毛竹笋粉及其膳食纤维的功能性质比较

张万佳 王素雅 兰蔓

摘要：研究了毛竹筍粉及其通过酶解法制备的膳食纤维粉的理化性质（水合性质、持油力、吸附性）和粉体特性（流动性、填充性）。结果表明：毛竹笋粉的？E（89.32±0.09）最大，色泽最佳，且流动性和填充性优于总膳食纤维（TDF）。毛竹笋粉含总膳食纤维（50.34±0.65） g/100 g，平均粒径为272.8 μm且小颗粒比例高，颗粒表面有裂缝与孔洞。故毛竹笋粉的水合性质和吸油性，以及对葡萄糖、胆固醇与亚硝酸盐的吸附能力均低于可溶性膳食纤维（SDF），但与TDF较为接近。其中，竹笋粉在葡萄糖浓度为50、200 mmol/L时对葡萄糖吸附能力（1.40、13.33 mmol/g）以及在胃环境中对NO-2的吸附能力（（413.49±0.09）μg/g）与TDF无显著性差异（P<0.05），SDF虽然粒径最小，理化性质最佳，但其含量少且得率低。而竹笋粉与TDF的理化性质相似，且经简单干燥粉碎即可制得，因此用竹笋粉代替膳食纤维添加到功能性产品当中具有更高的经济效益。

关键词：竹笋粉；膳食纤维；功能性质；粉体综合特性

中图分类号：TS255.2 文献标志码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.20230424

基金项目：“十三五”国家重点研发计划重点专项（WSYZW16001）。

Comparison of the functional properties of bamboo shoot powder and its dietary fiber

Zhang Wanjia， Wang Suya， Lan Man

（ School of Food Science and Engineering， Nanjing University of Finance and Economics/ Jiangsu Modern Grain Circulation and Safety Collaborative Innovation Center/ Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing， Nanjing， Jiangsu 210023 ）

Abstract： In this paper， the physicochemical properties （hydration properties， oil force， adsorption capacity） and powder characteristics （liquidity， filling） of bamboo shoot （Phyllostachys pubescens） powder and its dietary fiber powders prepared by enzymatic hydrolysis method were investigated. The results showed that the ？E（89.32±0.09） of bamboo shoot powder was the largest and the color was the best. It was found that the fluidity and filling ability of bamboo shoot powder was better than that of total dietary fiber（TDF）. The content of TDF in bamboo shoot powder was （50.34±0.65） g/100 g. Its average particle size was 272.8 μm with a higher proportion of small particles. The particles were lamellar with cracks and holes on the surface. The hydration properties， oil absorption capacity， and adsorption capacity for glucose， cholesterol and nitrite of bamboo shoots powder were lower than those of soluble dietary fiber （SDF）， but were closer to those of TDF. The adsorption capacity of bamboo shoots powder for glucose （1.40 mmol/g and 13.33 mmol/g） at glucose concentrations of 50 mmol/L and 200 mmol/L and the adsorption capacity of NO-2 （（413.49±0.09） μg/g） in the gastric environment was not significantly different from TDF （P<0.05）. SDF had the smallest particle size and the best physicochemical properties， but its content and yield were low. bamboo shoot powder was similar to TDF in physicochemical properties， and could be prepared by simple drying and crushing， so bamboo shoot powder instead of dietary fiber added to functional products had higher economic benefits.

Key words： bamboo shoot powder， dietary fiber， functional properties， comprehensive properties of powder

竹笋味甘、微寒，具有化痰、止咳及清肺的作用，被誉为“寒土山珍”[1]。此外，竹笋富含膳食纤维、氨基酸、蛋白质、多糖、矿物质，以及维生素、黄酮、多酚、甾醇等活性物质，具有较高的食用和药用价值[2]。其中，竹笋中富含的膳食纤维可起到强化人体营养和保健的目的[3]。我国竹笋年产量居世界之首，但新鲜竹笋容易老化与腐败变质，并且供應受季节与地域影响大[4]。竹笋干制品具有耐储藏、易运输等优点，可有效调节市场供应。竹笋粉较好地保留了鲜竹笋的营养成分与风味，是良好的高膳食纤维食料。食用竹笋不仅能帮助消化、促进肠道蠕动，还具有预防癌症的功效[5]。由竹笋粉制备的竹笋膳食纤维虽然膳食纤维含量更高，但营养成分和活性成分损失较大。

本研究以毛竹笋为研究对象，比较毛竹笋粉及其膳食纤维的理化性质及功能特性，为毛竹笋粉及其膳食纤维在食品领域的深加工利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

新鲜毛竹笋：浙江省宁波市海曙区横街镇竹笋种植基地；一级大豆油：中粮福临门食品营销有限公司。

葡萄糖测定试剂盒：上海荣盛生物药业有限公司；食品级纤维素酶：南宁庞博生物工程有限公司；α-淀粉酶、木瓜蛋白酶：阿拉丁试剂有限公司；柠檬酸：上海麦克林生化科技有限公司；NaOH、NaCl、浓HCl、浓H2SO4、无水CuSO4、K2SO4等（均为分析纯）：南京化学试剂股份有限公司。

1.2 仪器与设备

雷磁PHS-3E型酸度计：上海精密科学仪器有限公司；SHA-B型水浴恒温振荡器：金坛市荣华仪器制造有限公司；GL-21M型离心机：上海市耐圣卡兰实业有限公司；CM-5型色差仪：日本KonicaMinolta公司；Microtrac S3500型激光粒度分析仪：美国Microtrac公司；Hitachi Regulus8100型扫描电子显微镜：日本Hitachi公司；SpectraMax M2型多功能酶标仪：美谷分子仪器（上海）有限公司；FW-100型高速万能粉碎机：天津市泰斯特仪器有限公司；101-3AS型电热鼓风干燥箱：上海苏进仪器设备有限公司。

1.3 材料预处理

将新鲜竹笋清洗去皮、笋根及粗老部分，切成厚3～4 mm的薄片，于95 ℃、0.1%柠檬酸漂烫液中浸泡8 min，捞出后立即冷却、沥干，在60 ℃下干燥至水分含量符合要求（水分含量降至6%左右）。将干燥竹笋片粉碎过60目筛，置于干燥器中备用。

1.4 实验方法

1.4.1 膳食纤维制备

将1 g毛竹笋粉均匀分散在40 mL去离子水中，添加α-淀粉酶（1 600 U/g底物），木瓜蛋白酶（3 000 U/g底物）与纤维素酶（4 000 U/g底物），于pH 5.0、55 ℃酶解1.5 h。然后95 ℃灭酶20 min，抽滤后用15% H2O2脱色，再经水与乙醇漂洗，热风干燥得不溶性膳食纤维（IDF）[6]。滤液用4倍体积95%乙醇沉淀4 h，12 000 r/min离心10 min，取沉淀50 ℃干燥得可溶性膳食纤维（SDF）[7]。SDF和IDF之和为总膳食纤维（TDF），膳食纤维粉均过60目筛，置于干燥器中备用。

1.4.2 粉体中TDF、IDF和SDF的提取率和纯度测定

参考李加兴等[8]的方法。

1.4.3 粉体色度测定

采用CM-5型色差仪分析样品。以黑白板作校正测量样品的反射光[9]，按式（1）计算总色差。

式中：L*为明暗度；a*和b*为色彩和色彩纯度；ΔE为总色差。

1.4.4 粉体粒径测定

采用Microtrac S3500型激光粒度分析仪分析竹笋粉和膳食纤维的粒度。分散介质为去离子水。

1.4.5 粉体表观结构的测定

将待测样品均匀分散于双面胶上后固定在铜台上，喷金后在15 kV加速电压下用扫描电子显微镜观察。

1.4.6 粉体综合特性的测定

（1）休止角和粉体滑角：参考王阳等[10]的方法。

（2）堆积密度和振实密度：参考曹琦琦等[11]的方法。

1.4.7 粉体持水力、溶胀力、结合水力和持油力测定

（1）持水力和溶胀力：参考Sowbhagya等[12]的方法。

（3）持油力：参考Abdul-Hamid等[14]的方法。

1.4.8 粉体吸附性能的测定

（1）葡萄糖吸附能力：参考Peerajit等[15]的方法。

（2）胆固醇吸附能力：参考杨茉等[16]的方法稍作改动。取新鲜鸡蛋蛋黄，每克蛋黄加9 mL蒸馏水稀释并搅拌成乳化液。将0.5 g样品与30 mL蛋黄乳化液在离心管中混合均匀，一组调pH至2.0，模拟人体胃酸环境；另一组调pH至7.0，模拟肠道环境。将混合物于37 ℃下震荡2 h后冷却至室温，5 000 r/min离心15 min。收集上清液，在波长560 nm处测量吸光度。按式（3）计算胆固醇吸附能力。

1.5 数据分析

采用Excel 2016进行数据处理，所有结果均采用x _ ± s表示；运用Origin 2022对数据处理绘图；数据的统计分析包括SPSS 21.0版的Duncans检验和方差分析，P<0.05为差异显著；所有实验均重复3次。

2 结果与分析

2.1 酶法制备毛竹笋膳食纤维粉

由表1可知，竹笋膳食纤维的纯度均大于80%，其中，IDF纯度最高为（88.00±0.01）%。但膳食纤维得率较低，TDF为（39.62±0.51）%，IDF为（36.18±0.36）%，SDF仅为（6.31±0.29）%。毛竹笋粉TDF含量为（50.34±0.65） g/100 g，超过竹笋粉质量的50%；SDF含量较低为（7.73±0.16） g/100 g，因此提取竹笋SDF成本高。

2.2 毛竹笋粉及其膳食纤维粉的色泽

由表2可知，4种粉体的亮度L*值和色差值？E差异显著（P<0.05），其中毛竹笋粉的L*（88.22±0.08）和？E（89.32±0.09）显著高于3种膳食纤维粉，说明毛竹笋粉光泽度和颜色最佳，也说明膳食纤维在制备过程中发生了褐变。4种粉体的b*值均显著大于a*值，说明粉体颜色偏黄，其中毛竹笋粉的a*值（0.52）和b*值（13.94）最小，与其淡黄色相符。SDF粉体色泽最深，其L*（65.16±0.12）和？E（67.61±0.12）均小于IDF和TDF，说明SDF在制备时更容易发生美拉德反应[17]。

2.3 毛竹笋粉及其膳食纤维粉的粒径

由图1可知，4种样品的平均粒径为：TDF>毛竹笋粉>IDF>SDF，其中TDF、毛竹笋粉的体积平均粒径分别为278.7、272.8 μm，显著高于IDF（98.13 μm）和SDF（57.64 μm）（P<0.05）。TDF和竹笋粉粒径分别为9.25～995.6、6.00～913.0 μm，粒径分布宽，但竹笋粉中粒径较小的颗粒较TDF多，且50%颗粒粒径小于215.5 μm。SDF平均粒径最小，其中90%的颗粒粒径小于155.4 μm，因此SDF比表面积大，更容易与其它粉体混合均匀[18]。

2.4 毛竹笋粉及其膳食纤维粉的微观结构

如图2所示，竹筍粉颗粒呈规则片状，表面粗糙孔隙较多，且附着小颗粒物质（如淀粉、蛋白质等）；TDF呈叠层状，表面凹凸不平，裂缝或褶皱较多；IDF呈紧致片层状，表面则较平整，孔隙率较低；SDF呈不规则片状，表面有较多孔隙，内部结构疏松，说明酶法制备竹笋膳食纤维时对膳食纤维的结构产生了一定的影响。

2.5 毛竹笋粉及其膳食纤维粉的综合特性

由表3可知，4种粉体的休止角为TDF<毛竹笋粉

由表3还可知，IDF的堆积密度与振实密度最高，说明其填充性最好，而毛竹笋粉的堆积密度与IDF相同，虽然其振实密度略低，但填充性明显优于TDF，因此竹笋粉粉体特性较佳。

2.6 毛竹笋粉及其膳食纤维粉的理化特性

2.6.1 毛竹笋粉及其膳食纤维粉的持水力、溶胀力和结合水力

由表4可知，4种粉体的持水力、溶胀力和结合水能力均为SDF>TDF>毛竹笋粉>IDF，SDF表现出良好的水合能力。TDF与毛竹笋粉水合能力相近，它们的持水力和溶胀力均高于滇橄榄果渣碱提TDF（（4.25±0.05），（5.08±0.02） g/g）[19]。分析认为SDF粉体平均粒径小，比表面积大，亲水基团暴露多，与水分子易形成更多氢键[20]，而且可溶性膳食纤维溶解后可形成凝胶，也可防止水分流失[21]，因此粉体中SDF含量越高，持水性越强。IDF则因结构致密，亲水基团暴露较少，故持水力与结合水力较差。与IDF相比，竹笋粉和TDF均含SDF，水合性质较高；同时含有的IDF可增加肠道内容物体积，加速肠道蠕动，起到润肠通便和增强饱腹感的作用。

2.6.2 毛竹笋粉及其膳食纤维粉的持油力

由表4可知，SDF拥有良好的持油力（（8.03±0.00） g/g），其持油力是竹笋粉的3.48倍，但竹笋粉持油力与TDF接近。膳食纤维的持油力与其多孔性和疏水性密切相关[22]，SDF平均粒度小，且呈现疏松多孔状，因而吸油性较强。TDF和毛竹笋粉颗粒表面有孔洞，粒径相差不大，因此吸附油脂的能力相近。

2.7 毛竹笋粉及其膳食纤维粉的吸附能力

2.7.1 毛竹笋粉及其膳食纤维粉对葡萄糖的吸附能力

由图3可知，4种粉体对葡萄糖均有明显的吸附作用，吸附能力排序为：SDF>TDF>毛竹笋粉>IDF，且吸附量与葡萄糖浓度正相关，该结果与米糠膳食纤维对葡萄糖的吸收能力有浓度依赖性一致[23]。葡萄糖浓度为100、200 mmol/L时，SDF的葡萄糖吸附能力分别为（4.33±0.07）、（13.91±0.05） mmol/g，仅较竹笋粉高13.86%、4.17%。由图3还可以发现，竹笋粉的葡萄糖吸附能力高于IDF，略低于TDF，说明含可溶性膳食纤维[24]且多孔的竹笋粉具有较好的葡萄糖吸附能力。

2.7.2 毛竹笋粉及其膳食纤维粉对胆固醇的吸附能力

由图4可知，在肠道环境中（pH 7.0）4种粉体对胆固醇的吸附能力是胃环境（pH 2.0）吸附能力的4倍左右，说明竹笋源膳食纤维在肠道内吸附胆固醇的能力更佳，该结果与黑小麦麸皮纤维对胆固醇的吸附情况一致[25]。在两种环境中，4种粉体对胆固醇吸附能力均表现为：SDF>TDF>毛竹笋粉>IDF，SDF具有最好的胆固醇吸附能力，这可能与SDF粒径小，疏松多孔及含较多的β-葡聚糖[26]相关。pH 7.0时，SDF对胆固醇的吸附能力达（10.50±0.03） mg/g，是毛竹笋粉的2.32倍。竹笋粉对胆固醇吸附能力仅较TDF低13.15%，比IDF高17.42%，且竹笋粉及其TDF的胆固醇吸附能力均强于微波改性苹果渣膳食纤维（（3.85±0.09） mg/g）[26]，说明毛竹笋粉具有良好的胆固醇吸附能力。

以上研究结果显示，毛竹笋粉具有与其TDF相近的葡萄糖、胆固醇和亚硝酸盐吸附能力，但毛竹笋粉制备简单，生产成本低，故可作为富含膳食纤维的原料用于食品工业中。

3 结 论

本文研究了毛竹笋粉和复合酶法制备的3种膳食纤维的理化性质。可溶性膳食纤维平均粒径小，颗粒结构疏松多孔，比表面积较大，具有最好的水合性质和吸附性能，但其在竹笋中含量低，得率低（6.31%），干燥过程中易发生褐变且制作成本高。

与竹笋总膳食纤维相比，毛竹笋粉水合性质略低，但其颗粒表面孔隙较多，且粒径小于215.5 μm的颗粒更多，因此其持油力、对葡萄糖和亚硝酸根的吸附能力与总膳食纤维相似。毛竹笋粉吸附胆固醇的能力（（4.52±0.02） mg/g）虽然较总膳食纤维低，但比不溶性膳食纤维高17.42%，表现出良好的胆固醇吸附性。此外，竹笋粉仅需将新鲜竹笋干燥、粉碎即可制得，制备成本低且产品保留了竹笋的营养成分与特有风味，有较佳的色泽和填充性，并且具有与膳食纤维相似的吸附性能。因此，竹笋粉作为高膳食纤维原料替代竹筍膳食纤维运用到食品深加工领域具有可行性。

参 考 文 献

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