香菇柄膳食纖維的理化特性研究*

張 妤，陳 萍，金 暉，張擁軍，朱麗云，李 佳

（中國計量學院生命科學學院，浙江 杭州 310018）

香菇（Lentinus edodes）屬于擔子菌綱、傘菌目、口蘑科、香菇屬，是世界第二大食用菌，也是中國特產之一。香菇柄是香菇商品化處理中的廢棄物，約占香菇干質量的25%～30%，由于菇柄呈纖維化，適口性差，絕大部分都被廢棄，少量用作飼料，全國每年廢棄的香菇柄有數萬噸，造成了極大的資源浪費。實際上香菇柄和菇蓋一樣是由香菇菌絲組成，同樣含有豐富的蛋白質、氨基酸、維生素、礦物元素等營養成分，以及香菇多糖、膳食纖維等功能性成分，其中膳食纖維的含量更是遠遠超過菇蓋。

膳食纖維按溶解性，可分為水溶性膳食纖維（SDF）和水不溶性膳食纖維（IDF）兩大類。根據AACC的定義，膳食纖維是指在人體小腸中不能消化吸收而在大腸中完全或部分發酵的植物性可食用部分或類似碳水化合物的總稱；膳食纖維包括多糖，寡糖，木質素及相關植物成分；膳食纖維對通便，（或）降血脂，（或）降血糖具有有益的生理功能。香菇柄作為一種優質的膳食纖維原，在開發利用過程中，其理化特性是影響質量、工藝和生物利用率的重要指標。理化特性主要包括溶解性、水合能力及持油能力、粘性、吸附性、離子交換能力等，其中水合能力包括吸水性、持水性和膨脹性，吸附性指對有機物 (如油脂、膽固醇、膽汁酸等)的吸附作用[1,2]，以及吸附腸道內的內源性和外源性有毒物質[3]。

目前關于香菇柄膳食纖維理化特性的研究還鮮有報道，本文通過制備香菇柄不溶性膳食纖維，并研究其水合能力、吸附性等理化特性，以期拓展香菇柄的深加工領域，實現香菇柄采后加工的新利用，對進一步挖掘香菇柄膳食纖維的營養價值與藥用價值提供參考。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 香菇柄子實體

浙江杭州華丹農產品有限公司提供。使用前，置于50℃烘箱烘干，粉碎至粒徑至 0.150 mm~0.250 mm，備用。

1.1.2 試劑

膽固醇、鄰苯二甲醛（OPA）、膽酸鈉（購自 Ruibio,98%≤純度），大豆油（金龍魚一級精煉）、乙醇、丙酮、氫氧化鈉、碳酸鈉、硫酸、鹽酸、硫酸銅、硫酸鉀、酚酞、亞硝酸鈉、磷酸鹽、檸檬酸等均為分析純。

1.1.3 儀器

粉碎機、AL04型電子天平、DELTA-320型pH計、HH-2型水浴鍋、ZHENGFCHEN雙層恒溫搖床、DHG-9240A型鼓風干燥箱、DL-5M離心機（配更換轉頭）、85-Z磁力攪拌器、T6新世紀分光光度儀、馬福爐、消解爐、KDY-9820凱氏定氮儀。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品制備

香菇柄膳食纖維（IDF）的制備：取香菇柄粉，按料液比 1∶50 加去離子水，80℃提取 4 h，10 000 r·min-1離心30 min，料渣用去離子水反復沖洗，50℃烘干，粉碎，即得。

1.2.2 成分分析

水分：參照GB5009.3-2010；粗脂肪含量：參照GB/T15674-2009；灰分：參照GB5009.4-2010；碳水化合物：粗蛋白：參照GB/T15673-2009。

1.2.3 理化特性分析

膨脹性[4]：取1.000 g（M0）樣品放入10 mL量筒中，測干粉體積V0。再取M1（約0.1 g）樣品于量筒中，加水至10 mL處，用玻璃棒將其攪勻，使其充分與水接觸，37℃靜置24 h（自然沉降），讀其膨脹后的體積V1，膨脹力（P，mL·g-1）公式如下：

膨脹率（L，mL·mL-1）公式如下：

持水性[4]：取1.000 g（M1）樣品置于100 mL燒杯中，加蒸餾水50 mL，37℃下靜置2 h，0.75 mm尼龍網過濾至無水滴下，將殘渣移至天平上稱得樣品濕重M2，110℃干燥至恒重，得干質量M3。持水力（C，g·g-1）公式如下：

持油性[4]：取1.000 g（M1）樣品置于50 mL的離心管中，加入25 g大豆油，37℃靜置 1 h，3 000 r·min-1離心20 min，小心倒去上次油脂，剩下的油脂及樣品用0.75 mm鐵絲網過濾，用濾紙吸去多余油脂，稱得質量M2。持油性（Y，g·g-1）公式如下：

吸附膽固醇能力：根據歐仕益等[5]的研究，略做修改。將5個鮮雞蛋蛋黃混合攪拌均勻后，用蒸餾水稀釋成10%（w·m-1）的蛋黃乳液。分別稱取1.000 g的樣品于50 mL的錐形瓶中，加入25 g蛋黃乳液，分別用濃 HCl和0.1 mol·L-1NaOH溶液調節體系pH至2.0和 7.0，放置于200 r·min-1的搖床中，37℃振搖 2 h，1 300 r·min-1（相當于400 RCF） 離心20 min，量取上清液體積后，吸取 1.00 mL上清液，用90%乙酸稀釋10倍，取0.1 mL采用OPA法[6]測定膽固醇含量。

吸附膽酸鈉能力[7]：在50 mL錐形瓶中，加入1 mmol·L-1的膽酸鈉溶液（膽酸鈉用 0.1 mol·L-1、pH7.0的磷酸鈉緩沖溶液配置） 25 mL，分別加入0.50 g樣品，搖勻，pH調至7.0±0.2，置于 200 r·min-1的搖床中，37℃振搖 2 h，4 000 r·min-1離心20 min，取適量上清液采用糠醛比色法[8]測定殘余膽酸鈉的量，根據反應前后的濃度差計算吸附量，同時做空白實驗。

吸附亞硝酸根離子（NO2-）能力[2]：取0.50 g樣品于100 mL 燒杯中，加入 25 mL、100 μmol·L-1NaNO2溶液，pH分別調2.0，置于200 r·min-1的搖床中，37℃振搖2 h，4 000 r·min-1離心 20 min，取上清液 2 mL，按 GB/T5009.33-2010測定溶液中NO2-含量，根據反應前后的濃度差計算吸附量，同時做空白實驗。

2 結果與分析

2.1 香菇柄膳食纖維（IDF）的營養成分

香菇柄膳食纖維營養成分測定結果見表1。

由表1可知，香菇柄富含碳水化合物、蛋白質、礦物質等營養成分，具有較大的營養價值。由香菇柄制備的IDF主要由碳水化合物組成，含有少量的蛋白質和礦物質。

表1 香菇柄膳食纖維營養成分

2.2 香菇柄IDF的理化性質

香菇柄膳食纖維理化性質的檢測有水合能力（包括持水性、膨脹率、膨脹力），吸附性（包括持油性、吸附膽固醇、膽酸鈉能力、吸附亞硝酸根離子能力)。測定結果分別見圖1、圖2和表2。

2.2.1 香菇柄IDF的水合能力

膳食纖維的化學結構中含有許多親水基團，具有良好的水合能力。這一物化特性，使其具有吸水功能與預防腸道疾病作用，并可增加人體排便的體積和速度，減輕直腸及泌尿系統的壓力。膳食纖維的水合性質與其自身的化學結構、纖維的多孔性、顆粒大小、溫度、pH、離子種類組成、離子強度等有關。

圖1 香菇柄IDF的水合能力

由圖1可知，在相同顆粒大小、溫度、pH、離子種類組成、離子強度等到條件下，香菇柄子實體的水合能力低于IDF。IDF的持水性、膨脹力與膨脹率均高香菇柄子實體，IDF的持水性為5.69 g·g-1、膨脹率為5.63%、膨脹力為7.41 mL·g-1。IDF的持水性大于谷物膳食纖維如燕麥膳食纖維的持水性（4.6 g·g-1）[9]。一般膳食纖維的持水性大于5 g·g-1，膨脹力大于7 g·g-1可以認為是高品質膳食纖維。從香菇柄IDF水合能力的檢測指標可以看出，香菇柄IDF的水合性質較優。

2.2.3 香菇柄IDF的吸附性

吸附性指對有機物 (如油脂、膽固醇、膽酸鈉等)的吸附作用，以及吸附腸道內的內源性和外源性有毒物質（亞硝酸根離子），促使排出體外的能力。持油能力主要與膳食纖維表面性質、顆粒大小有、所帶電荷、水合性質有關。香菇柄子實體的持油能力低于IDF（圖2），驗證了在相同溫度、顆粒大小條件下，膳食纖維持油性與 IDF含量有關，IDF含量越高，持油性越好。膽酸鹽是指來自人體和動物膽汁的具有甾核結構的一類兩性大分子，其作為膽汁中主要的有機溶質，對脂肪的消化和吸收、脂溶性維生素的吸收及膽固醇的代謝起著重要的作用。

圖2中香菇柄IDF對于膽酸鈉有較好的吸附，說明香菇柄IDF可以維持人體內脂類物質的正常代謝。

圖2 香菇柄IDF的吸附力

表2 香菇柄IDF的吸附力

由表2可知，香菇柄子實體對于膽固醇的吸附作用低于IDF，同時，體系的酸堿度對于其吸附膽固醇的能力有較明顯的影響，在中性條件下（pH7，模擬小腸環境）IDFs對于膽固醇的吸附能力高于其在酸性條件（pH2，模擬胃環境）下的吸附能力。

亞硝酸鹽在呈酸性條件下會自發轉化為致癌物質，即N-亞硝胺，實驗做了空白實驗以扣除NO2-自發轉化及內源性亞硝酸鹽對測定結果產生的影響；結果發現，香菇柄IDF對NO2-有一定的吸附作用，效果優于香菇柄。

[1]胡葉碧，王璋.纖維素酶和木聚糖酶對玉米皮膳食纖維組成和功能特性的影響[J].食品工業科技，2006，27(11)：103-105.

[2]陳亞非，趙謀明.水溶性與水不溶性膳食纖維對油脂、膽固醇和膽酸鈉吸附作用研究[J].現代食品科技，2005，21(3)：58-60.

[3]歐仕益，高孔榮，李炎，等.麥麩膳食纖維對有機磷農藥的吸附作用[J].湖南農業大學學報，1998，24(4)：318-320.

[4]高蔭榆，晁紅娟，紅秀，等.毛竹葉特種膳食纖維制備及特性的研究[J].食品科學，2007，28(12)：200-204.

[5]歐仕益，鄭妍，劉子立，等.酵解和酶解麥麩吸附脂肪和膽固醇的研究 [J].食品科技,2005(3)：91-93.

[6]陳鈞輝，陶力，李軍俊.生物化學實驗[M].北京：科學出版社，2003.

[7]Górecka D,Korczak J,Balcerowski E,et al.Sorption of bile acid and cholesterol by dirtary fiber of carrots,cabbage and apples [EB/OL].[2011-05-20].http://www.ejpau.media.pl/volume5/issue2/food/abs-02.html.

[8]胡國華，黃紹華.米糠膳食纖維對膽酸鈉吸附作用的研究[J].中國食品添加劑，2001(2)：10-12.

[9]Drzikova B,Dongowski G,Gebhardt E,et al.The composition of dietary fibre-rich extrudates from oat affects bile acid binding and fermentation in vitro[J].Food Chemistry,2005(90):181-192.