刺梨果渣膳食纖維的體外吸附性能

周笑犁，王瑞，高蓬明，莫瑞，楊盼，馬立志，*

（1.貴陽學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院，貴州貴陽550005；2.貴州省果品加工工程技術(shù)研究中心，貴州貴陽550005）

我國居民飲食結(jié)構(gòu)近三十年來發(fā)生了很大變化，雖然膳食質(zhì)量明顯提高，但膳食結(jié)構(gòu)不盡合理[1]。我國肥胖癥、高血脂、糖尿病等慢性非傳染性疾病的發(fā)生率正呈迅速上升的趨勢[1]。而這些慢性疾病產(chǎn)生的原因歸根結(jié)底與人們的膳食密切相關(guān)，其中一個主要原因緣于食物中缺乏膳食纖維[2-3]。膳食纖維因其大分子結(jié)構(gòu)賦予它高持水性、吸附作用等一些獨特的物化特性，因而具有預(yù)防肥胖癥、防止糖尿病、抑制有害菌等作用而日益受到關(guān)注[1，4-5]。其中可溶性膳食纖維的持水力高、黏度大，能被腸道內(nèi)微生物菌群較好地發(fā)酵利用，但其預(yù)防結(jié)腸癌的活性低，且食用太多后易腹瀉；而不可溶性膳食纖維對有害物質(zhì)的吸附能力強(qiáng)，預(yù)防結(jié)腸癌活性高，且能促進(jìn)排便[1，4-5]。

據(jù)調(diào)查，貴州省有著豐富的刺梨資源，隨著其生物活性成分逐漸被認(rèn)識和推廣，對刺梨的深加工也日益增加，但與此同時加工副產(chǎn)物刺梨果渣也隨之產(chǎn)生，大量研究顯示刺梨皮渣中富含膳食纖維等植物營養(yǎng)成分，是一種優(yōu)質(zhì)的抗氧化膳食纖維資源[6]，如將其作為天然膳食纖維源開發(fā)，具有廣闊的前景。我們已采用保加利亞乳酸桿菌和嗜熱鏈球菌對加工廢棄果渣進(jìn)行發(fā)酵制備刺梨果渣膳食纖維[7]。因此本研究以貴州省果品加工工程技術(shù)研究中心制備刺梨果渣可溶性膳食纖維（SDF）和不可溶性膳食纖維（IDF）為材料，體外模擬胃、小腸的酸堿環(huán)境下分析它們對膽固醇、NO2-、油脂、葡萄糖和膽酸鹽的吸附能力，在增加果渣綜合利用的基礎(chǔ)上，為刺梨果渣膳食纖維保健產(chǎn)品的研制提供有力的支持。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為貴州龍里刺梨經(jīng)榨汁等加工后的副產(chǎn)物刺梨果渣，微波真空干燥至恒重，粉碎，過40目篩后制成刺梨果渣粉，再采用保加利亞乳酸桿菌和嗜熱鏈球菌進(jìn)行制備刺梨可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維，制得的樣品置于冰箱中備用[7]。

雞蛋和花生油：超市；膽固醇、膽酸鈉均為生化試劑；亞硝酸鈉、冰乙酸、鹽酸、氫氧化鈉、硫酸鐵、無水乙醇、硫酸、鄰苯二甲醛、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、糠醛等試劑均為國產(chǎn)分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

AUW120D電子分析天平：日本島津公司；TGL-16C高速臺式離心機(jī)：北京市永光明醫(yī)療儀器廠；202-1AB型恒溫干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司；UV-2550紫外分光光度儀：日本島津公司；SHA-B數(shù)顯水浴恒溫振蕩器：常州澳華恩斯儀器有限公司；FW80萬能粉碎機(jī)：江陰市祥達(dá)機(jī)械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 刺梨果渣膳食纖維的持水力和膨脹力[7]

在20℃下用蒸餾水浸泡1.00 g膳食纖維1 h，將吸飽水的膳食纖維倒入濾紙漏斗上過濾，待水滴干后，把結(jié)合了水的膳食纖維轉(zhuǎn)移至表面皿上稱重，換算成每克纖維能存留水的克數(shù)，即持水力（WHC）=樣品濕重（g）-樣品干重（g）/樣品干重（g）。

稱取過60目篩的膳食纖維0.100 0 g，置于10 mL的量筒中，移液管準(zhǔn)確移取一定量蒸餾水加入其中，振蕩均勻后于室溫下放置24 h，讀取液體中膳食纖維的體積。溶脹性（SW）=溶脹后纖維體積（mL）-干樣品體積（mL）/樣品干重（g）。

1.3.2 刺梨果渣膳食纖維對油脂的吸附作用

對不飽和脂肪的吸附作用：按Sangnark[8]的方法進(jìn)行。分別取一定量（W1）膳食纖維于離心管中，加入食用花生油，37℃靜置1 h，4 000 r/min離心20 min，去掉上層油，殘渣用濾紙吸干游離的花生油，稱重得W2。吸油量＝（W2－W1）/W1。

對飽和脂肪的吸附作用：按Sangnark[8]的方法進(jìn)行。分別取一定量（W1）膳食纖維于離心管中，加入豬油，37℃靜置1 h，4 000 r/min離心20 min，去掉上層油，殘渣用濾紙吸干游離的豬油，稱重得W3。吸油量＝（W3－W1）/W1。

1.3.3 刺梨果渣膳食纖維對膽固醇的吸附作用[5，9]

用9倍蒸餾水把鮮雞蛋的蛋黃充分?jǐn)嚢璩扇橐海∫欢可攀忱w維于三角瓶中，加入50 g稀釋蛋黃液，攪拌均勻，調(diào)節(jié)體系pH值為2.0和7.0，置于37℃搖床中振蕩2 h，4 000 r/min離心20 min，吸取上清液，采用鄰苯二甲醛法在波長560 nm處比色測定膽固醇含量。膽固醇的吸附量=（吸附前蛋黃液中膽固醇量-吸附后上清液中膽固醇量）/膳食纖維質(zhì)量。

1.3.4 刺梨果渣膳食纖維對膽酸鹽的吸附作用

在錐形瓶中加入含0.2 g膽酸鈉的0.15 mol/L NaCl溶液100 mL，pH值為7.0，加入膳食纖維，攪拌均勻，37℃振搖2 h，4 000 r/min離心20 min，準(zhǔn)確取1 mL采用糠醛比色法測定膽酸鈉[10-11]，根據(jù)反應(yīng)前后的濃度差別計算吸附量。

1.3.5 刺梨果渣膳食纖維對葡萄糖的吸附能力

稱取1.0 g樣品于50 mL的離心管中，加入20 mL的50 mmol/L的葡萄糖溶液，37℃培養(yǎng)2 h，4 000 r/min離心20 min，采用DNS法測定上清液中葡萄糖的濃度[12-13]。

1.3.6 刺梨果渣膳食纖維對NO2-吸附能力的測定

在三角瓶中，加入50 mL 100 μmol/L NaNO2溶液和一定量的膳食纖維，分別調(diào)pH值為2.0和7.0（模擬胃和小腸環(huán)境），于37℃恒溫條件下分別振蕩5、15、30、45、60 min后，各取1 mL樣液按鹽酸萘乙二胺方法測定其中NO2-含量，計算吸附后溶液中殘余NO2-吸附量[12，14]，NO2-吸附量=（吸附前 NO2-含量- 吸附后 NO2-含量）/膳食纖維質(zhì)量。

1.3.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。用SPSS17.0進(jìn)行統(tǒng)計分析和方差分析，以p＜0.05作為差異顯著性判斷標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 刺梨果渣膳食纖維的持水力和膨脹力[7]

持水力和膨脹力作為衡量膳食纖維品質(zhì)的2個重要指標(biāo)，其值越大就表示膳食纖維的吸附性能越強(qiáng)，就保健功能而言，膳食纖維的持水力高，則進(jìn)食后其排出物體積大，質(zhì)地軟，有利于防止便秘和結(jié)腸癌的發(fā)生[5，9，15]。刺梨果渣膳食纖維的持水力與膨脹力見表1。

表1 膳食纖維持水力和膨脹力Table 1 Water-holding capacity and swelling capacity of DF

由表1可知，3種樣品中，刺梨果渣SDF的持水力高于其他兩組（p＜0.05），膨脹力3組樣品差異不顯著。西方國家常用的小麥麩皮纖維持水力為4.0 g/g，膨脹力為4.0 mL/g[9，15]。可見，刺梨膳食纖維的持水力明顯高于小麥麩皮膳食纖維，而膨脹力則略高于小麥麩皮纖維。

2.2 刺梨果渣膳食纖維對油脂的吸附作用

刺梨果渣膳食纖維對油脂吸附能力的比較見圖1。

圖1 刺梨果渣膳食纖維對油脂吸附能力的比較Fig.1 Adsorption capacity of dietary fibers from roxburgh rose pomace for lipid

由圖1可知，刺梨果渣IDF對飽和脂肪（p＞0.05）和不飽和脂肪（p＜0.05）的吸附能力強(qiáng)于SDF，均顯著高于刺梨果渣粉（p＜0.05）；并且各個樣品組對豬油的吸附量均高于花生油的吸附量。這與陳亞非關(guān)于水果、小麥和大豆膳食纖維對飽和脂肪（豬油）的吸附能力略高于對不飽和脂肪（花生油）的吸附能力的研究一致[1]；刺梨果渣膳食纖維對飽和脂肪的吸附高于鐘希瓊等報道的米糠、甘薯、馬鈴薯和葛根等膳食纖維對油脂的吸附量[16]，卻低于黃才歡報道的水果膳食纖維對油脂的吸附量[5]。隨著人們膳食中動物性食物的不斷增加，肥胖人群的比例逐年上升，其主要原因是攝取能量太多，特別是脂肪占能量的比例較大。本試驗證明刺梨果渣膳食纖維具有一定吸附脂肪的能力，從而減少機(jī)體對膳食脂肪的吸收，最終實現(xiàn)降低肥胖的機(jī)率。

2.3 刺梨果渣膳食纖維對膽固醇的吸附作用

刺梨果渣膳食纖維對膽固醇的吸附能力如圖2所示。

圖2 刺梨果渣膳食纖維對膽固醇吸附能力的比較Fig.2 Adsorption capacity of dietary fibers from roxburgh rose pomace for cholesterol

體外模擬胃腸道體系的酸堿性對膳食纖維吸附膽固醇的能力亦有較大影響，模擬小腸pH值環(huán)境下（pH7.0）刺梨果渣IDF對膽固醇（p＜0.05）的吸附能力強(qiáng)于模擬胃酸性條件下的吸附能力（pH2.0），這與香芋、麥麩膳食纖維的趨勢一致[16]，同時遠(yuǎn)高于（p＜0.05）同環(huán)境條件下刺梨果渣SDF和刺梨果渣組；而刺梨果渣組和刺梨果渣SDF組在酸性環(huán)境（模擬胃的酸性條件）對膽固醇的吸附能力高于中性條件下（模擬小腸的pH值環(huán)境）的吸附能力，但差異不顯著（p＞0.05）。隨著人類膳食中高脂食物比例的增加，肥胖人群的比例也在逐年的上升，食物中過多的膽固醇與血液中的低密度脂蛋白結(jié)合，形成低密度膽固醇脂蛋白，當(dāng)膽固醇以此種形式在血液中流動時，容易沉積在心血管壁上，造成血管阻塞，引起多種心血管疾病。已有研究表明，膳食纖維可吸附膽固醇，降低心血管病癥的發(fā)病機(jī)率[9，12，17]，這與我們的結(jié)果是一致的。但與水果纖維[1]、沙果膳食纖維[9]、米糠、甘薯、馬鈴薯和葛根等膳食纖維[16]對膽固醇的平均吸附量相比，刺梨果渣膳食纖維對膽固醇的吸附不如以上幾種膳食纖維。

2.4 刺梨果渣膳食纖維對膽酸鹽的吸附作用

膽汁酸在肝臟中合成并儲存于膽囊中，在膳食刺激下由膽囊排入小腸，參加肝腸循環(huán)，從而調(diào)節(jié)膽固醇代謝。膽酸作為腸道中脂肪的乳化劑，它促進(jìn)脂類水解和吸收，膳食纖維吸附了膽酸，則可有效地抑制膳食中脂肪的吸收和利用；肝中膽汁酸的量降低，加速了體內(nèi)膽固醇的分解，可有效降低機(jī)體血清和肝中膽固醇的含量[5]。另外，膽汁酸在腸道細(xì)菌作用下可生成致癌物質(zhì)次生級膽汁酸，膳食纖維通過吸附膽汁酸排出體外進(jìn)而減少了次生膽汁酸的產(chǎn)生，可預(yù)防結(jié)腸癌的發(fā)生和膽結(jié)石形成[16，18]。刺梨果渣膳食纖維對膽酸鈉的吸附能力見圖3。

圖3 刺梨果渣膳食纖維對膽酸鈉的附能力Fig.3 Adsorption capacity of dietary fibers from roxburgh rose pomace for sodium cholate

由3知刺梨果渣SDF和IDF對膽酸鈉的吸附能力均強(qiáng)于刺梨果渣（p＜0.05），其中經(jīng)過發(fā)酵改性制備的可溶性膳食纖維對膽酸鈉的吸附能力略強(qiáng)于不可溶性膳食纖維（p＞0.05），提示刺梨膳食纖維對維持食物中脂肪的正常代謝，保證機(jī)體的正常生理活動具有一定的調(diào)節(jié)作用。由鐘細(xì)瓊[16]、田穎[18]等報道的各類谷物、果蔬對膽酸鈉吸附能力的對比發(fā)現(xiàn)豆類的吸附能力最強(qiáng)（80 mg/g～120 mg/g），但都低于本試驗的刺梨果渣膳食纖維的吸附量；說明對膽酸鹽的吸附能力與膳食纖維的種類也有一定的關(guān)系。

2.5 刺梨果渣膳食纖維對葡萄糖的吸附能力

刺梨果渣膳食纖維對葡萄糖的吸附能力如圖4所示。

圖4 刺梨果渣膳食纖維對葡萄糖的吸附能力Fig.4 Adsorption capacity of dietary fibers from roxburgh rose pomace for glucose

刺梨果渣SDF對葡萄糖（p＜0.05）的吸附能力強(qiáng)于IDF，但都顯著高于刺梨果渣粉（p＜0.05）。這與豆渣可溶性膳食纖維對葡萄糖的吸附能力略高于豆渣的研究一致[12]；并且刺梨果渣及其膳食纖維對葡萄糖的吸附均高于豆渣、麥麩及玉米膳食纖維的吸附能力（350 μmol/g～480 μmol/g）[12]。已有研究發(fā)現(xiàn)膳食纖維可有效地控制餐后血糖上升幅度，改善葡萄糖耐量[19]，本試驗結(jié)果提示刺梨果渣及其膳食纖維具有截留葡萄糖分子的作用，將葡萄糖分子包裹其中，從而有效的降低飯后血糖的水平，從而間接對機(jī)體脂質(zhì)代謝進(jìn)行調(diào)控，并對預(yù)防和輔助治療糖尿病具有一定作用。

2.6 刺梨果渣膳食纖維對NO2-的吸附作用

模擬胃、腸環(huán)境下刺梨果渣及其膳食纖維在不同時間對亞硝酸根離子的吸附量見圖5。

圖5 刺梨果渣膳食纖維在 pH2.0（a）、pH7.0（b）對 NO2-的吸附能力Fig.5 Adsorption capacity of dietary fibers from roxburgh rose pomace to NO2-at pH2.0（a）and pH7.0（b）

試驗在模擬胃的pH值環(huán)境下各組樣品對亞硝酸根離子吸附量均大于模擬腸道中性環(huán)境內(nèi)的吸附能力（p＜0.05），說明膳食纖維對NO2-的吸附在酸性條件下較強(qiáng)，食物對NO2-的清除可能主要發(fā)生在胃部。亞硝酸鹽作為發(fā)色劑和防腐劑存在于很多食品中，亞硝酸根離子能與仲胺、叔胺反應(yīng)形成亞硝胺[18]，后者已被證實是人和動物的致癌劑，能夠引起人體多種癌變[16，18]。從不同時間的吸附量來看，刺梨果渣膳食纖維在吸附的最初5 min均達(dá)到了最大吸附量，隨著時間的增加，刺梨果渣及其膳食纖維對亞硝酸根離子的吸附基本平緩，并且刺梨果渣IDF和SDF對亞硝酸根離子的吸附量均顯著高于刺梨果渣的吸附量（p＜0.05）；這與牛廣財?shù)葓蟮酪恢拢赡苁怯捎谏攀忱w維含量增加在溶液中占較大的比表面積，因而對亞硝酸根離子具有了更強(qiáng)的物理吸附能力，也可能是刺梨果渣膳食纖維與NO2-發(fā)生反應(yīng)從而阻斷致癌物N-硝基化合物，并且刺梨果渣膳食纖維對亞硝酸鹽的吸附能力優(yōu)于大豆、菠蘿和小麥麩膳食纖維及沙果膳食纖維[9，11，18]。

3 結(jié)論

刺梨果渣經(jīng)過發(fā)酵制得可溶性膳食纖維、不溶性膳食纖維的膨脹力分別為4.96 mL/g和5.49 mL/g，持水力分別為8.62 g/g和5.51 g/g，易引起飽腹感，可有利于防止便秘。刺梨果渣及其膳食纖維對豬油的吸附量均高于花生油，其中膳食纖維的吸附量又顯著高于果渣，說明膳食纖維的攝入可減少機(jī)體對膳食脂肪的吸收；不同刺梨樣品在模擬胃腸環(huán)境下對膽固醇吸附能力的各不相同，但低于馬鈴薯、沙果和菠蘿等膳食纖維的吸附量，說明不同來源的膳食纖維其吸附特性各不相同，日常生活中應(yīng)攝入各種類型的膳食纖維；而刺梨果渣不溶性膳食纖維、可溶性膳食纖維對膽酸鈉、NO2-和葡萄糖均具有較好的吸附能力。其中，刺梨果渣不溶性膳食纖維對花生油和模擬腸道中性條件下的膽固醇的吸附能力強(qiáng)于可溶性膳食纖維，而對于葡萄糖和模擬胃環(huán)境下的膽固醇的吸附能力，刺梨果渣可溶性膳食纖維要優(yōu)于不溶性膳食纖維，兩種樣品對豬油、膽酸鹽和NO2-的吸附作用相近。本試驗說明刺梨果渣膳食纖維能有效降低機(jī)體膽固醇的含量，并抑制膳食中脂肪的吸收和利用，還能減少亞硝酸鹽的吸收，說明刺梨果渣膳食纖維可作為一種較為優(yōu)質(zhì)的膳食纖維資源，在減輕肥胖、調(diào)節(jié)血脂，有效降低心血管疾病和癌癥的發(fā)病率等方面具有積極的保健作用，本研究為刺梨果渣的有效利用和功能性食品的開發(fā)提供依據(jù)。

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