提取方法對(duì)玉木耳膳食纖維結(jié)構(gòu)特征和功能特性的影響

王司琪，王佳佳，李泊錚，郭萬(wàn)春，劉學(xué)軍

（吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130000）

玉木耳（Auricularia corneavar. Li.）是栽培毛木耳的白色變異菌株，由吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)李玉院士團(tuán)隊(duì)雜交改良后選育的遺傳穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的新品種[1]，抗雜能力強(qiáng)，生物學(xué)效率高，產(chǎn)量是黑木耳的2 倍左右，目前已在遼寧、吉林等地區(qū)達(dá)到規(guī)模化生產(chǎn)[2]。玉木耳富含多糖、膳食纖維、氨基酸和多種微量元素，具有豐富的營(yíng)養(yǎng)和藥用價(jià)值。據(jù)報(bào)道，玉木耳多糖對(duì)酒精性肝病具有潛在的功效[3]，黑木耳白化突變體也具有抗糖尿病和抗腎病作用[4]。但關(guān)于玉木耳膳食纖維組成和功能特性方面的研究卻較少。

膳食纖維已被公認(rèn)為第七重要營(yíng)養(yǎng)素[5]，并在人畜實(shí)驗(yàn)和流行病學(xué)調(diào)查中顯示出特殊的生物活性。事實(shí)證明，膳食纖維可以誘導(dǎo)許多生理活動(dòng)，如降低心臟病、糖尿病、結(jié)腸癌和肥胖癥的發(fā)病率[6]。黑木耳膳食纖維在體內(nèi)外緩解便秘的活性已得到證實(shí)[7]，香菇膳食纖維可通過(guò)抑制脂肪酶的活性降低血脂水平[8]。膳食纖維由非淀粉多糖組成，小腸對(duì)其沒(méi)有消化吸收的作用，也無(wú)法產(chǎn)生能量，但膳食纖維在大腸內(nèi)可完全或部分發(fā)酵。根據(jù)其在水中的溶解度，分為水不溶性膳食纖維（insoluble dietary fiber，IDF）和水溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）。IDF主要由細(xì)胞壁成分組成，包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、幾丁質(zhì)及類似成分[9]。SDF主要包括低聚糖、果膠、β-葡聚糖和半乳甘露聚糖[10]。目前提取膳食纖維的方法主要有酶法、化學(xué)法、酶-化學(xué)法、發(fā)酵法、超聲波輔助和微波輔助法等。不同提取條件可能會(huì)改變膳食纖維的組成和結(jié)構(gòu)特征，從而影響膳食纖維的功能和理化活性[11]。其中傳統(tǒng)熱水提取法提取率較低，在實(shí)際生產(chǎn)中不宜推廣使用[12]。而堿提取法是基于熱水提取法，在堿液中加快細(xì)胞吸水膨脹破裂從而提高膳食纖維的得率。該方法成本低廉、操作簡(jiǎn)單，是普遍能夠應(yīng)用到工業(yè)上的一種提取方法。酶法提取是利用酶解反應(yīng)除去非膳食纖維的其他組分，其反應(yīng)條件溫和，有利于環(huán)境保護(hù)，能夠在不破壞膳食纖維組織結(jié)構(gòu)和生理功能的情況下制備高純度膳食纖維。但該方法成本較昂貴，還未廣泛應(yīng)用在工業(yè)生產(chǎn)中，目前主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)研究[13]。隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)日益重視，利用各種農(nóng)產(chǎn)品加工副產(chǎn)物研究和開發(fā)富含膳食纖維的產(chǎn)品也取得了很大進(jìn)展[14]。目前國(guó)內(nèi)對(duì)膳食纖維的研究來(lái)源主要集中在谷類膳食纖維、果蔬膳食纖維等。相比之下，資源豐富的食用菌膳食纖維還未被充分利用。玉木耳作為一種新的珍稀木耳類食用菌，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，因此，對(duì)玉木耳膳食纖維的制備方法以及其功能活性的探究，以及開發(fā)富含玉木耳膳食纖維的功能產(chǎn)品具有廣闊的應(yīng)用前景。

本研究采用堿法和酶法從玉木耳中提取膳食纖維，并比較它們的理化性質(zhì)、功能特性和結(jié)構(gòu)，旨在為進(jìn)一步開發(fā)利用玉木耳膳食纖維和功能性食品添加劑的深加工提供一定理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

玉木耳由吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)提供。

α-淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶和中性蛋白酶 大連美倫生物科技有限公司；葡萄糖試劑盒 南京建成生物工程研究所；其他試劑均分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

TGL-20b R高速臺(tái)式冷凍離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠；Gemini360掃描電鏡 德國(guó)ZEISS公司；VERTEX 70傅里葉變換紅外光譜儀、D8-ADVANCE X射線衍射儀德國(guó)Bruker公司；UV-8000型紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)上海元析儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 堿法提取膳食纖維

參考Zhang Weimin等[11]方法稍作修改。將10.0 g玉木耳粉末與質(zhì)量分?jǐn)?shù)4% NaOH溶液以1∶40（g/mL）的比例混合，在40 ℃水浴上提取2 h后，將所得堿溶液以4 000 r/min離心20 min，提取殘留物，用蒸餾水沖洗2 次，冷凍干燥，得到A-IDF。同時(shí)，收集上清液并與4 倍體積的95%乙醇溶液混合，在4 ℃孵育24 h以集沉淀，然后冷凍干燥得到A-SDF。

1.3.2 酶法提取膳食纖維

參照文攀等[15]方法稍作修改。將10.0 g玉木耳粉末與蒸餾水以1∶40（g/mL）的比例混合。加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%α-淀粉酶，調(diào)節(jié)pH 5.5，60 ℃水浴中提取90 min后，將反應(yīng)物冷卻至50 ℃，加入0.5%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）蛋白酶，提取60 min，調(diào)節(jié)pH 7.0。加入0.2%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）淀粉葡萄糖苷酶，調(diào)節(jié)pH 5.0，55 ℃水浴提取60 min，煮沸10 min使酶失活。其余步驟與1.3.1節(jié)相同，以獲得E-IDF和E-SDF。

1.3.3 基本成分檢測(cè)

膳食纖維含量：參照AOAC 991.43法測(cè)定；蛋白質(zhì)含量：參照GB 5009.5—2016《食品中蛋白質(zhì)的測(cè)定》；脂肪含量：參照GB 5009.6—2016《食品中脂肪的測(cè)定》；水分含量：參照GB 5009.3—2016《食品中水分的測(cè)定》；灰分含量：參照GB 5009.4—2016《食品中灰分的測(cè)定》。

1.3.4 掃描電鏡檢測(cè)

在掃描電子顯微鏡下觀察IDF和SDF樣品的表面和微觀結(jié)構(gòu)。將冷凍干燥的樣品粘在雙面膠帶上并均勻地涂上一層金層，分別在400 倍和1 000 倍的放大倍數(shù)下拍攝顯微照片。

1.3.5 傅里葉變換紅外光譜檢測(cè)

樣品分子結(jié)構(gòu)的變化由傅里葉變換紅外光譜儀進(jìn)行檢測(cè)。將2 mg不同的樣品與200 mg KBr粉末混合壓片，在4 000～400 cm-1范圍內(nèi)以4 cm-1的分辨率進(jìn)行掃描。

1.3.6 X射線衍射檢測(cè)

參照J(rèn)ia Mengyun等[16]方法稍作修改。使用X射線衍射儀在40 kV電壓和200 mA電流、2θ5°～60°范圍內(nèi)測(cè)量，掃描速率為4°/min。結(jié)晶度使用Jade6.0軟件進(jìn)行計(jì)算。

1.3.7 熱重分析

參照Gan Jiapan等[17]的方法稍作修改。使用熱重分析儀在50～600 ℃條件下對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)定，加熱速率為20 ℃/min，氮?dú)饬魉贋?0 mL/min。

1.3.8 理化特性

1.3.8.1 持水力

參照Wang Lei等[18]方法稍作修改。將不同的樣品各1.0 g（W1）置于50 mL離心管中，加入25 mL蒸餾水充分混合，37 ℃平衡1 h，4 800 r/min離心10 min，倒出上清液。測(cè)定殘留膳食纖維質(zhì)量（W2），假設(shè)溶液中沒(méi)有損失可溶物質(zhì)。持水力根據(jù)式（1）計(jì)算：

1.3.8.2 持油力

參照Chau等[19]方法稍作修改。將不同的樣品各1.0 g（O1）置于50 mL離心管中，與25 mL豆油混合，室溫平衡2 h后，4 800 r/min離心10 min，然后收集沉淀物并稱量O2。持油力根據(jù)式（2）計(jì)算：

1.3.8.3 膨脹力

參照王大為等[20]的方法，將不同的樣品0.25 g（M）加入10 mL刻度管中以記錄干燥樣品體積（V1）。然后加入5 mL去離子水與樣品混合。所有刻度管均在室溫下放置18 h。記錄吸水后膨脹的樣品體積（V2）。膨脹力根據(jù)式（3）計(jì)算：

1.牛傳染性鼻氣管炎。喉頭黏膜有潰瘍?cè)睿夤苡袎乃涝?，黏膜充血，黏膜上有積液，鼻中隔黏膜充血、出血，壞死，表面有粘液，肺泡內(nèi)有膿液，有的病牛陰道黏膜紅腫，散在多量顆粒狀膿皰疹，有時(shí)表面附一層壞死膜。

1.3.9 功能特性

1.3.9.1 葡萄糖吸附能力

將不同的樣品0.25 g（M）加入25 mL（V）不同濃度（5、50、100 mmol/L，記為G1）的葡萄糖溶液中，攪拌均勻，在37 ℃水浴振蕩器中孵育6 h。吸附平衡后，將混合物以4 000 r/min離心20 min。用葡萄糖試劑盒測(cè)定1 mL上清液中的葡萄糖含量（G2）。葡萄糖吸附能力根據(jù)式（4）計(jì)算：

1.3.9.2 葡萄糖擴(kuò)散濃度和透析延遲指數(shù)（glucose dialysis retardation index，GDRI）

將不同的樣品0.2 g與10 mL葡萄糖溶液（100 mmol/L）混合并充分?jǐn)嚢琛Ｔ?7 ℃使用透析膜（相對(duì)分子質(zhì)量12 000）將混合溶液相對(duì)于200 mL去離子水透析。在30、60、90、120、150 min和300 min振蕩后，用葡萄糖測(cè)定試劑盒測(cè)定1 mL透析液中的葡萄糖含量并記為G1，不添加纖維的對(duì)照組葡萄糖含量記為G2。GDRI根據(jù)式（5）計(jì)算：

1.3.9.3 膽固醇吸附能力

將一個(gè)新鮮雞蛋的蛋黃用去離子水按1∶10（V/V）的比例稀釋，攪拌至完全乳化。取不同的樣品各1 g（M）與25 mL蛋黃乳液混合，分別調(diào)節(jié)至pH 2和pH 7，然后在37 ℃振蕩2 h。將混合物以4 000 r/min離心20 min后，用鄰苯二甲醛法測(cè)定0.1 mL上清液中膽固醇含量，吸附后膽固醇含量記為C1，不添加纖維的對(duì)照組膽固醇含量記為C2。膽固醇吸附能力根據(jù)式（6）計(jì)算：

1.3.9.4α-淀粉酶抑制能力

將不同質(zhì)量（0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 g）的樣品與4 mgα-淀粉酶混合，加入40 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%馬鈴薯淀粉溶液。將混合物在37 ℃孵育30 min，4 000 r/min離心20 min后，用葡萄糖試劑盒測(cè)定1 mL上清液中葡萄糖含量。α-淀粉酶抑制能力根據(jù)式（7）計(jì)算：

式中：A1為含膳食纖維上清液的吸光度；A2為不含膳食纖維上清液的吸光度。

1.3.9.5 胰脂肪酶抑制能力

參照Chau等[21]的方法稍作修改。在錐形瓶中，取不同的樣品0.5 g，加入1 mL胰脂肪酶溶液（0.2 mg/mL）、10 mL大豆油與50 mL磷酸鹽緩沖液（0.1 mol/L，pH 7.2）混合。然后，將混合物在37 ℃攪拌1 h后，將錐形瓶置于沸水浴中以停止反應(yīng)。最后，加入2 滴酚酞指示劑（10 g/L），并用0.1 mol/L NaOH溶液滴定評(píng)估游離脂肪酸的釋放量。胰脂肪酶抑制能力根據(jù)式（8）計(jì)算：

式中：V1為滴定過(guò)程中不含纖維時(shí)消耗的NaOH溶液的體積/mL；V2為滴定過(guò)程中加入纖維時(shí)消耗的NaOH溶液的體積/mL。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件和Origin 9.0軟件分析處理數(shù)據(jù)，結(jié)果表示為，所有實(shí)驗(yàn)均重復(fù)3 次，P＜0.05，差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 IDF和SDF的得率與組成

表1 玉木耳膳食纖維得率與營(yíng)養(yǎng)成分含量（以干質(zhì)量計(jì)算）Table 1 Yield and composition of DF samples (on a dry mas basis)%

如表1所示，A-IDF得率最高，為（63.52±0.82）%，其次是E-IDF，為（55.59±0.62）%，A-SDF為（23.16±0.08）%，E-SDF得率最低，為（14.41±0.47）%。這是由于在堿提取過(guò)程中將A-IDF中的半纖維素溶解使其轉(zhuǎn)化為SDF，從而使A-SDF得率升高[22]。根據(jù)Ding Qingzhi等[23]的研究，優(yōu)質(zhì)膳食纖維的SDF含量必須在總膳食纖維含量中至少占10%。因此，高IDF與SDF含量表明玉木耳是高質(zhì)量膳食纖維的良好來(lái)源。在本研究中，堿法與酶法提取均獲得了高純度樣品，酶法提取的膳食纖維純度略高于堿法。

2.2 掃描電鏡分析

如圖1所示，E-IDF具有不規(guī)則的片狀結(jié)構(gòu)，表面疏松多孔，而A-IDF的結(jié)構(gòu)相對(duì)平坦。在酶提取過(guò)程中，膳食纖維的糖苷鍵及鏈內(nèi)與鏈間的氫鍵被破壞，暴露出更多的活性基團(tuán)，降低了聚合度，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)更加松散。SDF則具有更多的三維結(jié)構(gòu)，A-SDF呈絲狀絮狀，結(jié)構(gòu)收縮，微觀結(jié)構(gòu)被破壞，這主要是提取過(guò)程中氫氧化鈉的強(qiáng)氧化作用所致。而E-SDF呈疏松塊狀結(jié)構(gòu)，表面有許多球狀的顆粒。結(jié)構(gòu)疏松的膳食纖維具有較高的比表面積，這可能是酶法提取的膳食纖維水化能力、保油能力、葡萄糖和膽固醇吸附能力更高的原因之一。

圖1 A-IDF（A）、EIDF（B）、A-SDF（C）、E-SDF（D）的掃描電鏡圖Fig. 1 SEM images of A-IDF (A), E-IDF (B), A-SDF (C) and E-SDF (D)

2.3 傅里葉變換紅外光譜分析

圖2 IDF（A）和SDF（B）的傅里葉變換紅外光譜Fig. 2 FTIR spectra of IDF (A) and SDF (B)

A-IDF、E-IDF、A-SDF和E-SDF在4 000～400 cm-1處的FTIR光譜如圖2所示。酶法和堿法提取的纖維具有相似的光譜特征，但存在吸收強(qiáng)度和波數(shù)的微小差異。3 408 cm-1處的吸收峰由纖維素和半纖維素的O—H伸縮振動(dòng)產(chǎn)生。2 935 cm-1處的吸收峰來(lái)自糖甲基和亞甲基上的C—H伸縮振動(dòng)[24]。1 734～1 743 cm-1的吸收峰代表醛或酯中C＝O的拉伸，A-IDF和A-SDF在此處的吸收峰弱于E-IDF和E-SDF，這可能是由于酯在堿性條件下的水解和C＝O的裂解[11]。在1 631 cm-1附近觀察到羰基中C＝O的拉伸振動(dòng)[25]，表明存在多糖糖醛酸。與其他光譜相比，A-SDF在1 366 cm-1處的吸收峰幾乎無(wú)法檢測(cè)到，可能原因是堿性溶液破壞了果膠和某些多糖的β-糖苷鍵。1 072 cm-1處的吸收峰代表半纖維素中C—O、C—C和C—O—C的拉伸，通常報(bào)道為阿拉伯糖和木聚糖。950～1 200 cm-1范圍被認(rèn)為是碳水化合物的“指紋”區(qū)域，因?yàn)樗梢宰R(shí)別主要的化學(xué)基團(tuán)，在本研究中，4種膳食纖維都呈典型的碳水化合物結(jié)構(gòu)[26]。

2.4 X射線衍射分析

圖3 膳食纖維的X射線衍射圖像Fig. 3 XRD patterns of DF

固態(tài)下的纖維素有5種結(jié)晶構(gòu)型，分別為天然纖維素I和人造纖維素II、III、IV、X[27-28]。另一方面，無(wú)定形區(qū)域由非結(jié)晶纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成。為了進(jìn)一步探究提取方法對(duì)膳食纖維晶體結(jié)構(gòu)的影響，進(jìn)行了X射線衍射分析。如圖3所示，在20.45°處呈現(xiàn)特征結(jié)晶峰，對(duì)應(yīng)于纖維素晶體。這些結(jié)果表明在晶體區(qū)域中存在無(wú)定形或纖維素I晶體和無(wú)定形結(jié)構(gòu)[29]。A-IDF和A-SDF在26.47°～50°處都有不規(guī)則的雜峰出現(xiàn)，這可能是由于強(qiáng)堿溶液對(duì)晶體峰的強(qiáng)度和尺寸的破壞[30]。經(jīng)Jade6.0軟件擬合，A-IDF、E-IDF、A-SDF、E-SDF結(jié)晶度分別為19.21%、24.52%、20.17%、22.03%。結(jié)晶度的增加是由于膳食纖維中無(wú)定形纖維素反應(yīng)性更強(qiáng)，容易被破壞，從而增加水解后結(jié)晶纖維素的相對(duì)比例[31]。

2.5 熱重分析結(jié)果

圖4 膳食纖維的熱性能Fig. 4 Thermal properties of DF

食品加工過(guò)程中通常會(huì)進(jìn)行殺菌、烘烤等熱處理[11]。熱重分析可以對(duì)加工過(guò)程中產(chǎn)生的熱效應(yīng)進(jìn)行量化，以進(jìn)一步確認(rèn)不同提取方法對(duì)纖維熱穩(wěn)定性的影響。如圖4所示，樣品的變化主要發(fā)生在3 個(gè)階段。在50～260 ℃的初始階段，樣品質(zhì)量減少，這是由于吸收的水從樣品中蒸發(fā)。在260～360 ℃的第2階段，可以觀察到最大的質(zhì)量損失，這與多糖的熱解有關(guān)。隨著最后階段的熱解溫度升高到360～600 ℃，樣品質(zhì)量損失減慢，這可以歸因于碳熱分解[32]。A-IDF、E-IDF、A-SDF和E-SDF的殘留量分別為37.14%、18.29%、32.21%和28.14%。從結(jié)果可以看出，E-IDF的熱穩(wěn)定性明顯低于其他樣品。在500～600 ℃，下降率仍然較大，而其他3 個(gè)樣品的曲線趨于平坦。另外，加工溫度不要超過(guò)260 ℃，以免影響纖維的性能指標(biāo)。

2.6 理化性質(zhì)測(cè)定結(jié)果

2.6.1 持水力

圖5 膳食纖維的持水力Fig. 5 Watering-holding capacity of DF

持水力表示潮濕材料在受到外部壓縮或離心重力作用時(shí)保水的能力，包括物理截留水、流體動(dòng)力水和連接水[33]。持水力一般與親水點(diǎn)的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量，以及它們的表面積、密度和結(jié)構(gòu)相關(guān)[24]。如圖5所示，樣品的持水力在6.90～20.79 g/g之間，E-SDF的持水力最高，為（20.79±0.16）g/g，高于獼猴桃SDF（12.45 g/g）[24]和柚子皮SDF（11.39 g/g）[19]。此外，E-IDF（10.68 g/g）和A-IDF（6.90 g/g）的持水力大于米糠IDF（3.60 g/g）[33]，但低于人參IDF（17.66 g/g）[32]和玉米秸稈IDF（17.7 g/g）[34]。與堿提取樣品相比，E-IDF和E-SDF樣品的持水力均顯著提高，這可能是膳食纖維經(jīng)酶法提取后結(jié)構(gòu)松散，孔隙率更高所導(dǎo)致。膳食纖維的高持水力可用作功能性成分，例如防止食物脫水收縮和改變其黏度，以及改進(jìn)某些配方食品的質(zhì)地[9]。

2.6.2 持油力

膳食纖維的表面特性、總電荷密度和疏水性決定了可以吸附脂肪的能力。如圖6所示，E-IDF的持油力（（3.72±0.05）g/g）高于E-SDF（（2.05±0.03）g/g），A-IDF的持油力（（1.61±0.02）g/g）也高于A-SDF（（1.14±0.03）g/g），這可能與IDF的高木質(zhì)素含量有關(guān)。根據(jù)Navarro-González等[35]的研究，膳食纖維的持油力與木質(zhì)素含量呈正相關(guān)。E-IDF、E-SDF、A-IDF、A-SDF的持油力高于從桃子（1.09 g/g）、芒果（1.00 g/g）和橙子（1.27 g/g）中提取的水果纖維[9]。酶法提取的膳食纖維具有較高的持油力可能是由于其復(fù)雜的多孔結(jié)構(gòu)，對(duì)消化道中脂肪的吸收和排泄可以起到更大的促進(jìn)作用。高持油力的纖維對(duì)高脂肪產(chǎn)品的穩(wěn)定性和口感有積極影響。

圖6 膳食纖維的持油力Fig. 6 Oiling-holding capacity of DF

2.6.3 膨脹力

圖7 膳食纖維的膨脹力Fig. 7 Swelling capacity of DF

膨脹力是通過(guò)一定量的干纖維在過(guò)量溶劑中平衡的體積衡量。如圖7所示，E-IDF的膨脹力（（12.14±0.09）mL/g）約為E-SDF（（2.85±0.05）mL/g）的4 倍。A-IDF（（8.81±0.05）mL/g）也顯著高于A-SDF（（2.41±0.09）mL/g）。膨脹力作為一種水合能力取決于不同的因素，例如化學(xué)結(jié)構(gòu)、加工參數(shù)、孔隙率和分子間的締合等。SDF中的眾多游離羥基可以將更多的水結(jié)合位點(diǎn)暴露，并通過(guò)氫鍵吸收更多的水。IDF可以形成親水性基質(zhì)，水填充了其空隙從而導(dǎo)致膨脹[36]。E-IDF優(yōu)異的膨脹力可以應(yīng)用在日常飲食中，在不損失營(yíng)養(yǎng)的條件下增加飽腹感，通過(guò)控制飲食限制肥胖。

2.7 功能特性測(cè)定結(jié)果

2.7.1 葡萄糖吸附能力

圖8 膳食纖維的葡萄糖吸附能力Fig. 8 Glucose-adsorbing capacity of DF

葡萄糖吸附能力用于表示纖維在胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)期間吸收葡萄糖的能力[37]。如圖8所示，膳食纖維在不同葡萄糖含量下都能有效吸附葡萄糖，結(jié)合葡萄糖的量隨著溶液中葡萄糖濃度的升高而增加。在低葡萄糖濃度（5 mmol/L）下，所有樣品顯示出相似的吸附葡萄糖的能力。然而，隨著葡萄糖濃度（50、100 mmol/L）的增加，A-SDF和E-SDF的吸附能力明顯高于A-IDF和E-IDF。據(jù)報(bào)道，SDF比IDF具有更高的黏度，這可能是SDF葡萄糖吸附能力更強(qiáng)的原因[38]。盡管如此，黏度并不是膳食纖維吸附葡萄糖的唯一因素。IDF的高膨脹力也有助于它在吸水和膨脹過(guò)程中嵌入葡萄糖分子。這些結(jié)果表明，不同提取方法的膳食纖維均可以有效地將小腸中的葡萄糖保持在較低水平，減少腸腔中可用的葡萄糖量，從而有助于減輕餐后高血糖癥[38]。

2.7.2 葡萄糖擴(kuò)散量和GDRI結(jié)果

圖9 膳食纖維的葡萄糖擴(kuò)散量（A）和GDRI（B）Fig. 9 Glucose diffusion-inhibitory capacity (A) and GDRI (B) of DF

如圖9所示，在300 min內(nèi)，膳食纖維樣品中透析液中葡萄糖含量隨著時(shí)間的推移而增加。與對(duì)照組相比，所有膳食纖維都能有效地抑制葡萄糖通過(guò)透析膜擴(kuò)散到外部液體中。GDRI是用于預(yù)測(cè)纖維延遲葡萄糖吸收的能力的體外指標(biāo)[39]。所有樣品的GDRI在第90分鐘時(shí)達(dá)到最大值，其中E-SDF值最高為49.64%，并且始終高于A-IDF、A-SDF和E-IDF。據(jù)報(bào)道，IDF能夠抑制葡萄糖擴(kuò)散主要是由于膳食纖維顆粒對(duì)葡萄糖分子的物理屏障和纖維網(wǎng)絡(luò)對(duì)葡萄糖分子的保留，從而導(dǎo)致葡萄糖吸收延遲，SDF的抑制葡萄糖擴(kuò)散則與可溶性多糖的黏度有關(guān)[38]。此外，葡萄糖吸附能力的強(qiáng)弱也會(huì)影響纖維延遲葡萄糖擴(kuò)散的能力，因此擁有更強(qiáng)葡萄糖吸附能力SDF的GDRI更高[23]。

2.7.3α-淀粉酶抑制能力

表2 膳食纖維對(duì)α-淀粉酶與胰脂肪酶的抑制率Table 2 Inhibition percentage of DF on α-amylase and pancreatic lipase%

人體內(nèi)的碳水化合物經(jīng)α-淀粉酶等消化酶水解生成單糖，才能被小腸吸收。膳食纖維的α-淀粉酶抑制活性可以限制淀粉與α-淀粉酶的相互作用，降低碳水化合物轉(zhuǎn)化為葡萄糖的速度，延緩碳水化合物的消化，從而降低餐后血糖，該方法目前已被證明是一種廉價(jià)且有效的治療糖尿病的方法[38]。阿卡波糖是一種廣泛使用的抗糖尿病藥物，可有效抑制α-淀粉酶活性，本研究中作為陽(yáng)性對(duì)照。如表2所示，所有膳食纖維的存在均抑制了α-淀粉酶的活性，但均低于阿卡波糖，這與之前的報(bào)道一致[23]。根據(jù)Ma Mengmei等[40]之前的研究，α-淀粉酶可以吸附在纖維素表面，使纖維素在簡(jiǎn)化的淀粉-膳食纖維-α-淀粉酶系統(tǒng)中作為α-淀粉酶的活性抑制劑。其中，E-SDF的抑制能力最強(qiáng)，為（66.71±1.88）%，這可能是E-SDF的高水合能力能夠大幅度降低體系流動(dòng)性，減少酶與底物的結(jié)合，降低α-淀粉酶的酶解效果[41]。此外，α-淀粉酶的抑制能力還與膳食纖維濃度和微觀結(jié)構(gòu)以及膳食纖維截留的酶有關(guān)。

2.7.4 膽固醇吸附能力

圖10 膳食纖維的膽固醇吸附能力Fig. 10 Cholesterol-adsorbing capacity of DF

如圖10所示，4種纖維的膽固醇吸附能力在1.25～8.19 mg/g之間。膳食纖維在pH 7時(shí)的吸附能力均強(qiáng)于pH 2，這表明膳食纖維在小腸環(huán)境中結(jié)合膽固醇的能力比在胃液中效果更好。在酸性環(huán)境中，存在較多的氫離子導(dǎo)致膳食纖維和膽固醇均帶部分正電荷并產(chǎn)生排斥力，削弱了SDF與膽固醇的結(jié)合力，導(dǎo)致吸附能力降低。根據(jù)Benitez等[36]的說(shuō)法，SDF可以直接結(jié)合腸腔內(nèi)的膽固醇，減少膽汁對(duì)膽固醇的乳化，延緩膽固醇從腸腔向腸上皮細(xì)胞的擴(kuò)散。還有一些研究聲稱膽固醇的抑制能力與其持水力也有關(guān)，膳食纖維可以在水中形成凝膠吸附膽固醇，因此，高持水力的SDF膽固醇吸附能力更強(qiáng)[41]。

2.7.5 胰脂肪酶抑制能力

抑制脂肪酶活性是降低血脂的一種重要機(jī)制。胰脂肪酶能迅速將甘油三酯轉(zhuǎn)化為單甘油和2 個(gè)游離脂肪酸，是吸收甘油三酯的關(guān)鍵酶[42]。膳食纖維抑制胰脂肪酶的能力如表2所示，E-SDF的胰脂肪酶抑制能力為37.52%，其次是A-SDF（23.78%）和E-IDF（21.50%），而A-IDF只有15.37%的抑制作用。與抑制淀粉酶類似，在該過(guò)程中可以形成油-膳食纖維-胰脂肪酶系統(tǒng)，膳食纖維在脂滴周圍形成涂層，阻止脂肪酶進(jìn)入脂肪球，從而影響脂質(zhì)消化，抑制胰脂肪酶活性。其中，E-SDF抑制作用最強(qiáng)，主要是因?yàn)槊柑幚硎垢嗟拿敢种苹鶊F(tuán)暴露在膳食纖維上，可以有效嵌入油脂或酶[29]。

3 結(jié) 論

采用2種方法從玉木耳中提取膳食纖維，并對(duì)4種膳食纖維的組成、結(jié)構(gòu)和功能特性進(jìn)行表征。結(jié)果表明，玉木耳是一種理想的膳食纖維材料，其中E-SDF純度最高，為83.08%。E-SDF對(duì)水（20.79 g/g）、葡萄糖（7.95 μg/g）、膽固醇（8.19 mg/g）的結(jié)合能力以及對(duì)α-淀粉酶（66.71%）和胰脂肪酶（37.52%）的抑制作用均強(qiáng)于其他3種膳食纖維，這主要?dú)w因于結(jié)構(gòu)和組成的差異，E-SDF表現(xiàn)出更復(fù)雜和松散的結(jié)構(gòu)和更高的結(jié)晶度。此外，熱重分析結(jié)果表明4種玉木耳膳食纖維熱穩(wěn)定性優(yōu)良，高溫加工時(shí)營(yíng)養(yǎng)價(jià)值不易損失。綜上所述，酶法提取可作為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)玉木耳膳食纖維的方法之一，后續(xù)可以探尋更多的復(fù)合提取方法，以生產(chǎn)性能更加優(yōu)越的產(chǎn)品。良好的功能特性揭示了玉木耳膳食纖維體外降低血糖和血脂的潛力，同時(shí)說(shuō)明玉木耳膳食纖維在功能性食品行業(yè)具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。而玉木耳膳食纖維的體內(nèi)降血糖和血脂活性及其作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。