刺梨果渣膳食纤维的体外吸附性能

周笑犁，王瑞，高蓬明，莫瑞，杨盼，马立志，*

（1.贵阳学院食品与制药工程学院，贵州贵阳550005；2.贵州省果品加工工程技术研究中心，贵州贵阳550005）

我国居民饮食结构近三十年来发生了很大变化，虽然膳食质量明显提高，但膳食结构不尽合理[1]。我国肥胖症、高血脂、糖尿病等慢性非传染性疾病的发生率正呈迅速上升的趋势[1]。而这些慢性疾病产生的原因归根结底与人们的膳食密切相关，其中一个主要原因缘于食物中缺乏膳食纤维[2-3]。膳食纤维因其大分子结构赋予它高持水性、吸附作用等一些独特的物化特性，因而具有预防肥胖症、防止糖尿病、抑制有害菌等作用而日益受到关注[1，4-5]。其中可溶性膳食纤维的持水力高、黏度大，能被肠道内微生物菌群较好地发酵利用，但其预防结肠癌的活性低，且食用太多后易腹泻；而不可溶性膳食纤维对有害物质的吸附能力强，预防结肠癌活性高，且能促进排便[1，4-5]。

据调查，贵州省有着丰富的刺梨资源，随着其生物活性成分逐渐被认识和推广，对刺梨的深加工也日益增加，但与此同时加工副产物刺梨果渣也随之产生，大量研究显示刺梨皮渣中富含膳食纤维等植物营养成分，是一种优质的抗氧化膳食纤维资源[6]，如将其作为天然膳食纤维源开发，具有广阔的前景。我们已采用保加利亚乳酸杆菌和嗜热链球菌对加工废弃果渣进行发酵制备刺梨果渣膳食纤维[7]。因此本研究以贵州省果品加工工程技术研究中心制备刺梨果渣可溶性膳食纤维（SDF）和不可溶性膳食纤维（IDF）为材料，体外模拟胃、小肠的酸碱环境下分析它们对胆固醇、NO2-、油脂、葡萄糖和胆酸盐的吸附能力，在增加果渣综合利用的基础上，为刺梨果渣膳食纤维保健产品的研制提供有力的支持。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料为贵州龙里刺梨经榨汁等加工后的副产物刺梨果渣，微波真空干燥至恒重，粉碎，过40目筛后制成刺梨果渣粉，再采用保加利亚乳酸杆菌和嗜热链球菌进行制备刺梨可溶性膳食纤维和不可溶性膳食纤维，制得的样品置于冰箱中备用[7]。

鸡蛋和花生油：超市；胆固醇、胆酸钠均为生化试剂；亚硝酸钠、冰乙酸、盐酸、氢氧化钠、硫酸铁、无水乙醇、硫酸、邻苯二甲醛、对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、糠醛等试剂均为国产分析纯。

1.2 仪器与设备

AUW120D电子分析天平：日本岛津公司；TGL-16C高速台式离心机：北京市永光明医疗仪器厂；202-1AB型恒温干燥箱：天津市泰斯特仪器有限公司；UV-2550紫外分光光度仪：日本岛津公司；SHA-B数显水浴恒温振荡器：常州澳华恩斯仪器有限公司；FW80万能粉碎机：江阴市祥达机械制造有限公司。

1.3 方法

1.3.1 刺梨果渣膳食纤维的持水力和膨胀力[7]

在20℃下用蒸馏水浸泡1.00 g膳食纤维1 h，将吸饱水的膳食纤维倒入滤纸漏斗上过滤，待水滴干后，把结合了水的膳食纤维转移至表面皿上称重，换算成每克纤维能存留水的克数，即持水力（WHC）=样品湿重（g）-样品干重（g）/样品干重（g）。

称取过60目筛的膳食纤维0.100 0 g，置于10 mL的量筒中，移液管准确移取一定量蒸馏水加入其中，振荡均匀后于室温下放置24 h，读取液体中膳食纤维的体积。溶胀性（SW）=溶胀后纤维体积（mL）-干样品体积（mL）/样品干重（g）。

1.3.2 刺梨果渣膳食纤维对油脂的吸附作用

对不饱和脂肪的吸附作用：按Sangnark[8]的方法进行。分别取一定量（W1）膳食纤维于离心管中，加入食用花生油，37℃静置1 h，4 000 r/min离心20 min，去掉上层油，残渣用滤纸吸干游离的花生油，称重得W2。吸油量＝（W2－W1）/W1。

对饱和脂肪的吸附作用：按Sangnark[8]的方法进行。分别取一定量（W1）膳食纤维于离心管中，加入猪油，37℃静置1 h，4 000 r/min离心20 min，去掉上层油，残渣用滤纸吸干游离的猪油，称重得W3。吸油量＝（W3－W1）/W1。

1.3.3 刺梨果渣膳食纤维对胆固醇的吸附作用[5，9]

用9倍蒸馏水把鲜鸡蛋的蛋黄充分搅拌成乳液，取一定量膳食纤维于三角瓶中，加入50 g稀释蛋黄液，搅拌均匀，调节体系pH值为2.0和7.0，置于37℃摇床中振荡2 h，4 000 r/min离心20 min，吸取上清液，采用邻苯二甲醛法在波长560 nm处比色测定胆固醇含量。胆固醇的吸附量=（吸附前蛋黄液中胆固醇量-吸附后上清液中胆固醇量）/膳食纤维质量。

1.3.4 刺梨果渣膳食纤维对胆酸盐的吸附作用

在锥形瓶中加入含0.2 g胆酸钠的0.15 mol/L NaCl溶液100 mL，pH值为7.0，加入膳食纤维，搅拌均匀，37℃振摇2 h，4 000 r/min离心20 min，准确取1 mL采用糠醛比色法测定胆酸钠[10-11]，根据反应前后的浓度差别计算吸附量。

1.3.5 刺梨果渣膳食纤维对葡萄糖的吸附能力

称取1.0 g样品于50 mL的离心管中，加入20 mL的50 mmol/L的葡萄糖溶液，37℃培养2 h，4 000 r/min离心20 min，采用DNS法测定上清液中葡萄糖的浓度[12-13]。

1.3.6 刺梨果渣膳食纤维对NO2-吸附能力的测定

在三角瓶中，加入50 mL 100 μmol/L NaNO2溶液和一定量的膳食纤维，分别调pH值为2.0和7.0（模拟胃和小肠环境），于37℃恒温条件下分别振荡5、15、30、45、60 min后，各取1 mL样液按盐酸萘乙二胺方法测定其中NO2-含量，计算吸附后溶液中残余NO2-吸附量[12，14]，NO2-吸附量=（吸附前 NO2-含量- 吸附后 NO2-含量）/膳食纤维质量。

1.3.7 数据统计与分析

数据用平均值±标准差表示。用SPSS17.0进行统计分析和方差分析，以p＜0.05作为差异显著性判断标准。

2 结果与分析

2.1 刺梨果渣膳食纤维的持水力和膨胀力[7]

持水力和膨胀力作为衡量膳食纤维品质的2个重要指标，其值越大就表示膳食纤维的吸附性能越强，就保健功能而言，膳食纤维的持水力高，则进食后其排出物体积大，质地软，有利于防止便秘和结肠癌的发生[5，9，15]。刺梨果渣膳食纤维的持水力与膨胀力见表1。

表1 膳食纤维持水力和膨胀力Table 1 Water-holding capacity and swelling capacity of DF

由表1可知，3种样品中，刺梨果渣SDF的持水力高于其他两组（p＜0.05），膨胀力3组样品差异不显著。西方国家常用的小麦麸皮纤维持水力为4.0 g/g，膨胀力为4.0 mL/g[9，15]。可见，刺梨膳食纤维的持水力明显高于小麦麸皮膳食纤维，而膨胀力则略高于小麦麸皮纤维。

2.2 刺梨果渣膳食纤维对油脂的吸附作用

刺梨果渣膳食纤维对油脂吸附能力的比较见图1。

图1 刺梨果渣膳食纤维对油脂吸附能力的比较Fig.1 Adsorption capacity of dietary fibers from roxburgh rose pomace for lipid

由图1可知，刺梨果渣IDF对饱和脂肪（p＞0.05）和不饱和脂肪（p＜0.05）的吸附能力强于SDF，均显著高于刺梨果渣粉（p＜0.05）；并且各个样品组对猪油的吸附量均高于花生油的吸附量。这与陈亚非关于水果、小麦和大豆膳食纤维对饱和脂肪（猪油）的吸附能力略高于对不饱和脂肪（花生油）的吸附能力的研究一致[1]；刺梨果渣膳食纤维对饱和脂肪的吸附高于钟希琼等报道的米糠、甘薯、马铃薯和葛根等膳食纤维对油脂的吸附量[16]，却低于黄才欢报道的水果膳食纤维对油脂的吸附量[5]。随着人们膳食中动物性食物的不断增加，肥胖人群的比例逐年上升，其主要原因是摄取能量太多，特别是脂肪占能量的比例较大。本试验证明刺梨果渣膳食纤维具有一定吸附脂肪的能力，从而减少机体对膳食脂肪的吸收，最终实现降低肥胖的机率。

2.3 刺梨果渣膳食纤维对胆固醇的吸附作用

刺梨果渣膳食纤维对胆固醇的吸附能力如图2所示。

图2 刺梨果渣膳食纤维对胆固醇吸附能力的比较Fig.2 Adsorption capacity of dietary fibers from roxburgh rose pomace for cholesterol

体外模拟胃肠道体系的酸碱性对膳食纤维吸附胆固醇的能力亦有较大影响，模拟小肠pH值环境下（pH7.0）刺梨果渣IDF对胆固醇（p＜0.05）的吸附能力强于模拟胃酸性条件下的吸附能力（pH2.0），这与香芋、麦麸膳食纤维的趋势一致[16]，同时远高于（p＜0.05）同环境条件下刺梨果渣SDF和刺梨果渣组；而刺梨果渣组和刺梨果渣SDF组在酸性环境（模拟胃的酸性条件）对胆固醇的吸附能力高于中性条件下（模拟小肠的pH值环境）的吸附能力，但差异不显著（p＞0.05）。随着人类膳食中高脂食物比例的增加，肥胖人群的比例也在逐年的上升，食物中过多的胆固醇与血液中的低密度脂蛋白结合，形成低密度胆固醇脂蛋白，当胆固醇以此种形式在血液中流动时，容易沉积在心血管壁上，造成血管阻塞，引起多种心血管疾病。已有研究表明，膳食纤维可吸附胆固醇，降低心血管病症的发病机率[9，12，17]，这与我们的结果是一致的。但与水果纤维[1]、沙果膳食纤维[9]、米糠、甘薯、马铃薯和葛根等膳食纤维[16]对胆固醇的平均吸附量相比，刺梨果渣膳食纤维对胆固醇的吸附不如以上几种膳食纤维。

2.4 刺梨果渣膳食纤维对胆酸盐的吸附作用

胆汁酸在肝脏中合成并储存于胆囊中，在膳食刺激下由胆囊排入小肠，参加肝肠循环，从而调节胆固醇代谢。胆酸作为肠道中脂肪的乳化剂，它促进脂类水解和吸收，膳食纤维吸附了胆酸，则可有效地抑制膳食中脂肪的吸收和利用；肝中胆汁酸的量降低，加速了体内胆固醇的分解，可有效降低机体血清和肝中胆固醇的含量[5]。另外，胆汁酸在肠道细菌作用下可生成致癌物质次生级胆汁酸，膳食纤维通过吸附胆汁酸排出体外进而减少了次生胆汁酸的产生，可预防结肠癌的发生和胆结石形成[16，18]。刺梨果渣膳食纤维对胆酸钠的吸附能力见图3。

图3 刺梨果渣膳食纤维对胆酸钠的附能力Fig.3 Adsorption capacity of dietary fibers from roxburgh rose pomace for sodium cholate

由3知刺梨果渣SDF和IDF对胆酸钠的吸附能力均强于刺梨果渣（p＜0.05），其中经过发酵改性制备的可溶性膳食纤维对胆酸钠的吸附能力略强于不可溶性膳食纤维（p＞0.05），提示刺梨膳食纤维对维持食物中脂肪的正常代谢，保证机体的正常生理活动具有一定的调节作用。由钟细琼[16]、田颖[18]等报道的各类谷物、果蔬对胆酸钠吸附能力的对比发现豆类的吸附能力最强（80 mg/g～120 mg/g），但都低于本试验的刺梨果渣膳食纤维的吸附量；说明对胆酸盐的吸附能力与膳食纤维的种类也有一定的关系。

2.5 刺梨果渣膳食纤维对葡萄糖的吸附能力

刺梨果渣膳食纤维对葡萄糖的吸附能力如图4所示。

图4 刺梨果渣膳食纤维对葡萄糖的吸附能力Fig.4 Adsorption capacity of dietary fibers from roxburgh rose pomace for glucose

刺梨果渣SDF对葡萄糖（p＜0.05）的吸附能力强于IDF，但都显著高于刺梨果渣粉（p＜0.05）。这与豆渣可溶性膳食纤维对葡萄糖的吸附能力略高于豆渣的研究一致[12]；并且刺梨果渣及其膳食纤维对葡萄糖的吸附均高于豆渣、麦麸及玉米膳食纤维的吸附能力（350 μmol/g～480 μmol/g）[12]。已有研究发现膳食纤维可有效地控制餐后血糖上升幅度，改善葡萄糖耐量[19]，本试验结果提示刺梨果渣及其膳食纤维具有截留葡萄糖分子的作用，将葡萄糖分子包裹其中，从而有效的降低饭后血糖的水平，从而间接对机体脂质代谢进行调控，并对预防和辅助治疗糖尿病具有一定作用。

2.6 刺梨果渣膳食纤维对NO2-的吸附作用

模拟胃、肠环境下刺梨果渣及其膳食纤维在不同时间对亚硝酸根离子的吸附量见图5。

图5 刺梨果渣膳食纤维在 pH2.0（a）、pH7.0（b）对 NO2-的吸附能力Fig.5 Adsorption capacity of dietary fibers from roxburgh rose pomace to NO2-at pH2.0（a）and pH7.0（b）

试验在模拟胃的pH值环境下各组样品对亚硝酸根离子吸附量均大于模拟肠道中性环境内的吸附能力（p＜0.05），说明膳食纤维对NO2-的吸附在酸性条件下较强，食物对NO2-的清除可能主要发生在胃部。亚硝酸盐作为发色剂和防腐剂存在于很多食品中，亚硝酸根离子能与仲胺、叔胺反应形成亚硝胺[18]，后者已被证实是人和动物的致癌剂，能够引起人体多种癌变[16，18]。从不同时间的吸附量来看，刺梨果渣膳食纤维在吸附的最初5 min均达到了最大吸附量，随着时间的增加，刺梨果渣及其膳食纤维对亚硝酸根离子的吸附基本平缓，并且刺梨果渣IDF和SDF对亚硝酸根离子的吸附量均显著高于刺梨果渣的吸附量（p＜0.05）；这与牛广财等报道一致，可能是由于膳食纤维含量增加在溶液中占较大的比表面积，因而对亚硝酸根离子具有了更强的物理吸附能力，也可能是刺梨果渣膳食纤维与NO2-发生反应从而阻断致癌物N-硝基化合物，并且刺梨果渣膳食纤维对亚硝酸盐的吸附能力优于大豆、菠萝和小麦麸膳食纤维及沙果膳食纤维[9，11，18]。

3 结论

刺梨果渣经过发酵制得可溶性膳食纤维、不溶性膳食纤维的膨胀力分别为4.96 mL/g和5.49 mL/g，持水力分别为8.62 g/g和5.51 g/g，易引起饱腹感，可有利于防止便秘。刺梨果渣及其膳食纤维对猪油的吸附量均高于花生油，其中膳食纤维的吸附量又显著高于果渣，说明膳食纤维的摄入可减少机体对膳食脂肪的吸收；不同刺梨样品在模拟胃肠环境下对胆固醇吸附能力的各不相同，但低于马铃薯、沙果和菠萝等膳食纤维的吸附量，说明不同来源的膳食纤维其吸附特性各不相同，日常生活中应摄入各种类型的膳食纤维；而刺梨果渣不溶性膳食纤维、可溶性膳食纤维对胆酸钠、NO2-和葡萄糖均具有较好的吸附能力。其中，刺梨果渣不溶性膳食纤维对花生油和模拟肠道中性条件下的胆固醇的吸附能力强于可溶性膳食纤维，而对于葡萄糖和模拟胃环境下的胆固醇的吸附能力，刺梨果渣可溶性膳食纤维要优于不溶性膳食纤维，两种样品对猪油、胆酸盐和NO2-的吸附作用相近。本试验说明刺梨果渣膳食纤维能有效降低机体胆固醇的含量，并抑制膳食中脂肪的吸收和利用，还能减少亚硝酸盐的吸收，说明刺梨果渣膳食纤维可作为一种较为优质的膳食纤维资源，在减轻肥胖、调节血脂，有效降低心血管疾病和癌症的发病率等方面具有积极的保健作用，本研究为刺梨果渣的有效利用和功能性食品的开发提供依据。

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