α-淀粉酶對(duì)SDF得率的影響”的分析相似.由于紅棗含有一定量的淀粉類物質(zhì)，因此去除淀粉類物質(zhì)是提高紅棗膳食纖維純度的重要環(huán)節(jié).采用α-淀粉酶和糖化酶順序處理的目的是對(duì)紅棗粉中淀粉以及α-淀粉酶水解產(chǎn)物(麥芽糖、糊精等)進(jìn)行徹底水解，使其完全水解為葡萄糖，后續(xù)可通過簡(jiǎn)單水洗的方式將淀粉水解的葡萄糖去除，提高紅棗膳食纖維純度.綜合考慮糖化酶最適添加量、酶解pH、酶解溫度和酶解時(shí)間分別為2 000 U/g、pH 5、50 ℃和60 min.

圖3 糖化酶添加量、酶解溫度、時(shí)間及pH對(duì)紅棗SDF得率的影響

2.1.4 木瓜蛋白酶對(duì)SDF得率的影響

由圖4可知，在4 000～6 000 U/g范圍內(nèi)，SDF得率與糖化酶添加量正相關(guān)，超過6 000 U/g后得率逐漸下降.在pH 4～6范圍內(nèi)，SDF得率隨酶解pH升高而增加，此后得率逐漸降低.酶解溫度在30 ℃～60 ℃范圍內(nèi)，SDF得率隨酶解溫度增加而增加，此后迅速下降.酶解時(shí)間在30～60 min期間SDF得率大幅增加，隨后隨著酶解時(shí)間延長(zhǎng)緩慢增加.對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果的分析與2.1.2“α-淀粉酶對(duì)SDF得率的影響”的分析相似.采用木瓜蛋白酶處理的目的是對(duì)紅棗粉中蛋白質(zhì)進(jìn)行去除，提高紅棗膳食纖維的純度.木瓜蛋白酶在酸性、中性、堿性環(huán)境下均能分解蛋白質(zhì)，具有酶活高、熱穩(wěn)定性好、天然衛(wèi)生安全等特點(diǎn)，在紅棗膳食纖維工業(yè)化提取中具有良好的應(yīng)用前景[20].綜合考慮木瓜蛋白酶最適添加量、酶解pH、酶解溫度和酶解時(shí)間分別為6 000 U/g、pH 6、60 ℃和60 min.

圖4 木瓜蛋白酶酶添加量、酶解溫度、時(shí)間及pH對(duì)紅棗SDF得率的影響

2.1.5 纖維素酶對(duì)SDF得率的影響

由圖5可知，在400～1 200 U/g范圍內(nèi)，SDF得率與纖維素酶添加量正相關(guān)，超過1 200 U /g后得率逐漸下降.在pH 4～7范圍內(nèi)，隨酶解pH升高，SDF得率上升，此后得率逐漸下降.酶解溫度在40 ℃～60 ℃范圍內(nèi)，SDF得率隨酶解溫度增加而增加，此后迅速下降.酶解時(shí)間在30～60 min期間SDF得率大幅增加，隨后隨著酶解時(shí)間延長(zhǎng)迅速降低.對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果的分析與2.1.2“α-淀粉酶對(duì)SDF得率的影響”的分析相似.雖然纖維素酶能夠降解細(xì)胞壁，導(dǎo)致紅棗胞內(nèi)物質(zhì)釋放，有助于提高總膳食纖維得率.但本研究進(jìn)行纖維素酶處理的主要目的是將部分IDF水解為SDF，提高SDF得率，SDF含量在TDF中占10%以上具有更好的保健功效.綜合考慮纖維素酶最適添加量、酶解pH、酶解溫度和酶解時(shí)間分別為1 200 U/g、pH 7、60 ℃和60 min.

圖5 纖維素酶添加量、酶解溫度、時(shí)間及pH對(duì)紅棗SDF得率的影響

2.2 響應(yīng)面優(yōu)化

由于α-淀粉酶、糖化酶以及木瓜蛋白酶的主要作用是對(duì)紅棗淀粉及蛋白類物質(zhì)進(jìn)行去除，提高紅棗膳食纖維純度.本研究主要關(guān)注紅棗SDF得率，因此以SDF得率(Y)為響應(yīng)值，主要考察纖維素酶添加量(A)、纖維素酶酶解pH(B)、纖維素酶酶解溫度(C)以及超聲功率(D)4個(gè)因素對(duì)SDF得率的影響，響應(yīng)面試驗(yàn)方案及結(jié)果如表1所示.

表1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)和結(jié)果

2.2.1 響應(yīng)面試驗(yàn)設(shè)計(jì)及結(jié)果

由表2可知，響應(yīng)面回歸模型P<0.05，失擬項(xiàng)P>0.05，R2=0.88，說明該模型能夠較好解析纖維素酶添加量、纖維素酶酶解時(shí)間、纖維素酶酶解溫度、超聲功率4因素對(duì)SDF得率的影響，可用于確定紅棗SDF最佳提取工藝.

表2 回歸方程參數(shù)方差分析表

續(xù)表2

2.2.2 最佳工藝參數(shù)及驗(yàn)證

采用Design Expert軟件擬合出最佳工藝關(guān)鍵參數(shù)為：纖維素酶添加量1 307.78 U/g，酶解pH 6.9，酶解溫度61.46 ℃，超聲功率98.52 W，此條件下SDF得率為21.74%.考慮到實(shí)際操作，將上述工藝條件修改為纖維素酶添加量1 300 U/g，酶解pH 7.0，酶解溫度60 ℃，超聲功率100 W，此條件下3次重復(fù)試驗(yàn)的SDF得率為21.37±0.35%，與模型擬合理論值相近，說明響應(yīng)面優(yōu)化回歸模型參數(shù)真實(shí)可靠.

2.3 理化性質(zhì)分析

由表3可知，紅棗SDF具有一定的持水性、持油性、膨脹力、陽(yáng)離子交換等性質(zhì).由于膳食纖維中大量親水基團(tuán)與水分子結(jié)合，從而導(dǎo)致膳食纖維吸水膨脹，不但可促進(jìn)人體腸道蠕動(dòng)，防止便秘，而且有助于緩解泌尿系統(tǒng)壓力，便于毒素快速排出.紅棗膳食纖維具有持油性，表明其可在人體腸道中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，吸附食物中油脂從而減少腸道對(duì)脂類物質(zhì)的吸收，發(fā)揮減肥功效.SDF結(jié)構(gòu)中的COOH-、OH-、NH2-等側(cè)鏈基團(tuán)可與有機(jī)陽(yáng)離子進(jìn)行可逆交換從而影響陽(yáng)離子交換能力，該離子交換作用可改善人體消化道環(huán)境，減少消化道疾病風(fēng)險(xiǎn)[21].此外，紅棗SDF具有較高的葡萄糖與膽固醇吸附率，具有預(yù)防高血脂、高血糖等疾病的生理活性[8].

表3 紅棗SDF理化性質(zhì)

2.4 結(jié)構(gòu)表征分析

2.4.1 紅外光譜測(cè)定

由圖6可知，紅棗SDF表現(xiàn)出與標(biāo)準(zhǔn)膳食纖維相似的紅外光譜吸收?qǐng)D譜.紅棗膳食纖維在874 cm-1、1 035 cm-1、1 630 cm-1、2 928 cm-1、3 435 cm-1附近的特征吸收峰可能與其結(jié)構(gòu)中-C-O、-C-H、 -O-H的伸縮振動(dòng)以及-C-H、-C-O的彎曲振動(dòng)有關(guān).3 435 cm-1處寬而圓潤(rùn)的吸收峰為-O-H伸縮振動(dòng)峰，說明存在締合態(tài)氫鍵，推測(cè)紅棗膳食纖維具有半纖維素和纖維素成分；2 928 cm-1處吸收峰是糖環(huán)或其支鏈上-C-H伸縮振動(dòng)峰，推測(cè)紅棗膳食纖維中含有糖類物質(zhì)；1 630 cm-1處吸收峰是-C-O的伸縮振動(dòng)峰，可能與木質(zhì)素芳香苯基團(tuán)有關(guān)；1 035 cm-1處小峰是-C-O(C-O-C 鍵上)伸縮振動(dòng)峰，屬于典型的木聚糖吸收峰，推測(cè)紅棗膳食纖維中可能含有木聚糖類成分.874 cm-1處小尖峰與-C-H(β吡喃環(huán)中)彎曲振動(dòng)有關(guān).上述吸收峰表明SDF具有典型的糖酯特征吸收峰，符合膳食纖維的結(jié)構(gòu)特征[22-25].

圖6 紅棗SDF傅里葉變換紅外光譜圖

2.4.2 顯微結(jié)構(gòu)分析

如圖7所示，紅棗膳食纖維為形狀不規(guī)則且具有空腔的塊狀結(jié)構(gòu)，表面粗糙凹凸不平，顆粒大小不一.進(jìn)一步放大觀察到類似蜂巢的疏松多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特征[8].該結(jié)構(gòu)特征可使紅棗膳食纖維比表面積增加，具有一定物理及化學(xué)吸附能力，因此紅棗膳食纖維表現(xiàn)出良好的持水、持油、膨脹、離子交換、葡萄糖及膽固醇吸附等特性.

圖7 紅棗SDF掃描電鏡圖

2.5 抗氧化性分析

圖8反映不同濃度紅棗SDF分別對(duì)DPPH 和ABTS 自由基清除率的影響，以抗氧化劑VC為陽(yáng)性對(duì)照.在1～7 mg/mL濃度范圍，紅棗SDF對(duì)DPPH和ABTS自由基清除率均隨濃度的升高呈現(xiàn)顯著上升趨勢(shì).紅棗SDF濃度為7mg/mL時(shí)，DPPH和ABTS自由基清除率均達(dá)到90%以上.VC在1～7 mg/mL濃度范圍內(nèi)對(duì)DPPH和ABTS自由基清除率(>95%)明顯高于紅棗SDF，但其抗氧化性不具有劑量依賴性.上述結(jié)果表明，紅棗SDF具有抗氧化性，但將紅棗SDF添加到食品中是否可以延緩食品氧化并延長(zhǎng)貨架期，尚需后期在真實(shí)食品體系中進(jìn)一步評(píng)估和驗(yàn)證.

圖8 紅棗SDF抗氧化活性

3 結(jié)論

通過響應(yīng)面優(yōu)化得到超聲波-酶耦合提取陜北狗頭紅棗SDF的最佳工藝關(guān)鍵參數(shù)：纖維素酶添加量1 300 U/g，酶解pH 7.0，酶解溫度60 ℃，超聲功率100 W，此時(shí)，SDF得率為21.37±0.35%.提取的紅棗SDF具有類似蜂巢的疏松多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特征，推測(cè)含有糖類、木聚糖、半纖維素、纖維素、木質(zhì)素等成分，并表現(xiàn)出一定的持水、持油、膨脹、陽(yáng)離子交換及葡萄糖和膽固醇吸附特性，符合膳食纖維結(jié)構(gòu)特征且理化品質(zhì)良好.在1～7 mg/mL范圍內(nèi)，提取的紅棗SDF抗氧化活性與其濃度正相關(guān)，DPPH和ABTS自由基清除率最高達(dá)到90%以上，具有一定抗氧化活性.研究結(jié)果為陜北狗頭紅棗膳食纖維制備和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了理論支撐，也為陜北狗頭紅棗高值化開發(fā)利用提供了參考.在后續(xù)研究中將對(duì)膳食纖維不同提取工藝對(duì)比，以期獲得更高品質(zhì)的膳食纖維.