苹果酚类物质与膳食纤维的结合作用

冯舒涵，易建勇，毕金峰，李 璇，马有川，杜茜茜

（中国农业科学院农产品加工研究所 农业农村部农产品加工综合性重点实验室 北京 100193）

苹果（Malus domestica Borkh.）作为蔷薇科植物，因较沁人的口感和较高的营养价值而成为目前世界上种植最广泛的重要温带水果。根据《粮农组织统计年鉴》，截止至2017年，世界苹果产量约为8 300 万t，其中我国2017年的苹果产量约为4 100 万t，占世界苹果产量的49%（FAO 2017）。

根据植物化学，苹果中富含多种营养成分，包括多种维生素和人体必需微量元素[1]，还含有多种植物活性成分，如植物甾醇，β-胡萝卜素和酚类物质[2]。苹果中的酚类物质主要分为5 大类，分别为黄烷-3-醇、黄酮醇、二氢查耳酮、羟基苯甲酸以及花色苷[3]。流行病学研究表明，苹果对人体健康的生物活性很大程度上得益于苹果中存在的大量酚类物质，它们可通过保护细胞免受自由基的破坏而充当有效的抗氧化剂，研究表明，苹果酚类物质可有效降低患心血管疾病的风险[4-5]，抑制肝毒素活性[6-7]，降低Ⅱ型糖尿病的风险[8]。此外，酚类物质还通过参与脂肪分解和脂肪酸氧化的基因调控来抑制肥胖[9-10]。

酚类物质在人体中被吸收利用的程度将直接关系到其生物功能。通常，苹果组织中的酚类物质主要位于液泡中，被细胞的液泡膜、细胞膜和细胞壁包裹[11]。人体若要吸收酚类物质，必须先破坏细胞结构，使酚类物质穿过细胞壁屏障，从食物基质中释放，并通过被动扩散或主动运输作用被小肠上皮细胞吸收，通过血液循环进入肝脏和肾脏，被进一步代谢形成次生代谢产物，在体内的目标组织和细胞中发挥作用[12-13]。目前大量的研究表明，酚类物质可通过氢键，疏水相互作用以及范德华力等非共价相互作用力与膳食纤维结合，将酚类物质携带到下消化道，也是膳食纤维的基本功能之一。苹果中大量的酚类物质与不易消化的膳食纤维一起，途经小肠并直接积聚在结肠腔中，在那里被肠道菌群降解或发酵，从而降低天然酚类物质在小肠期间的可及性[12，14-15]。

酚类化合物与相关膳食纤维的结合，对增强食品的生物活性和营养品质具有潜在影响。最近研究表明，食品中酚类物质与碳水化合物的复合物形式存在的几率高于简单的酚类物质[16]。研究人员针对酚类物质与膳食纤维的结合作用开展了很多研究。苹果作为日常酚类物质与膳食纤维的主要提供者[17]，目前尚缺乏关于二者互作的系统总结。本文简要总结苹果酚类物质的最新研究成果，包括其酚类物质组成、膳食纤维组分及其两者之间的结合作用。

1 苹果酚类物质的组分与含量

酚类物质是植物通过草莽酸或乙酸酯途径天然分泌的非营养性生物活性物质，其结构特征是具有至少一个或多个羟基的芳香环[18]。通常，根据碳原子数和基本骨架的结构，将酚类物质分为几个不同的组类，植物组织中天然存在的酚类物质可分为两类：类黄酮和非类黄酮[19]。黄酮类物质作为最大的一类酚类化合物，其基本结构为二苯丙烷，由3 个碳桥连接的两个芳香环构成其母体[20]。而酚酸物质是苹果中主要的非类黄酮，其中最普遍的是没食子酸，该成分是可水解单宁的生物合成前体，而它的共轭衍生物是苹果中占比最高的羟基肉桂酸酯[18]。

苹果以及苹果产品作为在人类日常膳食中被主要消耗的水果，成为了饮食中酚类物质主要的良好来源，有研究表明，苹果中总酚类物质平均含量介于523.02～2 723.96 mg/100 g dw 之间[21]。苹果果实中发现的主要类黄酮物质主要分为黄烷-3-醇、黄酮醇、花青素和二氢查耳酮四大类[22-23]。苹果中富含的黄烷-3-醇主要包括 （+）-儿茶素，（-）-表儿茶素及其二聚体原花青素B2以及低聚原花青素。黄酮醇通常在自然界中以O-糖苷形式存在，苹果中存在的主要黄酮醇是槲皮素的糖苷形式，主要包括槲皮素-3-O-葡萄糖苷、槲皮素-3-O-半乳糖苷、槲皮素-3-O-鼠李糖苷等[17]。苹果中存在的花色苷主要的糖基种类包括葡糖苷和半乳糖苷，有时还存在极少量的阿拉伯糖苷[24]。苹果中的主要二氢查耳酮包括以糖苷形式和游离形式的根皮素，以根皮苷为主要成分。苹果果实中非类黄酮主要包括羟基苯甲酸（如没食子酸、原肉桂酸）和羟基肉桂酸（如咖啡酸、对香豆酸）。苹果中主要的酚酸物质为绿原酸，是咖啡酸与酒石酸或奎尼酸的共轭物，有研究表明，每个苹果约含有19.6～55.8 mg 的黄烷3-醇，17.7～33.1 mg 的黄酮醇以及0.6～80.3 mg 的绿原酸[25]。

苹果中酚类物质的含量与组成通常会随着品种、成熟程度、组织部位等内在因素而发生显著差异，此外，诸如栽培方式、地理环境、储存条件等外在因素也会对酚类物质的含量以及组成产生影响[26]。

当对67 个苹果品种的酚类成分进行检查时，发现苹果品种是引起苹果酚类物质含量变化的主要因素之一，数据表明，与旧品种相比，苹果的新品种具有更高的生物活性化合物价值[21]。但Jakobek 等[27]在考察13 种传统苹果品种以及商业品种的果肉和果皮中的酚类分布时，发现传统苹果品种中的酚类化合物含量超过了苹果新的商业品种。这个结果被Kschonsek 等[22]所支持，他们指出传统品种苹果的酚类物质含量与新品种酚类物质含量存在显著差异，老苹果品种的抗氧化能力比新品种的强30%。此外，数据表明红肉苹果品种的果肉或果皮中的酚酸、花色苷以及二氢查耳酮比白肉苹果含量高[28]。

大量的报道证实苹果果肉和果皮之间酚类化合物的定性分布具有显著的差异性。研究表明，果皮中酚类化合物的浓度和组成明显高于果肉[29]。Guo 等[30]在对145 个品种苹果皮的酚类物质进行了广谱分析，发现酚类物质含量显著依赖于苹果品种的变化，苹果皮的总酚浓度范围为363.9～2 516.9 μg/g FW，花青苷仅在红色苹果皮的品种中被检测到，含量为67.8～371.6 μg/g FW，黄烷醇和二氢查耳酮分别占总酚类物质的8.8%～66.1%和8.58%～61.2%。在大多数情况下，苹果皮中的大部分酚类化合物的组分含量远远高于苹果果皮中的含量，但值得注意的是，一些品种的苹果果肉中的绿原酸含量略高于果皮中的含量，如富士、司米斯和粉红女士等[31]。此外，有研究表明，苹果皮的总酚类物质含量是苹果果肉的1.2～3.3 倍，苹果皮的总抗氧化性是苹果果肉的1.5～9.2 倍，证实了苹果与果皮一起食用对健康有益[32]。

苹果成熟度也是影响苹果酚类物质含量与组分的重要内因，Renard 等[33]对两个酿酒苹果品种开花后的35～100 d 进行观察，发现苹果果肉中的类黄酮（如黄烷-3-醇、二氢查耳酮和黄酮醇）浓度急剧下降，而羟基肉桂酸的浓度下降似乎较慢。通常，果皮和内果皮中的酚酸和类黄酮会随着成熟而减少，然而，这种成熟的变化与苹果品种有关[34]。对于栽培方式对苹果酚类物质的影响，Veberic等[35]通过比较分别来自奥地利和斯洛文尼亚的有机种植的和综合生产的11 个苹果品种，发现与综合生产的苹果品种相比，有机种植的苹果肉中表现出更高的酚类物质含量，可能是有机植物对胁迫的反应可以使苹果产生更多酚类物质。研究表明，来自低地气候的苹果（金冠苹果品种）中总羟基肉桂酸、总二氢查耳酮和总黄烷-3-醇含量均高于生长于中山气候下的同品种苹果[36]。相似的，来自不同经度、纬度和微气候环境下的相同品种苹果在相同条件下贮藏，发现种植在南部地区的苹果中的黄酮醇降解最显著[37]，证明了地理环境因素对苹果酚类物质的影响。

2 苹果中主要的膳食纤维组分与结构

膳食纤维是指抗人体小肠消化吸收的碳水化合物聚合物，通常分子结构中具有10 个或更多的结构单元，根据溶解度可以分为不可溶性膳食纤维（IDF）和可溶性膳食纤维（SDF）[38]。苹果中主要的不可溶性膳食纤维包括纤维素、半纤维素，主要的可溶性膳食纤维为果胶[39]。纤维素是线性的同质生物聚合物，由D-葡萄糖单元的长链通过β-1，4-葡萄糖苷键连接在一起[40]。一般在植物细胞壁中，纤维素被包埋在由果胶、半纤维素、结构蛋白质和一些酚类物质构成的复杂基质中，从而形成了一种类似三维矩阵的刚性结构，是控制细胞壁机械性能的主要成分[40-41]。纤维素微纤维内存在多个氢键，有研究表明，在纤维素分子链内一个葡萄糖残基的环氧与相邻残基的C3 羟基氢之间，以及在相邻链的羟基氢与羟基氧原子之间均会形成氢键[42]。

与纤维素不同，半纤维素在不同的细胞类型和不同的物种中存在很大的差异。半纤维素以各种形式存在于细胞壁中，例如木葡聚糖，葡甘露聚糖和葡糖醛酸阿拉伯糖基木聚糖，其中木葡聚糖含量最高[43]。木葡聚糖一般具有由β-1，4-连接的D-葡萄糖单元主链，主链上的部分葡萄糖残疾被α-D-木糖取代，其中一部分木糖进一步被β-D-半乳糖取代[44]。而苹果作为双子叶植物主要的半纤维素分布在次生细胞壁上。木葡聚糖通过氢键作用包覆微原纤维的纤维素，并跨越相邻的纤维素分子，从而将它们连接在一起，在细胞壁力学中起着重要作用，并调节苹果的组织机械性能[45]。此外，微纤维表面与半纤维素之间形成的大量氢键可能同时负责木聚糖、木葡聚糖和葡甘露聚糖在细胞壁中的不溶性[42]。

果胶多糖是一种高度复杂且异质的碳水化合物聚合物，被认为是自然界中结构最复杂的多糖。它们是苹果胞间层和初生壁的特征，是一组富含半乳糖醛酸（GalA）、鼠李糖、阿拉伯糖和半乳糖的多糖组成，虽然不同的果胶精细结构极为不同，但均包含至少65%的半乳糖醛酸[46]。果胶多糖结构域主要包括同型半乳糖醛酸聚糖（HG），鼠李糖半乳糖醛酸聚糖（RG-I）和鼠李糖半乳糖醛酸聚糖II（RG-II）。其中，HG 是含量最高的一种结构域，约占果胶的65%以上，是由α-1，4-葡萄糖苷键连接的GalA 线性均聚物，通常在O-6 羧基上被部分甲基酯化，并构成果胶结构中的“平滑区”[47]。RG-I约占20%～35%的果胶，包含[-α-D-GalA-1，2-α-L-RG-1，4-]n 的二糖重复单元的主链，具有阿拉伯聚糖（支链和直链），半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖的侧链[48]。RG-II 是3 种果胶结构域中结构最复杂的，约占果胶的10%，并具有HG 的基本GalA骨架和与GalA 残基相连的富含中性糖侧链，RGI 和RG-II 结构域一起构成了果胶的“毛发区”[49]。果胶和纤维素微纤维是初生细胞壁的主要成分，果胶的结构域RG-I 具有通过氢键连接到纤维素上的能力，这些相互作用决定了初级植物细胞壁的最终结构、质地和机械性能[50-53]。研究表明，苹果细胞的细胞壁中约有40%的果胶并呈现高甲酯化度特征[54]。

3 苹果酚类物质与膳食纤维的结合作用

3.1 苹果酚类物质与纤维素的结合作用

苹果酚类物质可以与纤维素发生结合，大量研究表明，纤维素是与酚类物质结合的主要膳食纤维成分之一[13，55]。Liu 等[55]在研究苹果中主要的酚类物质原花青素B2、根皮素和表儿茶素与纤维素的结合时发现这些酚类物质与纤维素发生吸附的顺序为原花青素B2＞根皮素＞表儿茶素，酚类物质先在纤维素表面上结合位点进行初始结合，并随着酚类物质的扩散到纤维素网络中进行进一步的结合。该过程也被另一项研究所支持，Phan 等[56]研究表明阿魏酸、没食子酸、绿原酸、儿茶素和花青素-3-葡糖苷以类似的结合方式与纤维素发生吸附作用，此外，与其它的酚类物质相比绿原酸的结合率较低。大量学者针对酚类物质与含有纤维素的细胞壁材料之间的结合作用进行了相关研究，例如，在观察苹果中主要含有的酚类物质（儿茶素、阿魏酸和花青素3-葡萄糖苷）与纤维素基复合材料（纤维素、纤维素-阿拉伯木聚糖、纤维素-木葡聚糖和纤维素-果胶）结合的研究中，发现在这些复合物中，纤维素是所研究的酚类物质的主要吸附材料，这个结论也被另一项关于苹果细胞壁物质与原花青素吸附作用的研究所支持[57-58]。

3.2 苹果酚类物质与半纤维素的结合作用

由于半纤维素是杂聚物，由多种多聚糖（木聚糖、葡糖醛酸木聚糖、阿拉伯木聚糖、葡甘露聚糖和木葡聚糖）构成，所以针对苹果中的酚类物质与半纤维素之间的结合作用的研究还较少。研究表明，苹果中的酚类物质相较于非刚性亲水的木葡聚糖和阿拉伯聚糖，更倾向于与刚性疏水性纤维素聚合物结合。阿魏酸和花青苷与纤维素-木葡聚糖的结合程度略高于纤维素，表明木葡聚糖在酚类物质与细胞壁之间的结合过程中的轻微作用[57]。这个结论被一项关于葡萄的研究所支持，木葡聚糖和杂甘露聚糖的组合增强了纤维素基质内原花色素的吸附，交联的木葡聚糖对原花青素的亲和力高于纤维素[59]。此外，有研究比较了甜菜阿拉伯聚糖和苹果阿拉伯聚糖与酚类物质（绿原酸、根皮素和原花青素）的吸附行为，发现原花青素与苹果阿拉伯聚糖的吸附亲和常数更高，绿原酸和根皮素更倾向于与线性阿拉伯聚糖发生结合作用。这可能是因为线性阿拉伯聚糖通常与螺旋结构相关，这个特性可能有利于通过聚合物缠结形成疏水域[60]。此外，有研究表明表儿茶素没食子酸酯可以通过与木葡聚糖结合作用促进木葡聚糖的凝胶化[61]。

3.3 苹果酚类物质与果胶的吸附作用

关于苹果酚类物质研究表明，与纤维素、淀粉和木葡聚糖相比，吸附等温线清楚地表明酚类物质对果胶具有更高的吸附亲和力，且随着果胶甲基化度的增加[62]。此外，有研究表明，苹果果胶在膳食纤维比例的变化导致了苹果酚类物质与碳水化合物复合物的结合差异性[14]。Le Bourvellec 等[63]用苹果膳食纤维成分（纤维素、木葡聚糖、果胶）的模型来研究细胞壁与原花青素的相互作用时发现，果胶和木葡聚糖与酚类物质相互作用存在选择性，果胶可以重新提取结合在细胞壁材料上的原花青素，而木葡聚糖对原花青素则没有明显的作用。同时，研究数据表明含有高果胶比例的纤维素基复合材料具有最高的吸附亲和力常数，这可能是因为纤维素-果胶复合物中，凝胶状的果胶网络形成了疏水口袋结构，增强了酚类物质与其的亲和力[57]。当比较果胶与纤维素对酚类物质的吸附容量时，发现果胶的吸附容量大于纤维素的吸附量，这可能是因为与内部具有大量氢键的纤维素相比，果胶具有更多与酚类物质的结合位点[64]。此外，酚类物质的存在可以显著影响苹果膳食纤维的可提取性，苹果中的原花青素对果胶（特别是高甲基化果胶） 的保护能力比对半纤维素的更明显[65]。但另一方面，Fernandes 等[60]表示果胶多糖和半纤维素多聚糖（如阿拉伯聚糖）在与酚类物质发生相互作用时存在协同作用。

4 酚类物质与膳食纤维主要相互作用力及影响因素

酚类物质与膳食纤维之间主要依靠非共价相互作用力进行吸附，主要包括氢键、范德华力和疏水性相互作用[66-68]。酚类物质与膳食纤维的分子结构中的许多羟基为形成氢键提供了可能的形成位点[39]。有研究表明，在反应体系中添加能够破坏氢键离液剂（如尿素）的溶剂，也导致酚类物质与细胞壁材料之间的结合减少，证实了氢键对于两者之间相互作用的重要性[58]。随着氢键的形成，酚类物质与膳食纤维分子之间的距离也随之变短，从而发生了范德华力[69]。此外，疏水性相互作用是水不溶性或具有低溶解度的分子（例如非极性分子）之间的相互作用，这些疏水分子聚集在一起，从而尽可能减少与水的接触。一些膳食纤维如纤维素、木聚糖等具有一定的疏水性，同时，酚类物质分子结构都至少具有一个或多个疏水性芳香环，使其两者之间有发生聚集的可能性，并发生疏水性相互作用力[15]。研究表明，通过添加二恶烷或乙醇来降低反应体系极性会破坏原花青素与细胞壁材料之间的疏水相互作用，极大地限制了两者之间的结合，证实了疏水作用对结合作用的重要性[58]。此外，有研究表明酚类与膳食纤维的结合也同时受电荷的影响。例如，对于带负电的酚酸物质与富含半乳糖醛酸的果胶的吸附受电荷排斥效应的影响，导致相较于其它膳食纤维果胶的吸附量低[57]。同样的，由于细胞壁果胶中具有较低的果胶酸，元帅与司米斯品种的苹果细胞壁对绿原酸的吸附较高[14]。通常，酚类物质的结构和膳食纤维的结构都能对两者之间的非共价相互作用力的形成产生影响，同时一些环境因素如pH 值、温度、离子强度均会对酚类物质与膳食纤维之间的吸附量产生影响。

4.1 酚类物质的结构

据研究表明，酚类物质的分子结构会影响酚类物质与膳食纤维之间的吸附亲和力[39，70-71]。特别是分子结构中的各官能团如羟基、糖基、甲氧基等[72]，酚类物质的芳香环的柔性和数目[55-56]、空间配置[73]和分子大小[56]均对酚类物质与膳食纤维的吸附特性产生影响。

Wang 等[72]对36 种酚类物质的吸附特性进行研究的过程中发现酚类物质的甲基化和甲氧基化与它和可溶性燕麦β-葡聚糖之间的吸附呈负相关关系，黄酮类化合物上的3 个或更少的羟基促进了亲和力，而4 个或更多的羟基则降低了亲和力。同样地，飞燕草素-3-O-葡萄糖苷（具有3 个羟基） 与果胶的亲和力比矢车菊素-3-O-葡萄糖苷（具有2 个羟基）具有更高的亲和力，表明酚类物质分子结构中的羟基对非共价相互作用力的影响[74]。另一项研究表明，没食子酰基的数目与结合强度呈正相关，表明疏水相互作用在缔合中起作用[75]。另一方面，对于多聚酚类物质原花青素而言，其与苹果细胞壁的结合能力在很大程度上取决于该酚类物质的聚合度和组成[63-76]。原花青素的分子大小、没食子酸酯化程度与膳食纤维的结合能力呈正相关关系，与没食子酸酯化程度相比，酚类物质的分子大小在决定结合作用中更为重要[77]，这可能是因为较大的原花青素具有更多的与膳食纤维相互作用结合位点[65]，同时，Mamet 等[73]表示没食子酸酯部分的存在提供了更多的羟基基团，可以增强结合。

Liu 等[55-56]对酚类与膳食纤维相互作用的研究中提出酚类构象柔韧性和芳香环的数量的重要性，酚类与纤维素的吸附量随着酚类物质芳香环数量和构象刚性的增加而增加，分子结构中具有更多芳香环的酚类化合物与纤维素的结合更牢固，这可能是因为分子结构中具有更多的疏水性芳香环的酚类与纤维素形成疏水相互作用的可能性更大。此外，酚类的空间构象也会对结合产生影响，有研究表明，与B 型的原花青素相比，A 型原花色素对果胶具有更高的吸附亲和力。可能是由于A 型分子构象更细长，所以与果胶拥有更多的接触位点，从而增加了其对果胶的亲和力[73]。

4.2 膳食纤维的分子结构

类似于酚类物质结构，膳食纤维的结构也会对结合过程产生影响，主要包括膳食纤维组成单元中的羟基的数量、聚合程度以及空间构象[55，78]。有研究表明，原花青素更容易与高度甲基化的果胶发生相互作用，具有较高的果胶甲基化程度可能降低花青素提取率[65，79]。相同的结果被Watrelot等[80]证实，并解释高甲酯化果胶可能更利于疏水相互作用的形成，同时，果胶的酯化也可能增加果胶主链的柔韧性，使其更容易与原花青素发生吸附。此外，果胶的中性糖侧链会限制果胶和原花青素之间的相互作用，原花青素与果胶RGⅡ结构域和阿拉伯聚糖链具有非常低的吸附常数，而RGI结构果胶与高聚合度的原花青素具有较高的吸附量[81]。相似的，数据表明具有更多的线性结构的果胶是与花青素相互作用的主要形式，具有线性结构的果胶结合的花色苷含量比具有更多支链结构的果胶高4 倍[82]。这可能是较高的中性糖分支导致果胶结构更紧密，较高的空间位阻可能限制相互作用过程中结合位点的可及性，而果胶的线性部分由于空间位阻小可以允许更多原花青素的堆叠/缔合[80-82]。

膳食纤维的空间构象可能在吸附作用中发挥着重要作用，由于膳食纤维是可以形成具有疏水性空腔且具有各种孔径的线性分子或支链分子，所以有人提出膳食纤维可以通过胶凝作用来形成疏水口袋来捕获酚类物质[76]。酚类物质可以与膳食纤维表面的结合位点进行结合并进一步在这个基础上发生相互堆积，这个过程为酚类物质与膳食纤维的结合[74]。当膳食纤维在其结构中形成疏水空腔或孔洞，则酚类物质可以渗透到这些疏水口袋中，并发生以疏水相互作用为主导的结合[83]。因此，酚类物质的分子大小将显著影响这种结合方式，有研究发现分子较大的多聚原花青素会被排除在细胞壁空隙之外[63]。此外，一些可以显著改变细胞壁的微结构的食品加工方式（如干燥），减少膳食纤维的孔隙度并使细胞壁结构更加紧密，也会限制酚类分子以这种方式发生结合，有研究表明，烤箱干燥和冷冻干燥均会显著减少表儿茶素和根皮素与苹果细胞壁物质的吸附量[14]。另一方面，有研究表明，对于膳食纤维的改性或化学修饰也会对其酚类吸附性产生影响，数据证实改性葡聚糖可以形成带有疏水核的胶束状复合体，有利于捕获疏水酚类物质，而亲水性外壳则保持改性膳食纤维更好地分散在水中，同时，纤维胶束的大小和稳定性对其与酚类物质的相互作用非常重要[84-86]。

4.3 反应体系的pH 值

pH 值会通过变化酚类物质的稳定性和构型而影响酚类物质与膳食纤维的吸附作用。Phan 等[87]发现pH 值（3～7）是影响纤维素与某些酚类物质（花青素-3-葡萄糖苷、阿魏酸、儿茶素）之间结合的最主要因素。研究表明，pH 值可以通过改变花色苷的构型而极大地影响了花色苷与膳食纤维之间的相互作用，花青素-3-葡萄糖苷与果胶的结合随pH 值从3 增加到5 而增加，然后随pH 值降低到7 而降低[88]。这可能是因为在低pH 值下，中性的假碱或查尔酮形式的花青素更为普遍，不利于其与果胶的相互作用。而随着pH 值的增加，带正电荷的黄酮阳离子形式的花青素增加，极大地促进了其与果胶的羟基和羧酸根基团发生相互作用[74]。而对于水解带电负性的酚酸物质，研究表明，随着pH 值的增加，溶液中绿原酸在苹果细胞壁上的吸附量降低，由于果胶和绿原酸两者在pH＞3.5 时大多带负电，这将导致结合量降低，这也证实了静电相互作用在膳食纤维和带电酚类化合物之间的相互作用中起主要作用[14]。此外，酚酸物质在较低的pH 值下更稳定，而较高的pH 值会引起这些酚类物质发生不可逆的变化[89]。另一方面，数据表明pH 值对于中性酚类物质 （如儿茶素、原花青素）的吸附量几乎没有影响，证明离子或静电相互作用对中性酚类化合物与膳食纤维之间的相互作用贡献很小。

4.4 反应体系的温度

与pH 值相比，温度是影响相互作用的第二大主导因素[87]。温度对非共价键的形成具有显著影响，羟基的产生是一个放热过程，而疏水相互作用是一个需要能量的吸热过程[90]。因此，如果温度升高导致缔合的增加，则可能发生疏水相互作用。相反，如果温度升高导致缔合力降低，则氢键的可能性更大[63，76]。Phan 等[87]对酚类物质在温度范围（4～37 ℃）对纤维素的吸附能力进行观察，发现各酚类物质在各种温度下均表现出对纤维素的良好吸附性。花青苷的结合能力在4 ℃时最佳，阿魏酸在20 ℃时的吸附量最大，而儿茶素的吸附不受温度的影响。此外，有研究表明随着温度升高（20～60 ℃） 会降低酚类物质在β-葡聚糖上的吸附，证明了氢键对于两者之间结合作用的重要性[69]。然而，Zhu 等[91]发现在阿魏酸与富含阿拉伯聚糖的果胶之间的相互作用中，随着温度的升高（30～40℃），两者之间的结合也随之增加，然而当温度进一步升高（40～50 ℃），两者的吸附作用又呈现下降趋势。因此，温度对结合的影响还很大程度上取决于酚类物质的种类。

4.5 反应体系的离子强度

离子强度作为重要的环境因素也会影响酚类物质与膳食纤维之间的吸附量，有研究表明，离子强度的变化可以直接反映酚类物质与膳食纤维之间疏水相互作用的强度，因为反应体系下的离子强度将直接影响疏水分子聚集程度[13]。如果两者结合随着离子强度的增加而增加，则疏水性相互作用更可能是相互作用过程中的主导作用力[2]。Phan 等[87]通过向反应体系中添加不同浓度的Na-Cl 来改变环境的离子强度，发现花青素-3-葡萄糖苷在不添加NaCl 的条件下吸附能力最强，而阿魏酸在33 mmol/L NaCl 浓度下具有最好的吸附能力，儿茶素的吸附强度则不受NaCl 浓度的影响。Le Bourvellec 等[92]发现原花青素与苹果细胞壁的结合随离子强度的增加而略有增加。此外，Gao 等[93]将反应体系中的NaCl 和乙醇的浓度增加到0.5 mol/L，发现表儿茶素没食子酸酯与燕麦β-葡聚糖之间的结合以线性方式降低，这表明疏水相互作用是这两者相互作用的主要驱动力。

因此，反应体系下的环境条件在酚类物质与膳食纤维的相互作用中起着重要作用，pH 值、温度和离子强度均会影响两者之间的结合能力。有研究表明，一旦酚类物质与细胞壁结合，改变环境条件可以将酚类物质重新从复合物中释放出来[94]，所以有必要对酚类物质与膳食纤维复合物在人体消化道环境下的变化进行进一步研究。

5 结语

本文在总结了苹果中酚类物质的组分含量和苹果中主要的膳食纤维组成结构的基础上，整理了近几年关于苹果酚类物质与膳食纤维结合的研究，并对影响两者结合量的主要影响因素进行逐一梳理，包括酚类物质与膳食纤维的化学结构以及反应体系下主要的环境因素。苹果酚类物质与膳食纤维的结合作用作为在食品体系中被低估的问题，将显著影响酚类物质在小肠期间的生物可及性，并进一步影响酚类物质的生物活性和消化行为。在此基础上，仍有一些问题尚需进一步研究，如苹果中含有的多种不同类型碳水化合物聚合物，各种类型的膳食纤维在与酚类物质结合过程中相互的协同/拮抗作用目前还没有展开充分的研究。此外，在真实食品体系下不同食品加工技术所引起的苹果膳食纤维结构变化对膳食纤维与酚类物质结合作用的影响尚不全面。同时，环境条件的变化将会改变酚类物质与膳食纤维之间的非共价相互作用力，苹果体系中的酚类物质与膳食纤维的复合物在被人体摄入后在胃肠环境中的消化行为的改变仍有待进一步的补充与深入研究。