柑橘膳食纤维理化性质、生理功能及其在食品中的应用研究进展
2022-12-30陈贵婷吴思宇戴易祎潘思轶
陈贵婷,胡 坦,徐 阳,徐 港,田 蕾,吴思宇,戴易祎,潘思轶
(华中农业大学食品科学技术学院,环境食品学教育部重点实验室,果蔬加工与品质调控湖北省重点实验室,湖北 武汉 430070)
随着人们对膳食纤维(dietary fiber,DF)认识的不断深入,其定义也在不断完善。1953年,Hipsley首次提出了“膳食纤维”的术语,将纤维素、木质素以及半纤维素等植物细胞壁的主要组成成分统称为DF[1]。1972年,Trowell基于其可食性及抗消化性将DF定义为“不能被人体消化酶水解的植物细胞壁多糖和木质素”[2]。此后,美国国际谷物化学家协会、澳大利亚和新西兰食品标准和国际食品法典委员会等权威机构对DF的定义进行了多次修订[3]。在2008年11月,国际食品法典委员会就DF定义达成最终协议,将其定义为具有10个或以上单体链节的碳水化合物,不能够被人体小肠内生酶水解,且属于以下范畴:一是天然存在于消费食物中的可食用的碳水化合物;二是由食物原料经物理、酶或化学法获得的碳水化合物;三是对健康表现出有益生理作用的人造碳水化合物聚合物[4]。DF来源广泛,主要包括水果、蔬菜、坚果以及谷物[5-7]。据报道,柑橘类水果是DF的良好来源[8]。
柑橘(CitrusL.)是芸香科(Rutaceae)植物,约有70种,其中甜橙、苦橙、宽皮柑橘、柠檬和葡萄柚最具有商业价值[9-11]。柑橘以其诱人的色泽、清新的香气和美味的口感,深受消费者喜欢。更重要的是,柑橘中含有多种功能性成分,包括DF、黄酮类化合物、精油和其他成分(如辛弗林、柠檬苦素和类胡萝卜素),具有丰富的营养价值,而受到越来越多的关注[12-15]。柑橘中DF含量尤为丰富(50.13~68.00 g/100 g干基),主要存在于柑橘皮渣中,其含量是果肉的1.4~4.2 倍(表1),其中不溶性膳食纤维(insoluble dietary fiber,IDF)含量是可溶性膳食纤维(soluble dietary fiber,SDF)的2~4 倍,与谷物和坚果相比,柑橘中SDF含量相对更高[16-18]。目前,柑橘DF提取方法主要包括酶法、化学-酶法、发酵法以及其他方法(如微波-碱法、微波-酶法和超声波-碱法等)[17,19-20]。桑嘉玘等[21]对比分析了酶碱法、复酶法、超声法和超声辅助复酶法4种提取方法对柚皮海绵层IDF理化性质、功能和结构的影响,结果表明超声辅助复酶法制备的柚皮海绵层IDF性质最佳。Talens等[22]采用热空气-微波干燥的方法从柑橘副产物中提取DF,其吸水膨胀力(water swelling capacity,WSC)有明显改善。
柑橘DF因其丰富的含量、优异的理化性质,如持水力(water holding capacity,WHC)、持油力(oil holding capacity,OHC)和WSC等(表1),以及优异的生物相容性和安全性,被广泛应用于食品、化妆品和制药行业[12]。孟哲等[23]研究发现与麦麸、豌豆、扁豆、梨和燕麦IDF相比,柑橘IDF的WHC、OHC和WSC更高,这表明柑橘DF具有更好的理化性质。此外,柑橘DF还具有一定的生理功能,对糖尿病、肥胖、心血管疾病以及肠道疾病等具有潜在的预防作用。因此,本文系统介绍了柑橘DF的理化性质、生理功能和在食品中的应用,还包括其分类、组成成分和结构特征,为柑橘DF的深入研究以及开发利用提供理论依据。
1 柑橘DF的分类及化学组成
从结构上讲,柑橘DF是由数以千计的单糖单元通过糖苷键连接而成的多糖[12]。根据其溶解性,柑橘DF可分为SDF(主要是果胶)和IDF(主要是纤维素、半纤维素和木质素)[7,37](图1)。果胶的分子质量为20~400 kDa,是复杂的异质多糖,通常包含3个区域:同型半乳糖醛酸(homogalacturonan,HG)、鼠李糖半乳糖醛酸聚糖(rhamnogalacturonan,RG)-I和RG-II[38-39]。HG区域,称为“平滑”区域,由α-1,4糖苷键连接的D-半乳糖醛酸(α-D-galacturonic acid,α-DGalA)组成的线性链,其中部分C6羧基被甲基化。RG-I区的骨架由α-L-鼠李糖和α-D-半乳糖醛酸残基交替组成。RG-II区含有12个不同的糖残基,通过20多个不同的糖基键连接在一起[40]。纤维素作为IDF的一种,是柑橘细胞壁的主要成分,是由数千个葡萄糖单元通过β-1,4糖苷键连接而成的直链。半纤维素是一种低聚合物,主链由木糖、甘露糖、半乳糖等五碳糖或者六碳糖通过β-1,4糖苷键连接而成,并且带有数量不等的支链,其支链的糖包括阿拉伯糖、半乳糖和葡萄糖醛酸[31,41]。木质素是由松伯醇、芥子醇和对羟基肉桂醇为骨架的苯基类丙烷聚合物,具有比较复杂的三维空间结构[18,31,42]。
图1 柑橘膳食纤维果胶(A)、纤维素(B)、半纤维素基本组成单元(C)和木质素基本组成单元(D)化学结构Fig. 1 Chemical structures of basic units in citrus dietary fiber pectin (A),cellulose (B), hemicellulose (C) and lignin (D)
表1 柑橘膳食纤维的理化性质Table 1 Physicochemical properties of citrus dietary fiber
2 柑橘DF的理化性质
2.1 持水力
WHC是指不受外力(除重力和大气压力)作用下,一定量样品所结合的水分含量[23]。柑橘DF含有许多亲水基团,因此具有较好的WHC。WHC范围为5.30~27.88 g/g,其中葡萄柚DF的WHC最高,其次是椪柑(表1),均显著高于香蕉(9.54 g/g)、葡萄皮(7.56 g/g)、菠萝渣(9.49 g/g)以及芒果皮(4.5 g/g)等其他水果DF[43-45]。根据来源和分析方法的不同,柑橘DF的WHC也存在差异,变化范围大致为自身质量的1.5~25.0 倍[16]。曾伟奇等[46]研究发现3种柑橘DF(1号、2号和3号)的WHC存在显著差异,其中1号WHC为21.58 g/g,远高于2号(8.59 g/g)和3号(5.26 g/g)。Huang Yaling等[47]研究发现利用挤压技术处理柳橙渣,可以改善其SDF的WHC,这可能是由于挤压过程中产生的高温,改变了DF的结构,使得水分被截留,从而影响了WHC。
2.2 吸水膨胀力
WSC是指一定量的样品浸没在过量水中所占体积[48]。柑橘DF的WSC范围为2.83~27.61 mL/g,其中金柚的WSC最高,其次是葡萄柚(表1)。WSC与DF的来源、结构以及与水的接触面积有关[5]。Wang Lei等[49]研究表明蒸汽爆破和硫酸浸泡联合处理橙皮SDF,使其WSC从4.83 mL/g增加到6.28 mL/g,这可能归因于蒸汽爆破造成DF结构发生变化,导致表面积的增加。此外,Deng Mei等[48]研究了6个品种柚子DF的理化性质,与沙田柚和玉环柚相比,琯溪蜜柚DF呈现出紧密堆叠的切片结构,增加了与水的接触面积,其多孔状表面能更好地截留住水分子,因此具有较好的WSC。
2.3 持油力
OHC是指一定量的样品所能结合的油含量。柑橘DF的OHC范围为1.14~8.20 g/g,其中葡萄柚的OHC最高,胡柚最低(表1)。OHC主要与柑橘DF的表面性质、总电荷密度、疏水性和加工方式有关,一般颗粒小的柑橘DF具有更好的OHC[50]。朱欣頔[41]研究表明,经过高压均质处理后,柑橘DF(平均粒径为10 μm)的OHC提高了4.33~6.49 倍,原因是高压均质处理使得柑橘DF粒径显著减小,由颗粒状变成多分支片状结构,同时在表面形成若干小孔,使其总表面积增加,从而增加了OHC。然而,过度研磨会严重破坏柑橘DF的孔隙结构,使得OHC随着颗粒尺寸的减小而降低[29]。
2.4 阳离子交换能力
柑橘DF中含有许多糖醛酸,其羟基、羧基和氨基等侧链基团可以产生类似弱酸性阳离子交换树脂的作用,能和Na+、K+等阳离子(尤其是有机阳离子)进行可逆交换[51]。因此,柑橘DF具有较高的CEC,范围为310~3 997 meq/kg,其中温州蜜柑果渣最高,其次是柳橙、柚子和温州蜜柑皮(表1)。CEC与柑橘DF的糖醛酸含量有关,这会受到柑橘DF的种类和处理方式的影响。顾欣等[33]研究发酵法提取柚皮IDF的理化性质发现,柚皮IDF比柚皮原粉具有更强的CEC。Huang Jiayi等[28]研究发现通过碱性过氧化氢处理的柑橘DF比均质处理具有更高的CEC,这可能是由于化学处理导致部分柑橘DF分解,而暴露出更多的羟基、羧基或氨基等侧链基团,与阳离子进行交换。
2.5 吸附能力
柑橘DF由各种多糖组成,分子表面具有许多的活性基团,可以吸附胆固醇、胆汁酸、葡萄糖以及肠道内的有害物质等有机物质,减少人体对它们的吸收[52]。目前研究较多的是柑橘DF与胆固醇和葡萄糖的吸附作用,这被认为是柑橘DF降血脂、降血糖作用的原因之一。在pH值为2时,柑橘DF的CAC最高可达到17.90 mg/g,在pH值为7时,CAC的范围为3.22~24.29 mg/g,温州蜜柑具有最好的CAC;GAC范围为0.54~23.3 mmol/g(表1)。据报道,柑橘DF的种类、处理方式和pH值是影响吸附能力的主要因素[32-33]。在相同pH值条件下,不同品种柚子DF的CAC存在显著差异,并且柚子DF在pH 7.0的CAC显著高于pH 2.0,这表明柚子DF在小肠中的CAC比胃更强[48]。Liu Yanlong等[53]研究表明,不同干燥方法对柑橘DF的GAC的影响有显著差异,其中冷冻干燥处理的DF的GAC最高,可以有效结合葡萄糖,降低血糖浓度。柑橘DF的这种吸附螯合能力与其生理功能密切相关。
2.6 黏度
黏度是DF在溶液中的物理性质,其大小不仅与物质的化学结构密切相关,还受到温度、pH值和加工条件等多种因素影响[5,52]。柑橘DF的黏度范围为3.10~36.33 mPa·s,其中脐橙DF的黏度最高,柠檬DF最低。Lundberg等[54]研究发现,当pH值为7时,黏度受温度变化影响最小;在相同pH值条件下,黏度随温度的升高先减小后增加,这是因为在温度升高时,柑橘DF中的纤维素和不溶性成分有助于黏度的稳定。由于柑橘DF溶液一般是非牛顿流体,其黏度随剪切速率而变化。不同品种的柑橘SDF黏度都随着剪切速率的增加而降低,当剪切速率为50 s-1时,橙子和柠檬SDF的黏度较低,贡柑SDF的黏度是柠檬SDF的2 倍,而柚子SDF的黏度最高,可达24.8 mPa·s[26]。
3 柑橘DF的生理功能
柑橘DF具有上述优异的理化性质以外,还具有预防糖尿病、肥胖、心血管疾病、癌症、肠道疾病以及其他疾病的潜在生理功能(表2)。
3.1 预防糖尿病
糖尿病已成为危害人体健康的主要疾病之一,研究发现,柑橘DF可以有效降低血糖,具有预防糖尿病发生的潜在功效。柑橘DF降血糖主要机制如下:1)柑橘DF因其疏松多孔的结构,具有良好的WHC、OHC和WSC,能减缓胃排空,增加肠道内容物黏度,有效吸附葡萄糖,并能抑制α-淀粉酶活力。Chau等[25]研究发现柳橙IDF对葡萄糖分子形成了物理屏障并将其截留在其网络结构中,从而延缓葡萄糖的扩散和吸收,另外还使α-淀粉酶活性降低了11.6%。2)柑橘DF能有效改善胰岛素敏感性,刺激肝糖原合成来降低血糖。Liu Yanlong等[55]研究表明,柑橘果胶的摄入使糖尿病大鼠的空腹血糖水平、葡萄糖耐受量和血脂水平得到明显改善,并通过调节磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3 kinase/protein kinase B,PI3K/Akt)信号通路降低胰岛素抵抗,改善糖尿病。此外,有研究发现柠檬DF可以通过恢复胰岛β细胞功能、提高葡萄糖激酶活力以及降低血清游离脂肪酸,促进肝糖原合成,降低血糖水平[56]。3)柑橘DF可以改善肠道菌群多样性和丰富度,并通过肠道微生物发酵产生短链脂肪酸(主要包括乙酸、丙酸和丁酸),参与葡萄糖代谢,控制血糖水平。Liu Huifan等[57]研究发现拟杆菌门占正常小鼠肠道菌群的80.74%,在高血糖小鼠肠道菌群中的丰度显著降低(60.78%),而喂食柚子SDF后,高血糖小鼠肠道中乳杆菌和普氏菌的丰度显著提高,这改善了小鼠肠道菌群的丰复度和多样性,并调节了血糖水平。Shtriker等[58]研究发现柑橘果胶改变了肠道菌群组成,增加了短链脂肪酸的产生,并改善了葡萄糖代谢。柑橘DF对于糖尿病预防作用的研究局限于体外实验和动物实验,缺乏临床试验的验证。
表2 柑橘膳食纤维的生理功能Table 2 Physiological functions of citrus dietary fiber
3.2 预防肥胖
柑橘DF可以通过调节消化吸收和代谢,延缓脂肪吸收,减少能量摄入,在预防肥胖方面具有潜在功效。首先,柑橘DF具有良好的WSC,能增强饱腹感,减少进食量。Sefcikova等[59]研究发现,柑橘果胶吸水膨胀,产生饱腹感,减少了摄食量,从而有助于抑制高脂肪饮食大鼠的体质量增加和降低肥胖风险的可能性。其次,柑橘SDF具有高黏度,能延缓营养物质的消化吸收。此外,柑橘DF还具有良好的WHC、OHC和CAC,可以增强对脂肪的吸附作用。张丽芳[60]研究表明与模型对照组相比,高剂量柑橘果胶组大鼠体质量在实验第5周后显著降低了10%,这是由于柑橘果胶有较好的黏性,影响了食物与消化酶的作用,减少对脂肪的消化吸收,使体质量得到了有效控制。许勇煌[34]研究发现柚皮DF对胆固醇和脂肪的吸附能力较强,降低了胆汁酸的合成与吸收,加快了脂肪物排泄,使粪脂率显著提高了50%,体脂率降低了37.9%,其中高浓度柚皮DF能减轻肥胖大鼠12.8%的体质量。柑橘DF对预防肥胖的推荐摄入量以及不同品种和类型的柑橘DF是否也具有预防肥胖的作用以及相关机制有待进一步研究。
3.3 预防心血管疾病
柑橘DF具有预防心血管疾病发生的潜在功效。柑橘DF表面疏松多孔,使胆固醇和胆汁酸更易被吸附,减少胆汁酸在肠道内的重吸收,促进粪便中胆汁酸排泄,阻碍胆固醇进行肠肝循环,从而降低血清中TC浓度。同时,柑橘DF具有较好的OHC,可以有效吸附脂肪,减少人体的消化吸收。王强等[61]研究表明柚皮DF表现出优异的降血脂功能,与高脂对照组相比,喂食柚皮DF组的大鼠体内血清中TC和总甘油三酯的含量分别降低了31.7%和30.2%,增加了高密度脂蛋白胆固醇含量,降低了低密度脂蛋白胆固醇含量以及动脉硬化指数。其次,温州蜜柑、锦橙、柚子、柠檬等柑橘DF具有较好的CEC,能与胃肠道中的Na+、K+进行交换,促进尿液和粪便中Na+、K+排出,从而降低血液中Na+/K+比值,起到降血压的作用,并且能截留、破坏和分解脂质,导致脂质的吸收减少,从而达到预防心血管疾病的效果[24,30,62]。此外,柑橘DF还可以通过抑制白细胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-18和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)等炎症因子的表达或者通过半乳糖凝集素-3抑制U937细胞与人脐静脉内皮细胞(HUVEC)的黏附作用来达到改善心血管疾病的功效[63-64]。尽管已有研究表明柑橘DF对心血管疾病具有一定的预防作用,但是涉及的相关机制还不太清楚,而且心血管疾病诱因较多且复杂,未来还需要大量实验进行有针对性地深入研究。
3.4 预防癌症
柑橘DF具有预防前列腺癌、结肠癌、乳腺癌和卵巢癌等的潜在功效。首先,柑橘DF具有WHC和WSC,能促进肠道蠕动,减少转运时间,增加粪便质量和体积并降低肠道内致癌物浓度。Fechner等[65]研究表明受试者每天摄入25 g柑橘DF,超过两周后,粪便量增加了33%,肠道转运时间减少了21%,并稀释了肠道内致癌物的浓度,对结肠功能有积极影响,有助于预防结肠癌。其次,柑橘DF可通过调节半乳糖凝集素-3的表达抑制癌细胞增殖和转移,促进癌细胞凋亡。Fang Tian等[66]研究发现柑橘果胶能通过抑制半乳糖凝集素-3的表达,诱导膀胱癌细胞周期停滞和细胞凋亡,显著抑制了肿瘤的生长(癌细胞增殖指数下降68%)。Wang Lei等[67]发现柑橘果胶可以通过抑制半乳糖凝集素-3表达,从而抑制GLUT-1的表达,降低巨噬细胞在缺氧环境中的生存能力,抑制小鼠乳腺癌的发展。此外,柑橘DF还能抑制癌细胞的转移能力,从而预防前列腺癌、卵巢癌和胃肠道癌等癌症[68-70]。目前很少有研究探讨不同类型或不同品种柑橘DF对预防癌症之间的关系。因此,未来研究应该进行大量的动物实验和临床试验,探究不同类型和不同品种柑橘DF对前列腺癌、结肠癌、乳腺癌等的预防机制,并针对性地提出特殊人群的推荐摄入量。
3.5 预防肠道疾病
肠道是人体重要的消化器官,也是最大的免疫系统。肠道疾病的发生与饮食密切相关,摄入适量的柑橘DF具有调节肠道菌群,改善便秘,维持肠道屏障免疫功能,促进肠道健康的潜在功效。
柑橘DF具有较强的WHC和WSC,可以通过增加粪便含水率和体积,刺激肠道收缩,增加排便频率,有效预防便秘的发生。彭林[62]研究发现,与空白组相比,柚皮DF组粪便干质量增加了2.5 倍,盲肠内容物和含水率也显著增加,表明柚皮DF可以促进排便,改善便秘。此外,Volpe等[71]研究发现狗摄入柑橘DF后,每日排便量和排便次数分别增加了35%和31%,消化平均保留时间缩短了15%,粪便中乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸浓度增加,这表明柑橘DF能促进肠道蠕动,缩短排便时间,具有预防便秘等肠道疾病的潜在作用。
柑橘DF可以通过肠道菌群发酵后产生短链脂肪酸,抑制TNF-α、IL-1β和IL-6等炎症因子表达,从而保护肠道紧密连接屏障的完整性,促进肠道健康[72]。另外,结肠的长度会影响DF发酵的效果,结肠长度增加能缩短发酵时间,提高发酵程度[73]。其次,柑橘果胶还能以中性糖侧链依赖的方式,调节肠道宿主细胞中IL-1β和IL-6的表达,以减轻结肠炎症[74]。此外,柑橘DF与巨噬细胞发生相互作用,激活了TLR,增强肠道免疫,对调节肠道功能产生有益影响。Vogt等[75]研究发现,柠檬果胶具有激活TLR和核因子κB(nuclear factor-kappa B,NF-κB)的能力,随着柠檬果胶甲基酯化程度的增加,活化程度越高,与对照组相比,甲基酯化程度74%的柠檬果胶对TLR和NF-κB的活化能力分别增加了8 倍和5 倍,并且柠檬果胶还能保护T84结肠上皮细胞,从而对肠道完整性和屏障功能起到保护作用。目前主要研究了柠檬和柚子DF对实验动物肠道疾病的预防作用,而对于其他品种和类型的柑橘DF对肠道疾病是否具有积极作用以及相关机制,还需要大量动物实验和临床试验进一步研究。
3.6 其他功能
近年来,随着对柑橘DF的广泛研究,人们还发现了一些其他生理功能,包括降低重金属毒性、抗氧化、免疫调节、抗过敏以及减轻更年期症状等。
柑橘DF的结构中含有大量的羧基和羟基,在水溶液中能发生电离,具有一定的CEC,对重金属离子有较好的吸附效果。易甜等[19]利用球磨处理柑橘DF,微粉粒度减小,增加了表面积和孔穴容积,导致羟基和羧基等吸附基团的暴露,增加了对金属离子的吸附能力。Torkova等[76]研究表明在MDCK1细胞模型中,质量浓度0.5 mg/mL柑橘果胶对镉离子的吸附能力强于汞离子,并能显著降低细胞毒性。柑橘DF对重金属离子的吸附能力为铅>铜>镉,且在酸性条件下吸附能力较强[31]。
柑橘DF主要通过清除自由基、螯合铁离子、抑制脂质的过氧化以及提高机体抗氧化酶活力起到抗氧化的作用。石秀梅[77]对比分析了柠檬、脐橙和麦麸DF的抗氧化特性,结果表明柠檬和脐橙DF对、·OH和2,2-二苯基-1-苦基苯肼(2,2-diphenyl-1-picrohydrazyl,DPPH)3种自由基的清除能力显著高于麦麸DF,其中清除DPPH自由基的能力是麦麸DF的2 倍,同时柠檬和脐橙DF还具有螯合Fe2+和抗脂质氧化的能力。张丽芳[60]研究发现柑橘果胶显著提高了超氧化物歧化酶(16%)和谷胱甘肽过氧化物酶(11%)的活力,降低了丙二醛水平,从而维持了机体氧化及抗氧化系统动态平衡,减轻了脂质过氧化作用。此外,干燥温度和粉碎方式对柑橘DF的抗氧化性也有影响[78-79]。
柑橘DF通过提高皮肤黏液和血清中的溶菌酶和过氧化物酶活力,改善黏膜和血液免疫反应,从而激活鱼类(如鲤鱼、罗非鱼)的免疫防御,增强抗病能力[80-81]。Suh等[82]发现小鼠喂食柠檬果胶的饮食,会导致派伊尔结(Peyer’s patch)内的粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子和IL-6分泌增加,这表明柠檬果胶能使免疫细胞激活,调节免疫系统。
陈剑兵等[83]对比分析了柑橘、豆渣和麦麸DF的抗过敏活性,随着DF剂量增加抗过敏活性增强,剂量超过1%后,增加趋势趋于平缓,更重要的是柑橘DF表现出更高的抗过敏活性。最近,有研究表明柑橘果胶可通过改善肠道微生物多样性和组成,调节短链脂肪酸的浓度,改善更年期引起的代谢紊乱,因此柑橘果胶在缓解更年期症状方面具有一定的潜力[84]。
4 柑橘DF在食品中的应用
由于柑橘DF具有优良的理化特性,而被广泛应用于肉制品、乳制品和焙烤制品等食品中。其主要作用体现在改善加工特性、提高感官品质、延长保质期、提高营养价值、替代脂肪以及稳定剂和乳化剂等。
柑橘DF与肉制品中的肌肉蛋白和肌球蛋白之间产生疏水相互作用,可改善肉制品的保水性和结构特性[85]。Perez-Santaescolastica等[86]研究发现柑橘IDF和SDF均能减少肉制品水分流失,增强持水性,同时添加适量浓度的柑橘DF有利于保持肉制品的良好品质。其次,柑橘DF不仅能增强肉制品的抗氧化和抑菌能力,延长保质期,还能降低亚硝酸盐含量,改善肉制品色泽。Pérez-Burillo等[87]通过对比分析柑橘DF、阿拉伯半乳聚糖和菊粉对干发酵萨拉米香肠抗氧化能力的影响,发现柑橘DF显著增强了其抗氧化能力,同时降低了大肠埃希氏菌/志贺氏菌的数量,延长保质期。Yalinkilic等[88]研究表明添加4%的柑橘DF能使土耳其干发酵香肠中的亚硝酸含量减少15%,对乳酸菌的生长具有积极影响,使色泽发生显著变化,添加量为2%时就能维持香肠较好的感官品质。
柑橘DF具有较高的WHC和WSC,有利于面筋结构的稳定,还能促进焙烤制品中淀粉与水的结合,提高焙烤制品持水能力,改善焙烤制品的品质,抑制淀粉老化,从而延长保质期。李华鑫等[89]研究发现柠檬DF添加量为1%时,面包呈现最佳的外观和口感,且保质期能延长1 d,而当添加量大于1%时,面包的品质开始下降,这表明适量添加柑橘DF有利于改善焙烤制品的品质,并赋予独特的柑橘风味。此外,添加柑橘DF会提高焙烤制品的营养价值。Yilmaz等[90]研究发现添加了脐橙籽和葡萄柚籽DF的饼干具有更高的抗氧化能力,贮藏稳定性提高,同时也对人体健康具有潜在的积极影响。李继伟等[91]在面包中添加柑橘皮DF后,20 min内的消化速率显著低于对照组,这说明柑橘皮DF能延缓淀粉消化速度,有利于血糖水平的控制。
柑橘DF的高WHC和高OHC有利于在奶制品中形成凝胶,吸附游离脂肪酸,从而提高稳定性,减少脂肪含量,起到代替脂肪、乳化和稳定的作用。Moraes等[92]研究发现添加柑橘DF的冰淇淋富含酚类物质和类胡萝卜素,并且可以减少70%的脂肪,而不会降低产品品质,是冰淇淋良好的脂肪替代物。Kieserling等[93]研究发现柑橘DF网络结构可以稳定酸奶中形成的蛋白网络结构,增强凝胶特性,从而提高酸奶稳定性。此外,柑橘DF可以作为发酵奶制品中活性菌的营养源,维持其生长和活力,发挥生理活性,提高奶制品的营养价值。Erkaya-Kotan[94]的研究表明添加柑橘DF显著提高了酸奶中嗜热链球菌和乳双歧杆菌活力,同时抗氧化活性提高了34%。
5 结 语
柑橘DF含量较高,理化性质优异,具有预防糖尿病、肥胖和心血管疾病等的潜在功效,并被广泛应用于肉制品、焙烤制品和奶制品等食品中。柑橘DF来源广泛,不同品种柑橘DF含量和种类存在差异,需要明确各品种柑橘DF的加工特性以及相关的机制,为其在食品中的应用提供理论基础。其次,柑橘DF的种类、摄入量以及SDF/IDF比例也会对其生理功能产生较大的影响,需要进一步研究以确定不同种类柑橘DF在疾病预防中的最佳摄入量以及SDF/IDF比例,并利用动物实验和临床试验进行深入研究,为开发有针对性的高质量柑橘DF产品提供理论依据。总之,柑橘DF应用前景广阔,未来需要加强高质量柑橘DF产品的开发利用,拓宽柑橘市场,提高柑橘类水果的附加值。