柑橘属膳食纤维化学组成·理化及流变学特性的研究

孟哲　单平阳　黄月

摘要[目的]研究柑橘属膳食纤维化学组成、理化及流变学特性。[方法]以柑橘属（葡萄柚、脐橙、椪柑、柠檬和贡柑）为试验原料，比较柑橘属不同品种果皮中膳食纤维化学组成、理化和流变学特性的差异。[结果]不同柑橘品种的果皮总膳食纤维（TDF）含量为617.90～640.70 g/kg；可溶性膳食纤维（SDF）含量为128.90～140.70 g/kg，其中葡萄柚含量最高；不溶性膳食纤维（IDF）含量为471.20～503.20 g/kg，其中柠檬含量最高。葡萄柚IDF的持水力（WHC）、持油力（OHC）和膨胀力（SC）最高，分别为27.88 g/g、8.20 g/g和23.52 mL/g；脐橙最低，分别为17.98 g/g、3.62 g/g和15.28 mL/g。在剪切速率较低的范围内，随剪切速率的升高，不同柑橘品种果皮SDF的黏度呈下降的趋势，有剪切稀化的现象，具有假塑性，并且葡萄柚和椪柑SDF表现更高的黏度。[结论]研究结果可为柑橘属膳食纤维的综合利用提供理论依据。

关键词柑橘属；膳食纤维；化学组成；理化特性；流变学

中图分类号TS201.2文献标识码

A文章编号0517-6611（2018）25-0149-03

Study on Chemical Composion， Physicochemical and Rheological Property of Dietary Fiber from Citrus

MENG Zhe， SHAN Pingyang， HUANG Yue et al

（Tangshan Food and Drug Testing Center， Tangshan，Hebei 063000）

Abstract[Objective] The research aimed to study the chemical composition， physicochemical and rheological properties of dietary fiber from citrus.[Method]With citrus（grapefruit， navel orange， ponkan， lemon and gonggan） as raw material， the chemical composion， physicochemical and rheological property of dietary fiber from citrus were compared.[Result]The content of total dietary fiber （TDF） in peels of different citrus varieties was 617.90-640.70 g/kg；the content of soluble dietary fiber （SDF） was 128.90-140.70 g/kg， of which grapefruit was the highest；the content of insoluble dietary fiber （IDF） was 471.20-503.20 g/kg， of which lemon was the highest.The water holding capacity （WHC）， oil holding capacity （OHC） and swelling power （SC） were the highest in grapefruit IDF（27.88 g/g， 8.20 g/g and 23.52 mL/g， respectively） and the lowest in navel orange IDF （17.98 g/g，3.62 g/g and 15.28 mL/g， respectively）.In the range of low shear rate， the viscosity of SDF of different citrus varieties decreased with the increase of shear rate，there was shear thinning and pseudoplasticity， and the performance of grapefruit and ponkan SDF was higher viscosity.[Conclusion]The research results can provide a theoretical basis for the comprehensive utilization of dietary fiber from citrus.

Key wordsCitrus；Dietary fiber；Chemical composion；Physicochemical property；Rheology

近年來，膳食纤维在食品营养和临床医学上的重要作用越来越受到人们的广泛关注，被称为人类“第七大营养元素”[1-3]。膳食纤维虽不具营养价值，但其具有的物化特性使之具有独特的生理功能和营养保健作用，按其溶解性的不同大致分为可溶性膳食纤维（SDF）和不溶性膳食纤维（IDF）两类[4-8]。可溶性膳食纤维较不溶性膳食纤维在生理功能方面更能发挥其代谢作用，在促进肠道益生菌的生长以及预防糖尿病、肥胖病、冠心病、动脉硬化、高血脂等方面具有特殊的功效[9-15]。

Ubando等[16]对柑橘白皮层用于加工纤维，橙外果皮、中果皮、果汁囊胞、碎屑和籽中的纤维素、半纤维素、果胶和木质素的提取进行了研究。刘敏等[17]利用超声波辅助表面活性剂提取柠檬皮中果胶，结果表明，在超声时间30 min、超声功率330 W、提取温度80 ℃条件下，果胶提取率最高，为19.51%。Figuerola等[18]研究了柑橘皮渣和苹果柑橘皮渣中膳食纤维的功能特性，分析了2种来源的膳食纤维作为食品添加剂的可行性及注意的相关措施。王伟等[19]采用超声波辅助溶剂法提取柠檬皮中精油，在料液比1∶16、破碎度20目、超声功率90%条件下柠檬精油提取率为2.43%。笔者对柑橘属膳食纤维的化学组成、理化和流变学特性进行了详细的比较分析，提出柑橘属膳食纤维作为一种功能食品配料在我国具有广泛的开发应用前景。

1材料与方法

1.1试验材料分析样品为柠檬、葡萄柚、椪柑、脐橙、贡柑，均为露地种植、商业采收，无病虫害和其他损伤的成熟果实。果皮置于50 ℃鼓风干燥箱中干燥24 h，样品水分含量为5.83～7.02 g/kg。干燥后样品粉碎过60目筛，备用。

1.2试剂与仪器橄榄油，西班牙亿芭利油料有限公司；电子天平（ARC120），上海奥豪斯国际贸易有限公司；恒温水浴锅（HWS-26），江苏太仓实验设备厂；水浴恒温振荡器（DSHZ-300），江苏太仓实验设备厂；电热恒温鼓风干燥箱（DHG-9140A），上海一恒科技有限公司；流变仪（AR1500ex），英国TA公司。

1.3试验方法

1.3.1膳食纤维组成的测定。采用GB/T 5009.88—2008中酶-重量法。

1.3.2持水力的测定。

持水力（water holding capacity，WHC）是指不受外力（除重力和大气压力）作用下，一定量的样品所结合的水量。具体操作如下：准确称取1.0 g样品于50 mL离心管中，加入20 mL去离子水，混合均匀后置于4 ℃条件下放置24 h后在4 200 r/min离心15 min，称重。持水力（g/g）=（样品被水饱和后的湿重-样品粉重量）/样品粉重量。

1.3.3持油力的测定。

持油力（oil holding capacity，OHC）是指一定量的样品所能结合的橄榄油量。具体操作如下：准确称取1.0 g样品于50 mL离心管中，加入10 mL橄榄油，混合均匀后置于4 ℃条件下放置1 h后在4 200 r/min离心15 min，称重。持油力（g/g）=（样品被油饱和后的湿重-样品粉重量）/样品粉重量。

1.3.4膨胀力的测定。膨胀力（swelling capacity，SC）是指一定量的样品浸没在过量水中，达到平衡时所占的体积与其实际所占体积的差值。具体操作如下：准确称取0.2 g样品置于带刻度试管中并记录其体积，加入5.0 mL蒸馏水，混合均匀后在4 ℃条件下放置18 h，记录样品吸水后的体积。膨胀力（mL/g）=（溶胀后样品体积-样品粉体积）/样品粉重量。

1.3.5流变性性质的评价。

采用AR1500ex型流变仪Φ60 mm不锈钢平行板测量系统，取20 mg/mL SDF溶液约4 mL于测量板上，选择稳态剪切模式，测定溶液的表观黏度随剪切速率的变化。

1.4数据处理数据分析采用Design-Expert 7.0 进行试验设计和数据处理。

2结果与分析

2.1柑橘属皮中膳食纤维化学组分分析柑橘类果皮总膳食纤维（TDF）、SDF和IDF含量见表1。由表1可见，不同柑橘品种的果皮中都富含膳食纤维，TDF含量为617.90～64070 g/kg。以上结果表明柑橘膳食纤维可作为功能成分添加于糕点糖果、焙烤食品以及制备高纤维产品中。不同品种柑橘果皮SDF含量为128.90～140.70 g/kg，其中葡萄柚最高，其次为脐橙、贡柑和椪柑，柠檬中含量最低。不同品种柑橘果皮IDF含量为471.20～503.20 g/kg，其中檸檬含量最高，其次为椪柑、脐橙和贡柑，葡萄柚中含量最低。由表1可知，不同品种间TDF、SDF和IDF含量差异变化不显著（P>005）。此结论与Gorinstein 等[20]的研究结果相一致。

2.2柑橘属皮中IDF理化特性比较

膳食纤维化学结构中含有很多亲水基团，这决定了它具有很强的持水力。具体的持水力大小与纤维的来源、加工方法以及分析方法的不同而有所差异，变化范围大致在自身重量的 1.5～25.0 倍[21]。研究表明，膳食纤维的持水性可以增加人体粪便的体积和排便的速度，减轻直肠内压力，同时也减轻泌尿系统的压力，从而缓解了诸如膀胱炎、膀胱结石、肾结石这类泌尿系统疾病的症状，并能使毒物迅速排出体外[21]。

不同柑橘品种果皮IDF理化特性的比较见表2。与麦麸、豌豆、扁豆、梨和燕麦IDF相比，柑橘属IDF的WHC、OHC和SC更高，表明柑橘类水果膳食纤维具有更好的理化功能特性。由表2可见，葡萄柚IDF的WHC最大（27.88 g/g），其次为椪柑（24.26 g/g）和柠檬（23.91 g/g），脐橙最低（17.98 g/g），柠檬和椪柑IDF的WHC差异不显著（P>0.05），其他品种间呈现显著差异（P<0.05）。文献报道，柑橘属中柠檬果皮中IDF持水力为7.0 g/g[22]，‘Marsh葡萄柚持水力为7.0～9.3 g/g[23]，柳橙持水力为15.5～16.7 g/g[24]，柑桔持水力为9.63 g/g[25]。在该试验中不同柑橘品种果皮IDF持水力高于上述报道。

由表2可知，柠檬、贡柑和椪柑果皮IDF中OHC 差异不显著（P>0.05）。OHC最高的为葡萄柚，为8.20 g/g，脐橙最低，为3.62 g/g。研究表明，柑橘属果皮IDF的OHC明显高于其他水果，比如香蕉（2.0 g/g）[26]、芒果（2.7 g/g）[21]。

膳食纤维体积较大，吸水之后体积更大，对肠道产生填充作用，并影响机体对食物其他成分（可利用的碳水化合物等）的消化吸收，人体不易产生饥饿感，对预防和治疗肥胖症十分有利。由表2可知，葡萄柚果皮IDF展现了较高的SC（23.52 mL/g），其次为椪柑（19.46 mL），脐橙、柠檬和贡柑三者差异不显著（P>0.05），分别为15.28、16.48和15.88 mL/g。Zhu 等[27]研究表明荞麦膳食纤维SC为5.09 mL/g，不同柑橘品种IDF的SC是荞麦的3.0～4.6倍。

2.3柑橘属皮中SDF的流变性比较

表观黏度是描述非牛顿流体的流变特性参数之一，与纤维吸附水分及形成凝胶状基质有关[30]。在20 ℃时黏度随剪切速率变化如图1所示。在剪切速率较低的范围内，随剪切速率的升高，不同柑橘品种果皮SDF的黏度呈下降的趋势，有剪切稀化的现象，具有假塑性。相比于脐橙和柠檬而言，葡萄柚和椪柑SDF展现更高的黏度。比如，在剪切速率为50 s-1时，脐橙、葡萄柚、柠檬、贡柑和椪柑的黏度分别为0.002 9、0.024 8、0.003 1、0.006 2和0.022 7 Pa·s。黏度的增加可能引起一系列生理反应，例如降低了餐后糖血症和胆固醇浓度[31]。从不同柑橘品种果皮SDF的流变曲线变化（图2）可看出，随着剪切速率的增加，柑橘属SDF的剪切应力逐渐增加，并与剪切速率呈线性关系，说明近似于牛顿流体，而且葡萄柚SDF比其他品种具有更大的应力值。

3结论

（1）不同柑橘品种的果皮TDF含量为617.90～640.70 g/kg。SDF含量在128.90～140.70 g/kg，其中葡萄柚最高，其次为脐橙、贡柑和椪柑，柠檬中含量最低。IDF含量为471.20～503.20 g/kg，其中柠檬含量最高，其次为椪柑、脐橙和贡柑，葡萄柚中含量最低。

（2）葡萄柚IDF的WHC最大（27.88 g/g），其次为椪柑（24.26 g/g）和柠檬（23.91 g/g），脐橙最低（17.98 g/g），各品种IDF的WHC呈现显著差异（P<0.05）。OHC最高的为葡萄柚IDF（8.20 g/g），脐橙最低（3.62 g/g）。葡萄柚果皮IDF展现了较高的SC（23.52 mL/g），其次为椪柑（19.46 mL/g），脐橙、柠檬和贡柑三者差异不显著（P>0.05），分别为15.28、16.48和15.88 mL/g。

（3）在剪切速率较低的范围内，随剪切速率的升高，不同柑橘品种果皮SDF的黏度呈下降的趋势，有剪切稀化的现象，具有假塑性。相比较脐橙和柠檬而言，葡萄柚和椪柑SDF展现更高的黏度。

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