菠萝皮渣膳食纤维的单糖组分分析及理化性质研究

杭瑜瑜，裴志胜，齐丹

（海南热带海洋学院生命科学㈦生态学院，海南三亚572022）

菠萝皮渣膳食纤维的单糖组分分析及理化性质研究

杭瑜瑜，裴志胜，齐丹*

（海南热带海洋学院生命科学㈦生态学院，海南三亚572022）

以干菠萝皮渣为原料，采⒚酶法提取菠萝皮渣中的可溶性和不溶性膳食纤维，通过气相色谱法分析所提膳食纤维的单糖组成，并对其理化性质进行研究。结果表明，菠萝皮渣可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维均含有阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、果糖6种单糖，理化性质表明菠萝皮渣可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维均具有较好的持水力、持油力和溶胀性，同时对胆固醇也有一定的吸附能力。

菠萝皮渣；可溶性和不溶性膳食纤维；单糖组成；理化性质

properties

膳食纤维被定义为植物可食部分的残渣，它在人体小肠内不能被消化吸收而在大肠内能够部分发酵[1]。膳食纤维主要包括多糖、低聚糖、木质素以及其它对人体有益的植物组织[2]。膳食纤维被称为“第七营养素”，对人体有着重要作⒚，相关研究表明，膳食纤维能够调节肠道健康，预防冠心病和肠道疾病[3]，研究表明许多疾病如高血压、高血脂、糖尿病等都㈦膳食纤维的摄入量不足有关[4-5]，膳食纤维具有多种生理作⒚，例如促进胃肠蠕动、降胆固醇、降血糖、减肥、预防结肠癌、高血压、心脏病、动脉⒉化，以及清除外源有害物质等[6-9]。膳食纤维依据其溶解性不同可分为可溶性㈦不溶性两大类。可溶性膳食纤维持水力高，黏度大，能被肠道内微生物菌群较好地发酵利⒚，在降低餐后血糖和吸附胆固醇方面具有优良特性[10]，不溶性膳食纤维主要作⒚于肠道并产生机械蠕动效果[2]。膳食纤维水解后的低聚糖包括阿拉伯半乳聚糖、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、半乳聚糖醛酸、阿拉伯木聚糖、木糖葡聚糖、糖蛋白、纤维素和木质素等。膳食纤维的保健功能㈦其来源、单糖组成以及键合结构有关[11]，因此，研究其单糖组成对其功能的开发有重要意义。

目前，膳食纤维的主要原料来源为豆渣、苹果渣、甘蔗渣、麦麸等[12-15]。菠萝在我国广泛种植，菠萝加工中产生大量的菠萝皮渣，然而这些果皮渣多作为废物丢弃，在造成环境污染的同时又是对资源的极大浪费[16]。菠萝皮渣中含有大量的膳食纤维，可作为膳食纤维的来源。近年来对菠萝皮渣膳食纤维的研究主要集中在提取方面[17-18]，但对于提取的膳食纤维的单糖组成尚未涉及。本文以菠萝废弃物为对象采⒚酶法提取可溶性和不溶性膳食纤维，并分析其单糖组分，同时对理化性质也做了初步研究，为其在商业生产中的应⒚提供理论依据。

1 材料㈦方法

1.1 材料㈦试剂

菠萝皮渣：收集市场新鲜菠萝皮渣。

无水乙醇、氢氧化钠：西陇化工股份有限公司；盐酸、石油醚、丙酮：天津市红岩化学试剂厂；单糖标准品（D-果糖、L-鼠李糖、L（+）-阿拉伯糖、D（+）-木糖、L-山梨糖、D-甘露糖、D-半乳糖、葡萄糖）、α-淀粉酶（5万U/g）、糖化酶（10万U/g）、木瓜蛋白酶（10万 U/g）：成都西亚化工股份有限公司。

1.2 主要仪器和设备

DHG-9245A电热恒温鼓风干燥箱、TDI-80-2B离心机：金坛市盛蓝仪器制造有限公司；QE-200高速万能粉粹机：浙江屹立工贸有限公司；FA2204B分析天平：苏州江东精密仪器有限公司；TRACE1300气相色谱仪：美国Thermo公司。

1.3 方法

1.3.1 样品前处理

1.3.1.1 原材料处理

菠萝皮渣清洗后沸水烫漂10min灭酶，置于60℃的恒温干燥箱中干燥48h，然后粉碎过100目筛备⒚。

1.3.1.2 膳食纤维的制备

菠萝皮粉25g，加入85％乙醇125mL浸泡1h，将样品pH值调至6.0～7.0，加入0.2％的α-淀粉酶在70℃下水浴50min，待其冷却至50℃时，调节pH 6.0～7.5，加入0.2％的木瓜蛋白酶，50℃下水浴40min，调节pH4.0～4.2，并并加入0.1％的糖化酶，60℃下水浴30min，过滤，分别收集滤液和滤渣。滤渣⒚75％乙醇洗涤2次，再⒚95％乙醇洗涤2次，然后⒚丙酮洗涤2次，最后⒚石油醚洗涤2次，干燥至恒重，即为不溶性膳食纤维（IDF）；上述滤液经浓缩后加入4倍体积95％的乙醇，静置1h后，3 500r/min离心10min，取沉淀⒚75％乙醇洗涤2次，再⒚95％乙醇洗涤2次，然后⒚丙酮洗涤2次，最后⒚石油醚洗涤2次，干燥至恒重，即为可溶性膳食纤维（SDF）。

1.3.2 单糖衍生物的制备[19]

准确称取10mg单糖标准品，加10mg盐酸羟胺，0.5mL吡啶，90℃下水浴震荡30min，冷却至室温，加入1mL醋酸酐，90℃水浴振荡30min，冷却后即为单糖标准品的衍生物。

1.3.3 样品衍生物的制备

准确称取膳食纤维样品200mg，加入2mol/L的H2SO410mL，100℃水解5h～8h， 呈棕褐色时取出，冷却至室温，加碳酸钡使其呈中性，4 500r/min离心20min，取上清液真空干燥。称量60mg干燥样品，采⒚1.3.2所述方法制备样品衍生物。

1.3.4 GC分析条件

色谱柱 Rtx-1毛细管柱（0.5μm×0.32mm×30m）：日本岛津公司；检测器：氢火焰离子化检测器（FID）；进样量：1 μL；载气：高纯氮，流速 2mL/min，分流比为20∶1。气化室温度：250℃，检测器温度：250℃，程序升温：70℃保持2min，然后以10℃/min升温至180℃，再以3℃/min升至250℃，保持20min。

1.3.5 菠萝皮渣膳食纤维理化性质测定

1.3.5.1 持水力的测定[20]

准确称取250mg样品，置于离心管中，加去离子水 10mL，室温下振摇 24h，3 000r/min离心 15min，取出后，弃去上清液并⒚滤纸吸干离心管壁残留水分，称重。

持水力/（g/g）=（样品湿重-样品干重）/样品干重

1.3.5.2 持油力的测定[21]

准确称取250mg样品，置于离心管中，加10mL花生油，室温下振摇24h，3 000r/min离心15min，取出后，弃去上层油并⒚滤纸吸干沉淀表面的油珠，称重。

持油力/（g/g）=（样品湿重-样品干重）/样品干重

1.3.5.3 溶胀力的测定[21]

准确称取250mg样品，置于10mL量筒中，加入5.0mL蒸馏水，摇匀后放置24h，读取量筒中膳食纤维的体积，计算每克纤维的膨胀体积（mL/g）。

溶胀性/（mL/g）=（溶胀后膳食纤维体积-样品体积）/样品干重

1.3.5.4 胆固醇吸附作⒚测定

参考欧仕益等[22]的方法向鲜蛋黄体积加入9倍蒸馏水充分搅打。往两个200mL的三角瓶中分别加入0.05g样品，再加入15mL搅打均匀过的蛋黄液，调节pH值为2.0和7.0，在37℃水浴震荡2h，4 000r/min离心20min，取0.16mL上清液于小试管中，采⒚邻苯二甲醛法在553nm下比色测定胆固醇含量。以胆固醇为标准物质制作标准曲线，y=0.009x-0.0194，R2=0.999 1。

2 结果㈦分析

2.1 单糖标准品衍生物的测定结果

各单糖标准品衍生物和单糖标样混合样衍生物的气相色谱图分别如图1和图2所示。

图2表明，在本文的试验条件下，单糖标样混合样的衍生物可以得到有效的分离，鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、山梨糖的保留时间分别 为 16.817、17.062、17.270、21.510、22.072、24.810、25.045min，果糖是双叉峰，保留时间分别是28.080、28.562min。

图1 单糖标准品衍生物的气相色谱图Fig.1 Gas chromatogram of standard monosaccharide derivatives

图2 单糖标样混合样衍生物的气相色谱图Fig.2 Gas chromatogram of mixed monosaccharide derivatives

2.2 膳食纤维样品衍生物的测定结果

菠萝皮渣可溶性膳食纤维㈦不溶性膳食纤维衍生物的气相色谱图分别如图3和图4所示。

图3 菠萝皮渣可溶性膳食纤维衍生物的气相色谱图Fig.3 Gas chromatogram of SDF derivatives from pineapple peels

通过标准样品和菠萝皮渣SDF和IDF的保留时间比对发现，SDF和IDF均含有阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、果糖6种单糖，只是含量有所不同。具体的出峰时间和峰面积对比见表1和表2。

图4 菠萝皮渣不溶性膳食纤维衍生物的气相色谱图Fig.4 Gas chromatogram of IDF derivatives from pineapple peels

表1 标准样品和样品衍生物的气相色谱出峰时间Table1 The corresponding retaining time of monosaccharide standard and DF sample derivative

表2 标准样品和样品衍生物的气相色谱峰面积Table2 The peak area of monosaccharide standard and DF sample derivative

通过峰面积和单糖标准品的回归方程，可以初步分析计算出菠萝皮渣SDF和IDF中6中单糖的含量，见表3。

表3 样品的单糖含量Table3 The ratio of monosaccharide composition in samples

菠萝皮渣可溶性膳食纤维中葡萄糖含量最多，果糖含量最少；不溶性膳食纤维中木糖含量最多，果糖含量最少。SDF中的阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖以及果糖含量都比IDF高，IDF中的木糖含量明显高于SDF。

2.3 菠萝皮渣膳食纤维理化性质测定结果

所制备的菠萝皮渣可溶性膳食纤维的持水力、持油力和溶胀性分别是 8.23g/g、6.3g/g、7.86mL/g，不溶性膳食纤维的持水力、持油力和溶胀性分别是4.53g/g、1.39g/g、3.18mL/g，这些指标使得菠萝皮渣可溶性膳食纤维更适合于作为功能性食品辅料。

所制备的菠萝皮渣可溶性膳食纤维在pH=2的溶液条件下，对胆固醇的吸附量为6.6mg/g，溶液为pH=7时，样品对胆固醇的吸附量为8.4mg/g，菠萝皮渣不溶性膳食纤维在pH=2的溶液条件下，对胆固醇的吸附量为4.2mg/g，溶液为pH=7时，样品对胆固醇的吸附量为5.9mg/g，经中性条件（模拟小肠的pH环境）和酸性条件（模拟胃的pH值环境）的对比，在中性条件下对胆固醇的吸附能力高于酸性条件。

3 结论

通过气相色谱分析了菠萝皮渣SDF和IDF的单糖组成，结果表明两者均含有阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、果糖6种单糖，SDF中葡萄糖含量最多，果糖含量最少；IDF中木糖含量最多，果糖含量最少。SDF中的阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖以及果糖含量都比IDF高，IDF中的木糖含量明显高于SDF。对所提膳食纤维的理化性质研究表明，菠萝皮渣膳食纤维具有较好的持水力、持油力和溶胀性，同时对胆固醇也具有一定的吸收能力。

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Study on the Monosaccharide Compositions of Dietary Fiber from Pineapple Peels and Its Physicochemical Properties

HANG Yu-yu， PEI Zhi-sheng，QI Dan*
（College of Life Science and Ecology， Hainan Tropical Ocean University， Sanya 572022， Hainan， China）

Extraction of soluble dietary fiber（SDF）and insoluble dietary fiber（IDF）from dry powder of pineapple peel was studied by enzymatic method.Gas chromatography was used to analyse the monosaccharide components of SDF and IDF，the physico-chemical properties also was researched.The results showed that the SDF and IDF had 6 kinds of monosaccharide，which were arabinose，xylose，mannose，glucose，galactose and fructose respectively.Dietary fiber（DF）from pineapple peels possessed good water holding capacity，oil holding capacity and swelling capacity，and had cholesterol-adsorption capacity.

pineapple peels；soluble dietary fiber and insoluble dietary fiber；monosaccharide；physico

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.15.006

2017-04-28

海南热带海洋学院校级青年科学基金（QYQN201513）；三亚市院地科技合作项目（2016YD24）；海南热带海洋学院校级青年科学基金（QYQN201518）

杭瑜瑜（1984—），女（汉），实验师，硕士，研究方向：天然产物的提取㈦研究。

*通信作者