橄榄渣膳食纤维理化和体外吸附特性及结构表征

谢三都 陈惠卿 周春兰 林雅男

(闽南科技学院，福建 泉州 362332)

橄榄(CanariumalbumL.Raeusch)是一种属于橄榄科橄榄属的常绿乔木，果实又名青果、諫果、忠果、白榄、青榄[1-2]。随着橄榄加工产业的不断发展，以新鲜橄榄为原料制备的果汁、果酒和果醋等产品的产量越来越大，其加工副产品——橄榄渣的处理量也随之增加，导致了生产成本的增加。

膳食纤维能促进肠胃蠕动、诱导肠中有益菌群繁殖[3]，吸附肠胃中的阳离子，能将脂肪和胆汁酸吸附后排出体外降低血清胆固醇进而降低血压等[4-5]，对冠心病、大肠癌、高血压、肥胖症和便秘等疾病有辅助治疗作用[6]。利用橄榄果渣制备膳食纤维能有效提高橄榄果渣的综合利用价值，目前，有关橄榄果渣制备膳食纤维的研究报道较少[7]。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 材料与试剂

橄榄渣：福州延福橄榄有限公司；

苯酚、无水乙醇、丙酮、胆酸钠、冰乙酸、硫酸(98%)、糠醛试剂、邻苯二甲醛、胆固醇、对氨基苯磺酸、盐酸萘乙二胺、亚硝酸钠、硝酸铅、硝酸镉、磷酸二氢钾、氢氧化钠、磷酸、磷酸二氢钠、石油醚、过氧化氢、溴化钾：分析纯，国药集团化学试剂有限公司。

1.1.2 仪器与设备

电子天平：HC2003型，慈溪市华徐衡器实业有限公司；

离心机：TDL-40B型，上海安亭科学仪器厂；

可见分光光度计：721型，上海光谱仪器有限公司；

低速台式离心机：TDL-60C型，上海安亭科学仪器厂制造；

旋转蒸发仪：IKA RV 10型，西安华辰乐天实验设备有限公司；

冷冻干燥机：FD-1型，上海丞明仪器设备有限公司；

X射线衍射仪：MiniFlex600型，日本理学集团；

傅里叶变换红外光谱仪：IRAffinity-1S型，岛津企业管理(中国)有限公司；

压片机：DF-4B型，天津港东科技发展有限公司；

扫描电子显微镜：Hitachi S-4800型，日立金属精密仪器(深圳)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 橄榄渣膳食纤维的制备

(1) 总膳食纤维：参照文献[8-10]的方法并略作修改，将干燥后的橄榄渣粉碎，过标准样筛，加入4倍体积石油醚中，磁力搅拌处理2 h，抽滤、收集滤渣，重复此步骤3次，得到脱脂的橄榄渣。经脱脂后的橄榄渣，加入4倍体积80%乙醇溶液中静置40 min，5 000 r/min离心20 min，将沉淀与上层液分离，用80%乙醇溶液将沉淀物反复浸提3次，再将沉淀用丙酮洗涤数次，置于通风处使有机溶剂挥发，于烘箱中以55 ℃低温干燥，即得总膳食纤维(OPTDF)。

(2) 不溶性膳食纤维：取一定量的总膳食纤维，加入10倍体积65 ℃纯净水，磁力搅拌90 min后，5 000 r/min离心20 min，收集沉淀进行3次重复操作，将沉淀冷冻干燥，得不溶性膳食纤维，按1∶100(g/mL)料液比加入纯净水，于含质量分数为6%的H2O2和质量分数为1%的NaOH混合溶液中脱色3 h，抽滤，倒出滤液，重复2次操作，沉淀冷冻干燥，得脱色后的不溶性膳食纤维(OPIDF)。

(3) 可溶性膳食纤维：将1.2.1(1)的上层液转移到旋转蒸发仪(0.08 MPa、65 ℃、55 r/min)中进行浓缩，加入5倍体积98%乙醇溶液至浓缩液中，静置沉淀4 h，离心，弃上清液，沉淀用无水乙醇冲洗，反复进行2次，再用丙酮冲洗，冷冻干燥，得可溶性膳食纤维(OPSDF)。

1.2.3 OPTDF理化性质测定

(1) 持水力：参照文献[11-12]。

(2) 持油力：参照文献[13]。

(3) 膨胀力：参照文献[14]。

(4) 葡萄糖吸附值：参照文献[15]。

1.2.4 OPTDF体外吸附性能测定

(1) 对不饱和油脂的吸附性能：参照文献[16]。

(2) 对饱和油脂的吸附性能：参照文献[16]。

(3) 对胆酸钠的吸附性能：参照文献[17]。

(4) 对胆固醇的吸附性能：参照文献[18]。

1.2.5 橄榄渣膳食纤维的结构表征

(1) XRD：参照文献[20-21]。

(2) FTIR：参照文献[22-23]。

(3) SEM：参照文献[24-25]。

1.3 数据处理

采用Excel统计橄榄渣总膳食纤维体外吸附性能，计算其标准偏差；采用X'Pert High Score软件处理橄榄渣膳食纤维XRD图谱，计算结晶度。

2 结果与分析

2.1 OPTDF理化性质

通过试验可知，OPTDF的持水力、持油力、膨胀力、葡萄糖吸附值分别为(4.96±0.51) g/g，(2.45±0.26) g/g，(6.00±0.16) mL/g，(18.11±0.31) mmol/g，说明橄榄渣总膳食纤维具有优良的理化性质，适合加工成功能性食品。

2.2 总膳食纤维体外吸附性能

2.2.1 对油脂的吸附效果 由表1可知，OPTDF对油脂有一定的吸收能力，其油脂吸附量因橄榄渣颗粒大小(目数)不同而异，且对猪油(动物油脂)的吸附能力高于对花生油(植物油脂)的。当OPTDF颗粒120目时，对猪油和花生油的吸附效果较好，分别为(0.903±0.041)，(0.791±0.024) g/g；增加目数，其保持油脂在内部的能力变小，不利于油脂吸附。

2.2.2 对胆酸钠的吸附效果 由表2可知，OPTDF对胆酸钠有一定的吸附能力，胆酸钠浓度越高、OPTDF粒径越小其表面积越大、吸附时间越长，其对胆酸钠吸附量也越大。当OPTDF颗粒160目、胆酸钠浓度3 mg/mL、吸附时间4 h时，OPTDF对胆酸钠的吸附量最高，为(121.320±0.606) mg/g。

2.2.3 对胆固醇的吸附效果 OPTDF对胆固醇的吸附量在不同pH下存在差异，模拟人体胃、肠道pH值分别为2.0，7.0。由表3可知，模拟人体胃部环境时，当OPTDF颗粒160目、吸附时间4 h时，OPTDF对胆固醇的吸附量为(12.391±0.329) mg/g；模拟人体肠道环境时，当OPTDF颗粒160目、吸附时间4 h时，OPTDF对胆固醇的吸附量为(13.235±0.462) mg/g。试验表明，OPTDF在酸性、中性环境中具有吸附胆固醇的能力，且中性环境下吸附效果较强。

表1橄榄渣总膳食纤维颗粒大小对油脂吸附性能的影响

Table1AdsorptionpropertiesofdifferentparticlesizeofOPTDFtooil

颗粒大小/目吸附量/(g·g-1)猪油花生油200.191±0.0110.161±0.013400.275±0.0140.258±0.010800.485±0.0130.327±0.0161200.903±0.0410.791±0.0241600.424±0.0210.393±0.018

表2 橄榄渣总膳食纤维颗粒大小对胆酸钠吸附性能的影响

表3 橄榄渣总膳食纤维颗粒大小对胆固醇吸附性能的影响

表4 橄榄渣总膳食纤维颗粒大小对吸附性能的影响

2.3 橄榄渣膳食纤维的结构表征

2.3.1 XRD分析 由图1可知，OPTDF和OPIDF在2θ为22.35°处出现强衍射峰，在2θ分别为15.96°，34.68°处出现两个弱衍射峰，2θ为15.96°对应纤维素晶体的101晶面，2θ为22.35°对应晶体的002晶面，2θ为34.68°对应晶体的004晶面，从而可以确定OPTDF和OPIDF属于纤维素I型[26-28]。利用Segal公式求得OPTDF、OPIDF的相对结晶度分别为46.07%，41.39%。而OPSDF仅在2θ为29.16°处有一个弱的宽峰，基本判定OPSDF属非晶态结构。

图1 3种膳食纤维的XRD图谱

图2 橄榄渣可溶性膳食纤维的

图3 橄榄渣不可溶性膳食纤维的

2.3.3 SEM分析 由图4可知，当放大倍数为2 000倍时，橄榄渣中存在较多的纤维束，且有一定的螺旋程度，交织缠绕成较疏松的块状结构，表面较为粗糙，有较多不同程度的沟壑及孔隙，横截面呈管状趋向于不规则的多边形，管壁粗糙，空腔位于中心部分，纤维表层的沟壑与中心的空腔相连，形成较疏松的网状结构；当放大倍数为5 000倍时，纤维的空间网状结构十分疏松，孔隙较大，且表面有较多的突起；当放大倍数为15 000倍时，在纤维外表的沟壑及孔隙间有较多较细的短纤维，使得橄榄渣膳食纤维的比表面积增大。

图4 橄榄渣扫描电镜图

由图5可知，当放大倍数为5 000倍时，OPSDF整体结构无规则且孔隙繁多，空腔较大，无束纤维，表面粗糙，隐约可见OPSDF的片状层结构。当放大倍数为7 000倍时，OPSDF的片状层多孔隙结构明显易见，且边缘较为不光滑。

图5 橄榄渣可溶性膳食纤维的电镜扫描图

由图6可知，当放大倍数为2 000倍时，OPIDF存在较多的纤维束且有一定的螺旋程度，交织缠绕形成了空腔较大、孔隙较多的网状结构，表面较为不平整，凹槽较多且深。

图6 橄榄渣不溶性膳食纤维的电镜扫描图

3 结论