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    不同來源膳食纖維品質分析及抗氧化活性研究

    [導讀]研究結果為肥胖、便秘等特殊人群專用膳食纖維的篩選提供一定的理論依據與借鑒。

    不能被人體內源酶消化吸收的可食用植物細胞、多糖、木質素以及相關物質的總和稱為膳食纖維 [1] 。按其溶解性,膳食纖維可分為水溶性膳食纖維(Soluble Dietary Fiber,SDF)和不溶性膳食纖維(Insoluble Dietary Fiber,IDF) [2] 。膳食纖維對人體具有重要的生理功能,能有效地減少和預防心腦血管病、肥胖癥、心肌梗塞、冠心病、動脈硬化、糖尿病、高血壓、結腸炎、便秘及腸道癌等疾病的發生,被稱之為繼水、碳水化合物、礦物質、維生素、蛋白質、脂肪之外的“第七大營養素” [2-4] 。膳食纖維對人體的功效作用與其物化特性、吸附性、抗氧化活性有關。不同來源的膳食纖維,其物化特性、吸附能力、抗氧化活性均有所差異。本研究選取果蔬、食用菌、谷物等不同來源高膳食纖維含量原料,采用生物酶法制取總膳食纖維,通過對其物化特性、吸附能力及抗氧化活性進行比較研究,以期為肥胖、便秘等特殊人群專用膳食纖維的篩選提供一定的理論依據與借鑒。

    1 材料與方法

    1.1 試劑與儀器

    1.1.1 試劑 α-高溫淀粉酶1000 U/mL,蛋白酶5000 U/mL,糖化酶1000 U/mL,無水乙醇,鹽酸,硝酸銀,氯化鈉,氫氧化鈉,DPPH標準品,磷酸二氫鈉,磷酸氫二鈉,鐵氰化鉀,氯化亞鐵,硫酸鐵,水楊酸,雙氧水,菲?嗪。

    1.1.2 儀器與設備 ME104電子天平:梅特勒-托利多儀器有限公司;pHS-3C型pH計:上海儀電科學儀器有限公司;SHA-B雙功能水浴恒溫振蕩器:江蘇杰瑞爾電器有限公司;pHP-250A型高速多功能粉碎機:浙江永康市榮浩工貿有限公司;SHB-Ⅲ循環水式多用真空泵:鄭州長城科工貿有限公司;DGG-9070B型電熱恒溫鼓風干燥箱:上海森信實驗儀器有限公司;UV1000紫外分光光度計:上海天美科學儀器有限公司。

    1.2 實驗方法

    1.2.1 樣品制備

    1.2.1.1 金針菇菇根膳食纖維 金針菇菇根→水提→烘干、打粉→以1:10比例加純化水→α-高溫淀粉酶水解→蛋白酶水解→糖化酶水解→4倍體積無水乙醇醇沉→抽濾→烘干→粉碎,過60目篩→金針菇菇根膳食纖維。

    1.2.1.2 大麥苗膳食纖維 大麥苗粉→以1:10比例加純化水→α-高溫淀粉酶水解→蛋白酶水解→糖化酶水解→4倍體積無水乙醇醇沉→抽濾→烘干→粉碎,過60目篩→大麥苗粉膳食纖維。

    1.2.1.3 麥麩粉膳食纖維 麥麩粉→干燥、打粉→以1:10比例加純化水→α-高溫淀粉酶水解→蛋白酶水解→糖化酶水解→4倍體積無水乙醇醇沉→抽濾→烘干→粉碎,過60目篩→麥麩粉膳食纖維。

    1.2.1.4 苦瓜粉膳食纖維 苦瓜粉→以1:10比例加純化水→α-高溫淀粉酶水解→蛋白酶水解→糖化酶水解→4倍體積無水乙醇醇沉→抽濾→烘干→粉碎,過60目篩→苦瓜粉膳食纖維。

    1.2.1.5 西蘭花老莖膳食纖維 西蘭花老莖→干燥、打粉→以1:10比例加純化水→α-高溫淀粉酶水解→蛋白酶水解→糖化酶水解→4倍體積無水乙醇醇沉→抽濾→烘干→粉碎,過60目篩→西蘭花老莖膳食纖維。

    1.2.1.6 魔芋膠粉膳食纖維 市售魔芋膠粉。

    1.2.1.7 蘆筍下腳料膳食纖維 蘆筍下腳料→干燥、打粉→以1:10比例加純化水→α-高溫淀粉酶水解→蛋白酶水解→糖化酶水解→4倍體積無水乙醇醇沉→抽濾→烘干→粉碎,過60目篩→蘆筍下腳料膳食纖維。

    1.2.2 7種膳食纖維的總膳食纖維含量、水分含量測定 總膳食纖維含量測定:參照《食品中膳食纖維的測定》(GB 5009.88—2014)測定。水分含量測定:直接干燥法 [5] 。

    1.2.3 持水力 分別稱取7種樣品各1.000 g(m 1),置于離心管中,加入30 mL純化水,室溫過夜,隨后以5000 r/min條件離心20 min,棄去上清液,稱量沉淀質量(m 2 ) [6] 。持水力(g/g)=(m 2—m1 )/m 1

    1.2.4 膨脹力 分別稱取7種樣品各1.000 g(m,以純品計)于50 mL具塞刻度試管中,鋪平,讀取干物料的體積(V 1 )。準確加入20 mL純化水,振蕩均勻后,室溫過夜。讀取試管中物料體積(V 2 ) [7] 。

    膨脹力(mL/g)=(V 2—V1 )/m1.2.5 持油力 分別稱取7種樣品各3.000 g(m 1,以純品計),置于50 mL離心管中,邊振蕩邊緩慢加入花生調和油30 g,充分混勻后靜置30 min,隨后以5000 r/min條件離心20 min,稱取上清油質量m 2 [8] 。

    持油力(g/g)=(30—m 2 )/m 1

    1.2.6 陽離子交換能力 分別將待測樣品浸沒于0.1 mol/L HCl溶液中,在37 ℃條件下恒溫振蕩24h,然后邊抽濾邊用純化水洗去過量的酸(用質量分數10%的AgNO 3 溶液鑒定,至不含Cl — 為止),然后對樣品進行干燥處理。稱取干燥樣品250 mg,溶解于100 mL 0.5% NaCl溶液中,用0.1 mol/L NaOH溶液滴定,記錄pH。以實驗液pH達到7時,每克樣品所消耗0.1 mol/L NaOH的物質的量來衡量陽離子交換能力 [9] 。陽離子交換能力(mmol/g)=0.1×V/m式中:V為0.1 mol/L NaOH體積,mL;m為樣品質量,g。

    1.2.7 抗氧化性研究 樣品溶液的制備 [10] :各取樣品2.000 g(以純品計),以1:50的比例加入70%的乙醇溶液,于70 ℃恒溫水浴鍋中振蕩提取3 h,提取后的樣液以3000 r/min離心10 min,取上清液待用,濃度為40 mg/mL。

    1.2.7.1 DPPH·自由基清除能力測定 [11] 取2 mL樣品溶液和2 mL DPPH溶液(0.2 mmol/L)放入試管中,充分混勻后避光靜置30 min,在517 nm處測定其吸光度A 1 。同法測定2 mL樣品溶液和2 mL無水乙醇混勻后的吸光度A 2 和2 mL DPPH溶液加入2mL純化水的吸光度A 0 。DPPH自由基清除率(%)=(1—(A 1—A2 )/A 0 )×100

    1.2.7.2 羥基自由基清除能力測定 [12] 取1 mL樣

    品溶液加入到試管中,依次加入1 mL 8 mmol/LFeSO 4 溶液、1 mL 8 mmol/L水楊酸-乙醇溶液、1mL 8 mmol/L H 2 O 2 。充分混勻后靜置1 h,在510nm處測定吸光值A 2 。同樣方法,用純化水替代樣品測得吸光度A 0 ,用純化水替代H 2 O 2 測得吸光度A 1 。

    羥基自由基清除率(%)=(1—(A 2—A1 )/A 0 )×1001.2.7.3 還原力測定 [13] 樣品組:1 mL樣品溶液、0.2 mL 0.2 mol/L磷酸緩沖液(PBS,pH6.6)和0.5mL 1% K 3 [Fe(CN) 6 ],混勻。對照組:用0.5 mL純化水代替K 3 [Fe(CN) 6 ]溶液,其他同樣品組?瞻捉M:用1 mL純化水代替樣品溶液,其他同樣品組。以上3組同時在50 ℃水浴中反應20 min,取出,迅速冷卻,加入1 mL 10%三氯乙酸搖勻,3000 r/min離心10 min。取1.5 mL上清液,加入0.2mL 1% FeCl 2 和3 mL純化水,搖勻,靜置5 min,在700 nm處測定吸光值。

    還原力(%)=((A 樣品—A對照 )/A 空白 )×1001.2.7.4 金屬螯合力測定 [14] 取1 mL樣品溶液,加入3.7 mL純化水、0.1 mL 2 mmol/L FeCl 2 溶液,混合均勻,最后加入0.2 mL 5 mmol/L菲?嗪啟動反應,劇烈振蕩均勻,室溫靜置10 min?瞻坠苡眉兓鏄悠芬,標準管用純化水代替FeCl 2 溶液。以上3組室溫放置10 min以后,在562 nm處測定吸收值金屬螯合能力(%)=((A 空白—(A樣品—A標準 ))/A 空白 )×100

    2 結果與分析

    2.1 不同來源膳食纖維水分含量及總膳食纖維含量

    2.2 不同來源膳食纖維持水力比較

    由圖1可知,魔芋膳食纖維的持水能力最強,為47.76 g/g,遠強于其他原料;其次是西蘭花和蘆筍膳食纖維,其余4種持水能力相近。持水力在食品加工中具有重要影響,較高的持水力能促進人體消化,改善食品口感,尤其在焙烤食品中,淀粉的膠凝化、風味和顏色的形成、酵母和酶的失活都需要水的參與 [15] 。

    2.3 不同來源膳食纖維膨脹力比較

    膳食纖維膨脹作用是指膳食纖維在胃腸中吸收水分,增加人體的膨脹飽腹感 [16] 。由圖2可知,魔芋膳食纖維膨脹力最高,為14.65 mL/g;其次為金針菇、蘆筍、西蘭花膳食纖維;麥麩粉、大麥苗膳食纖維膨脹力最弱,為2.0 mL/g左右。

    2.4 不同來源膳食纖維持油力比較

    由圖3可知,大麥苗膳食纖維的持油力最高,為2.47 g/g,其次為西蘭花、蘆筍膳食纖維。金針菇菇根的持油力最低,為0.713 g/g。膳食纖維的持油性不僅與膳食纖維分子的粒徑、孔隙度有關,而且還受原料前處理、提取工藝等因素的影響 [17] 。較好的持油性可以避免高脂食品加工過程中脂肪的溶出、品質變壞。

    2.5 不同來源膳食纖維陽離子交換能力比較

    膳食纖維的陽離子交換能力是指膳食纖維在水溶液中離解出某些陽離子,通過吸附溶液中原有陽離子來進行離子交換,從而起到排毒、降血壓的生理功效 [16] 。由圖4可知,西蘭花膳食纖維的陽離子交換能力最高,為0.64 mmol/g,其次為蘆筍、苦瓜膳食纖維。金針菇菇根膳食纖維的陽離子交換能力最低,為0.04 mmol/g。

    2.6 不同來源膳食纖維DPPH自由基清除能力比較

    由圖5可以看出,金針菇菇根、大麥苗、魔芋膠粉的DPPH自由基清除能力較強,在70%以上,西蘭花老莖膳食纖維的DPPH自由基清除能力最弱,為39.3%。

    2.7 不同來源膳食纖維羥基自由基清除能力比較

    羥基自由基被認為是毒性最強的活性氧化基,輻射損傷等物理、化學因子都會促進它的形成,是造成生物有機體過氧化損傷的主要原因 [16] 。從圖6可以看出,大麥苗膳食纖維的羥基自由基清除能力為66.594%,遠強于其他原料;其次為苦瓜粉、西蘭花膳食纖維;麥麩粉膳食纖維的羥基自由基清除能力最低,為4.617%。

    2.8 不同來源膳食纖維還原能力比較

    抗氧化劑的還原能力與其抗氧化活性之間存在聯系?寡趸瘎┦峭ㄟ^自身的還原作用給出電子,從而清除自由基,還原力越大,抗氧化性越強 [18] 。由圖7可以看出,蘆筍下腳料膳食纖維的還原能力最高,為59.6%;其次為苦瓜粉與金針菇菇根膳食纖維;麥麩粉及魔芋膠粉膳食纖維的還原能力最低,分別為6.6%與7.0%。

    2.9 不同來源膳食纖維金屬螯合力比較

    有些金屬離子,如鐵離子,在脂質氧化過程中起催化作用。它們通過Fenton反應使過氧化物產生自由基,引起脂質、蛋白質、脫氧核糖等化合物或組織氧化損傷。對金屬螯合力的測定,是評價抗氧化劑抗氧化性能常用的方法 [16] 。由圖8可以看出,大麥苗膳食纖維金屬螯合能力最高,為97.789%;麥麩粉膳食纖維金屬螯合能力最低,為93.769%。

    3 結論

    通過對7種膳食纖維物化特性、吸附能力、抗氧化活性研究,在物化特性和吸附能力方面,魔芋膠粉、西蘭花老莖粉、大麥苗粉具有良好的持水力、持油力及膨脹力,其中魔芋膠粉的持水力與膨脹力明顯高于其他原料,分別為47.76 g/g、14.65 mL/g,可以考慮作為減肥類食品原料。西蘭花老莖粉的陽離子交換能力較高,為0.64 mmol/g,可以考慮作為吸附降壓類食品原料。金針菇、大麥苗、魔芋等3種膳食纖維DPPH自由基清除能力較強,均在70.0%以上;蘆筍、苦瓜膳食纖維還原能力較強;大麥苗膳食纖維羥基自由基清除能力最強,為66.594%;7種膳食纖維金屬螯合力差異不大,均在93.0%以上。本研究以期為肥胖、便秘等特殊人群專用膳食纖維的篩選提供一定的理論依據與借鑒。












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