不同品種柑橘皮渣膳食纖維構(gòu)效關(guān)系比較

陳貴婷，石凱欣，張珮珮，徐 陽(yáng)，潘思軼*

（華中農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，環(huán)境食品學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，果蔬加工與品質(zhì)調(diào)控湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430070）

柑橘（CitrusL.）是蕓香科植物，約有70 種，包括甜橙、酸橙、寬皮柑橘、葡萄柚、檸檬等[1]。根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織統(tǒng)計(jì)，2021年柑橘全球年產(chǎn)量已超過(guò)1.618億 t。全球柑橘加工業(yè)每年會(huì)產(chǎn)生大量的柑橘?gòu)U棄物，主要包括果皮、果渣和籽等固體廢棄物[2-3]。如果能合理有效地利用柑橘?gòu)U棄物，不僅有助于減輕環(huán)境壓力，還能降低企業(yè)成本，推動(dòng)柑橘加工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。據(jù)報(bào)道，柑橘?gòu)U棄物含有多種功能性成分，例如膳食纖維（dietary fiber，DF）、黃酮類化合物、精油和類胡蘿卜素等，其中DF含量尤為豐富（7.90～68.00 g/100 gmd）[4-7]。柑橘DF主要存在于果皮和果渣中，根據(jù)溶解性可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），其中IDF含量是SDF的2～4 倍，與谷物和堅(jiān)果相比，柑橘中SDF含量更高[8-9]。

與芒果[10]、梨[11]和菠蘿[12]等相比，柑橘DF具有更高的持水力（water holding capacity，WHC）、吸水膨脹力（water swelling capacity，WSC）、持油力（oil holding capacity，OHC）、葡萄糖吸附能力（glucose adsorption capacity，GAC）和膽固醇吸附能力（cholesterol adsorption capacity，CAC）等。由于這些特性，柑橘DF可以作為功能性成分應(yīng)用于需要保濕、保油的烘焙制品、乳制品和肉制品等食品中。開(kāi)發(fā)和利用柑橘DF一直是研究熱點(diǎn)，董文成[13]以10 個(gè)品種柑橘果實(shí)為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)不同品種柑橘果實(shí)DF含量和WHC、OHC、WSC等理化性質(zhì)存在顯著性差異（P＜0.05）。Wang Lei等[14]研究了5 種柑橘果皮DF，結(jié)果表明葡萄柚DF的WHC、WSC、OHC、表觀黏度等顯著高于臍橙、檸檬、貢柑和椪柑。然而，大多數(shù)研究聚焦于分析不同品種柑橘果實(shí)DF、果皮DF或者單一品種柑橘DF的組成、理化性質(zhì)和功能特性[13-16]，對(duì)于不同品種柑橘果皮和果渣DF之間差異性的系統(tǒng)研究比較少。

因此，本實(shí)驗(yàn)以寬皮柑橘、甜橙和柚子3 類柑橘中的代表性品種——南豐蜜橘、秭歸臍橙和沙田柚的果皮和果渣為原料，比較分析其果皮和果渣DF的結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和功能特性的差異性，以期為柑橘?gòu)U棄物的精深加工以及柑橘皮渣DF的綜合利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

南豐蜜橘購(gòu)自江西省撫州市南豐縣；秭歸臍橙購(gòu)自湖北省宜昌市秭歸縣；梅州沙田柚購(gòu)自廣東省梅州市。選擇新鮮采摘、成熟、無(wú)病蟲(chóng)害的果實(shí)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

氫氧化鈉、甲醇、三氟乙酸、三氯甲烷、乙醇（均為分析純） 國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；耐高溫α-淀粉酶（2 100 U/g）、糖化酶（10 000 U/mL） 阿拉丁試劑（上海）有限公司；木瓜蛋白酶（800 U/mg） 上海源葉生物科技有限公司；葡萄糖檢測(cè)試劑盒 南京建成生物工程研究所。

1.2 儀器與設(shè)備

UV-1800型紫外-可見(jiàn)光光度計(jì) 日本島津公司；PB-10型pH計(jì) 德國(guó)Sartorius公司；Multiskan SkyHigh-全波長(zhǎng)酶標(biāo)儀 賽默飛世爾科技（中國(guó)）有限公司；Ultimate 3000四元超速型液相色譜儀 美國(guó)Environics公司；IS50傅里葉變換紅外光譜儀 蘇州奧普斯等離子體科技有限公司；JSM-6390LV生物掃描電子顯微鏡（scanning electron microscope，SEM） 日本NTC公司。

1.3 方法

1.3.1 果渣的制備

將新鮮柑橘（南豐蜜橘、秭歸臍橙和沙田柚）清洗干凈，分離果皮和果肉，將果皮（橘皮、橙皮和柚皮）切成均勻小塊，將果肉去籽后榨汁留果渣（橘渣、橙渣和柚渣），果皮和果渣經(jīng)冷凍干燥后，粉碎過(guò)80 目篩網(wǎng)，于-20 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>

1.3.2 DF的制備

1.3.2.1 樣品酶解處理

將果渣樣品與蒸餾水按料液比1∶20混合均勻后，用1 mol/L NaOH溶液將pH值調(diào)節(jié)至6.0，加入2.5 mL耐高溫α-淀粉酶，加熱至95 ℃，反應(yīng)1 h，然后將懸浮液冷卻至60 ℃，加入1 mL糖化酶，持續(xù)振搖30 min后，再加入1 mL 12.5 mg/mL木瓜蛋白酶溶液，于60 ℃下繼續(xù)振蕩30 min，最后將樣液沸水浴15 min以使酶失活，冷卻至室溫[7]。

1.3.2.2 TDF的制備

將1.3.2.1節(jié)的樣液于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（50 ℃）中真空濃縮至原體積的1/4后，加入4 倍體積95%（體積分?jǐn)?shù)，下同）乙醇溶液，于4 ℃過(guò)夜放置，收集沉淀凍干后得到TDF。

1.3.2.3 IDF和SDF的制備

將1.3.2.1節(jié)的樣液于5 000 r/min離心5 min，分別收集沉淀和上清液，將沉淀用70 ℃熱水洗滌3 次，凍干得IDF樣品；再將得到的上清液在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀（50 ℃）中真空濃縮至原體積的1/4，加入4 倍體積95%乙醇溶液，于4 ℃過(guò)夜放置，用95%乙醇溶液洗滌3 次，收集沉淀凍干得到SDF樣品。

1.3.3 DF含量測(cè)定

參考GB 5009.88—2014《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中膳食纖維的測(cè)定》的方法測(cè)定柑橘果皮和果渣中TDF、IDF、SDF含量。

1.3.4 單糖組成分析

取10 mg DF樣品于水解管中，加入5 mL 2 mol/L的三氟乙酸溶液，充N2封管，油浴110 ℃水解4 h，冷卻至室溫，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)（60 ℃）揮發(fā)干三氟乙酸。蒸干后加2 mL甲醇，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干燥，如此重復(fù)3 次，以除去過(guò)量的三氟乙酸，蒸干的產(chǎn)物加2 mL水溶解，進(jìn)行后續(xù)衍生處理。取500 μL上述溶液，加入500 μL 0.25 mol/L NaOH溶液，置于5 mL離心管中混勻，再加500 μL 0.25 mol/L 1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮（1-phenyl-3-methyl-5-pyrazolinone，PMP）甲醇溶液，渦旋混勻，70 ℃水浴反應(yīng)90 min后，取出自來(lái)水冷卻10 min，再用0.3 mol/L HCl溶液調(diào)至中性，渦旋2 min后，加1 mL三氯甲烷萃取3 次[17]。將水相用0.22 μm的微孔濾膜過(guò)濾后進(jìn)行高效液相色譜分析。

色譜條件：ZORBAX Eclipse XDB-C18色譜柱（250 mm×4.6 mm，5 μm）；流動(dòng)相為0.1 mol/L磷酸鹽緩沖液（pH 6.7）-乙腈（體積比83∶17），柱溫30 ℃，檢測(cè)波長(zhǎng)250 nm，流速1 mL/min，進(jìn)樣體積10 μL。

1.3.5 SEM觀察

使用SEM觀察柑橘DF樣品的表面形態(tài)。樣品采用雙面導(dǎo)電碳膠帶固定，表面采用離子濺射方法噴金，然后在10 kV的加速電壓下進(jìn)行觀察。

1.3.6 紅外光譜分析

將干燥的柑橘DF樣品粉末10 mg與溴化鉀粉末按質(zhì)量比1∶100混合均勻后進(jìn)行壓片，然后在400～4 000 cm-1的波數(shù)范圍內(nèi)測(cè)定光譜，從而對(duì)柑橘DF組分進(jìn)行官能團(tuán)分析。

1.3.7 X射線衍射分析

使用X射線衍射儀在電壓40 kV、電流40 mA、衍射角（2θ）掃描范圍3°～55°、步長(zhǎng)0.02°、掃描速率6（°）/min的條件下分析柑橘DF樣品的晶體結(jié)構(gòu)，并按公式（1）計(jì)算樣品的結(jié)晶度[18]。

式中：AK為結(jié)晶區(qū)面積；AA為無(wú)定形區(qū)面積。

1.3.8 WHC測(cè)定將0.10 g DF樣品與10 mL蒸餾水于室溫下混合24 h后，于5 000 r/min下離心15 min，通過(guò)緩慢傾斜離心管將上清液完全移出后，稱量殘余物質(zhì)量[19]。按公式（2）計(jì)算WHC。

式中：m0為離心管的質(zhì)量/g；m1為樣品吸水前與離心管的總質(zhì)量/g；m2為樣品吸水后與離心管的總質(zhì)量/g。

1.3.9 WSC測(cè)定

稱取0.20 g DF樣品置于10 mL刻度試管中并記錄其體積（V0/mL），加入5 mL蒸餾水，混合均勻后在4 ℃條件下放置18 h，記錄樣品吸水后的體積（V1/mL）[20]。按公式（3）計(jì)算WSC。

式中：m為樣品的質(zhì)量/g。

1.3.10 OHC測(cè)定

將0.10 g DF樣品（質(zhì)量記為m1/g）和10 mL大豆油混合1 h后，于5 000 r/min下離心15 min。棄去上清液，并用吸油濾紙將離心管內(nèi)壁多余的油脂吸干，稱殘余物質(zhì)量（m2/g）[19]。按公式（4）計(jì)算OHC。

1.3.11 CAC測(cè)定

膽固醇標(biāo)準(zhǔn)曲線制定參考GB/T 5009.128—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中膽固醇的測(cè)定》。

將一定量的新鮮雞蛋黃與9 倍體積的蒸餾水充分混勻，取1.00 g DF樣品置于100 mL三角瓶?jī)?nèi)，加入25 mL稀釋蛋黃液攪拌均勻，用6 mol/L鹽酸溶液和1 mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)pH值至2.0（模擬胃環(huán)境）和7.0（模擬小腸環(huán)境），在37 ℃搖床中以120 r/min振蕩2 h，取出后于4 000 r/min離心20 min。取上清液0.1 mL，加入體積分?jǐn)?shù)90%冰乙酸溶液至0.5 mL，依次加入0.5 mL 1 mg/mL鄰苯二甲醛溶液和4 mL混酸溶液（濃硫酸和90%冰乙酸等體積混合），混合均勻，靜置10 min，在550 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度[7]。按公式（5）計(jì)算CAC。

1.3.12 亞硝酸鹽離子吸附能力測(cè)定

亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制參考GB/T 5009.33—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中亞硝酸鹽與硝酸鹽的測(cè)定》。

將0.50 g DF樣品與25 mL亞硝酸鈉溶液（100 μmol/L）混合，分別用6 mol/L鹽酸溶液和2 mol/L氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH值至為2和7。然后將混合物于37 ℃、120 r/min振蕩2 h，在室溫下以4 000 r/min離心20 min。然后將上清液與2.5 mL 60%乙酸溶液和5 mL混合試劑（10 g/L對(duì)氨基苯磺酸和1g/L鹽酸萘乙二胺溶液等體積混合）混合，分別用蒸餾水定容至25 mL后，在室溫下避光靜置25 min，在538 nm波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度[7]。亞硝酸鹽離子吸附能力（nitrite ion adsorption capacity，NIAC）按公式（6）計(jì)算。

式中：m1為亞硝酸鈉溶液中亞硝酸鈉的初始質(zhì)量/μg；m2為樣品吸附后的溶液中亞硝酸鈉的質(zhì)量/μg；m為DF樣品質(zhì)量/g。

1.3.13 GAC測(cè)定

將0.50 g DF樣品與25 mL葡萄糖溶液（100 mmol/L）混合均勻，在37 ℃下放置6 h后，于4 000 r/min離心20 min，用葡萄糖檢測(cè)試劑盒測(cè)定上清液的葡萄糖濃度[21]。GAC定義為每克DF吸附的葡萄糖量，具體按公式（7）計(jì)算。

式中：c1為葡萄糖溶液濃度/（mmol/L）；c2為上清液中葡萄糖溶液濃度/（mmol/L）；V為葡萄糖溶液體積/L；m為DF樣品質(zhì)量/g。

1.3.14 葡萄糖透析延遲指數(shù)測(cè)定

將0.50 g DF與25 mL 100 mmol/L葡萄糖溶液混合均勻，放入分子質(zhì)量8 000～14 000 Da透析袋中用200 mL蒸餾水進(jìn)行透析，在37 ℃、100 r/min條件下振蕩。分別在15、30、60、90、120、180 min和300 min時(shí)取l mL透析液，用葡萄糖檢測(cè)試劑盒測(cè)定葡萄糖濃度。對(duì)照組不加DF，其余條件相同[21]。葡萄糖透析延遲指數(shù)（glucose dialysis delay index，GDRI）根據(jù)公式（8）計(jì)算。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。采用OriginPro 2022b軟件作圖，采用SPSS Statistics 26.0軟件對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并運(yùn)用鄧肯檢驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行單因素方差分析，P＜0.05被認(rèn)為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 柑橘果皮和果渣DF含量

由表1可知，不同品種柑橘的果皮和果渣中均富含DF。TDF含量范圍為19.96～44.26 g/100 g，其中柑橘果皮TDF含量由高到低為秭歸臍橙＞沙田柚＞南豐蜜橘；柑橘果渣TDF含量由高到低為沙田柚＞秭歸臍橙＞南豐蜜橘。柑橘果皮TDF含量均高于果渣，這是因?yàn)镮DF占TDF比重較大，且果皮中IDF含量較高，這與池玉閩等對(duì)油橄欖的研究結(jié)果[22]相似。所有果皮和果渣的IDF/SDF比例在1.77～9.30之間，柚皮和橙皮中IDF含量較高且SDF相對(duì)較低，則IDF/SDF比例高，而橘皮、橘渣和柚渣中SDF含量較高且IDF含量相對(duì)較低，其IDF/SDF比例比較符合世界糧食與農(nóng)業(yè)組織推薦的I D F/S D F 攝入比例（IDF/SDF＝2∶1）。因此，柚渣、橘皮和橘渣的IDF/SDF比例均衡，是良好的DF來(lái)源。

表1 柑橘果皮和果渣DF含量及IDF/SDF比值Table 1 Dietary fiber contents and IDF/SDF ratios of citrus peel and pomace

2.2 柑橘果皮和果渣DF的單糖組成分析

由表2可知，所有DF樣品單糖組成相似，但相對(duì)含量差異顯著（P＜0.05），且柚渣DF中的葡萄糖和阿拉伯糖總量占比最高。TDF樣品的主要單糖為葡萄糖和阿拉伯糖，其中柚渣TDF的葡萄糖（44.14%）和阿拉伯糖（32.37%）總量最高。IDF樣品的主要單糖也為阿拉伯糖和葡萄糖，其中柚渣的阿拉伯糖相對(duì)含量最高（43.96%），橙渣的葡萄糖相對(duì)含量最高（35.88%）。除柚渣SDF未檢測(cè)出木糖以外，其他SDF樣品中均檢測(cè)出甘露糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖，其中葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖是SDF樣品中的主要單糖。果膠由α-1,4糖苷鍵連接的D-半乳糖醛酸主鏈和中性糖側(cè)鏈組成，水解會(huì)產(chǎn)生阿拉伯糖和半乳糖，因此果膠可能是SDF樣品的主要成分之一。類似的結(jié)果在葡萄柚SDF[14]中也有發(fā)現(xiàn)。

表2 柑橘果皮和果渣DF單糖組成Table 2 Monosaccharide composition of dietary fiber from citrus peel and pomace %

2.3 柑橘果皮和果渣DF的微觀結(jié)構(gòu)

一般情況下，DF微觀結(jié)構(gòu)表面積大且疏松時(shí)有利于對(duì)其理化性質(zhì)和功能特性進(jìn)行改善。如圖1所示，所有IDF樣品呈現(xiàn)出堆疊的片狀結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)緊密，層間有明顯間隙。所有的SDF樣品表現(xiàn)出相似的微觀結(jié)構(gòu)，與IDF相比，SDF結(jié)構(gòu)更加松散，并且在表面出現(xiàn)大量孔洞和裂紋，說(shuō)明SDF有更大的表面積，從而具有更好的吸附性能，這與Deng Mei等[7]研究結(jié)果一致。與IDF和SDF不同，TDF表面凹凸不平，呈多孔的珊瑚狀結(jié)構(gòu)。

圖1 柑橘果皮和果渣DF掃描電子顯微鏡圖Fig.1 Scanning electron microscopic images of dietary fiber of citrus peel and pomace

2.4 柑橘果皮和果渣DF的紅外光譜分析

由圖2可知，所有DF樣品在3 420 cm-1和2 927 cm-1附近均出現(xiàn)明顯的吸收峰。在3 420 cm-1處為O—H基團(tuán)的特征吸收峰，主要來(lái)自IDF中的纖維素和半纖維素以及SDF中的果膠[23]。在2 927 cm-1附近為—CH3和—CH2—中碳?xì)滏I的伸縮振動(dòng)峰，這是多糖類物質(zhì)的典型特征結(jié)構(gòu)[24]。果膠類多糖特征峰是由—COOH和—COOR中羰基在1 745 cm-1附近進(jìn)行伸縮振動(dòng)以及游離—COOH中羰基在1 621 cm-1附近進(jìn)行非對(duì)稱伸縮振動(dòng)所產(chǎn)生的[25]。與IDF樣品相比，SDF和TDF樣品在1 745 cm-1和1 621 cm-1附近的吸收強(qiáng)度明顯更高，這表明SDF和TDF樣品中的果膠含量豐富。

圖2 柑橘果皮和果渣DF紅外光譜圖Fig.2 Infrared spectra of dietary fiber from citrus peel and pomace

在1 413 cm-1處出現(xiàn)的吸收峰表明存在果膠特征基團(tuán)——羧基，這是因?yàn)轸然械奶佳蹑I在此發(fā)生了伸縮振動(dòng)[25]。與柑橘皮相比，3 種柑橘渣SDF和TDF樣品在1 413 cm-1處出現(xiàn)的吸收峰強(qiáng)度更高，說(shuō)明其果膠含量豐富。在1 194 cm-1附近出現(xiàn)的吸收峰來(lái)源于半纖維素中酰氧基（CO—OR）的拉伸振動(dòng)和木質(zhì)素中C—O拉伸振動(dòng)，所有DF樣品在此處均出現(xiàn)明顯吸收峰。吡喃糖是半纖維素主鏈的組成成分，其特征吸收峰出現(xiàn)在1 066 cm-1附近，是由糖苷鍵C—O—C的非對(duì)稱振動(dòng)產(chǎn)生的，IDF樣品在此處有較強(qiáng)的吸收峰。所有DF樣品在865 cm-1附近均出現(xiàn)糖類特征吸收峰，這是由β-糖苷鍵伸縮振動(dòng)產(chǎn)生的。上述結(jié)果表明，IDF主要由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成，SDF主要由果膠、木質(zhì)素和半纖維素組成，TDF主要由果膠、纖維素、半纖維素和木質(zhì)素組成。

2.5 柑橘果皮和果渣DF的X射線衍射分析

如圖3所示，所有IDF和TDF樣品均在15.9°和21.7°左右出現(xiàn)衍射峰，各樣品的峰位置無(wú)明顯差異，表明IDF和TDF樣品均屬于纖維素I型晶體結(jié)構(gòu)，在從檸檬、橙子和葡萄柚籽中提取的DF也觀察到類似的結(jié)果[26]。南豐蜜橘和秭歸臍橙的IDF和TDF在15.9°附近的峰型較為尖銳，表明其結(jié)晶度較高。在2θ＝21°附近為DF的主衍射峰，所有SDF樣品主衍射峰峰型均較寬，表明SDF樣品結(jié)晶度較低，這可能是因?yàn)槊柑幚韺?duì)SDF結(jié)晶區(qū)纖維素結(jié)構(gòu)破壞性更強(qiáng)，使其結(jié)晶度降低[18]。經(jīng)計(jì)算，IDF、SDF和TDF的結(jié)晶度范圍分別為16.46%～22.07%、10.15%～6.57%和13.38%～21.44%，其中橘皮、橘渣和柚渣DF的結(jié)晶度相對(duì)較高，但晶體結(jié)構(gòu)基本一致。

圖3 柑橘果皮和果渣DF的X射線衍射圖譜Fig.3 X-ray diffraction patterns of dietary fibers from citrus peel and pomace

2.6 柑橘果皮和果渣DF的水合性質(zhì)

DF的水合性質(zhì)主要與WHC和WSC有關(guān)。WHC是指一定量的DF在重力或大氣壓力作用下所結(jié)合的水分質(zhì)量；WSC是指一定質(zhì)量DF浸泡在過(guò)量水中所增加的體積。因此，WSC和WHC是反映DF水合性質(zhì)的重要指標(biāo)。一方面，高WHC和WSC的DF可以提高食品的穩(wěn)定性，改善食品品質(zhì)，延長(zhǎng)保質(zhì)期；另一方面，具有較大WHC和WSC的DF不僅能增強(qiáng)飽腹感、減少進(jìn)食量、有助于控制體質(zhì)量，還能增加糞便含水率和體積、刺激腸道收縮、縮短糞便在腸道的滯留時(shí)間，從而減少有害物質(zhì)與腸道接觸，降低腸道疾病風(fēng)險(xiǎn)[2,27]。柑橘果皮和果渣DF水合性質(zhì)測(cè)定結(jié)果見(jiàn)圖4。

圖4 柑橘果皮和果渣DF的水合性質(zhì)Fig.4 Hydration properties of dietary fiber from citrus peel and pomace

如圖4A所示，不同DF樣品的WHC存在顯著性差異（P＜0.05），范圍為10.17～28.46 g/g，均高于蘋(píng)果渣（3.0 g/g）[28]、梨渣（3.4 g/g）[11]和芒果皮（4.5 g/g）[10]的WHC。各柑橘果渣DF的WHC均高于其果皮，在TDF樣品中WHC最高的是柚渣TDF（18.85 g/g），最低的是橙皮TDF（10.17 g/g）。對(duì)于IDF樣品，WHC最高的是柚渣IDF，其次是橙渣IDF、柚皮IDF、橘渣IDF、橘皮IDF和橙皮IDF。柑橘果渣SDF的WHC是果皮的1.30～1.67 倍，并且所有SDF樣品的WHC均高于相應(yīng)部位的IDF和TDF，其中柚渣SDF的WHC最高（28.46 g/g）。

如圖4B所示，所有DF樣品的WSC存在顯著差異（P＜0.05），其中SDF的WSC高于IDF和TDF，并且柑橘果渣DF的WSC均高于其果皮。對(duì)于IDF樣品，柚渣IDF的WSC最高，其次是橙渣IDF，橘皮IDF和橙皮IDF的WSC較低且無(wú)顯著性差異。在所有樣品中，橙渣SDF和TDF的WSC最高，分別為31.60 mL/g和28.89 mL/g，其次是柚渣SDF和TDF，其WSC分別為29.07 mL/g和27.03 mL/g。

DF的WSC和WHC均受到多種因素的影響，如化學(xué)成分、表面積、孔隙率和黏度[29]。SEM觀察結(jié)果顯示，與IDF和TDF相比，柑橘SDF結(jié)構(gòu)更加松散，表面出現(xiàn)大量孔洞和裂紋，更有利于截留水分子。此外，X射線衍射分析結(jié)果表明柑橘SDF和TDF的結(jié)晶度相對(duì)較低，這使得水分子更易滲透到DF結(jié)構(gòu)中，從而增強(qiáng)WSC和WHC[30]。

2.7 柑橘果皮和果渣DF的OHC

如圖5所示，所有IDF樣品的OHC范圍為2.06～3.14 g/g，其中柚渣IDF的OHC最高，其次是柚皮IDF，橙皮IDF和橙渣IDF無(wú)顯著性差異。在SDF樣品中，橘皮SDF的OHC最高（4.08 g/g），其次是柚渣SDF（3.38 g/g）和柚皮SDF，橙皮SDF最低。TDF樣品中OHC由高到低依次為柚渣、柚皮、橘皮、橘渣、橙皮、橙渣。高OHC的DF可以減少食品加工過(guò)程中脂肪的流失，使得高脂肪食物更加穩(wěn)定，有助于延長(zhǎng)保質(zhì)期，并且能夠抑制腸道對(duì)脂肪的吸收[31]。所有DF樣品的OHC均高于芒果（1.6 g/g）、百香果（0.9 g/g）和菠蘿（0.7 g/g）[12]。說(shuō)明柑橘DF，尤其是柚渣DF，具有較優(yōu)異的生理功能，更有利于延長(zhǎng)食品保質(zhì)期。

圖5 柑橘果皮和果渣DF的OHCFig.5 OHC of dietary fiber from citrus peel and pomace

2.8 柑橘果皮和果渣DF的CAC

膽固醇攝入過(guò)多是引發(fā)心血管疾病的主要原因之一，而DF能有效吸附膽固醇，阻礙膽固醇進(jìn)入腸肝循環(huán)，降低患病風(fēng)險(xiǎn)[32]。由表3可知，所有DF樣品在pH 7.0時(shí)的CAC均高于pH 2.0下的CAC，這表明柑橘DF在小腸中的CAC比在胃中更強(qiáng)，可能是因?yàn)樗嵝詶l件下大量氫離子使樣品與膽固醇都攜帶正電荷而相互排斥，從而降低了DF對(duì)膽固醇的表面吸附、孔隙間的吸附和化學(xué)吸附等[33]。柑橘果渣DF的CAC均高于果皮，并且柑橘果皮和果渣SDF的CAC均高于IDF，可能是因?yàn)镈F樣品的結(jié)構(gòu)比IDF更加疏松多孔，有利于對(duì)膽固醇的表面吸附和孔隙間吸附。所有樣品中CAC最強(qiáng)的是pH 7條件下的柚渣SDF（22.56 mg/g），其次是pH 7條件下的橘渣SDF，均高于紅梅果實(shí)SDF[27]；pH 2條件下的橘皮IDF最弱（12.99 mg/g），是梨渣SDF[11]的1.5 倍。

表3 柑橘果皮和果渣DF的NIAC和CACTable 3 NIAC and CAC of dietary fiber from citrus peel and pomace

2.9 柑橘果皮和果渣DF的NIAC

亞硝酸鹽作為食品添加劑的主要作用是防腐、發(fā)色和腌制，但它易與食品中的仲胺、叔胺和酰胺反應(yīng)，形成強(qiáng)致癌物N-亞硝胺。柑橘DF可以吸附亞硝酸鹽，從而有助于降低亞硝酸鹽帶來(lái)的健康風(fēng)險(xiǎn)[34]。如表3所示，在模擬胃液環(huán)境（pH 2）下，柑橘DF的NIAC明顯優(yōu)于模擬腸道環(huán)境下（pH 7），這是因?yàn)樵谒嵝詶l件下，DF結(jié)構(gòu)中含有的糖醛酸、酚酸和氨基酸等活性基團(tuán)能夠?qū)O2-產(chǎn)生較強(qiáng)的吸附作用。在pH 2.0時(shí)，柑橘TDF的NIAC：柚渣＞橙渣＞橘皮＞橘渣＞橙皮＞柚皮。柑橘果渣IDF和SDF的NIAC顯著高于柑橘果皮（P＜0.05），其中IDF和SDF樣品中均是柚渣樣品的NIAC最強(qiáng)，分別可達(dá)到883.41 μg/g和911.59 μg/g，明顯高于油橄欖果肉SDF[22]和刺梨果渣IDF、SDF[35]的NIAC。

2.10 柑橘果皮和果渣DF的GAC

DF有助于延緩葡萄糖在腸道中的擴(kuò)散和吸收，降低餐后血糖水平。由圖6可知，柑橘DF對(duì)葡萄糖具有較強(qiáng)的吸附能力。TDF樣品中，柚渣TDF的GAC最高，其次是橙渣TDF，其余樣品接近。IDF樣品中，柚皮IDF和柚渣IDF的GAC最高，且兩者之間存在顯著差異（P＜0.05）。SDF樣品中，柚渣SDF的GAC最高（2.64 mmol/g），其次是橙渣SDF，柚皮SDF最低（2.50 mmol/g），均高于馬鈴薯渣SDF[36]和胡蘿卜渣SDF[37]的GAC。此外，SDF比IDF具有更高的GAC，這可能是SDF具有更高的黏度，導(dǎo)致葡萄糖分子被包裹，從而可延緩葡萄糖在腸道中的擴(kuò)散[38]。

圖6 柑橘果皮和果渣DF的GACFig.6 GAC of dietary fiber from citrus peel and pomace

2.11 柑橘果皮和果渣DF的GDRI

GDRI是反映葡萄糖在胃腸道被延遲吸收程度的體外指標(biāo)。如表4所示，所有IDF樣品的GDRI隨著時(shí)間的延長(zhǎng)先增加后減小，橙皮和橙渣IDF的GDRI在60 min達(dá)到最大值，其他IDF樣品則在30 min時(shí)達(dá)到最大值，此外，柚渣IDF的GDRI均顯著高于其他IDF樣品。所有SDF和TDF樣品的GDRI隨著透析時(shí)間的延長(zhǎng)呈下降趨勢(shì)。而SDF樣品的GDRI始終高于IDF和TDF樣品，這與種俸亭等[39]的研究結(jié)果一致，其中柚渣SDF的GDRI高于其他所有DF樣品，其最高為28.78%（15 min）?？梢钥闯?，柑橘DF能起到延遲吸收葡萄糖的作用，SDF樣品延遲葡萄糖吸收的效果比IDF和TDF樣品好，其中柚渣SDF的作用效果最好，這與GAC的分析結(jié)果相印證。綜上，柑橘DF具有吸附和延遲吸收葡萄糖的能力，在功能性食品中具有潛在應(yīng)用價(jià)值。

表4 柑橘果皮和果渣DF的GDRITable 4 GDRI of dietary fiber from citrus peel and pomace%

3 結(jié) 論

南豐蜜橘、秭歸臍橙和沙田柚的果皮和果渣均含有豐富的DF，果皮是IDF的良好來(lái)源，其中柚皮和橙皮中IDF含量較高，而橘皮、橘渣和柚渣中SDF含量較高，且IDF/SDF比例均衡。所有DF樣品以葡萄糖和阿拉伯糖為主，柚渣DF中的葡萄糖和阿拉伯糖總含量占比最高。SEM觀察結(jié)果顯示，與IDF和TDF樣品相比，所有SDF樣品結(jié)構(gòu)更加松散，有大量孔洞和裂紋，具有更好的吸附性能，同時(shí)紅外光譜和X射線衍射結(jié)果表明所有DF樣品均具有多糖類物質(zhì)的典型特征峰。與其他來(lái)源的DF相比，柑橘果皮和果渣DF樣品均表現(xiàn)出良好的理化特性（WHC、WSC和OHC）和功能特性（CAC、NIAC、GAC和GDRI）。整體而言，柑橘果渣DF比果皮DF表現(xiàn)更優(yōu)異，其中柚渣DF總體表現(xiàn)最佳。綜上所述，柑橘果皮和果渣是優(yōu)質(zhì)的DF來(lái)源，尤其是柚渣DF，具有作為功能性配方食品的功能成分潛在應(yīng)用價(jià)值，本研究結(jié)果可為柑橘加工副產(chǎn)物的高值化利用和柑橘加工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。