贛州臍橙皮果膠的提取工藝優(yōu)化及其改性前后理化性質和生物活性的研究

杜 超，劉佳慈，曹漫鈺，左 鋒，臧延青

（黑龍江八一農墾大學食品學院，黑龍江大慶 163319）

果膠是一種結構復雜的酸性水膠體多糖，根據(jù)酯化度（DE）不同，果膠可以分為：高甲氧基果膠（HMP），DE＞50%；低甲氧基果膠（LMP），DE＜50%。果膠作為一種天然食品添加劑具有許多活性功能，包括抗炎、免疫調節(jié)活性和抗菌作用。當前商業(yè)果膠生產(chǎn)的主要來源是柑橘皮、蘋果渣和甜菜果肉。贛州市目前為全國最大的臍橙主產(chǎn)區(qū)，在贛州臍橙的生產(chǎn)、加工和消費過程中，臍橙皮通常作為廢物被丟棄，造成嚴重的資源浪費和環(huán)境污染。因此，利用臍橙皮提取果膠實現(xiàn)臍橙皮的資源化利用對于我國臍橙產(chǎn)業(yè)的發(fā)展以及環(huán)境保護具有重要意義。

大多數(shù)果膠以原果膠的形式存在，由于分子量較大，溶解性和凝膠性差而不利于機體吸收，因此，為實現(xiàn)果膠功能更大程度的開發(fā)和利用，可將果膠進行改性，改性后果膠具有抗癌、吸附重金屬、降膽固醇、藥物運輸?shù)壬砉δ?。目前，對于甜菜果膠，馬鈴薯果膠以及商品柑橘果膠改性的研究較多，但對于贛州臍橙皮果膠改性前后理化性質及生物活性的比較研究尚未見報道。

超聲-微波協(xié)同萃取法（UMAE）是近年來分離科學領域發(fā)展起來的一種新技術。其優(yōu)異性能主要歸功于微波和超聲輻照的雙重優(yōu)勢。因此，本研究以贛州臍橙皮為原料，以果膠得率為指標，采用超聲-微波協(xié)同萃取技術對果膠的提取工藝進行優(yōu)化。此外，還比較了改性前后果膠的理化性質、抗氧化活性以及對淀粉糊化和體外消化率的影響。本研究可為臍橙皮的資源化利用以及果膠的抗氧化、抑制淀粉消化等功能活性在食品中的應用提供了一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

贛州臍橙 產(chǎn)自江西省贛州市，2021年12月采收；柑橘原果膠（CP）（純度70%±5%） 煙臺安德利果膠股份有限公司；玉米淀粉（直鏈淀粉27%，支鏈淀粉73%） 上海麥克林生化科技有限公司；1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）、半乳糖醛酸標準品、間羥基聯(lián)苯 美國 Sigma 公司；2,2-聯(lián)氮-二（3-乙基-苯并噻唑-6-磺酸）二銨鹽（ABTS） 阿拉丁試劑公司；葡萄糖含量（GOPOD氧化酶法）檢測試劑盒 蘇州格銳思生物科技有限公司；其他試劑均為國產(chǎn)分析純。

CW-2000超聲微波萃取儀 上海新拓分析儀器科技有限公司；Alpha 1-2 LD plus冷凍干燥機 德國Christ公司；UV1800型紫外-可見分光光度計日本島津公司；DGG-9140電熱恒溫鼓風干燥箱 上海森信實驗儀器有限公司；RE-52AA型旋轉蒸發(fā)儀上海亞榮生化儀器廠；Bettersize2000激光粒度分布儀 丹東市百特儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 贛州臍橙皮干粉制備方法 贛州臍橙皮經(jīng)過人工剝離后，洗凈、切塊，用95 ℃蒸餾水浸泡5 min鈍化酶，后置烘箱中于55 ℃烘干至恒重，然后用磨粉機磨成粉末，過100目篩，置于密封袋中避光保存。

1.2.2 贛州臍橙皮果膠提取工藝 參照Zahra等的方法，并略有改動。稱取5 g贛州橙皮粉末于不同體積、不同pH的鹽酸提取液中攪拌均勻，在超聲微波協(xié)同萃取儀中設置不同提取功率、提取時間，在60 ℃下提取果膠。提取溶液冷卻至室溫后離心（10000×g，10 min），抽濾，得上清液，后加入等體積90% 乙醇靜置過夜，離心（10000×g，15 min）取沉淀，用無水乙醇洗滌3次去除單糖和二糖。最后，旋蒸濃縮，凍干得贛州臍橙皮果膠（Ganzhou navel orange peel pectin， GOP）。

1.2.3 單因素實驗 設定單因素實驗中的常規(guī)量為：提取功率400 W，提取時間30 min，pH2.0，液料比30 mL/g。依次考察提取功率（100、200、400、600、800 W）、提取時間（10、20、30、40、50 min）、提取液 pH（1.0、1.5、2.0、2.5、3.0）、液料比（10、20、30、40、50 mL?g）對果膠得率的影響。

1.2.4 響應面優(yōu)化試驗 采用四因素三水平的Box-Behnken試驗設計（BBD）（表1）對提取條件（提取功率 400、600、800 W；提取時間 20、30、40 min；pH2、2.5、3；液料比 20、30、40 mL?g）進行優(yōu)化。

表1 響應面因素和水平Table 1 Factors and levels of response surface

1.2.5 GOP得率的計算 由式（1）計算GOP得率：

1.2.6 贛州臍橙皮果膠的改性 將GOP溶于蒸餾水中配制成1.5%的溶液，用NaOH（3 mol/L）調pH到10.0，在55 ℃下孵育1 h。然后將樣品冷卻到室溫，用HCl（3 mol/L）將其pH調整到3.0。室溫靜置過夜，加入三倍體積95%乙醇攪拌，在20 ℃下孵育2 h，將白色絮狀沉淀用丙酮洗滌。最后旋蒸，凍干得贛州臍橙皮改性果膠（MGOP）。

1.2.7 GOP和MGOP理化性質的測定

1.2.7.1 水分、灰分含量的測定 根據(jù)GB 5009.3-2016分別測定GOP和MGOP的水分含量。

根據(jù)Seyed等描述的方法分別測定GOP和MGOP的灰分含量。采用直接灰化法，稱取1 g果膠樣品，小火加熱使果膠充分炭化至無煙，隨后在馬弗爐中（550 ℃）灼燒6 h，以獲得在干燥基礎上恒定的重量，稱重計算得灰分含量。

1.2.7.2 酯化度的測定 采用酸堿滴定法測定GOP和MGOP的酯化度（DE）。將100 mg樣品分別用2 mL乙醇浸泡，然后溶解在20 mL去除二氧化碳的去離子水（40 ℃）中。待果膠完全溶解后，加入5滴酚酞作為指示劑，用 NaOH（0.1 mol/L）滴定（V，mL）。然后加入10 mL 0.5 mol/L NaOH 攪拌均勻，靜置25 min使之水解，隨后，加入10 mL 0.5 mol/L HCI，搖勻，直至粉紅色消失。加入5滴酚酞指示劑，再用0.1 mol/L NaOH滴定，邊滴定邊攪拌，直至無色溶液變?yōu)榉凵?。記錄NaOH體積為V。DE采用式（2）計算:

1.2.7.3 半乳糖醛酸含量的測定 以D-半乳糖醛酸為標準品，采用間羥基聯(lián)苯基法分別測定GOP和MGOP中半乳糖醛酸（GalA）含量。通過與半乳糖醛酸標準溶液（0～0.06 mg/mL）的標準曲線（線性回歸方程為：y=0.4189x-0.0011，=0.9968）進行比較，計算得半乳糖醛酸含量。

1.2.8 GOP和MGOP的體外抗氧化活性測定

1.2.8.1 DPPH自由基清除能力的測定 采用Peng等描述的方法分別測定GOP和MGOP對DPPH自由基的清除活性，并稍作修改。分別稱取不同質量的GOP和MGOP于蒸餾水中，配制成不同濃度（1.0、2.0、4.0、6.0、8.0 mg/mL）的 GOP和 MGOP溶液，將GOP和MGOP溶液（2 mL）與DPPH溶液（2 mol/L，2 mL）混合。避光反應 30 min，然后在517 nm測定吸光度值A。以無水乙醇代替DPPH溶液測定吸光度記為A。蒸餾水代替樣品溶液，測得的吸光度記為A。以商品柑橘果膠（CP）為對照。根據(jù)公式（3）計算果膠對DPPH的清除活性。

1.2.8.2 對ABTS·清除能力的測定 GOP和MGOP對ABTS·的清除能力參照Li等描述的方法進行了修改。用磷酸鹽緩沖液（PBS）（0.2 mol/L，pH7.0）配制7.4 mmol/L ABTS溶液。將ABTS溶液與相同體積的過硫酸鉀（4.9 mmol/L）混合，室溫避光保存16 h。使用前將ABTS工作液用PBS稀釋至734 nm處吸光度為0.700±0.002，測量其吸光度記為A。將稀釋后的溶液（0.6 mL）分別加入不同濃度的GOP 和MGOP 溶液（1.0、2.0、4.0、6.0、8.0 mg/mL），室溫避光反應20 min后，在734 nm處測吸光度記為A。用PBS代替ABTS溶液，測吸光度為 A。ABTS·清除活性計算公式（式（4））：

1.2.8.3 對·OH清除能力的測定 將不同濃度GOP和 MGOP 溶液（0.33、0.66、1.33、2、2.66 mg/mL）分別與FeSO（1 mL，6 mmol/L）和HO（1 mL，6 mmol/L）混合于試管中。旋渦混勻加入1 mL水楊酸（6 mmol/L），37 ℃水浴30 min，隨后在510 nm測定樣品吸光度（A）。以蒸餾水代替樣品測得吸光度為A，并以HO代替水楊酸測得吸光度A。·OH清除活性由式（5）計算：

1.2.8.4 還原能力的測定 將2 mL不同濃度的GOP和 MGOP溶液（1.0、2.0、4.0、6.0、8.0 mg/mL）與2.5 mL PBS（0.2 mol/L，pH6.6）和 2.5 mL 鐵氰化鉀（1.0%，w/v）混合。將混合物在50 ℃下反應20 min后，向混合物中添加1.0 mL三氟乙酸（10%，w/v），然后將混合物（2.5 mL）與 2.5 mL FeCl（0.1%，w/v）和2.5 mL蒸餾水混合，在700 nm處測吸光度。吸光度越高，還原能力越強。

1.2.9 GOP和MGOP對玉米淀粉（CS）的糊化性質和體外消化活性的影響

1.2.9.1 GOP-CS和MGOP-CS混合物的制備 分別制備GOP-CS和MGOP-CS糊化物。玉米淀粉（CS）濃度為6%（w/v），果膠樣品濃度以CS為基礎設置為 0%、1%、2%、3%、 4%、5%、6%。簡而言之，將不同重量的果膠充分溶解于100 mL蒸餾水中，與6 g CS混合，室溫下用磁力攪拌器分散1 h。混合物在95 ℃水浴中加熱，連續(xù)攪拌30 min至充分糊化。最后，將樣品凍干，磨碎后過100目篩備用。

1.2.9.2 體外消化率測定 GOP-CS和MGOP-CS體外消化率的測定參考Liu等的方法進行，略有改進。將200 mg糊化樣品與15 mL乙酸鈉緩沖溶液（0.2 mol/L，pH5.2）混合，放入錐形燒瓶中持續(xù)攪拌，在37 ℃下平衡10 min。隨后，每個樣品中加入5個玻璃珠和5 mL混合酶溶液（330 U/mL-淀粉酶和100 U/mL淀粉葡萄糖苷酶）。樣品溶液在恒溫水浴振蕩器中（37 ℃，160 r/min）水解。在每個時間點（0、20、120、180 min），取每個樣品的消化液 200 μL，加入到800 μL無水乙醇中混勻鈍化酶，后離心（3000 r/min，10 min）。采用葡萄糖含量試劑盒GOPOD氧化酶法測定上清液中葡萄糖含量。按式（6）～（8）計算淀粉組分含量：

其中，RDS代表快速消化淀粉，SDS代表慢消化淀粉，RS代表抗性淀粉，TS代表淀粉總干重，TG代表淀粉完全水解后測定的總葡萄糖含量，F(xiàn)G代表淀粉中游離葡萄糖的含量。G、G和G分別表示0、20和120 min后消化物中葡萄糖含量。葡萄糖含量乘以0.9倍轉化為消化淀粉的百分比。

1.2.9.3 粒徑分布 用激光粒度分析儀測定淀粉糊化顆粒的粒徑分布。以去離子水為分散溶劑，粒度儀折射率和吸收率分別設定為1.520和0.001，將GOP-CS和MGOP-CS轉移到樣品分散池中，運行測定樣品的粒徑分布。

1.3 數(shù)據(jù)處理

以上所有實驗均重復3次。BBD實驗數(shù)據(jù)采用Design-Expert 8.0.6進行分析。其他數(shù)據(jù)用SPSS 22.0進行單因素方差分析并用LSD法進行多重比較，＜0.05表示差異顯著，＜0.01為差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 單因素實驗結果

2.1.1 提取功率對GOP得率的影響 如圖1，GOP得率隨提取功率增強呈先上升后下降趨勢，當提取功率為600 W時，GOP的得率達到最大值為14.68%±0.73%。當提取功率＜600 W時，超聲微波共同作用促進了植物細胞壁的松動，使果膠更加充分地釋放出來，果膠得率增加。當提取功率＞600 W時，果膠內部分子鏈斷裂，果膠發(fā)生降解，致使果膠得率下降。在前人研究的甜檸檬皮果膠中也發(fā)現(xiàn)了類似的結果。

圖1 提取功率對GOP得率的影響Fig.1 Influence of extract power on pectin yield of Ganzhou navel orange peel

2.1.2 提取時間對GOP得率的影響 如圖2，隨提取時間增加，GOP得率先上升后下降，提取30 min時，GOP得率最大為12.98%±0.52%。當提取時間＜30 min時，延長提取時間使提取溶劑可以更好地滲透到物料中，促進萃取體系熱量的積累、氫鍵斷裂，提高了果膠的得率；但當提取時間進一步延長（＞30 min），果膠部分結構被破壞，發(fā)生降解，得率下降[21]。

圖2 提取時間對GOP得率的影響Fig.2 Influence of extract time on pectin yield of Ganzhou navel orange peel

2.1.3 pH對GOP得率的影響 如圖3，GOP得率隨pH的增加先增大后減小，當pH為2.5時，果膠得率達到最大值14.98%±0.36%。當pH＜2.5時，果膠得率隨著pH的增加而增加，這是因為原果膠是一種非水溶性果膠質，在萃取溶劑中存在一定濃度的氫離子時，有利于刺激不溶性果膠水解成可溶性果膠，從而提高果膠得率，但酸性較強的環(huán)境中，果膠會發(fā)生脫脂反應而降解。而隨pH進一步增加（pH＞2.5），原果膠像可溶性果膠轉化的能力變弱，使GOP得率下降。

圖3 pH對GOP得率的影響Fig.3 Influence of pH on pectin yield of Ganzhou navel orange peel

2.1.4 液料比對GOP得率的影響 如圖4，GOP得率隨液料比增加呈先上升后下降的趨勢，液料比為30 mL?g時，得率最大為12.34%±0.09%。液料比決定原材料與提取溶劑的接觸面積，從而影響了果膠得率。當液料比＜30 mL?g時，較小的液料比使提取體系內黏度較大，不利于果膠的析出，隨液料比增加，臍橙皮粉末與提取溶劑接觸面積增大，使原果膠溶出速度加快，果膠得率升高；而過大的液料比（＞30 mL?g）使提取體系過稀，果膠擴散能力減弱，且大量提取溶劑會吸收輻照能量，使果膠吸收的輻照能量減少，導致果膠得率降低。

圖4 液料比對GOP得率的影響Fig.4 Influence of liquid-solid ratio on pectin yield of Ganzhou navel orange peel

根據(jù)以上結果，選取輻照功率為400、600和800 W，提取時間為20、30和40 min，pH為2、2.5和3，液料比為20、30和40 mL?g作為三個水平設計響應面試驗。

2.2 響應面優(yōu)化試驗結果分析

如前所述，運用BBD對贛州臍橙皮果膠的提取工藝進行了優(yōu)化。試驗設計與結果如表2所示，29組試驗中，GOP得率的范圍為10.78%～17.78%。所得二次多元回歸方程為：Y=+17.25-1.32A-0.015B-0.25C-0.94D+1.26AB-0.33AC+0.46AD-1.15BC-0.22BD+0.53CD-2.86A-1.82B-1.18C-1.15D。模型值為30.88，＜0.01表示模型顯著。失擬項值為2.58，＞0.05表明失擬項相對于純誤差并不顯著，此結果表明本模型擬合度較好。A、D、AB、BC、A、B、C、D對果膠得率的影響是顯著的（＜0.05）。0.8370的“Pred-Squared”與 0.9373的“Adj-Squared”符合得很好。“Adeq Precision”測量的是信噪比，大于4的比例是理想的，本實驗中是19.701表示信號充足。以上結果表明本試驗模型具有最佳的擬合度。

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表2 響應面試驗的預測值和實際值Table 2 Predicted value and actual value of response surface experiment

表3 回歸模型方差分析表Table 3 Analysis of variance of regression model

除確定系數(shù)外，各種診斷圖的比較，如預測值與試驗實際值的對應關系圖（圖5a），殘差正態(tài)圖（圖5b）和殘差與試驗預測值的對應關系圖（圖5c），也用于評估模型的充足性，結果如圖5所示，模型的預測值與實驗值吻合較好，幾乎是一條直線（圖5a），即預測值與實際值有足夠的相關性。圖5b顯示了正態(tài)分布，它們同樣非常接近一條直線，表明方差無偏倚。圖5c顯示的殘差與試驗預測值的對應關系圖中各點分布無規(guī)律。綜上所述，本試驗中所建模型是很匹配的。

圖5 模型充分性診斷圖Fig.5 Diagnostic plots for the model adequacy

各因素及其交互作用對果膠提取得率的影響可從響應面3D圖的變化得到直觀反映，本試驗所構建模型響應面圖如圖6所示。響應面曲面坡度越陡峭，等高線圖越偏橢圓形，表明因素之間交互作用越顯著，反之則表示兩因素間的交互作用不顯著，在這里AB和BC交互作用顯著。如圖所示交互作用對果膠得率的影響大小順序為：AB＞BC＞CD＞AD＞AC＞BD，結果與方差分析一致。

圖6 各因素之間的交互作用的響應面圖Fig.6 Response surface diagram of interaction between various factors

通過對GOP得率二次多項式解析，得到在最佳提取條件（A=547.62 W，B=29.92 min，C=2.41，D=25.00 mL?g）下，果膠得率最高為17.68%。將提取條件修整為 A=550 W，B=30 min，C=2.4，D=25 mL?g，進行3次平行附加實驗，最終GOP得率為18.25%±0.31%。以上結果表明，從贛州臍橙皮中提取果膠的得率高于從檸檬皮（10.11%）和金柑皮（11.29%）中提取的果膠。因此，贛州臍橙皮是一種提取果膠的潛在來源。

2.3 GOP和MGOP的理化性質比較

2.3.1 水分和灰分含量 GOP灰分含量為3.14%±0.09%，改性后，MGOP中灰分增加，為6.17%±0.38%（表4）。這可能因為pH改性過程中引入鈉離子等導致的。GOP和MGOP中水分含量分別為8.96%±0.49%和6.78%±0.16%。

2.3.2 酯化度 經(jīng)測定，GOP的DE為74.10%±2.73%，MGOP的DE為33.27%±2.47%，CP的DE為80.48%±2.97%（表4）。結果表明GOP與CP一樣屬于高甲氧基果膠，改性后果膠由高甲氧基果膠（High methoxyl pectin, HMP）（DE＞50%）轉變?yōu)榈图籽趸z（Low methoxyl pectin, LMP）（DE＜50%）。可能因為改性后，堿處理使果膠發(fā)生脫酯反應，甲酯脫去后，游離羧酸基團多于酯化羧酸基團。LMP通過與多價金屬離子結合無需添加糖即可形成凝膠。因此，MGOP可以作為食品添加劑在低熱量食品中形成凝膠，具有較高的實用價值。

表4 GOP和NGOP基本化學組成及酯化度Table 4 The basic chemical composition and the degree of esterification of GOP and MGOP

2.3.3 半乳糖醛酸含量 半乳糖醛酸（GalA）含量可以反映果膠的純度，GB 25533-2010《食品添加劑果膠》中要求果膠中GalA＞65%，本研究中，GOP和MGOP中GalA含量分別為74.65%±1.11%和88.19%±2.98%，表明，兩種果膠已達到商品果膠純度要求，其中GOP中GalA含量與商品柑橘果膠（CP）相似，而pH改性中酸處理使部分側鏈中性糖水解，進而增加了GalA比例。

2.4 GOP和MGOP體外抗氧化活性的比較

2.4.1 對DPPH自由基的清除活性 如圖7所示，與CP相比，GOP和MGOP表現(xiàn)出顯著高的DPPH自由基清除能力（＜0.05），且具有濃度依賴性。改性后，MGOP對DPPH自由基的清除活性更顯著（＜0.05）。當果膠濃度為 8 mg/mL時，GOP、MGOP、CP和V的DPPH自由基清除率分別達到71.88%±2.04%、84.35%±0.28%、57.82%±2.20%和 99.00%±1.03%，四者的 IC值分別為 2.21、1.51、6.99和0.02 mg/mL。雖然GOP和MGOP對DPPPH自由基的清除能力低于V，但均顯著高于CP（＜0.05），改性后MGOP清除DPPH自由基的能力高于GOP，可能由于改性后，果膠中半乳糖醛酸含量增加且發(fā)生脫脂反應由HMP變?yōu)長MP，果膠結構中游離羧基占主導，更容易將DPPH自由基還原成DPPH-H，使得改性后MGOP清除DPPH自由基能力增強。

圖7 不同果膠對DPPH自由基的清除率Fig.7 Scavenging capacity of different pectins against DPPH radical

2.4.2 對ABTS·的清除活性 圖8顯示，隨果膠質量濃度增加，三種果膠對ABTS·的清除能力均呈增加趨勢。GOP的 IC值為 1.80 mg/mL，MGOP為0.87 mg/mL，CP的IC值為6.44 mg/mL，V的IC值為 0.02 mg/mL。雖然 GOP和MGOP對ABTS·的清除能力低于 V，但均顯著高于 CP（＜0.05），且MGOP 的 ABTS·清除能力顯著高于 GOP（＜0.05）。改性后，果膠變?yōu)長MP，游離的羧基占主導，而羧基提供氫原子的能力較強，從而使得MGOP果膠清除ABTS·活性的能力最強。

圖8 不同果膠對ABTS+·的清除率Fig.8 Scavenging capacity of different pectins against ABTS+·

2.4.3 對·OH的清除活性 從圖9可以看出，MGOP 對·OH 的清除活性極顯著高于 CP（＜0.01），且在2～2.66 mg/mL之間極顯著高于 GOP（＜0.01）。當果膠質量濃度為2.66 mg/mL時，GOP、MGOP、CP和V的清除能力分別為55.39%±0.43%、72.52%±3.62%、35.09%±2.23%和99.10%±1.24%。雖然GOP和MGOP對·OH的清除能力低于V，但均顯著高于 CP（＜0.05）；且在 1.33～2.66 mg/mL 時，MGOP的·OH清除能力顯著高于GOP（＜0.05）。由于改性后MGOP中GalA含量增加，DE降低，使得-COOH和-OH數(shù)量增加，進而導致MGOP清除·OH自由基活性提高。

圖9 不同果膠對羥基自由基的清除率Fig.9 Scavenging capacity of different pectins against ·OH

2.4.4 還原能力 GOP和MGOP的還原能力研究結果如圖10所示。從圖可以看出，吸光度值越高，還原能力越強。隨著果膠濃度的增加，吸光度值逐漸增大，與CP相比，GOP和MGOP的還原能力均顯著增大（＜0.05），濃度為 4～8 mg/mL 時，MGOP 的還原能力顯著高于GOP（＜0.05）。結果表明，兩種果膠均能將鐵氰化鉀中的Fe還原為Fe，MGOP的還原能力最為顯著。

圖10 不同果膠的還原能力Fig.10 Reducing power of different pectins

2.5 GOP和MGOP對玉米淀粉體外消化的影響

由果膠理化性質結果可知，GOP與CP均屬于高甲氧基果膠，且GalA含量沒有差異顯著性（＞0.05），因此，這里比較研究了GOP和MGOP對玉米淀粉（CS）糊化和體外消化的影響。果膠對CS體外消化的影響結果見表5。玉米淀粉消化后RDS、SDS和 RS含量分別為 81.61±0.95%、13.55±0.09%和4.85±0.9%。添加GOP和MGOP后，RDS含量顯著減少，SDS和RS含量顯著增加（＜0.05）。當添加6%的GOP時，RDS含量下降至53.34%±0.78%，SDS和RS分別增加到32.05%±0.65%和14.61%±1.40%。而添加MGOP后，三者變化更為顯著（＜0.05），當濃度達到3%時，變化結果與添加6%GOP的結果相似。以上結果表明，向CS中添加果膠，會抑制其消化，其中，添加MGOP比GOP效果更顯著（＜0.05）。消化過程中果膠和浸出的直鏈淀粉通過氫鍵相互作用形成果膠-直鏈淀粉聚集體延緩淀粉消化。果膠還可以包裹在淀粉顆粒周圍，阻礙了酶促淀粉的水解，抑制了淀粉的消化。

表5 添加果膠的玉米淀粉中快速消化淀粉（RDS）、緩慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）的含量Table 5 RDS, SDS and RS contents of corn starch in the presence of pectin

2.6 粒徑分布

粒徑分布反映了糊化后淀粉顆粒的溶脹程度。為了更好地分析果膠對玉米淀粉糊化后顆粒溶脹程度的影響，研究了淀粉糊的粒徑分布（圖11）。為準確分析果膠對CS粒徑的影響，將粒徑值劃分為直徑＜56.13 mm（小顆粒）、直徑＞240.3mm（大顆粒）和直徑56.13～240.3 mm（中等大小顆粒）。結果表明，當GOP濃度高于1%時，糊化淀粉中的小顆粒增多，中等大小顆粒減少；當MGOP濃度高于2%時，糊化淀粉中的小顆粒增多，中等大小顆粒減少。表明添加低濃度果膠后，淀粉溶脹行為增強，而當加大果膠濃度后，更多的果膠分子包裹在淀粉分子表面，抑制了淀粉顆粒的溶脹。改性后，MGOP為低甲氧基果膠，游離羧基增多，暴露出的氫鍵可以更好地與淀粉結合，形成MGOP-淀粉聚集體，抑制淀粉溶脹，因此MGOP抑制淀粉溶脹的能力更強。結果表明，低甲氧基果膠和高甲氧基果膠均具有抑制淀粉糊化顆粒溶脹的作用，但低甲氧基果膠作用能力更強。結果表明，添加GOP和MGOP后，更多的果膠分子會黏附和包裹在淀粉顆粒周圍，導致淀粉不完全溶脹和半糊化，同時在淀粉顆粒表面形成的物理屏障阻礙了酶與淀粉的接觸，進而導致淀粉消化率降低。

圖11 CS，GOP-CS，MGOP-CS糊化后粒徑大小分布Fig.11 Particle diameter distribution of CS, GOP-CS,MGOP-CS mixture pastes

3 結論

本文用BBD設計優(yōu)化UME法提取GOP的工藝參數(shù)，并分析所得果膠的理化性質、抗氧化活性和對玉米淀粉體外消化的影響。研究結果表明，GOP的最佳提取工藝參數(shù)為：提取功率550 W，提取時間 30 min，pH2.4，液料比 25.00 mL?g，在此條件下，GOP得率為18.25%±0.31%。與商品柑橘原果膠相比，GOP和MGOP兩種果膠對DPPH、ABTS、羥基自由基均具有較好的清除能力，其中MGOP的抗氧化活性最強，其濃度為8 mg/mL時，對DPPH、ABTS自由基的清除率分別達到84.35%±0.28%和87.33%±0.43%。果膠的加入顯著（＜0.05）提高慢消化淀粉（SDS）和抗性淀粉（RS）的含量，添加 6%GOP和 6% MGOP，分別使 SDS從 13.55%±0.09%增加至32.05%±0.65%和43.83%±0.48%，分別使RS從4.85%±0.90%增加至14.61%±1.40%和19.84%±2.76%。此外，添加GOP和MGOP使淀粉糊狀物中小顆粒的比例增加，抑制淀粉顆粒的溶脹，從而抑制了淀粉消化，pH改性果膠對淀粉消化的抑制作用顯著（＜0.05）優(yōu)于未改性果膠。本研究所采用的技術節(jié)能、高效，對環(huán)境友好，研究結果可為贛州臍橙皮的有效利用提供理論依據(jù)和技術支撐。本研究尚需進一步開展果膠的體內降糖降脂的研究。