汁用甜橙果肉膳食纤维研究进展

魏 炜，李 杰，王 华，*

（1.西南大学食品科学学院，重庆400715；2.中国农业科学院柑桔研究所，重庆400712）

甜橙是柑桔属的品种之一，依果实形态、风味和成熟时期的不同，通常把甜橙分为普通甜橙、脐橙和血橙三个品种群。适合榨汁的甜橙即为“汁用甜橙”（以下简称甜橙），其产量占甜橙总产量1/3左右[1]。目前这些甜橙榨汁后，剩下的果肉、果皮等残渣并未得到充分利用而被废弃，造成资源浪费和环境污染。膳食纤维是存在于植物细胞壁及细胞内，不能被人体消化酵素所分解的物质。它具有重要的生理作用和保健功能，包括润肠通便、降低血糖血脂、预防心血管疾病和结肠癌以及调节肠道菌群，是人体所必需并被称为“第七大类营养素”[2-4]。据研究，甜橙果肉中含有丰富的膳食纤维，并具有比谷物纤维更适中的可溶性/不溶性比例。因此，从果肉中提取膳食纤维或直接将甜橙果肉用于食品工业中，既能满足人体对膳食纤维的需求，又能实现环保和降低原料的浪费。本文收集分析了国内外关于汁用甜橙果肉膳食纤维的研究报道，为更好地认识柑橘类膳食纤维以及进一步开发相关保健食品提供借鉴。

1 甜橙果肉膳食纤维的组成成分

1.1 组成成分

甜橙果肉富含可溶性固形物、维生素C、类胡萝卜素、膳食纤维以及多酚类化合物。其中膳食纤维（DF）可分为可溶性膳食纤维（SDF）和不溶性膳食纤维（IDF），中性洗涤纤维素（NDF）和酸性洗涤纤维素（ADF）。纤维素（CEL）、半纤维素（HC）、果胶（HP）和木质素（Lignin）等是其主要成分。Grigelmo-Miguel[5]，Larrea[6]以及国内祝渊等[7]分别研究了不同甜橙果肉DF的组成及其含量（表1）。Grigelmo-Miguel报道的几种甜橙果肉DF各组分含量相近，相比Larrea等的分析结果，除木质素含量几乎无差异外，TDF、SDF、IDF、果胶含量均有所偏低，而与祝渊测得的脐橙果肉DF组分含量接近。

表1 甜橙果肉膳食纤维组成组分（%，干重）Table 1Components of orange pulp dietary fiber（%，dry weight）

甜橙果肉DF与谷物类和某些果蔬纤维相比有很大的不同（表2），主要体现在可溶性膳食纤维含量以及SDF/IDF值。如谷物类可溶性膳食纤维含量范围为0.4%～4.5%，SDF/IDF值在0.045～0.34之间[8-11]；果蔬中苹果、桃、芦笋和葡萄果皮可溶性膳食纤维含量范围为0.72%～13.8%，SDF/IDF值在0.026～0.37之间，尤其是葡萄果皮中的SDF只占0.72%～1.72%，SDF/IDF值仅为0.026～0.031[8，12-13]。对于甜橙果肉，虽然各文献报道之间存在差异，且这种差异可能来源于分析方法、品种、成熟度及所用干燥方法的不同，但其SDF（10.41%～20.06%）含量都较高，SDF/IDF（0.31～0.57）值接近1/2，这种比例赋予甜橙果肉DF良好的理化特性，使其可成为适于食品加工的有益添加剂。

表2 部分谷物及果蔬膳食纤维组成成分（%干重）及SDF/IDF值Table 2 Components of dietary fiber in some cereals and fruites（%dry weight） and the value of SDF/IDF

1.2 提取方法

目前国内外提取膳食纤维的方法以化学提取法为主，主要包括直接水提法、酸法、碱法和絮凝法。另外，酶法、化学-酶结合法、膜分离法、微生物发酵法以及微波、超声波等物理技术在膳食纤维的提取中也得到较大发展[14]，如纤维素酶制备麦麸可溶性膳食纤维[15]、乳酸菌和绿色木霉发酵法提取柑桔皮渣膳食纤维[16]、超声波提取果胶[17]等。与大豆、麦麸等原料相比，橙肉的膳食纤维提取方法比较单一，一般采用直接水提法。这种方法工艺简单、成本低且无二次污染，制得可溶性膳食纤维的同时也可制得不溶性膳食纤维，因此在橙肉DF的测定和应用中运用广泛，具体制备过程为[18]：

柑桔副产物→真空包装→冷冻→解冻→水洗→压制→干燥→干磨→膳食纤维

1.3 测定方法

膳食纤维的测定方法可分为：非酶-重力法，酶-重力法和酶-化学法三类，后两者是最常用的测定方法。国外学者以标准AOAC985.29和AOAC991.43为基础，经过不同的延伸得到愈加完善的测定方法，包括AOAC2001.03、AOAC2002.2[19]、AOAC2006.08[20]和AOAC2009.01[21]等。

在甜橙果肉DF分析中，一般根据测定的目标纤维种类而选用不同的测定方法，通常TDF、SDF和IDF的测定用酶-重力法，而NDF、ADF、木质素，CEL和HC则用酸性洗涤剂法和中性洗涤剂法测定。随着仪器分析技术的提高，一些新型仪器被用于检测膳食纤维，如近红外光谱技术（NIRS）[22]、高效液相色谱-脉冲安培检测技术、气相色谱技术（GC）等。国内学者曾秀丽[23]选择近红外光谱仪测定甜橙果肉的膳食纤维含量，并与经典化学方法相比较，发现相对误差均小于3.5%，这为建立准确、快速、无污染、低能耗的测定方法提供了新方向。

2 甜橙果肉膳食纤维的性质

2.1 理化性质

对于甜橙果肉DF，因为具有较高含量的SDF和适中的SDF/IDF值，不仅使它有较好的溶解性，而且具备良好的持水性（7.3～10.32g水/g纤维）和持油性（0.863～1.275g油/g纤维）[5]。这些性质使甜橙果肉或果肉DF用于食品加工后，能提高产品的粘性以改变食品质构，还可促使凝胶的形成及稳定乳化剂，避免脱水缩合。在保持良好的质地和感官性质条件下与食品加工产生协同效应，同时降低能量的摄入，减少血糖反应和血浆胆固醇水平[24]。

2.2 生物活性

在人体内，膳食纤维可清除肠道内致癌物，部分阻断胆汁酸和胆固醇的肠肝循环，降低血中胆酸和胆固醇水平，从而起到预防结肠癌和防治冠心病的作用。另外其果胶和木质素可分别与胆固醇和胆酸结合，减少机体的胆固醇吸收量；而且甜橙果肉DF的较高水平SDF，能在胃肠壁上形成薄膜，阻止葡萄糖的吸收，既是良好的减肥产品又可预防糖尿病[25]。

3 影响膳食纤维组分变化的因素

3.1 果实不同的生长发育阶段

对于不同品种或生境的柑桔果实，果肉中各种类型的膳食纤维含量存在一定的差异，并在果实发育期间发生明显的变化。在生长发育过程中，NDF、ADF、IDF、CEL和木质素总的变化趋势相近，均是随着果实的成熟逐渐下降，而具体的变化过程却还是存在差异。如NDF和ADF的含量在整个发育期内呈直线下降趋势，而木质素则在前期缓慢下降，后期又呈现一定的回升[26-29]。这些物质含量的差异和变幅与水解酶活性息息相关，曾秀丽等[28]认为果胶酶是影响果肉质地的主要水解酶类，同时β-葡萄糖苷酶也参与伏令夏橙的质地变化并主要体现在成熟后期。董涛[29]也得到类似的结果，认为果胶酶活性在果实发育前期呈下降趋势，而在成熟前酶活性显著升高，果肉中木质素和半纤维素含量与纤维素酶活性呈显著负相关。

3.2 果实贮藏方式

贮藏方式对水解酶活性与膳食纤维成分的变化也有较大影响。Dong等[30]发现留树贮藏时，多聚半乳糖醛酸酶（PG）的mRNA表达水平显著提高，果肉中总果胶与原果胶含量在任何挂树贮藏时期都高于室内贮藏，而IDF、HC、CEL和木质素含量都低于室内贮藏。膳食纤维成分变化是造成甜橙果肉质地差异的主要原因，能掌握果实在各个生长阶段以及每种贮藏条件下膳食纤维的变化，对整个果品质量与调控有一定的指导意义。

3.3 加工过程

加热干燥脱水是食品加工中为延长果蔬供应的常用方法，结果会改变细胞壁多糖结构，并可能促使这些聚合物理化特性的改变。Garau等[31]发现甜橙果肉DF在不同的空气干燥条件下，其持水力、脂肪吸附能力和溶解性的改变都与干燥温度有很大关系。在50～60℃时明显引起细胞壁聚合物尤其是果胶物质的破坏，SDF/IDF值升高；当温度为30℃或80℃以上时，由于果胶物质的降解以及在脱水过程中结构的改变，可溶性纤维与不溶性纤维比例降低。

在甜橙果肉加工应用中，挤压技术是一种惯用的物理改性方法。纤维物料在挤压时受到高温、高压和高剪切的作用[32]，碳水化合物、蛋白质与纤维素之间的作用键被破坏，生成一些更易溶解的小分子片段，增加其吸水性、溶解性和溶胀性，从而实现了IDF和SDF的再分配。Larrea等[6]用单螺杆挤压机对橙肉膳食纤维进行改性研究，认为影响改性结果的因素有料筒温度、水分含量和螺杆转速。当料筒温度高于140℃、螺杆转速低于140r/min、水分含量为30%时，SDF增加了80%，同时IDF降低了39.06%，所得SDF/IDF比例最高，并且高料筒温度和低水分含量可提高总果胶和可溶性果胶含量。

因此，果实本身的品质、贮藏方式以及温度和压力等外界条件均是促使膳食纤维组分改变的重要因素。实现从果实生长、贮藏到加工的全程调控，既能改善果实品质，也可加大橙肉等副产品在食品加工等领域的应用。首先根据甜橙果实DF的代谢机理，调控甜橙果实DF含量；其次选用适宜的贮藏方式使果实膳食纤维组分向所需产品转变；最后进行适当的加工处理，提高膳食纤维含量并改善SDF/IDF比例。

4 在食品加工中的应用

4.1 在肉制品中的应用

大量研究发现，从甜橙果肉中提取的膳食纤维制成粉末后应用于肉制品中，可降低亚硝酸盐的残留量和抑制微生物的生长，从而预防亚硝胺和亚硝酰胺的生成，延缓酸败和稳定产品特有的色泽。Fernández-López等[33]认为橙肉膳食纤维的添加对发酵香肠品质有分阶段的影响，在发酵期间只降低亚硝酸盐残留量和微球菌总量，而在干燥固化过程中，也会影响pH和水分活度的变化。之后Yalınkılıç等[34]也得到相似的结论，并认为膳食纤维的作用效果与其添加量成正比，同时还可显著降低蒸煮损失，但不足之处是硫代巴比妥酸（TBARS）值有所升高。

如今可用于食品加工中的功能性成分日益增多，将其中的两种或几种结合应用，有助于进一步提高产品质量。Viuda-Martos等[35-37]将柑橘膳食纤维与各种精油联合用于博洛尼亚香肠生产中，发现不仅能达到降低亚硝酸盐残留量和微生物菌群的效果，还可显著降低TBA值，结合真空贮藏能有效延长产品的货架期。Sayas-Barberá等[38]报道同时利用1%的橙肉纤维和干酪乳杆菌CECT 475生产非发酵性干腌香肠，所得到的产品具有良好的感官品质和质量保证，且能促进有机酸和甘油的释放，降低产品的最终pH。

4.2 在乳制品中的应用

近年来，国内外学者对甜橙果肉DF在乳制品中的应用研究也获得了较大的成果。如Sendra等[39]添加甜橙膳食纤维于发酵型牛奶中，可促进嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌和双歧杆菌等益生菌的生长，并提高感官总体可接受度。Chatsisvili等[40]直接利用甜橙果肉颗粒制备出低脂水包油型乳状液。果肉颗粒的添加增加了连续相的黏度，对乳化过程有积极效应。添加量为4g/100g时，可明显改善产品的流变学特性，提高乳状液稳定性，且感官可接受度高于70%。

在酸奶的生产中，甜橙果肉DF的主要作用在于减少脱水收缩作用，增加凝胶硬度和粘性。Garcι＇a-Perez等[41]认为膳食纤维对酸奶流变学特性的影响只与用量有关，并得到最佳添加量为1g/100mL。而Sendra等[42]的报道则显示甜橙DF的浓度、颗粒大小以及前处理方式都是酸奶粘弹特性的影响因素。添加经巴氏杀菌的甜橙膳食纤维，所得产品的弹性模量和粘度与纤维剂量呈量效关系，而添加未经巴氏杀菌的膳食纤维，这种量效关系并不成立；另外，酸奶的粘弹性随着膳食纤维颗粒的增大而升高，即是颗粒越小，其破坏作用越大。

4.3 在焙烤食品中的应用

目前，应用于焙烤食品的膳食纤维主要来源于大豆、谷物、果蔬等。膳食纤维在一定剂量添加范围内可改良面筋网络结构，延缓面包陈化率和改善饼干咀嚼性[43]。甜橙果肉DF有比谷物类更合适的水溶性/不溶性比例，应用于焙烤食品中可提高产品的持水性。Larrea等[44]通过对甜橙果肉膳食纤维挤压改性，然后按一定剂量添加到制作饼干的面粉中，当添加量为15g/100g时所制得的饼干有较高的水分含量和良好的感官特性，可接受度相比对照组有所提高。除此之外，添加膳食纤维还可显著降低产品的总热量，为需控制能量摄入的人群提供新的选择。

5 结论与展望

综上所述，甜橙果肉富含膳食纤维并具备较合适的SDF/IDF比值，是可添加在肉制品、乳制品以及焙烤制品等食品中的新型成分。一定添加剂量范围内，膳食纤维不仅可改善产品的流变学特性和感官特性，提高总体可接受度；还能有效抑制微生物的生长和减少有害物质的生成，以提高食品的安全保障并延长其货架期。甜橙果肉膳食纤维应用于食品中的作用效果一方面与添加剂量和制备工艺条件相关，另一方面也与甜橙原料本身性质有关，如果实成熟度、原料产地和生境等。了解甜橙在不同生长发育时期或其他条件下其膳食纤维组成的变化，对品质分析以及阐述果肉质地差异有一定的指导作用。另外，由于其具有预防结肠癌和防治冠心病等生理活性，在开发新型、安全的保健食品领域将发挥巨大的潜力。

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