柑橘屬膳食纖維化學組成·理化及流變學特性的研究

孟哲　單平陽　黃月

摘要[目的]研究柑橘屬膳食纖維化學組成、理化及流變學特性。[方法]以柑橘屬（葡萄柚、臍橙、椪柑、檸檬和貢柑）為試驗原料，比較柑橘屬不同品種果皮中膳食纖維化學組成、理化和流變學特性的差異。[結果]不同柑橘品種的果皮總膳食纖維（TDF）含量為617.90～640.70 g/kg；可溶性膳食纖維（SDF）含量為128.90～140.70 g/kg，其中葡萄柚含量最高；不溶性膳食纖維（IDF）含量為471.20～503.20 g/kg，其中檸檬含量最高。葡萄柚IDF的持水力（WHC）、持油力（OHC）和膨脹力（SC）最高，分別為27.88 g/g、8.20 g/g和23.52 mL/g；臍橙最低，分別為17.98 g/g、3.62 g/g和15.28 mL/g。在剪切速率較低的范圍內，隨剪切速率的升高，不同柑橘品種果皮SDF的黏度呈下降的趨勢，有剪切稀化的現象，具有假塑性，并且葡萄柚和椪柑SDF表現更高的黏度。[結論]研究結果可為柑橘屬膳食纖維的綜合利用提供理論依據。

關鍵詞柑橘屬；膳食纖維；化學組成；理化特性；流變學

中圖分類號TS201.2文獻標識碼

A文章編號0517-6611（2018）25-0149-03

Study on Chemical Composion， Physicochemical and Rheological Property of Dietary Fiber from Citrus

MENG Zhe， SHAN Pingyang， HUANG Yue et al

（Tangshan Food and Drug Testing Center， Tangshan，Hebei 063000）

Abstract[Objective] The research aimed to study the chemical composition， physicochemical and rheological properties of dietary fiber from citrus.[Method]With citrus（grapefruit， navel orange， ponkan， lemon and gonggan） as raw material， the chemical composion， physicochemical and rheological property of dietary fiber from citrus were compared.[Result]The content of total dietary fiber （TDF） in peels of different citrus varieties was 617.90-640.70 g/kg；the content of soluble dietary fiber （SDF） was 128.90-140.70 g/kg， of which grapefruit was the highest；the content of insoluble dietary fiber （IDF） was 471.20-503.20 g/kg， of which lemon was the highest.The water holding capacity （WHC）， oil holding capacity （OHC） and swelling power （SC） were the highest in grapefruit IDF（27.88 g/g， 8.20 g/g and 23.52 mL/g， respectively） and the lowest in navel orange IDF （17.98 g/g，3.62 g/g and 15.28 mL/g， respectively）.In the range of low shear rate， the viscosity of SDF of different citrus varieties decreased with the increase of shear rate，there was shear thinning and pseudoplasticity， and the performance of grapefruit and ponkan SDF was higher viscosity.[Conclusion]The research results can provide a theoretical basis for the comprehensive utilization of dietary fiber from citrus.

Key wordsCitrus；Dietary fiber；Chemical composion；Physicochemical property；Rheology

近年來，膳食纖維在食品營養和臨床醫學上的重要作用越來越受到人們的廣泛關注，被稱為人類“第七大營養元素”[1-3]。膳食纖維雖不具營養價值，但其具有的物化特性使之具有獨特的生理功能和營養保健作用，按其溶解性的不同大致分為可溶性膳食纖維（SDF）和不溶性膳食纖維（IDF）兩類[4-8]。可溶性膳食纖維較不溶性膳食纖維在生理功能方面更能發揮其代謝作用，在促進腸道益生菌的生長以及預防糖尿病、肥胖病、冠心病、動脈硬化、高血脂等方面具有特殊的功效[9-15]。

Ubando等[16]對柑橘白皮層用于加工纖維，橙外果皮、中果皮、果汁囊胞、碎屑和籽中的纖維素、半纖維素、果膠和木質素的提取進行了研究。劉敏等[17]利用超聲波輔助表面活性劑提取檸檬皮中果膠，結果表明，在超聲時間30 min、超聲功率330 W、提取溫度80 ℃條件下，果膠提取率最高，為19.51%。Figuerola等[18]研究了柑橘皮渣和蘋果柑橘皮渣中膳食纖維的功能特性，分析了2種來源的膳食纖維作為食品添加劑的可行性及注意的相關措施。王偉等[19]采用超聲波輔助溶劑法提取檸檬皮中精油，在料液比1∶16、破碎度20目、超聲功率90%條件下檸檬精油提取率為2.43%。筆者對柑橘屬膳食纖維的化學組成、理化和流變學特性進行了詳細的比較分析，提出柑橘屬膳食纖維作為一種功能食品配料在我國具有廣泛的開發應用前景。

1材料與方法

1.1試驗材料分析樣品為檸檬、葡萄柚、椪柑、臍橙、貢柑，均為露地種植、商業采收，無病蟲害和其他損傷的成熟果實。果皮置于50 ℃鼓風干燥箱中干燥24 h，樣品水分含量為5.83～7.02 g/kg。干燥后樣品粉碎過60目篩，備用。

1.2試劑與儀器橄欖油，西班牙億芭利油料有限公司；電子天平（ARC120），上海奧豪斯國際貿易有限公司；恒溫水浴鍋（HWS-26），江蘇太倉實驗設備廠；水浴恒溫振蕩器（DSHZ-300），江蘇太倉實驗設備廠；電熱恒溫鼓風干燥箱（DHG-9140A），上海一恒科技有限公司；流變儀（AR1500ex），英國TA公司。

1.3試驗方法

1.3.1膳食纖維組成的測定。采用GB/T 5009.88—2008中酶-重量法。

1.3.2持水力的測定。

持水力（water holding capacity，WHC）是指不受外力（除重力和大氣壓力）作用下，一定量的樣品所結合的水量。具體操作如下：準確稱取1.0 g樣品于50 mL離心管中，加入20 mL去離子水，混合均勻后置于4 ℃條件下放置24 h后在4 200 r/min離心15 min，稱重。持水力（g/g）=（樣品被水飽和后的濕重-樣品粉重量）/樣品粉重量。

1.3.3持油力的測定。

持油力（oil holding capacity，OHC）是指一定量的樣品所能結合的橄欖油量。具體操作如下：準確稱取1.0 g樣品于50 mL離心管中，加入10 mL橄欖油，混合均勻后置于4 ℃條件下放置1 h后在4 200 r/min離心15 min，稱重。持油力（g/g）=（樣品被油飽和后的濕重-樣品粉重量）/樣品粉重量。

1.3.4膨脹力的測定。膨脹力（swelling capacity，SC）是指一定量的樣品浸沒在過量水中，達到平衡時所占的體積與其實際所占體積的差值。具體操作如下：準確稱取0.2 g樣品置于帶刻度試管中并記錄其體積，加入5.0 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。膨脹力（mL/g）=（溶脹后樣品體積-樣品粉體積）/樣品粉重量。

1.3.5流變性性質的評價。

采用AR1500ex型流變儀Φ60 mm不銹鋼平行板測量系統，取20 mg/mL SDF溶液約4 mL于測量板上，選擇穩態剪切模式，測定溶液的表觀黏度隨剪切速率的變化。

1.4數據處理數據分析采用Design-Expert 7.0 進行試驗設計和數據處理。

2結果與分析

2.1柑橘屬皮中膳食纖維化學組分分析柑橘類果皮總膳食纖維（TDF）、SDF和IDF含量見表1。由表1可見，不同柑橘品種的果皮中都富含膳食纖維，TDF含量為617.90～64070 g/kg。以上結果表明柑橘膳食纖維可作為功能成分添加于糕點糖果、焙烤食品以及制備高纖維產品中。不同品種柑橘果皮SDF含量為128.90～140.70 g/kg，其中葡萄柚最高，其次為臍橙、貢柑和椪柑，檸檬中含量最低。不同品種柑橘果皮IDF含量為471.20～503.20 g/kg，其中檸檬含量最高，其次為椪柑、臍橙和貢柑，葡萄柚中含量最低。由表1可知，不同品種間TDF、SDF和IDF含量差異變化不顯著（P>005）。此結論與Gorinstein 等[20]的研究結果相一致。

2.2柑橘屬皮中IDF理化特性比較

膳食纖維化學結構中含有很多親水基團，這決定了它具有很強的持水力。具體的持水力大小與纖維的來源、加工方法以及分析方法的不同而有所差異，變化范圍大致在自身重量的 1.5～25.0 倍[21]。研究表明，膳食纖維的持水性可以增加人體糞便的體積和排便的速度，減輕直腸內壓力，同時也減輕泌尿系統的壓力，從而緩解了諸如膀胱炎、膀胱結石、腎結石這類泌尿系統疾病的癥狀，并能使毒物迅速排出體外[21]。

不同柑橘品種果皮IDF理化特性的比較見表2。與麥麩、豌豆、扁豆、梨和燕麥IDF相比，柑橘屬IDF的WHC、OHC和SC更高，表明柑橘類水果膳食纖維具有更好的理化功能特性。由表2可見，葡萄柚IDF的WHC最大（27.88 g/g），其次為椪柑（24.26 g/g）和檸檬（23.91 g/g），臍橙最低（17.98 g/g），檸檬和椪柑IDF的WHC差異不顯著（P>0.05），其他品種間呈現顯著差異（P<0.05）。文獻報道，柑橘屬中檸檬果皮中IDF持水力為7.0 g/g[22]，‘Marsh葡萄柚持水力為7.0～9.3 g/g[23]，柳橙持水力為15.5～16.7 g/g[24]，柑桔持水力為9.63 g/g[25]。在該試驗中不同柑橘品種果皮IDF持水力高于上述報道。

由表2可知，檸檬、貢柑和椪柑果皮IDF中OHC 差異不顯著（P>0.05）。OHC最高的為葡萄柚，為8.20 g/g，臍橙最低，為3.62 g/g。研究表明，柑橘屬果皮IDF的OHC明顯高于其他水果，比如香蕉（2.0 g/g）[26]、芒果（2.7 g/g）[21]。

膳食纖維體積較大，吸水之后體積更大，對腸道產生填充作用，并影響機體對食物其他成分（可利用的碳水化合物等）的消化吸收，人體不易產生饑餓感，對預防和治療肥胖癥十分有利。由表2可知，葡萄柚果皮IDF展現了較高的SC（23.52 mL/g），其次為椪柑（19.46 mL），臍橙、檸檬和貢柑三者差異不顯著（P>0.05），分別為15.28、16.48和15.88 mL/g。Zhu 等[27]研究表明蕎麥膳食纖維SC為5.09 mL/g，不同柑橘品種IDF的SC是蕎麥的3.0～4.6倍。

2.3柑橘屬皮中SDF的流變性比較

表觀黏度是描述非牛頓流體的流變特性參數之一，與纖維吸附水分及形成凝膠狀基質有關[30]。在20 ℃時黏度隨剪切速率變化如圖1所示。在剪切速率較低的范圍內，隨剪切速率的升高，不同柑橘品種果皮SDF的黏度呈下降的趨勢，有剪切稀化的現象，具有假塑性。相比于臍橙和檸檬而言，葡萄柚和椪柑SDF展現更高的黏度。比如，在剪切速率為50 s-1時，臍橙、葡萄柚、檸檬、貢柑和椪柑的黏度分別為0.002 9、0.024 8、0.003 1、0.006 2和0.022 7 Pa·s。黏度的增加可能引起一系列生理反應，例如降低了餐后糖血癥和膽固醇濃度[31]。從不同柑橘品種果皮SDF的流變曲線變化（圖2）可看出，隨著剪切速率的增加，柑橘屬SDF的剪切應力逐漸增加，并與剪切速率呈線性關系，說明近似于牛頓流體，而且葡萄柚SDF比其他品種具有更大的應力值。

3結論

（1）不同柑橘品種的果皮TDF含量為617.90～640.70 g/kg。SDF含量在128.90～140.70 g/kg，其中葡萄柚最高，其次為臍橙、貢柑和椪柑，檸檬中含量最低。IDF含量為471.20～503.20 g/kg，其中檸檬含量最高，其次為椪柑、臍橙和貢柑，葡萄柚中含量最低。

（2）葡萄柚IDF的WHC最大（27.88 g/g），其次為椪柑（24.26 g/g）和檸檬（23.91 g/g），臍橙最低（17.98 g/g），各品種IDF的WHC呈現顯著差異（P<0.05）。OHC最高的為葡萄柚IDF（8.20 g/g），臍橙最低（3.62 g/g）。葡萄柚果皮IDF展現了較高的SC（23.52 mL/g），其次為椪柑（19.46 mL/g），臍橙、檸檬和貢柑三者差異不顯著（P>0.05），分別為15.28、16.48和15.88 mL/g。

（3）在剪切速率較低的范圍內，隨剪切速率的升高，不同柑橘品種果皮SDF的黏度呈下降的趨勢，有剪切稀化的現象，具有假塑性。相比較臍橙和檸檬而言，葡萄柚和椪柑SDF展現更高的黏度。

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