球磨聯(lián)合堿輔助酶法改善淡竹葉水溶性膳食纖維的物化和功能特性

樊 華，劉夫國，王玉堂，李銀霞，劉學(xué)波

（西北農(nóng)林科技大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

淡竹葉（Herba Lophatheri）通常指禾本科草本植物淡竹葉的干燥莖葉，其含有多種功能性成分，如多糖、黃酮和氨基酸[1]，具有改善發(fā)熱、尿路炎癥等功效[2]。大量研究表明，從傳統(tǒng)中藥中提取的多糖具有抗氧化、抗腫瘤、抗病毒、抗炎等生物學(xué)活性[3]，而多糖的淀粉部分因其可消化性主要用于能量供應(yīng)。因此，推測屬于膳食纖維（dietary fiber，DF）的非淀粉部分是淡竹葉發(fā)揮生物學(xué)活性的主要因素。然而，目前對(duì)淡竹葉DF的研究十分有限，導(dǎo)致人們對(duì)淡竹葉的了解不夠全面，難以在食品加工中高效利用淡竹葉資源。

DF是指不能在小腸內(nèi)消化和吸收，但能被大腸內(nèi)的腸道菌群部分或完全發(fā)酵的碳水化合物[4]。研究表明，DF具有改善高血糖[5]、抑制飲食誘導(dǎo)的肥胖[6]、調(diào)節(jié)腸道菌群[7]和降低心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)[8]等一系列生理益處。DF可分為不同類型，其分類標(biāo)準(zhǔn)通常包括原料來源、化學(xué)結(jié)構(gòu)、水溶性、黏度和發(fā)酵性[9]。根據(jù)水溶性，可分為水溶性DF（soluble DF，SDF）和不溶性DF（insoluble DF，IDF）[10]。SDF能在腸道內(nèi)形成黏性凝膠延遲葡萄糖和脂質(zhì)的吸收進(jìn)而調(diào)節(jié)血糖和血漿膽固醇[9]。IDF則可以通過減少食物在胃腸道中的保留時(shí)間和增加糞便體積緩解便秘[11]。目前普遍認(rèn)為SDF有更好的益生作用，還具有更好的加工特性和感官品質(zhì)[12]。IDF約占天然植物DF的60%～80%[13]。因此，改性DF以改善其SDF比率、物化特性和功能特性，對(duì)獲得高品質(zhì)淡竹葉來源的SDF并提升淡竹葉的應(yīng)用價(jià)值十分重要。

目前，改性DF的主要方法包括物理法（如微波、擠壓和球磨）、化學(xué)法（如酸、堿處理）、生物法（如發(fā)酵、酶水解）和聯(lián)合法[14-15]。不同方法能通過改變DF的組分和結(jié)構(gòu)影響SDF的得率、結(jié)構(gòu)和功能特性[16]。球磨法能改變DF的粒徑、表面積大小和功能特性，該方法易操作、成本低且對(duì)環(huán)境友好[17-19]?；瘜W(xué)處理法能作用于某些特定的官能團(tuán)，處理時(shí)間短，但易在處理過程中引入不需要的成分[14]。酶解法可以打破IDF分子間鍵的連接，具有較高的選擇性、環(huán)境友好性，且不需要特殊設(shè)備[20-22]。近年來，因聯(lián)合法能整合不同類型方法的優(yōu)勢并相互彌補(bǔ)不足而被廣泛應(yīng)用，如酶-球磨處理和酶-化學(xué)處理。

綜上，采用酶法（enzymatic method，E）、球磨輔助酶法（ball milling-assisted enzymatic method，BME）、堿輔助酶法（alkaline-assisted enzymatic method，AE）和球磨聯(lián)合堿輔助酶法（ball milling combined with alkalineassisted enzymatic method，BMAE）提取淡竹葉來源的SDF，并對(duì)其得率、結(jié)構(gòu)特性、功能特性進(jìn)行測定、表征和分析，旨在探索提取高質(zhì)量SDF的可行方法，為充分了解淡竹葉及擴(kuò)大其在食品工業(yè)中的應(yīng)用提供可靠參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

淡竹葉 寧夏華柯農(nóng)業(yè)生態(tài)開發(fā)有限公司；α-淀粉酶（2 100 U/g）、中性蛋白酶（50 U/mg） 上海阿拉丁生物技術(shù)有限公司；1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮（1-phenyl-3-methyl-5-pyrazolinone，PMP） 北京索萊寶科技有限公司；葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖醛酸、木糖和甘露糖 上海源葉生物科技有限公司；KBr粉末（光譜級(jí)） 天津科密歐化學(xué)試劑有限公司；2,2’-聯(lián)氮雙(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)（2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)，ABTS） 上海泰坦科技股份有限公司；其他試劑均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

YXQM-2L行星球磨機(jī) 長沙米淇儀器設(shè)備有限公司；LC-15C高效液相色譜（high performance liquid chromatography，HPLC）儀 日本島津公司；XDB-C18色譜柱 美國安捷倫科技公司；ZEN3600納米激光粒度儀 英國馬爾文儀器有限公司；DHR-1流變儀、Q2000差示掃描量熱（differential scanning calorimetry，DSC）儀 美國沃特世公司；S-3400N掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM） 日本日立有限公司；Vertex70傅里葉變換紅外光譜（Fourier transform infrared spectroscopy，F(xiàn)TIR）儀、D8 ADVANCE A25 X射線衍射（X-ray diffractometer，XRD）儀 德國布魯克公司。

1.3 方法

1.3.1 淡竹葉SDF提取

將淡竹葉原料粉碎后過120 目篩，于4 ℃保存以備后續(xù)使用。分別用4種方法（E、BME、AE和BMAE）分別處理淡竹葉粉末，所得IDF和SDF分別標(biāo)記為EIDF、BMEIDF、AEIDF、BMAEIDF和ESDF、BMESDF、AESDF、BMAESDF。

1.3.1.1 EIDF和ESDF提取

將20 g淡竹葉粉末與400 mL蒸餾水混合。依次添加α-淀粉酶（95 ℃反應(yīng)30 min）和中性蛋白酶（60 ℃反應(yīng)30 min）除去淀粉和蛋白質(zhì)。酶解后，7 000 r/min離心懸浮液10 min，收集沉淀并冷凍干燥，得到EIDF。將上清液與4 倍體積95%乙醇溶液混合，4 ℃靜置24 h，再次于7 000 r/min離心10 min，收集沉淀并冷凍干燥，得到ESDF。

1.3.1.2 BMEIDF和BMESDF提取

使用行星球磨機(jī)以250 r/min固定轉(zhuǎn)速研磨230 min處理淡竹葉粉末，每次運(yùn)行中正向和反向旋轉(zhuǎn)均進(jìn)行30 min，中間間隔10 min，球與粉末的質(zhì)量比為5∶1。按1.3.1.1節(jié)處理球磨后的淡竹葉粉末，得到BMEIDF和BMESDF。

1.3.1.3 AEIDF和AESDF提取

將20 g淡竹葉粉末與400 mL 10 g/L NaOH溶液混合，于60 ℃水浴1 h進(jìn)行水解。用1 mol/L HCl溶液調(diào)節(jié)pH值至6.5。按1.3.1.1節(jié)處理堿水解后的淡竹葉粉末，得到AEIDF和AESDF。

1.3.1.4 BMAEIDF和BMAESDF提取

根據(jù)1.3.1.2節(jié)球磨處理淡竹葉粉末后用1.3.1.3節(jié)方法對(duì)其進(jìn)行堿水解。后續(xù)步驟與1.3.1.1節(jié)相同，得到BMAEIDF和BMAESDF。

1.3.1.5 淡竹葉IDF和SDF提取率計(jì)算

根據(jù)式（1）計(jì)算淡竹葉IDF和SDF提取率：

式中：m1為IDF或SDF質(zhì)量/g；m0為淡竹葉粉末質(zhì)量/g。

1.3.2 SDF表征

1.3.2.1 單糖組成測定

參考Qin Han’ao等[23]的方法并略作修改。用2 mL 2 mol/L三氟乙酸溶液于110 ℃水解20 mg SDF樣品5.5 h后，用3 mol/L NaOH溶液中和，加入去離子水稀釋至10 mL。將0.3 mol/L NaOH和0.5 mol/L PMP溶液添加到0.4 mL稀釋水解液中，70 ℃水浴100 min后，用0.3 mol/L HCl溶液中和衍生化體系，并添加2 mL去離子水。用2 mL三氯甲烷萃取除去多余PMP，重復(fù)3 次。取上層水相用0.45 μm微孔膜過濾后，進(jìn)行HPLC分析。標(biāo)準(zhǔn)單糖為葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖醛酸、木糖和甘露糖。

HPLC條件：XDB-C18色譜柱（4.6 mm×200 mm，5 μm）；流速0.8 mL/min；柱溫30 ℃；流動(dòng)相為0.02 mol/L磷酸鉀緩沖液-乙腈（81∶19，V/V）；檢測波長250 nm。

1.3.2.2 Zeta電位測定

用蒸餾水溶解SDF樣品制備質(zhì)量濃度為5 mg/mL的SDF樣品溶液，用移液槍將SDF樣品溶液緩慢加入樣品池皿中，避免產(chǎn)生氣泡。設(shè)置平衡時(shí)間60 s、溫度25 ℃，采用納米激光粒度儀測定SDF樣品的Zeta電位。

1.3.2.3 流動(dòng)特性測定

用蒸餾水溶解SDF樣品制備質(zhì)量濃度為50 mg/mL和60 mg/mL SDF樣品溶液。選用直徑40 mm平行板系統(tǒng)于1 000 μm間隙處使用流變儀測定并記錄黏度，在剪切速率0.1～1 000 s-1、25 ℃條件下進(jìn)行剪切實(shí)驗(yàn)[24]。

1.3.2.4 微觀結(jié)構(gòu)觀察

用導(dǎo)電膠帶粘取少量SDF樣品并固定在真空噴涂機(jī)的樣品臺(tái)上，噴涂金層覆蓋SDF樣品。使用SEM在6 000 倍放大倍數(shù)下觀察并拍照記錄SDF的表面微觀結(jié)構(gòu)。

1.3.2.5 FTIR測定

通過FTIR確定SDF樣品的官能團(tuán)和化學(xué)鍵[12]。將1 mg SDF樣品與100 mg KBr粉末均勻混合并研磨后壓片，在4 000～400 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)以4 cm-1分辨率掃描32 次進(jìn)行分析。不含SDF樣品的空白KBr片劑作空白對(duì)照。

1.3.2.6 XRD測定

將SDF樣品過300 目篩后，使用XRD在工作電壓40 kV和工作電流40 mA下，于2θ4°～40°掃描測定樣品的衍射模式。

1.3.2.7 DSC測定

通過DSC分析SDF樣品的熱力學(xué)性質(zhì)。精確稱量4 mg SDF樣品置于鋁盤中，以不含SDF樣品的空鋁盤作為空白對(duì)照。使用流速50 mL/min的氮?dú)庾鳛檩d氣，以10 ℃/min的升溫速率在20～300 ℃范圍內(nèi)進(jìn)行分析。

1.3.3 SDF功能特性測定

1.3.3.1 持水力（water holding capacity，WHC）測定

將0.5 g SDF樣品與20 mL蒸餾水混合，于室溫下靜置24 h。9 000 r/min離心20 min后收集沉淀并稱質(zhì)量。按下式計(jì)算WHC：

式中：m0為原始SDF樣品質(zhì)量/g；m1為沉淀質(zhì)量/g。

1.3.3.2 持油力（oil holding capacity，OHC）測定

將0.5 g SDF樣品與5 mL橄欖油混合，于室溫下靜置24 h。9 000 r/min離心20 min后收集沉淀并稱質(zhì)量。按下式計(jì)算OHC：

式中：m0為原始SDF樣品質(zhì)量/g；m1為沉淀質(zhì)量/g。

1.3.3.3 抗氧化活性測定

ABTS與過硫酸鉀在室溫避光條件下發(fā)生化學(xué)氧化反應(yīng)得到ABTS陽離子自由基工作液。用乙醇調(diào)節(jié)ABTS陽離子自由基工作液濃度至其734 nm波長處的吸光度為0.700±0.020[25]。將400 μL ABTS陽離子自由基溶液與50 μL 1 mg/mL SDF樣品溶液充分混合，室溫避光孵育5 min后于734 nm波長處測定混合物的吸光度。測定SDF樣品（400 μL乙醇與50 μL 1 mg/mL SDF樣品溶液）和空白對(duì)照（400 μL ABTS陽離子自由基溶液與50 μL乙醇溶液）的吸光度。按式（4）計(jì)算SDF樣品的ABTS陽離子自由基清除活性：

式中：A0為空白對(duì)照吸光度；A1為SDF樣品與ABTS陽離子自由基反應(yīng)后的吸光度；A2為SDF樣品吸光度。

1.4 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié)果與分析

2.1 不同方法對(duì)SDF提取率的影響

圖1 不同處理方法下SDF和IDF的提取率Fig. 1 Extraction yields of SDFs and IDFs using different extraction methods

SDF含量超過10%的DF被認(rèn)為品質(zhì)較高，加工特性（如作為乳化劑、增稠劑、脂肪替代品和穩(wěn)定劑）、物化特性（如提高溶解性、形成凝膠）和生物活性（如降低體質(zhì)量、調(diào)節(jié)腸道菌群）優(yōu)良[12,26-29]。研究表明每日DF攝入量的20%～30%應(yīng)來自SDF[24]。因此，SDF/IDF的比率對(duì)DF的應(yīng)用至關(guān)重要。如圖1所示，BMAESDF提取率最高（（30.03±1.03）%），其次是AESDF（（26.83±1.46）%）、BMESDF（（9.55±0.09）%）和ESDF（（9.15±0.1）%）提取率較低。IDF含量（BMAE為（35.97±1.07）%、AE為（44.38±2.72）%、BME為（63.72±0.97）%、E為（66.32±1.41）%）與SDF含量的趨勢相反。球磨能顯著降低樣品粒徑，而粒徑越小SDF含量越高[30]。堿處理能通過水解半纖維素和木質(zhì)素之間的酯鍵及打破纖維素和半纖維素之間的共價(jià)鍵增加SDF含量[31]。此外，pH值是從半纖維素中提取SDF的關(guān)鍵因素，強(qiáng)堿性環(huán)境能破壞DF中的糖苷鍵從而影響SDF/IDF比率[32-33]。因此，AE和BMAE處理后SDF含量的顯著增加可能是由于IDF鍵的連接被破壞和pH值的大幅波動(dòng)，說明球磨和堿處理后部分IDF轉(zhuǎn)化成SDF[17]，提高了SDF/IDF的比率。Wang Kunli等[16]的研究表明單獨(dú)堿處理的SDF含量高于酶-化學(xué)處理，且與ESDF相比，BMESDF含量變化不大。因此，堿處理可能是AESDF和BMAESDF含量增加的主要原因。

2.2 不同處理方法對(duì)SDF物化特性的影響

2.2.1 SDF單糖組成分析

由表1可知，4種SDF均含有葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖醛酸、木糖，而甘露糖也在除ESDF的其他SDF中檢出。這可能是由于球磨和堿處理打破了多糖分子間的糖苷鍵，形成了一種新的單糖[21]。葡萄糖、木糖和阿拉伯糖是半纖維素的主要成分[34]，它們?cè)贓SDF中含量豐富，表明半纖維素可能是ESDF的主要成分。BMESDF、AESDF和BMAESDF的主要單糖組分為半乳糖、木糖和阿拉伯糖，可能是聯(lián)合處理后DF中的半纖維素和其他組分發(fā)生降解所致。BMESDF、AESDF和BMAESDF的阿拉伯糖、半乳糖含量增加。阿拉伯糖是SDF的主要單糖[35]，BMAESDF阿拉伯糖含量最高，與SDF提取率結(jié)果一致。此外，半乳糖含量的增加也可能是SDF產(chǎn)量增加的原因[33]。

表1 ESDF、BMESDF、AESDF和BMAESDF的單糖組成Table 1 Monosaccharide composition of ESDF, BMESDF,AESDF and BMAESDF

2.2.2 SDF表面電荷分析

圖2 ESDF、BMESDF、AESDF和BMAESDF的Zeta電位Fig. 2 Zeta potential of ESDF, BMESDF, AESDF and BMAESDF

表面電荷與SDF凝膠能力和膠體系統(tǒng)穩(wěn)定性有關(guān)[36-37]。負(fù)電荷產(chǎn)生的靜電力使膠體系統(tǒng)中分子鏈充分延展并相互滲透形成分子間交聯(lián)，因此更多的負(fù)電荷對(duì)應(yīng)更強(qiáng)的凝膠形成能力[38]。如圖2所示，ESDF的Zeta電位值最大（（-10.25±0.48）mV），其次為BMESDF（（-13.67±0.06）mV）、AESDF（（-18.17±1.25）mV）、BMAESDF（（-22.83±1.95）mV），4種SDF的Zeta電位值差異顯著。BMAESDF的Zeta電位值最低，表明其可以誘導(dǎo)產(chǎn)生更多的靜電吸引，具有更強(qiáng)的凝膠形成能力，這可能是球磨、堿處理和酶解共同作用的結(jié)果。

2.2.3 SDF流動(dòng)特性分析

圖3 50 mg/mL（A）和60 mg/mL（B）SDF的流動(dòng)特性Fig. 3 Rheological properties of SDFs at concentrations of 50 (A)and 60 mg/mL (B)

黏度與SDF在腸道中形成凝膠有關(guān)，其能延遲葡萄糖和脂質(zhì)吸收從而改善糖尿病和高膽固醇[39]。由圖3可知，質(zhì)量濃度對(duì)SDF的流動(dòng)特性有重要影響，Gu Meidong等[27]的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)。由圖3A可知，當(dāng)質(zhì)量濃度為50 mg/mL時(shí)，在0.1～1 s-1剪切速率范圍內(nèi)，4種SDF的黏度變化不穩(wěn)定；在1～1 000 s-1范圍內(nèi)，AESDF和BMAESDF的黏度呈近似線性下降，而ESDF和BMESDF變化較小。由圖3B可知，當(dāng)質(zhì)量濃度為60 mg/mL時(shí)，所有樣品均表現(xiàn)為隨剪切速率增加而黏度降低，即典型的假塑性特征，也稱非牛頓流體和剪切稀化行為[26,39]。纏結(jié)分子的減少和聚集體的破壞可導(dǎo)致剪切稀化行為[27]，因此纏結(jié)分子鏈數(shù)量的減少可能是高剪切速率區(qū)域黏度降低的原因。在低剪切速率區(qū)域，AESDF和BMAESDF的黏度較高，而ESDF和BMESDF的黏度相對(duì)較低；隨著剪切速率的增加，AESDF和BMAESDF的黏度急劇降低，而ESDF和BMESDF的黏度變化較為緩慢，表明剪切速率對(duì)AESDF和BMAESDF黏度的影響較大，AESDF和BMAESDF具有較高的剪切敏感性。AESDF和BMAESDF的高黏度表明其內(nèi)部結(jié)構(gòu)中存在較多的分子鏈間纏結(jié)[29]，這可能是由于堿處理后SDF暴露出更多的疏水基團(tuán)，這些疏水基團(tuán)有利于分子間結(jié)合，形成多分子聚集體；分子鏈間的纏結(jié)增加，導(dǎo)致黏度顯著增強(qiáng)，且隨著剪切速率的增加，AESDF和BMAESDF的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中分子鏈間的纏結(jié)被破壞，因此黏度急劇降低，表現(xiàn)出較高的剪切敏感性[40]。

2.2.4 SDF微觀結(jié)構(gòu)分析

如圖4所示，4種SDF均為塊狀顆粒結(jié)構(gòu)。ESDF表面相對(duì)平整致密且存在一些較小的不規(guī)則顆粒，可能是蛋白質(zhì)和淀粉的殘留物[41]。與ESDF相比，BMESDF變化較小，但其表面出現(xiàn)了一些孔隙，這可能是由于球磨產(chǎn)生的機(jī)械力破壞了SDF的宏觀結(jié)構(gòu)[17]。AESDF和BMAESDF相似，且與ESDF相比變化很大，其表面粗糙不平整且具有較多的空隙和裂縫，形成了疏松多孔的結(jié)構(gòu)，這可能是由于堿處理打破了細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)[16]。疏松多孔的結(jié)構(gòu)有助于SDF內(nèi)部基團(tuán)的暴露、比表面積的增加和活性成分的釋放[12,28]。因此，AESDF和BMAESDF可能具有更高的WHC、OHC和ABTS陽離子自由基清除活性。

圖4 放大6 000 倍下ESDF（A）、BMESDF（B）、AESDF（C）和BMAESDF（D）的SEM圖Fig. 4 SEM images of ESDF (A), BMESDF (B), AESDF (C) and BMAESDF (D) at × 6 000 magnification

2.2.5 SDF的FTIR分析

如圖5A所示，除了特定的吸收峰和峰值強(qiáng)度略有差異外，4種SDF具有相似的光譜分布。3 600～3 200 cm-1之間的吸收峰由O—H的拉伸振動(dòng)引起，其主要存在于纖維素和半纖維素中[42-43]。3 200～2 800 cm-1之間的吸收峰由多糖和羰基的甲基或亞甲基的C—H拉伸引起[12,26,36]。1 741 cm-1處的吸收峰由醛基或酯基中芳香族骨架和C＝O的拉伸引起，其是木質(zhì)素和半纖維素的重要組成成分，也廣泛存在于蛋白質(zhì)中[27]。1 633 cm-1處的吸收峰由—COOH伸縮振動(dòng)引起，表明樣品中含有糖醛酸[44]，與單糖組成結(jié)果一致。1 400 cm-1處的小峰對(duì)應(yīng)于C—H的彎曲振動(dòng)，可能源于木質(zhì)素[12,36]。1 200～900 cm-1之間的吸收峰由吡喃葡萄糖中C—O—H和C—O—C的伸縮振動(dòng)引起[42,45]。AESDF和BMAESDF在1 741 cm-1處吸收峰的消失可能是由于木質(zhì)素、半纖維素和蛋白質(zhì)被堿水解。上述結(jié)果表明，所有SDF均具有典型的多糖特征結(jié)構(gòu)。

圖5 ESDF、BMESDF、AESDF和BMAESDF的FTIR光譜圖（A）、XRD圖（B）和DSC圖（C）Fig. 5 FTIR spectra (A) and XRD curves (B), and DSC curves (C) of ESDF, BMESDF, AESDF and BMAESDF

2.2.6 SDF的XRD分析

如圖5B所示，所有SDF均在2θ19°～22°范圍內(nèi)有明顯的結(jié)晶衍射峰，AESDF和BMAESDF在2θ32°附近存在較窄的衍射峰。纖維素的宏觀結(jié)構(gòu)由結(jié)晶區(qū)和無定形區(qū)組成，該結(jié)構(gòu)通常被定義為纖維素I型結(jié)構(gòu)[46]。2θ19°～22°范圍內(nèi)的衍射峰是纖維素的特征結(jié)晶區(qū)[47]。此外，半纖維素在2θ22.3°附近也有典型的衍射峰，該峰可能與纖維素峰發(fā)生重疊[48]。2θ32°附近的衍射峰是纖維素的無定形區(qū)域。以上結(jié)果表明，堿處理改變了SDF的晶體類型、產(chǎn)生了無定形區(qū)域，AESDF和BMAESDF具有典型的纖維素I型結(jié)構(gòu)。此外，ESDF、BMESDF、AESDF和BMAESDF的結(jié)晶度分別為21.11%、36.94%、47.06%和44.38%。球磨增加了BMESDF的結(jié)晶度，這與Song Liwen等[49]的研究結(jié)果一致，他們推測球磨后結(jié)晶度的增加與半纖維素、木質(zhì)素等成分的水解及IDF結(jié)構(gòu)的破壞有關(guān)；然而該結(jié)果與濕法球磨處理的效果相反，Wen Ya等[48]研究發(fā)現(xiàn)使用濕法球磨處理樣品使其結(jié)晶度下降，這可能由于球磨過程中研磨介質(zhì)對(duì)DF的性質(zhì)具有不同影響[50]。堿處理顯著增加了AESDF和BMAESDF的結(jié)晶度，這與Zhang Yue等[51]的研究結(jié)果一致，堿處理后結(jié)晶度的增加可能是由于淀粉和蛋白質(zhì)的去除或半纖維素的水解形成了無定形區(qū)域[43,48]。

2.2.7 SDF的DSC分析

DSC分析可以通過吸熱峰溫度和熱流揭示SDF的熱轉(zhuǎn)變和熱穩(wěn)定性[12]。由圖5C可知，所有SDF的吸熱峰均在96.5 ℃附近，表明其在結(jié)構(gòu)上具有高度一致性[52]。100 ℃附近的吸熱峰主要是非結(jié)合水的蒸發(fā)和對(duì)水有吸附作用的果膠從結(jié)晶區(qū)到非結(jié)晶區(qū)的相轉(zhuǎn)變而形成[12,53]。BMAESDF在吸熱峰處的熱流高于其他SDF，表明其水分含量更少，熱穩(wěn)定性更高[54]。放熱峰出現(xiàn)在248～260 ℃范圍內(nèi)，其出現(xiàn)代表聚合物發(fā)生了持續(xù)熱分解和氧化分解，以及揮發(fā)性產(chǎn)物的蒸發(fā)和消除[55]。250 ℃附近出現(xiàn)的放熱峰是果膠熱分解的結(jié)果[56]。

2.3 不同處理方法對(duì)SDF功能特性的影響

2.3.1 SDF的WHC分析

圖6 ESDF、BMESDF、AESDF和BMAESDF的WHC（A）、OHC（B）和ABTS陽離子自由基清除活性（C）Fig. 6 WHC (A), OHC (B), and ABTS radical cation scavenging activity (C) of ESDF, BMESDF, AESDF and BMAESDF

WHC是指在施加外力的條件下SDF形成水基膠體后捕獲和固定水的能力[57-58]，其能減少食品脫水、防止食品收縮，有助于增加飽腹感和減少食物攝入[37,59]，與DF質(zhì)量密切相關(guān)。由圖6A可知，AESDF（（4.71±0.12）g/g）和BMAESDF（（4.86±0.1）g/g）的WHC較高，其次是BMESDF（（2.45±0.16）g/g）和ESDF（（1.78±0.07）g/g）。WHC的變化受粒徑、結(jié)構(gòu)、密度、水結(jié)合位點(diǎn)的影響。BMESDF的WHC增加可能是由于球磨減小了SDF粒徑、增加了比表面積使其暴露出更多親水基團(tuán)[30]。AESDF的WHC提高可能是由于堿處理去除了部分纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等IDF成分使纖維的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加疏松多孔[29,51]。BMAESDF的WHC提高則是物理（球磨）、化學(xué)（堿處理）處理共同作用的結(jié)果。

2.3.2 SDF的OHC分析

OHC是指SDF吸收脂肪的能力[60]，其能減少加工過程中的脂肪損失、穩(wěn)定高脂肪食物、降低體內(nèi)膽固醇水平[21,28,60]。由圖6B可知，AESDF（（2±0.04）g/g）的OHC最高，其次是BMESDF（（1.69±0.13）g/g）和BMAESDF（（1.65±0.14）g/g），ESDF（（1.36±0.05）g/g）最低。聯(lián)合處理后SDF的OHC較ESDF顯著提高，與WHC相似。表面性質(zhì)（如比表面積、疏水性）和結(jié)構(gòu)性質(zhì)均對(duì)OHC有重要影響[59]。增加的表面疏水基團(tuán)和疏松多孔的結(jié)構(gòu)可能促進(jìn)了BMESDF和AESDF的OHC提高；而BMAESDF的OHC低于AESDF，可能是物理和化學(xué)處理之間復(fù)雜的相互作用導(dǎo)致SDF表面疏水基團(tuán)部分減少，使其OHC略微降低。

2.3.3 SDF的抗氧化性分析

SDF清除ABTS陽離子自由基的理論基礎(chǔ)是其氫原子與自由基結(jié)合使自由基更穩(wěn)定并終止進(jìn)一步反應(yīng)。由圖6C可知，AESDF的ABTS陽離子自由基清除活性（（53.41±1.27）%）最高，其次是BMAESDF（（49.40±0.93）%）、ESDF（（43.46±0.55）%）和BMESDF（（36.71±1.51）%），表明堿處理能提高SDF的ABTS陽離子自由基清除活性，而球磨能降低其ABTS陽離子自由基清除活性。由于木質(zhì)素和黃酮類化合物具有相似的合成途徑，且堿處理引起的木質(zhì)素結(jié)構(gòu)破壞會(huì)使酚類化合物暴露[17]，酚類化合物在堿性條件下易解構(gòu)并釋放多酚[32]，因此AESDF和BMAESDF的ABTS陽離子自由基清除活性增加可能是由于多酚的釋放增加。BMESDF的ABTS陽離子自由基清除活性顯著下降可能由球磨過程中球與球磨罐內(nèi)壁高速碰撞產(chǎn)生的高溫破壞了暴露的酚類化合物[61]而造成。

3 結(jié) 論

采用4種不同處理方法（E、BME、AE和BMAE）從淡竹葉中提取SDF（ESDF、BMESDF、AESDF、BMAESDF）并評(píng)估其物化和功能特性。結(jié)果表明：所有SDF均含有葡萄糖、阿拉伯糖、半乳糖、葡萄糖醛酸和木糖，且BMESDF、AESDF和BMAESDF中形成了甘露糖。ESDF和BMESDF的晶體類型相似，而AESDF更接近BMAESDF。4種SDF中，BMAESDF的提取率（（30.03±1.03）%）、WHC（（4.86±0.1）g/g）、Zeta電位（（-22.83±1.95）mV）和熱穩(wěn)定性（熱流高）最為突出，具有疏松多孔的結(jié)構(gòu)和較好的ABTS陽離子自由基清除活性（（49.40±0.93）%）。綜上所述，BMAE可作為提取淡竹葉中高品質(zhì)SDF的有效方法，為淡竹葉資源的深度開發(fā)利用提供一定理論基礎(chǔ)。