咖啡果皮與不同來(lái)源可溶性膳食纖維結(jié)構(gòu)及性質(zhì)比較研究

朱珂　董文江　程金煥　胡榮鎖　何紅艷　陳小愛　龍宇宙　黃家雄

關(guān)鍵詞：咖啡果皮；可溶性膳食纖維；微觀結(jié)構(gòu)；功能特性

中圖分類號(hào)：TS273；TS209 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

咖啡為茜草科常綠灌木或小喬木，與可可、茶并稱為世界三大飲料，原產(chǎn)于埃塞俄比亞。我國(guó)咖啡主要種植區(qū)為海南和云南，其中海南萬(wàn)寧的“興隆咖啡”為中粒種羅布斯塔咖啡，具有醇厚度高、焦糖香味濃郁等特點(diǎn)，國(guó)家質(zhì)檢總局于2007 年授予“興隆咖啡”國(guó)家地理標(biāo)志保護(hù)產(chǎn)品，并于2021 年獲得“中歐100+100”地理標(biāo)志互認(rèn)互保產(chǎn)品。

據(jù)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部統(tǒng)計(jì)，2019 年我國(guó)咖啡總產(chǎn)量為1.379×105 t，居全球第13 位，隨著咖啡產(chǎn)量的持續(xù)增長(zhǎng)，咖啡加工過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物也在逐年增加，包括咖啡果殼、咖啡果皮、銀皮、咖啡渣等，這些副產(chǎn)物大多被作為垃圾直接扔掉[1]，不僅造成資源浪費(fèi)，還會(huì)造成環(huán)境污染。研究表明，這些副產(chǎn)物富含生物活性物質(zhì)（咖啡因、綠原酸、葫蘆巴堿等），在制藥、食品、化妝品行業(yè)中可能具有潛在應(yīng)用價(jià)值[2]。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于咖啡副產(chǎn)物的研究主要集中在生物燃料、飼料、生物吸附劑、抗氧化劑以及聚合物復(fù)合材料的制造等方面[3]。

咖啡果皮是濕法加工過(guò)程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物，含35%～80%的碳水化合物，總膳食纖維含量可達(dá)70%左右，還含有4%～12%的蛋白質(zhì)、0.5%～3%的脂類、3%～10%的礦物質(zhì)、1%～9%的單寧以及約1%的咖啡因，具有較高的利用價(jià)值[4]。胡榮鎖等[5]采用響應(yīng)面法優(yōu)化了酶法提取咖啡果皮可溶性膳食纖維的條件，王彥兵等[6]通過(guò)響應(yīng)面法優(yōu)化了超聲輔助提取咖啡果皮多酚的提取條件，確定了最佳提取條件。ESQUIVEL 等[7]對(duì)比了不同提取方法從阿拉比卡與羅布斯塔2 個(gè)品種的咖啡果皮中提取生物活性成分，研究其抗氧化性的差異，結(jié)果表明，不同提取方法所得的活性成分含量及抗氧化性存在差異；DONG 等[8]研究了5 種不同提取方法對(duì)咖啡果皮可溶性膳食纖維結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的影響，結(jié)果表明剪切乳化輔助酶法的提取率最高，且所得樣品具有較好的功能特性。

膳食纖維（dietary fiber， DF）是一類不易被人體消化酶消化的碳水化合物，包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠等。根據(jù)其溶解性的不同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）兩大類。SDF 主要有果膠、樹膠等親水性膠體物質(zhì)及部分半纖維素，具有重要的生理功能[9]，如降血糖、降血脂、調(diào)節(jié)血壓等[10]。膳食纖維的來(lái)源不同，其理化特性、結(jié)構(gòu)均有差異，目前，大量的果蔬、谷物及其副產(chǎn)物是膳食纖維的主要來(lái)源，如龍芳[11]研究了不同提取方式對(duì)芹菜可溶性膳食纖維結(jié)構(gòu)和理化特性的影響。咖啡果皮可溶性膳食纖維作為一種功能性碳水化合物，其與常見的大宗豆類、果蔬中可溶性膳食纖維組成及結(jié)構(gòu)存在哪些異同點(diǎn)尚無(wú)報(bào)道，解析咖啡果皮相對(duì)其他來(lái)源可溶性膳食纖維的優(yōu)勢(shì)和特色之處，對(duì)于咖啡果皮的深度開發(fā)利用具有重要的指導(dǎo)意義。

本研究通過(guò)對(duì)大豆、菊粉、大棗、燕麥、芹菜5 種市售可溶性膳食纖維與傳統(tǒng)水提法制備的咖啡果皮可溶性膳食纖維在粒徑分布、單糖組成、微觀結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性及功能特性等進(jìn)行比較，探究不同來(lái)源可溶性膳食纖維在單糖組成、微觀結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)及功能特性等方面的異同點(diǎn)，分析咖啡果皮可溶性膳食纖維對(duì)比其他樣品的優(yōu)異性質(zhì)，為咖啡果皮可溶性膳食纖維的開發(fā)利用奠定理論基礎(chǔ)，為咖啡果皮副產(chǎn)物的高值化利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 材料與試劑 咖啡鮮果（全紅果）采摘于中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院香料飲料研究所咖啡試驗(yàn)基地。乙醇（西隴科學(xué)有限公司）；氫氧化鈉（深圳特鐠超純材料科技有限公司）；冰乙酸、鄰苯二甲醛、硝酸銀、溴化鉀、NaNO2、鹽酸萘乙二胺、對(duì)氨基苯磺酸等均為分析純，購(gòu)自上海阿拉丁公司；葡萄糖、阿拉伯糖、果糖、鼠李糖、木糖、甘露糖、巖藻糖、半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸均為色譜純，購(gòu)自上海阿拉丁公司。

1.1.2 儀器與設(shè)備 Nicolet 6700 傅里葉變換紅外光譜儀（美國(guó)賽默飛世爾科技公司）；PhenomProx 臺(tái)式顯微能譜一體機(jī)（荷蘭復(fù)納科學(xué)儀器有限公司）；Avanti JXN-26 高速冷凍離心機(jī)（美國(guó)貝克曼庫(kù)爾特有限公司）；ICS-5000+型離子交換色譜（美國(guó)賽默飛世爾科技公司）；Mastersize 3000激光粒度分析儀（英國(guó)馬爾文儀器有限公司）；Specord 250 Plus 紫外可見分光光度儀（德國(guó)耶拿分析儀器股份公司）；DSC2500 差示掃描量熱儀（美國(guó)TA 儀器公司）；帕納科XPertPRO（荷蘭帕納科公司）。

1.2 方法

1.2.1 咖啡果皮可溶性膳食纖維的制備 （1）咖啡果皮預(yù)處理。濕法加工工藝流程：采收→鮮果浮選→機(jī)械脫皮脫膠→水洗→干燥→咖啡豆。將濕法加工得到的咖啡果皮于40℃熱風(fēng)干燥至水分含量為11%左右，高速萬(wàn)能粉碎機(jī)粉碎后過(guò)60目篩，置于密封袋中，4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

（2）咖啡果皮可溶性膳食纖維的提取。參考褚盼盼等[12]的方法并略作修改，采用傳統(tǒng)水提法提取可溶性膳食纖維，稱取200 g 咖啡果皮粉至燒杯中，按照料液比1∶40（g/mL）加入去離子水，90℃水浴60 min 后濾去殘?jiān)∩锨逡?0℃下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至原體積的1/6，加入4 倍體積的乙醇溶液醇沉1 h，抽濾后取濾渣，真空冷凍干燥后得咖啡果皮可溶性膳食纖維，裝入密封袋于干燥器中保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 粒徑分析 采用Mastersize 3000 激光粒度分析儀干法測(cè)定可溶性膳食纖維粉末的粒徑分布情況，取樣品0.05 g 置于料斗中進(jìn)行測(cè)量，樣品粒徑以D10、D50、D90 和D99 來(lái)表示，分別代表樣品顆粒累積分布為10%、50%、90%和99%時(shí)對(duì)應(yīng)的粒徑大小。

1.2.3 單糖組成分析 參考LI 等[13]的方法，準(zhǔn)確稱量20 mg 樣品于安瓿管中，加入2.0 mL2 mol/L 的三氟乙酸溶液，真空封管后于110℃下加熱水解3 h，旋干三氟乙酸后，加入1.0 mL 甲醇溶液洗滌、旋干，重復(fù)3 次，加入去離子水稀釋配置成1.0 mg/mL 樣品試液。

采用高效陰離子交換色譜- 脈沖安培法（HP-SEC）測(cè)定10 種單糖標(biāo)準(zhǔn)品（葡萄糖-Glu、阿拉伯糖-Ara、木糖-Xyl、半乳糖-Gal、半乳糖醛酸-GalA、巖藻糖-Fuc、鼠李糖-Rha、果糖-Fru、半乳糖醛酸-Gala、葡萄糖醛酸-GlcA）的組成及含量。儀器配置安培檢測(cè)器，利用Diobex CarboPacPA20（150 mm×3 mm， 6.5 μm）高效陰離子色譜進(jìn)行分離，配備CarboPac PG20 保護(hù)柱（30 mm×3 mm，6.5 μm）。流動(dòng)相：A 相，去離子水；B 相，200 mmolNaOH 溶液；C 相，1 mol/L NaAC/25 mmol NaOH。流速為0.5 mL/min，進(jìn)樣量為25 μL。洗脫條件：0～5 min，9% B；5～14 min，4% B；14～24 min，4% B、5% C；24～24.1 min，4% B、20% C；24.1～40 min，100% B。結(jié)果以g/100 g 表示。

1.2.4 結(jié)構(gòu)表征 （1）傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）。參考GU 等[14]的方法，準(zhǔn)確稱量干燥的5.0 mg 可溶性膳食纖維粉于瑪瑙研缽中，加入500 mg（1∶100）干燥的光譜級(jí)KBr 在紅外燈照射下研磨至極細(xì)，混合均勻壓片，將壓好的透明薄片置于樣品槽中進(jìn)行掃描分析，掃描次數(shù)64次，分辨率為4 cm^–1，掃描范圍為400～4000 cm^–1。

（2）掃描電鏡（SEM）。掃描電鏡可以對(duì)樣品微區(qū)形貌、結(jié)構(gòu)及成分進(jìn)行觀察和分析。參考MA等[15]的方法，在15 kV 條件下用掃描電子顯微鏡觀察，將微量的干燥樣品使用導(dǎo)電膠固定于樣品臺(tái)上，在真空條件下噴金后置于電子顯微鏡下掃描，觀察樣品放大200 倍時(shí)的微觀結(jié)構(gòu)。

（3）X-射線衍射（XRD）。X-射線衍射是通過(guò)X-射線在晶體中所產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象反映樣品的結(jié)晶特性及結(jié)晶度。參考WEN 等[16]的方法略有修改，采用XPert PRO 對(duì)可溶性膳食纖維樣品進(jìn)行XRD 測(cè)定。測(cè)定參數(shù)：測(cè)試靶材為銅靶；掃描速度為2°/min；掃描范圍為5～70°。

（4）差示掃描量熱法（DSC）。采用DSC2500差示掃描量熱儀進(jìn)行可溶性膳食纖維的熱穩(wěn)定分析。稱取少量樣品，置于DSC 鋁盤中壓片密封，置于室溫平衡后，以10℃/min 的速度從35℃升至200℃。采用空鋁盤作空白對(duì)照。

1.2.5 可溶性膳食纖維的理化性質(zhì)測(cè)定 （1）持油性。參考ZHANG 等[17]的方法，準(zhǔn)確稱量0.5 g可溶性膳食纖維樣品（質(zhì)量為m）置于10 mL 離心管中，質(zhì)量為m0，加入5 mL 花生油混合均勻，4℃下靜置1 h，4800 r/min 離心10 min，棄掉上層油脂，質(zhì)量為m1，持油性公式如下：

式中，m₀、m₁ 分別為離心前后可溶性膳食纖維粉質(zhì)量，m 為初始可溶性膳食纖維粉質(zhì)量。

（2）溶解性。準(zhǔn)確稱量0.1 g 可溶性膳食纖維樣品，質(zhì)量為m，加入5 mL 蒸餾水于90℃水浴1 h，冷卻至室溫后4200 r/min 離心10 min，上清液置于已稱重培養(yǎng)皿（m₀）中烘至恒重后，稱重（m₁），溶解性公式如下：

式中，m0、m1 分別為烘干前后盛放可溶性膳食纖維培養(yǎng)皿的質(zhì)量，m為初始可溶性膳食纖維粉質(zhì)量。

1.2.6 功能特性測(cè)定 （1）膽固醇吸附能力。參考羅白玲等[18]的方法略作修改，采用鄰苯二甲醛比色法制作標(biāo)準(zhǔn)曲線：分別取0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL 0.1 mg/mL 膽固醇標(biāo)準(zhǔn)溶液，冰乙酸對(duì)應(yīng)補(bǔ)足至0.5 mL，混勻后加入0.5 mL 鄰苯二甲醛（OPA）試劑（50 mg 鄰苯二甲醛溶于冰乙酸，定容至100 mL）和4.0 mL 混合酸（濃硫酸和冰乙酸等體積混合），充分混勻后室溫下靜置10 min，在550 nm 處測(cè)定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

取2 個(gè)新鮮雞蛋，分離蛋黃與蛋清，在蛋黃中加入9 倍體積的蒸餾水用均質(zhì)機(jī)打成均勻的乳液。取0.5 g 樣品加入25 mL 攪打均勻的蛋黃乳液，調(diào)節(jié)pH 至7.0，37℃恒溫震蕩2 h，4800 r/min離心10 min，取1.0 mL 上清液，去離子水稀釋20 倍后測(cè)定吸光度。

膽固醇吸附量（mg/g）=（m₁-m₂）/m? （3）

式中，m₁ 為吸附前蛋黃乳液中膽固醇質(zhì)量，mg；m₂為吸附后上清液中膽固醇質(zhì)量，mg；m 為樣品質(zhì)量，g。

（2）膽酸鹽吸附能力。參考HUANG 等[19]的方法稍作修改。分別配置0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL 的膽酸鈉水溶液，吸取不同濃度膽酸鈉水溶液1.0 mL 于比色管中，加入6.0 mL 45%硫酸和1.0 mL 0.3%糠醛，混合均勻后放入65℃恒溫水浴鍋中加熱30 min，然后取出冷卻至室溫，取部分反應(yīng)后的溶液在620 nm 處測(cè)定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

準(zhǔn)確稱量樣品0.25 g 于離心管中，加入含0.1 g 膽酸鈉的0.15 mol/L 氯化鈉溶液25.0 mL，調(diào)節(jié)pH=7，在37℃下恒溫震蕩2 h，4800 r/min離心10 min，取1.0 mL 上清液按上述方法測(cè)定吸光度。

膽酸鹽吸附量（mg/g）=（m₁-m₂）/m （4）

式中，m1 為吸附前膽酸鈉質(zhì)量，mg；m₂為吸附后上清液中膽酸鈉質(zhì)量，mg；m 為樣品質(zhì)量，g。

（3）葡萄糖吸附能力。參考阮傳英等[20]的方法略作修改，采用二硝基水楊酸（DNS）法制作標(biāo)準(zhǔn)曲線，配制0.5 mg/mL 的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液，分別吸取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL 標(biāo)準(zhǔn)液于比色管中，加入去離子水至3.0 mL，加入DNS試劑2.0 mL，在沸水浴中反應(yīng)10 min，空白管調(diào)零，在540 nm 處測(cè)定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

取SDF 樣品0.1 g 與25 mL 50 mmol/L 的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液混合，在37℃水浴中震蕩2 h 后，4800 r/min離心10 min，取上清液并按上述方法測(cè)定吸光度。由于樣品本身含有葡萄糖，需另準(zhǔn)備一組不加葡萄糖的樣品作為陰性對(duì)照。

葡萄糖吸附量（mg/g）=（m₁-m₂）/m? （5）

式中，m₁為吸附前葡萄糖質(zhì)量，mg；m₂為吸附后上清液中葡萄糖質(zhì)量，mg；m 為樣品質(zhì)量，g。

（4）亞硝酸根離子吸附能力。參考DONG 等[8]的方法略作修改，配制0.1 mg/mL 的亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)液，分別取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL 標(biāo)準(zhǔn)液于比色管中，加水至2.0 mL，加入2.0 mL 對(duì)氨基苯磺酸溶液（4.0 g/L），再加入1.0 mL 鹽酸萘乙二胺（2.0 g/L），室溫下靜置15 min 后在538 nm處測(cè)量吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

取SDF 樣品0.25 g 與25.0 mL 標(biāo)準(zhǔn)液混合均勻，分別調(diào)節(jié)pH 為2（模擬胃酸環(huán)境）和pH 為7（模擬小腸環(huán)境），在37℃水浴中震蕩2 h，4800 r/min 離心10 min，取上清液0.5 mL 按上述方法測(cè)定吸光度。

亞硝酸鹽吸附量（mg/g）=（m₁-m₂）/m （6）

式中，m₁ 為吸附前亞硝酸鈉質(zhì)量，mg；m₂ 為吸附后上清液中亞硝酸鈉質(zhì)量，mg；m 為樣品質(zhì)量，g。

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 2021（Northampton， MA， USA）軟件繪圖，采用SPSS 20.0（IBM Corporation， NewYork， NY）軟件中Duncan 多重比較進(jìn)行一元方差分析并比較樣品間指標(biāo)的差異性。每個(gè)樣品平行測(cè)定3 次，結(jié)果以平均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差形式表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 粒徑分析粒徑大小與可溶性膳食纖維理化性質(zhì)、功能特性密切相關(guān)。咖啡果皮、大豆、菊粉、大棗、燕麥和芹菜可溶性膳食纖維的中值粒徑D₅₀分別為131.49、57.17、55.33、64.43、50.17、39.33 μm，不同樣品間粒徑大小存在顯著差異（表1），粒徑越小，比表面積越大，則活性基團(tuán)暴露越多，進(jìn)而影響其理化性質(zhì)?？Х裙た扇苄陨攀忱w維中值粒徑顯著大于其余5 種樣品，可能由于采用傳統(tǒng)提取方式，所得樣品粒徑大小分布不均。由圖1也可看出，咖啡果皮可溶性膳食纖維粒徑分布范圍較寬，均一性較差，大棗可溶性膳食纖維分布最均勻。

2.2 單糖組成

多糖具有降糖、降脂、抗氧化及免疫調(diào)節(jié)等生物活性，這些生物活性與單糖組成密不可分。果膠主要由半乳糖醛酸、半乳糖、鼠李糖、木糖及阿拉伯糖組成，纖維素主要由葡萄糖組成，半纖維素主要由木糖、葡萄糖、甘露糖和半乳糖組成。圖2 為10 種單糖的標(biāo)準(zhǔn)曲線及咖啡果皮可溶性膳食纖維的單糖色譜圖，由表2 可知，不同來(lái)源可溶性膳食纖維在單糖種類、含量方面均存在差異。其中咖啡果皮可溶性膳食纖維的單糖種類最多，檢測(cè)出10 種單糖，半乳糖醛酸含量最高達(dá)1.04 g/100 g，表明水提法制備的咖啡果皮可溶性膳食纖維主要成分為果膠，還包含部分纖維素及半纖維素。燕麥、大棗和芹菜可溶性膳食纖維中半乳糖含量最高，占比高達(dá)87%以上，表明其主要組成為半纖維素及果膠物質(zhì)。大豆和菊粉可溶性膳食纖維中含量最高的為葡萄糖， 分別為2.18 、2.12 g/100 g，且占比為66%，表示其纖維素含量較高。

2.3 結(jié)構(gòu)分析

2.3.1 傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析 FT-IR是研究多糖類化合物官能團(tuán)及化學(xué)鍵常用的方法之一。由圖3 可知，6 種可溶性膳食纖維均具有典型的多糖吸收峰，除了某些特征波段的強(qiáng)度不同之外，6 種樣品具有相似的光譜分布，樣品在3365.4 cm^–1附近顯示寬而強(qiáng)烈的特征峰，是O-H的伸縮振動(dòng)形成的吸收峰[21]，另外5 種可溶性膳食纖維在3365.4 cm^–1的吸收峰均強(qiáng)于咖啡果皮可溶性膳食纖維，表明其氫鍵含量較高。2933.3 cm^–1處的弱峰是由亞甲基C-H 伸縮振動(dòng)引起，代表半纖維素的典型結(jié)構(gòu)。1681.1 cm^–1處的峰可能是由于糖醛酸的C=O 伸縮振動(dòng)產(chǎn)生，1411.8 cm^–1處的峰可能與O-H 的伸縮振動(dòng)和C-H 的彎曲振動(dòng)有關(guān)[22]。此外，950～1200 cm^–1范圍內(nèi)的吸收峰被認(rèn)為是碳水化合物的特征區(qū)域[23]，可以識(shí)別糖類的組成，在這一區(qū)域，6 種可溶性膳食纖維譜圖表現(xiàn)出細(xì)微差異，與其單糖組成具有一定的差異結(jié)果一致。

2.3.2 掃描電鏡（SEM）分析 SEM 是研究膳食纖維微觀結(jié)構(gòu)的最重要方法之一。由圖4 可知，咖啡果皮可溶性膳食纖維為不規(guī)則塊狀結(jié)構(gòu)、大小不一、表面有不規(guī)則褶皺和蜂窩狀小孔。大豆可溶性膳食纖維具有較光滑的塊狀結(jié)構(gòu)，表面有不規(guī)則褶皺及小孔使其表現(xiàn)出吸附作用。菊粉為光滑的塊狀結(jié)構(gòu)、表面褶皺及小孔較少，表面積較小。大棗、燕麥、芹菜均為不規(guī)則塊狀結(jié)構(gòu)、表面褶皺及小孔較多，但顆粒大小不同，與粒徑分析結(jié)果一致。以上結(jié)果表明，不同來(lái)源可溶性膳食纖維具有不同形態(tài)結(jié)構(gòu)。

2.3.3 X-射線衍射（XRD）分析 XRD 是通過(guò)X-射線在晶體中所產(chǎn)生的衍射現(xiàn)象反映樣品的結(jié)晶特性及結(jié)晶度。其峰形可以表示晶體類型，衍射峰強(qiáng)度表示結(jié)晶度，結(jié)晶度對(duì)食品材料力學(xué)及熱性能具有很大影響。由圖5 可知，咖啡果皮、大豆、菊粉、大棗、燕麥和芹菜6 種樣品的結(jié)晶度分別為38.8%、42.6%、45.5%、46.1%、49.5%、48.3%。6 種可溶性膳食纖維均在20°附近有顯著的結(jié)晶衍射峰，被認(rèn)為是典型纖維素Ⅰ型結(jié)構(gòu)，咖啡果皮可溶性膳食纖維在此處的衍射強(qiáng)度顯著低于其余5 種樣品，在14.2°、29.5°、30.6°和32°等附近還存在一些較小的彌散衍射峰，表明其存在部分結(jié)晶[8]，6 種樣品的結(jié)晶度，以及在結(jié)晶區(qū)與非晶區(qū)的分布情況具有一定的差異。

2.3.4 熱穩(wěn)定性分析 熱穩(wěn)定性是評(píng)價(jià)物料應(yīng)用于食品中的一個(gè)重要指標(biāo)，可根據(jù)物質(zhì)熱變性過(guò)程中溫度和能量的變化來(lái)研究其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和構(gòu)象的變化。由圖6 可知，6 種不同來(lái)源可溶性膳食纖維樣品的熱流曲線均表現(xiàn)為吸熱峰，吸熱峰的峰值代表了變性溫度，峰值的差異可能與氫鍵的類型及數(shù)量有關(guān)，峰值越高，則需要更多的能量來(lái)破壞氫鍵[24]。菊粉可溶性膳食纖維峰值在110℃左右，其余5 種樣品的吸熱峰的峰值均在120℃左右。6 種樣品的焓變值（ΔH）均在160.41～329.93 J/g之間，焓變值越大，表示其熱穩(wěn)定性越好，熱流強(qiáng)度越大則表示其熱穩(wěn)定性越流強(qiáng)度低于其他幾種可溶性膳食纖維樣品，說(shuō)明咖啡可溶性膳食纖維樣品的熱穩(wěn)定性優(yōu)于其他幾種膳食纖維樣品。

2.4 理化性質(zhì)分析

溶解性、持油性是評(píng)價(jià)可溶性膳食纖維的重要指標(biāo)。持油性有利于食品在加工過(guò)程中保留油脂，在腸道中發(fā)揮調(diào)節(jié)代謝作用。表3 為6 種不同來(lái)源可溶性膳食纖維的持油性及溶解性，6 種樣品的持油性無(wú)顯著差異，但咖啡果皮（2.18 g/g）與芹菜可溶性膳食纖維（2.01 g/g）略高于其他4 種樣品，可能是由于其表面褶皺較多，表面積較大。溶解性的高低與粒徑大小及結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，菊粉可溶性膳食纖維的溶解性最高，為99.53%±0.29%，其次為燕麥樣品（99.07%±0.54%），而咖啡果皮與大豆可溶性膳食纖維溶解性較小，這可能與其粒徑分布有關(guān)。咖啡果皮可溶性膳食纖維粒徑分布較廣，均一性較差，因此其溶解度相對(duì)較低。

2.5 功能特性分析

2.5.1 膽固醇吸附能力 大量研究表明膳食纖維能降低血清總膽固醇的含量保護(hù)心血管[25]。由圖7A 可知，6 種不同來(lái)源的可溶性膳食纖維對(duì)膽固醇的吸附能力存在顯著差異。大棗可溶性膳食纖維的膽固醇吸附量最高為33.65 mg/g，菊粉的膽固醇吸附量最低為1.82 mg/g；劉曉賀等[26]對(duì)比研究豌豆與菊粉物化特性差異，其中菊粉對(duì)膽固醇吸附量為2.24 mg/g?？Х裙た扇苄陨攀忱w維的膽固醇吸附量為22.43 mg/g，高于大豆及菊粉，但低于大棗、芹菜、燕麥可溶性膳食纖維，具有作為優(yōu)質(zhì)膳食纖維來(lái)源的潛質(zhì)。

2.5.2 膽酸鈉吸附能力 膽汁酸由肝臟內(nèi)合成并在膽囊中儲(chǔ)存，在食物刺激下從膽囊中進(jìn)入小腸，參與肝腸循環(huán)起到調(diào)節(jié)膽固醇代謝的作用。研究表明膽酸鈉的吸附能力隨其用量的增加而增強(qiáng)，膽酸鈉濃度越高，膳食纖維的吸附能力越強(qiáng)。由圖7B可知，在pH 為7.0 時(shí)，6 種不同來(lái)源可溶性膳食纖維對(duì)膽酸鈉的吸附能力具有顯著差異，大豆、大棗、燕麥、芹菜可溶性膳食纖維的吸附量高于咖啡果皮與菊粉，可能是由于膽酸鈉濃度較低。

2.5.3 葡萄糖吸附能力 葡萄糖吸附能力也是膳食纖維的功能特性之一。可溶性膳食纖維可與腸液中的葡萄糖結(jié)合，導(dǎo)致餐后血糖水平下降，達(dá)到降血糖的目的。由圖7C 可知，6 種樣品的吸附量大小依次為：大豆（43.50 mg/g）>芹菜（33.85 mg/g）>咖啡果皮（27.40 mg/g）>菊粉（27.06 mg/g）>燕麥（24.10 mg/g）>大棗（23.80 mg/g），其吸附量存在差異，可能也與葡萄糖濃度有關(guān)。郭增旺等[27]研究了不同粒度大豆皮的理化及功能特性，結(jié)果表明樣品對(duì)葡萄糖的吸附量可隨葡萄糖濃度的升高而升高，濃度越高，與樣品的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)接觸幾率越大，對(duì)葡萄糖的束縛力就會(huì)增強(qiáng)。

2.5.4 亞硝酸鹽吸附能力 在胃酸環(huán)境中，亞硝酸鹽與仲胺、叔胺、酰胺反應(yīng)生成強(qiáng)致癌作用的亞硝胺化合物。研究表明，亞硝酸鹽在pH 為2.0條件下的吸附量顯著大于pH 為7.0 時(shí)的吸附量。由圖7D 可知，6 種不同來(lái)源的可溶性膳食纖維在胃酸環(huán)境中吸附亞硝酸鹽的能力顯著高于小腸環(huán)境。在pH 為2.0 時(shí)，咖啡果皮可溶性膳食纖維的吸附量為7.93 mg/g，顯著高于其他5 種樣品。在pH 為7.0 時(shí)，咖啡果皮、菊粉、大棗、燕麥可溶性膳食纖維的亞硝酸鹽吸附量高于芹菜與大豆樣品。以上結(jié)果表明，pH 對(duì)樣品的亞硝酸鹽吸附量影響較大，不同來(lái)源可溶性膳食纖維在相同pH條件下，吸附量也存在顯著差異。

3 討論

本研究對(duì)比了6 種不同來(lái)源可溶性膳食纖維理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及功能特性方面的差異。膳食纖維被歸類為從植物細(xì)胞壁中提取的多種不可消化營(yíng)養(yǎng)素，被稱為生物體的第7 種重要營(yíng)養(yǎng)素，在機(jī)體健康方面扮演著重要的角色，其中可溶性膳食纖維具有更高的生理功能?？扇苄陨攀忱w維的來(lái)源不同其結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)及功能特性存在顯著差異。羅白玲等[18]研究了超微粉碎對(duì)咖啡果皮膳食纖維結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的影響，其中超微粉碎可以有效改善樣品的功能性質(zhì)，但本研究中粒徑大小與功能特性無(wú)顯著關(guān)聯(lián)，可能是由于樣品的某些特性不僅與粒徑大小有關(guān)，還與樣品的來(lái)源、提取方法、加工參數(shù)以及實(shí)驗(yàn)條件等因素有關(guān)。本研究中6 種可溶性膳食纖維在結(jié)構(gòu)方面均具有多糖的典型特征，其掃描電鏡結(jié)果與栗俊廣等[28]在研究鷹嘴豆、麥麩、大豆、葡萄膳食纖維性質(zhì)差異的研究中得到的結(jié)果類似。本研究中不同來(lái)源的可溶性膳食纖維在功能特性方面也表現(xiàn)出顯著差異，咖啡果皮可溶性膳食纖維在亞硝酸鹽吸附作用中表現(xiàn)優(yōu)異，與GAN 等[29]以葡萄柚皮為原料，探究微波輔助提取法對(duì)其結(jié)構(gòu)及功能特性的影響研究中的結(jié)果類似，亞硝酸鹽的吸附能力在pH 2.0 時(shí)顯著強(qiáng)于pH 7.0。這可能是因?yàn)槲杆岘h(huán)境中存在的酚酸如阿魏酸，有利于增強(qiáng)亞硝酸鹽的清除能力，使樣品的吸附能力更強(qiáng)。其余幾種吸附能力可能也與相關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)有關(guān)，如鐘希瓊等[30]在研究麥麩、米糠、豆渣、甘薯、大薯、葛根、香芋和馬鈴薯8 種膳食纖維的膽酸鈉吸附能力時(shí)， 膽酸鈉濃度為2.0 mg/mL 與3.0 mg/mL 時(shí)膳食纖維的吸附量存在顯著差異。綜上所述，咖啡果皮可溶性膳食纖維作為咖啡副產(chǎn)物，具有較高的利用價(jià)值，為后續(xù)咖啡副產(chǎn)物的精深加工提供了研究方向。

4 結(jié)論

本研究對(duì)比了咖啡果皮可溶性膳食纖維與大豆、菊粉、大棗、燕麥、芹菜5 種市售可溶性膳食纖維的粒徑、單糖組成、微觀結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)及功能特性。明晰了傳統(tǒng)方法提取的咖啡果皮可溶性膳食纖維與常見豆類、果蔬膳食纖維的差異，為咖啡果皮可溶性膳食纖維的改性、精深加工提供了方向。研究得出：（1）6 種可溶性膳食纖維的粒徑分布不同，其中咖啡果皮可溶性膳食纖維分布較廣，均一性比其余5 種樣品差，對(duì)樣品的溶解性具有一定影響；咖啡果皮可溶性膳食纖維共檢出10 種單糖，含量最多的為半乳糖醛酸，種類不同含量不同，表示其纖維素、半纖維素、果膠物質(zhì)含量不同。（2）紅外光譜結(jié)果表示具有典型的多糖吸收峰，在特征波段的強(qiáng)度與指紋區(qū)域略有差異，與單糖組成結(jié)果一致；掃描電鏡結(jié)果表明不同來(lái)源可溶性膳食纖維，形態(tài)結(jié)構(gòu)略有差異。6 種樣品均為不均勻塊狀結(jié)構(gòu)，表面有小孔及褶皺，咖啡果皮可溶性膳食纖維小孔更為清晰，表面褶皺較多，大豆可溶性膳食纖維與菊粉表面則較為光滑，褶皺小孔較少；X-射線衍射結(jié)果表明6 種樣品均存在纖維素Ⅰ型結(jié)構(gòu)，且咖啡果皮結(jié)晶度最小為38.8%，并且其熱穩(wěn)定性優(yōu)于其他5種樣品。（3）不同樣品間持油性無(wú)顯著差異，菊粉的溶解性最高為99.53%，咖啡果皮持油性最低為90.9%。（4）咖啡果皮可溶性膳食纖維的亞硝酸鹽吸附能力顯著優(yōu)于其他5 種樣品，吸附量為7.93 mg/g?？傮w來(lái)說(shuō)，咖啡果皮可溶性膳食纖維較其余5 種膳食纖維具有更豐富的單糖組成，較高的亞硝酸鹽吸附能力以及熱穩(wěn)定性，本研究可為咖啡果皮資源的開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)，為咖啡果皮可溶性膳食纖維的高值化利用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。