改性方法對檸檬皮渣粉結構及功能特性的影響

張 巧，何雨婕，李 賢，雷 激,

（1.西華大學食品與生物工程學院，四川成都 610039；2.食品微生物四川省重點實驗室，四川成都 610039；3.川渝共建特色食品重慶市重點實驗室，四川成都 610039）

檸檬皮渣是檸檬加工過程中未被有效利用的主要副產物，約占檸檬重量50%以上[1]，其含有豐富的膳食纖維（Dietary fiber，DF）、維生素C、黃酮、多酚類等生物活性成分[2]，其中含量最高的是膳食纖維，高達50%以上[3]，是所有柑桔類原料中膳食纖維含量最高的品種[4]。目前檸檬皮渣被廣泛用于制備膳食纖維，然而提取膳食纖維往往需要使用大量酸、堿、各類酶制劑等，處理不當會污染環境[5]，同時皮渣中性質不穩定的生物活性成分也會在制備過程中因為酸、堿、高溫等原因大量損失。膳食纖維根據溶解性可分為可溶性膳食纖維（Soluble dietary fiber，SDF）和不可溶性膳食纖維（Insoluble dietary fiber，IDF），相較于IDF，SDF 具有更好的口感和更為優質的水合性質、吸附特性、離子交換能力，對DF 發揮生理功能起著更重要的作用[6]。然而，大量相關報道顯示提取制備的檸檬皮渣膳食纖維中SDF 含量遠低于IDF 含量[7-9]，這就導致其口感較差，并且在食品配料中生理功能的發揮也受到限制，因此限制了其在食品領域中的廣泛應用。而有關報道指出改性膳食纖維能提高膳食纖維純度以及SDF 含量，而SDF 含量的增加會顯著提升膳食纖維的結構和理化功能特性[10]。因此，若直接對檸檬皮渣改性以提高其膳食纖維、SDF 含量，使其具有膳食纖維類似的特性，不僅能避免提取膳食纖維中的諸多不利因素，同時還省去了繁瑣的制備過程，并有望直接獲得品質較佳的檸檬膳食纖維，這也能最大限度利用檸檬皮渣的有效成分。

膳食纖維的改性方法有生物法、化學法、物理法。其中，物理改性具有成本低、操作簡單、更容易實現工業規模化的優點，因而被廣泛使用[10]。據相關報道，微波、高速剪切、超微粉碎這三種物理改性方法均對DF 的品質有較好的改良效果，黃嘉儀[11]對柑橘皮渣纖維進行高速剪切處理后其SDF 含量、持水力、膨脹力均提高，比表面積增加；Gan 等[12]采用微波對柚子皮纖維進行改性后，其SDF 含量、吸附葡萄糖能力、吸附膽固醇能力均提高；Yan 等[13]采用超微粉碎處理寒富蘋果渣后，其SDF 含量、持水力、持油力均提高。

目前關于檸檬皮渣改性的報道非常少，改性前后其結構、理化特性和功能特性變化尚不清楚。為此，本實驗以檸檬皮渣粉為原料，針對其中SDF 含量偏低的缺點，采用微波、高速剪切、超微粉碎三種方式對其進行改性，分析改性前后檸檬皮渣粉的結構表征和功能特性，篩選出最佳的改性方法以期獲得品質較佳的檸檬膳食纖維，同時為檸檬皮渣的高值化利用提供依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

檸檬 產于四川安岳，采收于2022 年10 月；新鮮雞蛋 市售；道道全菜籽油 湖南巴陵油脂有限公司；葡萄糖、膽固醇 標準品，上海源葉生物科技有限公司；NaOH、NaCl、Al(NO3)3、NaNO2、NaCO3、HCl、NaHCO3、無水乙醇、冰醋酸、鄰苯二甲醛、濃硫酸、DNS 試劑、福林酚試劑（均為分析純）、溴化鉀（光譜純）成都市科龍化工試劑廠。

800A 多功能粉碎機 永康市紅太陽機電有限公司；1900 島津雙光束紫外分光光度計、DTG-60 差熱-熱重分析儀 日本島津中國分公司；MM440 混合型球磨儀 長沙米淇儀器設備有限公司；K1100 自動凱氏定氮儀、SH420 石墨消解儀 山東海能科學儀器有限公司；SX-8-10 箱式電阻爐 天津市泰斯特儀器有限公司；TGL-16 高速冷凍離心機 四川蜀科儀器有限公司；S-320pH 計 成都世紀方舟科技有限公司；BPG-9270A 鼓風干燥箱 上海一恒科技有限公司；蔡司Supra55 掃描電鏡 德國卡爾蔡司公司；APV-1000 高速剪切機 丹麥APV 公司；金牛4010微波消解儀 上海屹堯儀器科技發展有限公司；Nicolet 傅里葉變換紅外光譜儀 上海力晶科學儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 檸檬皮渣粉的制備 參考黃清霞等[1]的方法，并作適當修改。新鮮檸檬清洗干凈后去油胞，再破碎去汁，取果皮、殘渣切碎后置于95%乙醇浸提90 min（去除一些小分子可溶性物質，使皮渣中膳食纖維成分更有效地沉淀下來），過濾后將得到的濾渣冷凍干燥至恒重，再粉碎過80 目篩，得到未改性的檸檬皮渣粉，簡稱CK。

1.2.2 檸檬皮渣粉的改性

1.2.2.1 微波改性 參考謝靚[14]的方法，作適當修改。稱取1 g 檸檬皮渣粉，按料液比1:20（g:mL）加入蒸餾水并攪拌均勻，用1 mol/L NaOH 溶液調節pH5，在微波溫度115 ℃條件下處理4 min，待冷卻后加入4 倍體積的無水乙醇，醇沉60 min，以8000 r/min的轉速離心15 min，取沉淀在50 °C 下烘干，粉碎，過80 目篩，命名為WBF。

1.2.2.2 高速剪切改性 參考黃嘉怡[11]的方法，作適當修改。稱取5 g 檸檬皮渣粉，按料液比1:25（g:mL）加入蒸餾水并攪拌均勻，1 mol/L NaOH 溶液調節pH7，在剪切轉速10000 r/min 條件下處理6 min，冷卻至室溫，加入4 倍體積的無水乙醇，醇沉60 min，以8000 r/min 的轉速離心15 min，取沉淀在50 ℃下烘干，粉碎，過80 目篩，命名為GQF。

1.2.2.3 超微粉碎改性 參考史早等[15]的方法，作適當修改。稱取5 g 檸檬皮渣粉于球磨罐中，在振動頻率25 Hz 的條件下粉碎20 min，命名為CWF。

1.2.3 檸檬皮渣粉的結構表征

1.2.3.1 掃描電鏡觀察 取少量樣品，置于載物臺上，表面噴金處理提高導電性，觀察在放大倍數10000 時的形貌微觀結構[16]。

1.2.3.2 傅里葉紅外光譜分析 取樣品1 mg 于瑪瑙研缽中，加入100 mg 溴化鉀，在研磨后壓片，進行紅外光譜掃描，分辨率為4 cm-1，掃描范圍：4000～400 cm-1[17]。

1.2.4 熱重分析 取樣品3～5 mg，采用熱重法在充氮條件下測定其熱力學性質。儀器參數：升溫速率10 ℃/min，測定范圍40～600 ℃[17]。

1.2.5 檸檬皮渣粉中膳食纖維含量的測定 膳食纖維包括總膳食纖維（Total dietary fiber，TDF）、SDF、IDF，其含量測定依據GB 5009.88-2014《食品中膳食纖維的測定方法》。

1.2.6 檸檬皮渣粉理化特性的測定

1.2.6.1 持水力（Water holding capacity，WHC）的測定 參考Zhang 等[18]的方法，稍作調整。準確稱取0.5 g（M）樣品（精確到0.001 g）于50 mL 離心管（M1）中，加入35 mL 蒸餾水，振蕩使其混勻，放置24 h，在8000 r/min 的條件下離心15 min，棄上清液，稱重（M2）。通過式（1）進行計算。

1.2.6.2 持油力（Oil holding capacity，OHC）的測定參考Chu 等[19]的方法，稍作調整。稱取樣品1 g（M0）倒入50 mL 離心管（M1）中，加入20 g 食用油，攪拌均勻后放置24 h，8000 r/min 離心20 min，將上清液全部倒出，稱離心管與濕粉質量（M2）。根據式（2）進行計算。

1.2.6.3 膨脹力（Swelling force，SC）的測定 參考黃嘉儀[11]的方法進行測定。稱取樣品0.2 g（M0），置于10 mL 試管中，記錄下粉體體積V1（mL），向試管內加入10 mL 蒸餾水，振蕩均勻后靜置24 h，記錄粉體溶脹后體積V2（mL）。根據式（3）進行計算。

1.2.7 檸檬皮渣粉功能特性的測定

1.2.7.1 陽離子交換能力（Cation exchange capacity，CEC）的測定 參考王崇隊等[20]的方法，適當修改。將適量的待測樣品浸沒于0.1 mol/L HCl 溶液中，放置24 h 過濾，并用蒸餾水多次沖洗殘渣以除去多余的酸（用質量分數10%的AgNO3溶液鑒定，至不含Cl-為止），然后干燥。稱取干燥后的樣品0.5 g 于燒杯中，加入100 mL 5%的NaCl 溶液，在轉速400 r/min下，磁力攪拌5 min 后，用0.1 mol/L NaOH 溶液滴定，記錄pH。以樣品液pH 達到7.0 時,每克樣品所消耗0.1 mol/L NaOH 的量來衡量陽離子交換能力。根據式（4）進行計算。

式中：V 為0.1 mol/L NaOH 體積，mL；M 為樣品質量，g。

1.2.7.2 葡萄糖吸附能力（Glucose adsorption capacity，GAC）的測定 參考Peerajit 等[21]的方法，作適當修改。將1 g 樣品（經80%乙醇在轉速100 r/min下振蕩60 min 后抽濾并再用80%乙醇洗兩次）加入到30 mL 50 mmol/L 葡萄糖溶液中，37 ℃在轉速100 r/min 下振蕩5 h，于4000 r/min 條件下離心20 min，取上清液，對照組設置為不含樣品，采用DNS 法進行測定。根據式（5）進行計算。

式中：C1為吸附前葡萄糖含量，mg；C2為吸附后葡萄糖含量，mg；M 為樣品干重，g。

1.2.7.3 葡萄糖透析延遲指數（Glucose dialysis retardation index，GDRI）的測定 參考黃清霞等[1]的方法。在15 mL 2%的葡萄糖溶液中加入400 mg 的樣品（用80%的乙醇洗兩次），經過1 h 的攪拌后轉移到12 cm 長的透析袋中，放于裝有400 mL 蒸餾水的燒杯中透析，連續振蕩1 h，每10 min 測定透析液中的葡萄糖含量，對照組設置為不含樣品，根據式（6）進行計算。

1.2.7.4 膽固醇吸附能力（Cholesterol adsorption capacity，CAC）的測定 參考謝靚[14]的方法，作適當修改。取雞蛋蛋黃，加9 倍質量的蒸餾水攪打成乳液狀。稱取1 g 樣品混合20 mL 蛋黃乳液，震搖均勻后，分別調節pH 至2.0 和7.0，在37 ℃下振蕩2 h，4000 r/min 下離心20 min，取上清液，對照組設置為不含樣品，采用鄰苯二甲醛法進行測定。根據式（7）進行計算。

式中：C1為吸附前蛋黃液中初始膽固醇質量，mg；C2為吸附后蛋黃液中殘余的膽固醇質量，mg；M 為樣品干重，g。

1.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 改性前后檸檬皮渣粉微觀結構分析

由圖1 可看出，改性前后檸檬皮渣粉微觀結構變化明顯。CK 的結構嚴密，表面更為光滑、緊密。WBF 表面粗糙，有小顆粒，明顯有較多的孔隙和裂痕，這與羅舜菁等[22]用微波改性甘薯渣、蘋果渣、大豆渣中膳食纖維得到的結果相似。這可能是由于微波改性造成檸檬皮渣粉內部過熱，細胞內的蒸汽壓快速升高，局部水汽爆破細胞壁破裂[22-23]。GQF 表面粗糙，呈現出較多的褶皺且層次變多，其結構更為疏松，這是高速剪切過程中強烈的機械剪切、液壓等作用引起的[11]。CWF 多呈現為不規則團狀或塊狀，有孔洞，同時可能因為顆粒過小，分子間吸引力增加，小顆粒更易附著在大顆粒的表面[24]，出現團聚現象，這與趙愉涵等[25]的研究結果一致。上述結果表明，三種改性方式都在一定程度上使檸檬皮渣粉表面積增加，結構疏松，這可以使更多的親水基團外露，因而可能改善檸檬皮渣粉的水合特性、吸附特性等[26]。

圖1 不同改性處理后檸檬皮渣粉的掃描電鏡Fig.1 Scanning electron microscope of lemon peel residue powder after different modifications

2.2 改性前后檸檬皮渣粉紅外光譜分析

圖2 為三種改性處理對檸檬皮渣粉產生的紅外光譜分析圖，可用于測定其改性前后的官能團變化。由圖2 可知，四種樣品均在3404 cm-1間出現纖維素和半纖維素分子間或分子內的O-H 特征吸收峰[27]，其中，WBF、GQF、CWF 的峰強度明顯低于CK，可能是纖維素分子間的氫鍵斷裂所致[19]，有利于多孔結構的形成[28]。在2927 cm-1附近的峰主要由糖類亞甲基上的C-H 基團伸縮振動引起[28]，GQF、WBF峰強度明顯弱于CK，說明這兩種處理可使多糖的含量減少。1746 cm-1附近處是木質素中苯環的特征吸收峰[15]，在1640 cm-1和1051 cm-1附近的特征峰來自通過分子間氫鍵與纖維素鏈相連的羧基特有的彎曲或拉伸[29]，經三種改性后，所對應的峰強度均有所下降，表明三種改性在不同程度均導致了部分纖維素、木質素的降解，向SDF 轉化。綜上可以推斷三種改性并未使檸檬皮渣粉的主要官能團結構發生明顯變化，僅在某些特征帶的峰強度有變化，而峰強度的變化提示檸檬皮渣粉的理化及功能特性可能會在原有的基礎上發生變化[26]。

圖2 不同改性處理后檸檬皮渣粉的紅外光譜圖Fig.2 Infrared spectra of lemon peel residue powder after different modifications

2.3 改性前后檸檬皮渣粉熱重分析

由圖3 所示，四種樣品的失重大致分為三個階段：第一階段為溫度50～150 ℃，該階段質量損失率最低，主要質量損失是檸檬皮渣粉中的自由水以及結晶水[17]。第二階段為溫度150～400 ℃，此階段為失重的主要階段，發生了強烈的熱裂解反應和碳鏈、氫鍵和糖苷鍵的斷裂[11]，纖維素、半纖維素、木質素等物質受熱分解[30]，其中200～325 ℃時四種樣品的損失率基本一致，在325～400 ℃時，四種樣品損失率開始出現差異，如圖所示。CK 和CWF 的初始降解溫度約在140 ℃，WBF、GQF 的初始降解溫度分別約在180、190 ℃，這說明微波、高速剪切均都有效提高檸檬皮渣粉的熱穩定性。第三階段為溫度400 ℃以上，此階段是生物質碳化過程，最終，CK、WBF、GQF、CWF 的殘余質量分數分別為8.12%、14.26%、21.63%、6.46%，除了CK 與CWF 之間沒有顯著差異（P＞0.05），其余處理之間殘余質量分數兩兩比較均有顯著差異（P＜0.05）。該結果與初始降解溫度的結果一致，進一步說明微波和高速剪切能顯著提高檸檬皮渣粉的熱穩定性，這可能是因為這兩種處理提高了檸檬皮渣粉的結晶度，而結晶度越高，熱穩定性也越強[7]。Lin 等[31]用微波處理燕麥膳食纖維后，其熱穩定性也升高。CWF 與CK 的熱穩定性無顯著差異（P＞0.05），這與超微粉碎處理咖啡果皮IDF[32]得到的結果一致。

圖3 不同改性處理后檸檬皮渣粉的熱重分析圖Fig.3 Thermogravimetric analysis of lemon peel residue powder after different modifications

2.4 改性前后檸檬皮渣粉DF 含量分析

由表1 可知，WBF、GQF 的TDF 含量較CK 有顯著上升（P＜0.05），可能是在微波、高速剪切的過程中損失了一些醇溶性的成分，如脂肪、小分子糖、酸類物質，而極大限度地保留了膳食纖維[11]，從而提高了檸檬皮渣粉中膳食纖維的純度。此外，WBF、GQF的SDF 較改性前分別增加了45.06%、109.57%，這可能是因為微波處理過程中微波形成的空泡效應下，細胞壁結構被破壞，其中的半纖維素等成分從細胞壁上斷裂，易被微波分解成可溶性的纖維[33]；而剪切過程中產生的強烈剪切、分散作用力可能破壞了纖維分子間的氫鍵，小分子基團轉化為游離態，使IDF 易轉化為SDF[11]，這與紅外光譜結果相對應。GQF 的TDF、SDF 含量分別為81.88%、33.07%，均高于周麗玲等[7]、劉義武等[8]采用酶解法提取制備的檸檬皮渣膳食纖維中TDF（67.63%、73.00%）、SDF 含量（11.03%、28.9%），與歐陽玲花等[9]采用化學法制備的檸檬皮膳食纖維中TDF（89.26%）、SDF 含量（34.58%）非常接近，提示高速剪切改性的檸檬皮渣粉可視為一種檸檬膳食纖維。超微粉碎過程中由于強烈的壓力、剪切力、摩擦力等綜合作用力，檸檬皮渣粉中的DF 結構被破壞，因此CWF 的TDF 含量下降[34]。CWF 的SDF 含量較改性前增加了18.95%，IDF 含量較改性前降低了14.57%，是因為經超微粉碎粉體粒徑減小，纖維素結晶區被破壞，比表面積增加及更多親水基團的暴露，可能導致部分IDF 轉化成SDF[35]，或者是包裹在IDF 結構內部的SDF 被釋放出來[35]。總體來說，高速剪切獲得的樣品其DF 含量最高，并且更有利于提高其SDF 的含量。

表1 不同改性處理后檸檬皮渣粉中TDF、IDF、SDF 的含量Table 1 Contents of TDF,IDF and SDF in lemon peel residue powder after different modifications

2.5 改性前后檸檬皮渣粉的WHC、OHC、SC 分析

由圖4 可知，三種改性方式均能顯著提高檸檬皮渣粉的持水力（WHC）、膨脹力（SC），其中高速剪切的效果最好，其持水力、膨脹力分別為20.05 g/g、34.99 mL/g，均高于蔣麗等[36]采用發酵法、周麗玲等[7]采用酶解法制備的檸檬皮渣膳食纖維的持水力（9.15、14.39 g/g）、膨脹力（13.21、16.36 mL/g）。檸檬皮渣粉的持水力和膨脹力主要與其微觀結構以及其SDF、IDF 含量有關[37]，檸檬皮渣粉表面積大，結構疏松，會增加與水的結合位點并增強水分子的滲透作用，而SDF 能與水形成凝膠，鎖住水分，使水分無法流失[38]。由膳食纖維含量和掃描電鏡結果可知，三種改性方式均在不同程度提高了檸檬皮渣粉中SDF含量并使其結構變疏松、表面積增大，這為水合性質的提升提供了依據。三種改性均提高了檸檬皮渣粉持油力（OHC），微波、高速剪切的效果優于超微粉碎，分別較改性前增加了18.29%、21.95%。OHC 的提升與體積密度降低、多孔性和毛細管吸引力作用增強有關[39]。三種改性均使檸檬皮渣粉比表面積增大，增加了與油的接觸面積，同時孔隙率的提高，使毛細管對油脂的吸引力增大[40]，因此OHC 提高。通過對三個指標進行比較，持油力的增幅小于持水力、膨脹力，說明三種改性更有利于改善檸檬皮渣粉的水合性質。

圖4 不同改性處理后檸檬皮渣粉的OHC、WHC、SCFig.4 OHC,WHC,SC of lemon peel residue powder after different modifications

2.6 改性前后檸檬皮渣粉的CEC 分析

膳食纖維含有的一些羥基、羧基等側鏈基團能與身體中的有機陽離子進行交換，通過改變離子的瞬間濃度，對消化道內的滲透壓、pH 產生影響，從而提供一個有利于消化吸收的緩沖環境，起到排毒、降血壓的生理功效[41]。由圖5 可知，WBF、GQF、CWF的陽離子交換能力分別為0.33、0.46、0.24 mmol/g，較CK 提高了50.00%、109.10%、9.10%，高速剪切的最大；三種改性均提高了檸檬皮渣粉的陽離子交換能力，這可能是因為三種改性均能引起檸檬皮渣粉中膳食纖維的側鏈基團暴露出來，增加了與陽離子的交換作用，可以更大程度地控制pH 的劇烈變化，更好地起到緩沖作用，從而控制酸堿環境[11]。

圖5 不同改性處理后檸檬皮渣粉的陽離子交換能力Fig.5 CEC of lemon peel residue powder after different modifications

2.7 改性前后檸檬皮渣粉的GAC 分析

葡萄糖的吸附能力可以在一定程度上反映人體對葡萄糖的吸收和轉運能力，樣品的GAC 值越大，則提示其控制血糖波動的能力越強。由圖6 可知，三種改性均提高了檸檬皮渣粉吸附葡萄糖的能力，WBF、GQF、CWF 的GAC 分別為35.50、40.33、23.98 mg/g，分別較改性前提高了228.70%、273.43%、122.04%，說明高速剪切對檸檬皮渣粉的GAC 提升效果最佳，其次是微波，最后是超微粉碎。其原因可能是三種改性均在不同程度使檸檬皮渣粉中SDF 含量上升，而SDF 高粘度有助于形成粘性水化層包裹葡萄糖分子[42]。結合電鏡結果，三種改性后檸檬皮渣粉的比表面積均在一定程度上增大，這有利于對葡萄糖分子的吸附，相較于超微粉碎，微波、高速剪切改性后的檸檬皮渣粉還具有更多層次結構和疏松多孔的結構，這將使葡萄糖分子嵌入多孔纖維網絡中，從而增強對其的束縛力[43]，而CWF 的掃描電鏡顯示其小顆粒明顯附著在大顆粒表面，出現團聚現象，這對葡萄糖分子的吸附會有一定的消極影響。

圖6 不同改性處理后檸檬皮渣粉吸附葡萄糖的能力Fig.6 GAC of lemon peel residue powder after different modifications

2.8 改性前后檸檬皮渣粉的GDRI 分析

GDRI 是一個能夠有效反映葡萄糖在人體胃腸道中被延遲吸收的體外指標，GDRI 越高，間接說明樣品維持人體餐后血糖穩定的能力越強。如圖7 所示，三種改性均顯著提高了檸檬皮渣粉的GDRI（P＜0.05），其中WBF、GQF 延遲葡萄糖透析的效果顯著優于CWF。這可能是因為三種改性均在不同程度增加了檸檬皮渣粉SDF 含量和比表面積，而微波處理和高速剪切處理還獲得了更加疏松的內部結構，進而增強了對葡萄糖的物理吸附和空間阻礙[44]。在透析時間為40 min 以及之前，WBF 的GDRI 高于GQF，但GQF 的GDRI 在50 min 時出現上升，超過WBF，且其60 min 時的GDRI 均高于30、40 min，這說明GQF 對延遲葡萄糖透析的效果相較于WBF、CWF更持久且穩定，若用于功能性食品或藥物產品中，更能預防或輔助糖尿病的治療。整體看來，隨著透析時間的延長，四種樣品的GDRI 均大致呈下降趨勢且透析后期變化幅度變小，這是因為隨透析時間的不斷延長，對葡萄糖的吸附量接近飽和，吸附過程達到動態平衡[45]。

圖7 葡萄糖透析延遲指數與透析時間的關系圖Fig.7 Plot of GDRI versus dialysis time

2.9 改性前后檸檬皮渣粉的CAC 分析

CAC 能反映樣品對膽固醇吸附能力的大小，該值越高，可間接說明樣品可能更能有效地降低血漿膽固醇水平，減少機體對膽固醇的吸收。由圖8 可知，四種樣品均在pH7（模擬小腸內環境）時的CAC 大于pH2（模擬胃部環境）時的CAC，說明檸檬皮渣粉在腸道中對膽固醇的吸附能力強于在胃中的吸附能力，原因可能是酸性條件下存在大量H+，使檸檬皮渣粉和膽固醇表面均攜帶了正電荷，兩者相互排斥，結合力減弱，導致了吸附膽固醇能力的下降[46]。三種改性均顯著提高了檸檬皮渣粉對膽固醇的吸附能力（P＜0.05），其中高速剪切最佳，在pH2 和pH7 時分別為9.70、14.56 mg/g，比改性前分別提高了156.61%、167.65%，其次是微波，最后是超微粉碎。出現這種現象可能是因為SDF 比IDF 更能吸附膽固醇[47]，這與三種改性后檸檬皮渣粉中SDF 含量均在不同程度增加的結果相吻合。同時，三種改性均提高了檸檬皮渣粉的陽離子交換能力，而具有高陽離子交換能力的DF 會捕獲、破壞脂質乳液，導致包括膽固醇在內的脂質的擴散、吸收和利用減少[48]。

圖8 不同改性處理后檸檬皮渣粉吸附膽固醇的能力Fig.8 CAC of lemon peel residue powder after different modifications

2.10 SDF 與各指標之間的相關性分析

為進一步探索驗證檸檬皮渣粉中SDF 含量與其理化、功能特性間的關系，對其SDF 含量與相關理化（WHC、SC、OHC）、功能特性（CEC、GAC、GDRI、CAC）進行相關性分析，其中GDRI 以6 個取樣時間點的平均值代入計算[49]。由表2 可知，檸檬皮渣SDF含量與WHC、SC、OHC、CEC、GAC、GDRI、CAC均呈極顯著正相關（P＜0.01），各理化、功能指標之間也呈極顯著正相關（P＜0.01），提示檸檬皮渣粉SDF含量對其發揮上述理化、功能特性起著貢獻作用，其SDF 含量越高，理化、功能特性也越強，因此通過適宜的改性方法在提高SDF 的同時可以改善檸檬皮渣粉的相關理化和功能特性指標，理化指標的改善也有利于功能特性的提高。

表2 檸檬皮渣粉SDF 含量與其理化、功能特性之間的相關性（n=12）Table 2 Correlation between SDF content and physicochemical and functional properties of lemon peel residue powder (n=12)

3 結論

本研究以提高SDF 為目標，探討了微波、高速剪切和超微粉碎三種改性對檸檬皮渣粉結構及理化、功能特性的影響。結果表明，三種方式均可有效改善檸檬皮渣粉的表面微觀結構，改性后其表面微觀結構均由光滑緊密變成不同程度的粗糙與疏松，孔隙率增加，但不會改變其主要官能團；微波、高速剪切改性顯著提高了檸檬皮渣粉熱穩定性（P＜0.05）；三種改性均可提高SDF 含量，SDF 提高的同時可以改善檸檬皮渣粉的理化和功能特性指標。整體而言，高速剪切改性的效果最佳，其TDF、SDF 含量高達81.88%、33.07%，持水力、陽離子交換能力、葡萄糖吸附能力等其他理化、功能特性均最佳，具有膳食纖維類似的理化和功能特性，可視為一種檸檬膳食纖維。綜上，提高SDF 含量可作為改善檸檬皮渣粉品質的一個重要指標，高速剪切為改性檸檬皮渣粉的一種優良方法，可為檸檬皮渣的高品質利用提供思路。

本研究重點從體外試驗的角度考察改性檸檬皮渣粉的結構、理化指標及與膳食纖維相關的功能特性指標，后續尚需通過體內試驗包括人體試驗進一步驗證其功能特性，并探討其作為食品配料在相關產品中的應用，以期更好滿足大眾對功能食品的需求。