堿性過(guò)氧化氫處理對(duì)藕渣不溶性膳食纖維結(jié)構(gòu)及功能特性的影響

張 倩，王佩瑤，王子成，黃琳茜，何 玲，徐 磊

（淮陰工學(xué)院 生命科學(xué)與食品工程學(xué)院 江蘇淮安 223003）

蓮藕（Nelumbo nucifera Gaertn），一種蓮科多年生蔬菜，在我國(guó)種植規(guī)模較大，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。蓮藕富含淀粉、膳食纖維（Dietary fiber，DF）、蛋白質(zhì)、氨基酸、還原糖、礦物質(zhì)、酚類和維生素等多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[2]。研究發(fā)現(xiàn)，蓮藕具有抗氧化、抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、減肥和抗糖尿病等多種生理作用[3-4]。目前，在我國(guó)有超過(guò)20%的蓮藕被用于藕片、藕粉、藕汁和藕醋等的生產(chǎn)加工，在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量的藕節(jié)、藕渣等廢料，除少量被用作飼料，大部分被廢棄，一定程度上造成了蓮藕資源的浪費(fèi)，約束了其經(jīng)濟(jì)價(jià)值的提升[2]。研究表明，藕渣保留了蓮藕的許多功能性成分，尤其含有豐富的DF，對(duì)其進(jìn)行綜合利用，一方面可以提高蓮藕種植的經(jīng)濟(jì)效益，另一方面也可以拓寬食品和藥品行業(yè)原材料的來(lái)源[5]。

DF 是一種在植物中發(fā)現(xiàn)的碳水化合物聚合物，它雖難以消化和吸收，但是人類飲食的重要組成部分，也是腸道微生物群落的重要基質(zhì)[6]。根據(jù)DF 其水溶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）。雖然DF 的主要部分為IDF，但是通常情況下IDF 的物理和生理活性弱于SDF。為了充分利用DF，對(duì)IDF 進(jìn)行一定的改性，被認(rèn)為是一種有效的營(yíng)養(yǎng)提升策略[7]。研究表明，酶[8]、發(fā)酵[9]、物理[10]和化學(xué)[11]等手段可以改變IDF的結(jié)構(gòu)，提高其物理和生理活性。堿性過(guò)氧化氫（Alkaline hydrogen peroxide，AHP）為一種經(jīng)典的木質(zhì)纖維素預(yù)處理方法，可以降低木質(zhì)纖維素抗酶水解能力，從而提高其生物利用度[12]。在AHP處理過(guò)程中只產(chǎn)生氧氣和水，不會(huì)造成二次污染。目前，AHP 被用于處理蕎麥秸稈[13]和人參渣[7]來(lái)源的IDF，結(jié)果表明：AHP 處理改變了IDF 的理化和功能特性。然而，AHP 處理對(duì)藕渣IDF 結(jié)構(gòu)和功能特性的影響尚未有報(bào)道。

本研究以藕渣為原料，采用AHP 法制備IDF，測(cè)定IDF 的持水力、持油力、膨脹力、吸附性等功能性質(zhì)，分析單糖組成、微觀結(jié)構(gòu)、紅外光譜、X-射線衍射圖譜和熱穩(wěn)定性，以探究AHP 處理對(duì)藕渣IDF 的功能及結(jié)構(gòu)特性的影響，為藕渣DF的開(kāi)發(fā)利用提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

藕渣為本實(shí)驗(yàn)室自制。新鮮蓮藕購(gòu)自當(dāng)?shù)剞r(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，將蓮藕切成碎丁，加入去離子水后置于高速組織搗碎機(jī)中打漿，然后采用雙層紗布過(guò)濾除去淀粉，將濾渣于45 ℃烘箱干燥24 h，粉碎過(guò)100目篩后備用。

α-淀粉酶、淀粉葡萄糖苷酶、單糖標(biāo)準(zhǔn)品，美國(guó)Sigma-Aldrich 公 司；堿性蛋白酶，丹 麥Novozymes 公司；過(guò)氧化氫、HCl、NaOH、乙醇、冰乙酸等，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 主要設(shè)備及儀器

ICS3000 離子色譜儀，美國(guó)Dionex 公司；SU8010 型場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡，日本日立高新技術(shù)公司；Scientific Nicolet iS5 型紅外光譜儀，美國(guó)Thermo 公司；Smartlab 9KW 型X-射線衍射，日本理學(xué)株式會(huì)社；STA449F3 同步熱分析儀，德國(guó)耐馳儀器制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 藕渣的AHP 處理 準(zhǔn)確稱取藕渣100 g，按料液比1∶15 加入1%過(guò)氧化氫溶液，采用1 mol/L NaOH 溶液調(diào)節(jié)pH 值至11.0，然后于60℃水浴攪拌反應(yīng)2 h。待反應(yīng)結(jié)束后，用1 mol/L HCl 溶液調(diào)節(jié)pH值至7.0，按體積比1∶3 加入95%乙醇，4 000 r/min 離心10 min 收集沉淀，將沉淀于45 ℃烘箱干燥24 h，粉碎過(guò)100 目篩，得到AHP 處理藕渣。

1.3.2 藕渣IDF 的制備 稱取藕渣100 g，按料液比1∶15 加入去離子水，調(diào)節(jié)pH 值至8.2，充分?jǐn)嚢韬蠹尤?.5 mL α-淀粉酶，95 ℃反應(yīng)30 min。待懸浮液冷卻到60 ℃后，加入0.5 mL 堿性蛋白酶，反應(yīng)30 min 后調(diào)節(jié)pH 值至4.5，接著加入0.1 mL 淀粉葡萄糖苷酶，反應(yīng)30 min。反應(yīng)結(jié)束后，沸水浴滅酶，待懸浮液冷卻至室溫，離心收集沉淀，于45 ℃烘箱干燥24 h，粉碎過(guò)100 目篩，得IDF。

1.3.3 單糖組成測(cè)定 參照Liu 等[14]的方法，采用離子色譜法分析藕渣IDF 的單糖組成。準(zhǔn)確稱取0.2 g IDF，加入2 mL 濃硫酸，混勻后反應(yīng)1 h，接著加入56 mL 去離子水，密封后于121 ℃反應(yīng)2 h，待冷卻后用CaCO3中和硫酸，然后于10 000 r/min 離心20 min。上清液過(guò)0.22 μm 濾膜后進(jìn)行上樣分析，液相系統(tǒng)采用CarboPac PA-1（4 mm ×250 mm）色譜柱，流動(dòng)相為0.025 mol/L NaOH 溶液，控制流速為0.25 mL/min，柱溫為30 ℃。

1.3.4 掃描電子顯微鏡分析 取適量藕渣IDF，采用導(dǎo)電膠帶固定后用真空濺射鍍金，然后置于掃描電子顯微鏡下觀察。測(cè)試加速電壓為15 kV，放大倍數(shù)分別為500 和10 000。

1.3.5 傅里葉紅外光譜分析 取適量藕渣IDF，按1∶100 的比例加入KBr，充分研磨粉碎后壓成透明薄片，然后放入傅里葉紅外光譜儀中掃描，波數(shù)范圍為400～4 000 cm-1。

1.3.6 X-射線衍射分析 取適量藕渣IDF，均勻鋪展于樣品槽中，壓平后在X-射線衍射儀上進(jìn)行掃描，試驗(yàn)條件：靶型為Cu-Ka 靶，掃描范圍（2θ）為5°～60°，掃描速度為5°/min。

1.3.7 熱重分析 稱取5 mg 左右藕渣IDF 置于坩堝中，以10 ℃/min 的升溫速度將樣品從30 ℃加熱到600 ℃，選擇氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣，控制流速為50 mL/min。

1.3.8 理化性質(zhì)測(cè)定

1.3.8.1 持水力的測(cè)定 準(zhǔn)確稱取0.2 g IDF（m0）于10 mL 離心管中，加入6 mL 去離子水，振蕩均勻，室溫下靜置24 h 后于4 000 r/min 離心10 min，棄去上清液，用濾紙吸干管壁殘余水滴，分別記錄空離心管質(zhì)量（m1）和吸水后樣品和離心管總質(zhì)量（m2），按式（1）計(jì)算持水力。

1.3.8.2 持油力的測(cè)定 準(zhǔn)確稱取0.2 g IDF（m0）于10 mL 離心管中，加入6 mL 玉米油，振蕩均勻，室溫下靜置24 h 后于4 000 r/min 離心10 min，棄去上清液，用濾紙吸干管壁殘余油滴，分別記錄空離心管質(zhì)量（m1）和吸油后樣品和離心管總質(zhì)量（m2），按式（2）計(jì)算持油力。

1.3.8.3 膨脹力的測(cè)定 準(zhǔn)確稱取0.2 g IDF（m）于10 mL 離心管中，記錄干樣體積（V1），加入6 mL 去離子水，攪拌均勻，室溫下靜置24 h，記錄膨脹后樣品體積（V2）。

1.3.9 吸附性能測(cè)定

1.3.9.1 亞硝酸鈉吸附能力測(cè)定 參考Zhang 等[15]的方法并略作修改，準(zhǔn)確稱取0.3 g IDF 于100 mL 錐形瓶中，加入30 mL 100 μmol/L NaNO2溶液，然后調(diào)節(jié)體系pH 值至7.0，在37 ℃搖床中恒溫振蕩2 h，離心取上清液，采用鹽酸萘乙二胺法在波長(zhǎng)550 nm 波長(zhǎng)處測(cè)定吸光度，并以亞硝酸鈉為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.9.2 膽固醇吸附能力測(cè)定 參照陳致印等[16]的方法進(jìn)行膽固醇吸附能力的測(cè)定，略作修改。準(zhǔn)確稱取IDF 0.3 g 于100 mL 錐形瓶中，加入8 mL冰乙酸飽和2 h，然后加入20 mL 0.5 mg/mL 的膽固醇溶液。將上述溶液置于25 ℃搖床中，以200 r/min 振蕩1.5 h，然后于4 000 r/min 離心10 min。取上清液稀釋5 倍，采用鄰苯二甲醛法在波長(zhǎng)550 nm 處測(cè)定吸光度值，并以膽固醇為標(biāo)準(zhǔn)品繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

1.3.9.3 Cu2+吸附能力測(cè)定 參照Z(yǔ)heng 等[11]的方法，準(zhǔn)確稱取0.2 g IDF 于100 mL 錐形瓶中，加入25 mL 4 mg/mL 的CuSO4溶液，于37 ℃搖床中以160 r/min 振蕩24 h，然后于4 000 r/min 離心10 min。采用碘量法測(cè)定上清液中Cu2+的含量，并以未吸附前的CuSO4溶液作為對(duì)照。

1.3.10 陽(yáng)離子交換能力測(cè)定 參照萬(wàn)仁口等[17]的方法，準(zhǔn)確稱取1 g IDF 于100 mL 錐形瓶中，加入20 mL 0.1 mol/L 的HCl 溶液，充分?jǐn)嚢韬竺芊忪o置12 h。過(guò)濾懸浮液，將濾渣用蒸餾水反復(fù)沖洗直至濾液中不含Cl-（10% AgNO3作指示劑），然后向?yàn)V渣中加入100 mL 5% NaCl 溶液，攪拌混勻30 min，用0.01 mol/L NaOH 溶液滴定（酚酞作為指示劑），并以去離子水代替HCl 做空白試驗(yàn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

每組試驗(yàn)至少重復(fù)測(cè)定3 次，使用SPSS 18.0軟件進(jìn)行單因素方差分析，P<0.05 表示顯著性差異，并用Origin 2022 軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 藕渣IDF 的單糖組成

AHP 處理對(duì)藕渣IDF 的單糖組成的影響如表1 所示。未處理IDF 主要由8 種單糖組成，其中D-葡萄糖、半乳糖醛酸和D-半乳糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，而D-木糖、L-阿拉伯糖和L-鼠李糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低。劉恩超等[18]報(bào)道稱藕皮、藕節(jié)和藕食用部位多糖均主要由D-葡萄糖和D-半乳糖構(gòu)成。纖維素主要由葡萄糖單元聚合而成，果膠主要由半乳糖醛酸和D-半乳糖等構(gòu)成，而半纖維素則由多種單糖混聚而成[19]，與本研究結(jié)果相符。由此可以看出，藕渣IDF 主要由纖維素和果膠類物質(zhì)構(gòu)成。與未處理IDF 相比，經(jīng)AHP 處理后，D-木糖和L-阿拉伯糖在IDF 中未檢出，D-葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加了9.52%（P<0.05），而其它單糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)均顯著降低（P<0.05）。AHP 處理后D-葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而其它單糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低可歸因于處理過(guò)程中果膠、半纖維素的溶解，從而提高了藕渣IDF 中纖維素的比例。在堿性pH 值下，過(guò)氧化氫不穩(wěn)定，可以形成超氧和羥自由基，導(dǎo)致藕渣DF 的部分降解[7]。Meng 等[13]在采用AHP 法處理蕎麥秸稈IDF過(guò)程中也報(bào)道了顯著提高的D-葡萄糖含量。

表1 藕渣IDF 的單糖組成Table 1 Monosaccharide compositions of insoluble dietary fiber from lotus root residue

2.2 藕渣IDF 微觀結(jié)構(gòu)

利用SEM 對(duì)AHP 處理前、后的藕渣IDF 微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，結(jié)果如圖1 所示。未處理IDF 的結(jié)構(gòu)緊湊、完整，表面較光滑，整體呈團(tuán)塊狀（圖1a、1b），而經(jīng)AHP 處理后IDF 的致密結(jié)構(gòu)被破壞，呈現(xiàn)疏松多層的蓬松結(jié)構(gòu)，表面起皺并出現(xiàn)解離斷裂，碎片尺寸減小（圖1c、1d）。藕渣IDF 結(jié)構(gòu)的變化可歸因于AHP 的促進(jìn)半纖維素降解和脫木質(zhì)素作用[20]。Meng 等[13]在采用AHP 方法提取蕎麥秸稈IDF 時(shí)也發(fā)現(xiàn)了類似的現(xiàn)象。AHP 處理后藕渣IDF 增大的表面積，此可在一定程度上促進(jìn)其功能性質(zhì)的提高。

圖1 藕渣IDF 的掃描電鏡圖Fig. 1 Scanning electron microscopy of insoluble dietary fiber from lotus root residue

2.3 藕渣IDF 的紅外光譜分析

AHP 處理前后、藕渣IDF 的FTIR 如圖2 所示，AHP 處理后未出現(xiàn)明顯的新的化學(xué)基團(tuán)。IDF在3 385 cm-1和3 386 cm-1附近的寬吸收峰可歸因于O-H 的伸縮振動(dòng)，主要來(lái)自半纖維素和纖維素。2 916 cm-1和2 913 cm-1附近出現(xiàn)的較弱吸收峰，這是由多糖的甲基和亞甲基的C-H 伸縮振動(dòng)所引起。未處理IDF 在1 733 cm-1處出現(xiàn)一較弱吸收峰，是由酯類C=O 的拉伸振動(dòng)所引起，然而AHP 處理后IDF 此處的吸收峰消失，這可能是由于AHP 處理時(shí)的氧化作用所致[21]。Liu 等[14]在采用AHP 法提取甘薯渣DF 時(shí)也報(bào)道了類似的現(xiàn)象。此外，1 251 cm-1處的吸收峰可能與C-O 的伸縮振動(dòng)有關(guān)，然而，在AHP 處理后此處的吸收峰明顯減弱。在1 620 cm-1和1 616 cm-1附近的強(qiáng)吸收峰可歸因于-COOH 的伸縮振動(dòng)。在1 058 cm-1處的吸收峰與C-O-C 的伸縮振動(dòng)有關(guān)，而在896 cm-1處的吸收峰與β-糖苷鍵的伸縮振動(dòng)有關(guān)[10]。以上FTIR 結(jié)果表明AHP 對(duì)藕渣IDF 的改性作用主要是破壞纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的鏈內(nèi)、鏈間的特定化學(xué)鍵。

圖2 藕渣IDF 的紅外光譜圖Fig. 2 Fourier transform infrared spectra of insoluble dietary fiber from lotus root residue

2.4 藕渣IDF 的X-射線衍射分析

采用X-射線衍射技術(shù)對(duì)藕渣IDF 的晶體結(jié)構(gòu)類型和結(jié)晶度進(jìn)行表征，結(jié)果如圖3 所示。未處理IDF 在2θ 為21.94°處觀察到一個(gè)尖銳的晶體衍射峰，在2θ 為15.43°和34.64°處分別顯示出較弱的晶體衍射峰，這表明未處理IDF 呈現(xiàn)典型的纖維素I 型晶體結(jié)構(gòu)[22]。研究表明，IDF 的有序結(jié)晶區(qū)主要由纖維素構(gòu)成，而無(wú)序非結(jié)晶區(qū)主要由非晶纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等組成[23]。經(jīng)AHP處理后藕渣IDF 的衍射峰位置未發(fā)生變化，表明AHP 處理未改變IDF 的晶體類型。然而，所有衍射峰的強(qiáng)度均顯著提高，經(jīng)AHP 處理后藕渣IDF 的相對(duì)結(jié)晶度從13.09%增加到16.13%（P<0.05），這可能是由于非晶形半纖維素、木質(zhì)素等物質(zhì)的降解所致[24]。在AHP 處理過(guò)程中藕渣IDF 中化合物之間的分子鏈接會(huì)被打破，位于非結(jié)晶區(qū)的物質(zhì)更易被水解，從而提高結(jié)晶區(qū)域所占的比例。上述結(jié)果與Jiang 等[7]采用AHP 處理人參IDF 的結(jié)果吻合。

圖3 藕渣IDF 的X-射線衍射圖Fig. 3 X-ray diffraction diagrams of insoluble dietary fiber from lotus root residue

2.5 藕渣IDF 熱穩(wěn)定性

采用熱重分析法對(duì)藕渣IDF 的熱穩(wěn)定性進(jìn)行了分析，樣品的熱重（TG）和微商熱重（DTG）曲線如圖4 所示。從TG 曲線可以看出，AHP 處理前后藕渣IDF 顯示出相似的失重規(guī)律：第1 階段（50～150 ℃），IDF 的質(zhì)量緩慢降低，主要由親水基團(tuán)吸附的水分蒸發(fā)引起；第2 階段（150～400 ℃），IDF的質(zhì)量迅速下降，主要與纖維素、半纖維素的降解相關(guān)；第3 階段（400～600 ℃），IDF 的質(zhì)量損失速率減慢，可歸因于木質(zhì)素和一些復(fù)雜聚合物的高溫降解[25]。最終，未處理IDF 的質(zhì)量殘留率為10.43%，顯著低于AHP 處理IDF 的15.94%（P＜0.05）。這與X-射線衍射的結(jié)果相一致，AHP 處理后IDF 擁有較高的結(jié)晶度，分子鏈排列程度更有序，因而穩(wěn)定性更好。Zhang 等[26]研究也發(fā)現(xiàn)，采用AHP 法從桔皮中回收的柑橘纖維具有更高的熱穩(wěn)定性。從DTG 曲線可以看出，IDF 的熱解區(qū)間在AHP 處理后變窄，峰值溫度從324.39 ℃降低到305.77 ℃。AHP 處理提高了IDF 的質(zhì)量殘留率，而降低了峰值熱解溫度，這一方面是由于AHP 處理后IDF 結(jié)構(gòu)松散，在較低的溫度下即可被降解，另一方面AHP 處理后IDF 的結(jié)晶度提高，熱穩(wěn)定性增強(qiáng)。

圖4 藕渣IDF 的熱重曲線圖Fig. 4 Thermogravimetric curves of insoluble dietary fiber from lotus root residue

2.6 藕渣IDF 的持水力、持油力和膨脹力

AHP 處理對(duì)藕渣IDF 持水力、持油力和膨脹力的影響如表2 所示。持水力主要表征材料在一定離心力條件下保持水分的能力[27]。由表2 可知，未處理IDF 的持水力為8.12 g/g，顯著高于其它來(lái)源的IDF（P＜0.05），如蕎麥秸稈[13]（4.97 g/g）和燕麥[10]（2.43 g/g）等。在AHP 處理后藕渣IDF 的持水力顯著提高（P＜0.05），較未處理時(shí)增加了49.01%。未處理IDF 的持油力為4.50 g/g，顯著高于其它來(lái)源的IDF（P＜0.05），如小麥（3.63 g/g）和刀豆[27]（2.43 g/g）等。與對(duì)持水力的影響類似，AHP 處理顯著提高了藕渣IDF 的持油力，較未處理時(shí)增加了266.67%。產(chǎn)生上述結(jié)果可能是由于AHP 處理使得藕渣IDF 的結(jié)構(gòu)更加蓬松，暴露了更多的親水和親油位點(diǎn)，從而增強(qiáng)水和油的物理截留能力。在蕎麥秸稈[13]和人參[7]的AHP 處理研究中也觀察到IDF 顯著增加的持水力和持油力。

表2 藕渣IDF 的持水力、持油力和膨脹力Table 2 Water holding capacity，oil holding capacity and swelling capacity of insoluble dietary fiber from lotus root residue

膨脹力反應(yīng)一定重量的干物質(zhì)在過(guò)量溶劑中平衡后的體積變化，是一個(gè)與溶劑性質(zhì)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)等諸多因素相關(guān)的物理量[28]。未處理IDF 的膨脹力為5.41 mL/g，在AHP 處理后降低了37.89%（P＜0.05）。Meng 等[13]發(fā)現(xiàn)AHP 處理可以提高蕎麥秸稈IDF 的膨脹力，與本研究結(jié)論相反。這可能是由于IDF 的來(lái)源不同所致，在本研究中AHP 處理已使藕渣IDF 形成了較為蓬松的結(jié)構(gòu)，在加入水后進(jìn)一步膨脹有限，因而較未處理IDF 膨脹力降低。

2.7 藕渣IDF 的吸附性能

AHP 處理對(duì)藕渣IDF 亞硝酸鈉、膽固醇和Cu2+吸附能力的影響如表3 所示。亞硝酸鈉作為一種添加劑已被廣泛用于多種腌肉制品中，可以賦予產(chǎn)品特征性風(fēng)味和顏色，同時(shí)也可起到抑制某些細(xì)菌的作用[29]。然而，在酸性條件下，亞硝酸根離子可與仲胺、酰胺等反應(yīng)生成具有強(qiáng)烈致癌作用的N-亞硝基化合物[7]。研究發(fā)現(xiàn)DF 對(duì)亞硝酸鹽具有一定的吸附能力，從而有助于降低亞硝酸鹽對(duì)人類的毒性[30]。未處理IDF 的亞硝酸鈉吸附能力為0.86 mg/g，而AHP 處理后未發(fā)生顯著變化（P>0.05）。這可能是由于一方面AHP 處理使得IDF 更加蓬松，可以吸附更多的亞硝酸根離子，另一方面AHP 處理提高了IDF 的表面負(fù)電荷密度，增強(qiáng)了對(duì)亞硝酸根離子的排斥。

表3 藕渣IDF 的吸附性能Table 3 Adsorption capacity of insoluble dietary fiber from lotus root residue

膽固醇是心血管疾病的一個(gè)重要誘發(fā)因子，DF 的膽固醇吸附能力是評(píng)估其降血脂特性的重要指標(biāo)[31]。如表3 所示，未處理IDF 的膽固醇吸附能力為12.26 mg/g，而AHP 處理后顯著增大（P<0.05），較未處理時(shí)提高了23.49%。經(jīng)過(guò)AHP 處理后，藕渣IDF 的表面更加粗糙，結(jié)構(gòu)相對(duì)疏松，這可能為膽固醇提供更多的結(jié)合位點(diǎn)。

銅污染是威脅食品安全的嚴(yán)重問(wèn)題，體內(nèi)銅過(guò)量累積會(huì)導(dǎo)致肝硬化、腹瀉和其它疾病[32]。研究表明，DF 的羧基、羥基和酚酸等基團(tuán)都對(duì)Cu2+有較強(qiáng)的吸附能力，適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)和物理改性均可提高DF 的Cu2+吸附能力[11]。未處理IDF 的Cu2+吸附能力為85.12 mg/g，而AHP 處理后顯著提高（P<0.05），較未處理時(shí)提高了5.56%。AHP 處理后藕渣IDF 結(jié)構(gòu)變得疏松，以及引發(fā)的化學(xué)鍵解離，都可在一定程度上促進(jìn)IDF 對(duì)Cu2+的捕獲和吸附能力提高。

2.8 藕渣IDF 的陽(yáng)離子交換能力

AHP 處理前、后藕渣IDF 的陽(yáng)離子交換能力的變化如圖5 所示。未處理IDF 的陽(yáng)離子交換能力為1.40 mmol/g，而AHP 處理后顯著提高（P<0.05），較未處理時(shí)提高了7.86%。DF 的側(cè)鏈結(jié)構(gòu)中含有的羧基、氨基和酚羥基基團(tuán)都可以賦予其一定的弱酸性陽(yáng)離子交換作用，攝入到機(jī)體后能起到保持腸道pH 值穩(wěn)定，控制離子濃度平衡，調(diào)節(jié)滲透壓等作用[33]。AHP 處理后，IDF 的比表面積增大，分子內(nèi)共價(jià)鍵斷裂，使更多能進(jìn)行陽(yáng)離子交換的基團(tuán)暴露出來(lái)，因而陽(yáng)離子交換能力越強(qiáng)。

圖5 藕渣IDF 的陽(yáng)離子交換能力Fig. 5 Cation exchange power of insoluble dietary fiber from lotus root residue

3 結(jié)論

經(jīng)AHP 處理后藕渣IDF 的單糖組成發(fā)生變化，D-葡萄糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加而其它單糖質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低。藕渣IDF 結(jié)構(gòu)在AHP 處理后變得更加疏松，F(xiàn)TIR 圖譜中部分特征峰消失或減弱，官能團(tuán)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。AHP 處理降解了藕渣IDF 的非結(jié)晶區(qū)域，因而其相對(duì)結(jié)晶度提高，藕渣IDF 經(jīng)AHP處理后熱解峰值溫度雖然降低，但質(zhì)量殘留率提高。此外，藕渣IDF 內(nèi)部親水和親油基團(tuán)在AHP處理后暴露，使其持水力、持油力、膽固醇吸附能力、Cu2+吸附能力和陽(yáng)離子交換能力均顯著提高。本研究結(jié)果可為藕渣IDF 的功能性質(zhì)改善及其在食品加工中的應(yīng)用提供理論參考。