膳食纖維(dietary fiber，DF)，通常被認(rèn)為是一類不能被人體消化酶消化，主要由可食性植物細(xì)胞壁殘余物及與之締合的相關(guān)物質(zhì)組成的化合物 ［1］ 。根據(jù)膳食纖維的溶解性，可將膳食纖維分為水不溶性膳食纖維 (IDF)和可溶性膳食纖維(SDF)2 大類［2］ 。水不溶性膳食纖維可作用于腸道，促進(jìn)腸道產(chǎn)生機(jī)械蠕動(dòng)，而可溶性膳食纖維則可促進(jìn)代謝，影響碳水化合物和脂類代謝，降低血脂膽固醇等［3］ 。因此，膳食纖維中 SDF 組成比例是影響膳食纖維生理功能一個(gè)重要因素［4］ 。小麥麩皮中含有約 40% 的膳食纖維，是生產(chǎn)膳食纖維的優(yōu)質(zhì)資源。小麥麩皮經(jīng)酶解后制得的粗膳食纖維中可溶性成分相對(duì)較少，且口感和風(fēng)味較差，不利于其在食品加工中的應(yīng)用，因此很多學(xué)者致力于膳食纖維的改性研究，采用不同的技術(shù)手段改變天然膳食纖維部分成分的相對(duì)含量、增加 SDF 的含量以強(qiáng)化膳食纖維的功能性 ［5～10］ 。
本試驗(yàn)采用擠壓膨化、纖維素酶解法及擠壓 －酶解法 3 種方法對(duì)小麥麩皮膳食纖維進(jìn)行改性，分別對(duì) 3 種改性的膳食纖維的超微結(jié)構(gòu)、物化特性和吸附特性進(jìn)行測(cè)定，分析不同改性方法對(duì)性質(zhì)的影響，為小麥麩皮膳食纖維在食品中的應(yīng)用提供參考。
1 材料與方法
1． 1 材料與試劑
小麥麩皮膳食纖維、擠壓改性膳食纖維、纖維素酶解改性膳食纖維、擠壓 － 酶解改性膳食纖維:實(shí)驗(yàn)室自制;花生油:上海金龍魚有限公司;豬油:杭州世衡家庭農(nóng)場(chǎng);葡萄糖、果糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖:天津市科密歐化學(xué)有限公司;膽固醇:天津市天新精細(xì)化工開發(fā)中心。
1． 2 儀器與設(shè)備
721 － E 型可見分光光度計(jì):上海光譜儀器有限公司;ZDO －2 型真空冷凍干燥箱:寧夏亞麻技術(shù)設(shè)備有限公司;Ｒ －205 型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀:上海申勝生物技術(shù)有限公司;FEI Sirion 型掃描電子顯微鏡:飛利浦公司;NDJ －8S 型數(shù)字顯示黏度計(jì):上海精密科學(xué)儀器有限公司。
1． 3 試驗(yàn)方法
1． 3． 1 小麥麩皮膳食纖維及其改性膳食纖維的制備
1． 3． 1． 1 小麥麩皮膳食纖維的制備
取小麥麩皮配成料液比1∶ 12 的混合液，調(diào)節(jié) pH7． 0 加入耐高溫 α － 淀粉酶 50 U/g，在 70 ℃下酶解反應(yīng) 90 min，再加入堿性蛋白酶 1． 5 AU/g，調(diào)節(jié) pH8． 0，在 65 ℃條件下，反應(yīng) 90 min 后滅酶，加入 5 倍質(zhì)量的次氯酸鈉和過氧化氫混合液中脫色 30 min，再以 3 000 r/min 的速度常溫離心 10 min，并用水洗滌至液體澄清，置于 60 ℃ 干燥箱內(nèi)干燥，制得小麥麩皮膳食纖維。
1． 3． 1． 2 擠壓改性膳食纖維的制備
取小麥麩皮膳食纖維，在物料含水量 45%、進(jìn)料速度為 25 r/min、螺桿轉(zhuǎn)速200 r/min、擠壓溫度為70－90 －110 －130 －150 ℃條件下反應(yīng)，制得擠壓改性膳食纖維。
1． 3． 1． 3 酶解改性膳食纖維的制備
以小麥麩皮膳食纖維為原料，在料液比為 1∶ 10、纖維素酶用量為 30 U/g、在 pH 5． 0、50 ℃條件下酶解 5 h 后，滅酶終止反應(yīng)，制得酶解改性膳食纖維。
1． 3． 1． 4 擠壓 － 酶解膳食纖維的制備以擠壓改性膳食纖維為原料，采用纖維素酶解改性制得擠壓 － 酶解改性膳食纖維。
1． 3． 2 小麥麩皮膳食纖維超微結(jié)構(gòu)的分析
對(duì)小麥麩皮膳食纖維、擠壓改性膳食纖維、酶解改性膳食纖維、擠壓 － 酶解改性膳食纖維等樣品粉碎至 100 ～120 目。其中，可溶性膳食纖維用 95% 的乙醇沉淀 8 h 后離心，在 50 ℃條件下真空干燥 24 h再粉碎。將樣品用離子濺射鍍膜法進(jìn)行表面鍍金，然后置于掃描電鏡下觀察。
1． 3． 3． 1 持水力與膨脹力的測(cè)定參照 Esposito 等
［11］ 的方法測(cè)定持水力，按式(1)計(jì)算小麥麩皮膳食纖維的持水力。
持水力(g/g) =W 1 － W 0 － 3． 03． 0(1)式中:W 1 為離心樣品與離心管的質(zhì)量和/g;W 0為離心管質(zhì)量/g;3． 0 為小麥麩皮膳食纖維質(zhì)量/g。
參考 Femenia 等［12］ 的方法測(cè)定膨脹，按式(2)計(jì)算小麥麩皮膳食纖維的膨脹力。
膨脹力(mL/g) =V 2 － V 10． 3(2)式中:V 1 為量筒中樣品干品體積/mL;V 2 為加水膨脹后體積/mL;0． 3 為取樣質(zhì)量/g。
1． 3． 3． 2 溶解性的測(cè)定
準(zhǔn)確稱取 5 g(m 1 ，干基)樣品，加入 100 mL 去離子水，用磁力攪拌器分散均勻，轉(zhuǎn)入 250 mL 容量瓶并定容，將容量瓶置于恒溫水浴鍋中保溫 20 min，趁熱抽濾，準(zhǔn)確移取 50 mL 濾液于恒重的 100 mL 燒杯中，60 ℃干燥 5 h 后，再于 105 ℃干燥至恒重得 m 2 ，按式(3)計(jì)算樣品溶解性［13］ 。
溶解性 /% =m 2m 1× 100% (3)式中:m 1 為樣品干重/g; m 2 為溶解的樣品干重/g。
1． 3． 3． 3 膳食纖維黏度的測(cè)定
不同濃度的膳食纖維樣品黏度的測(cè)定:取小麥麩皮膳食纖維樣品，配制成質(zhì)量濃度為 1、5、10、15 mg/100 mL的溶液，在 20 ℃置于黏度儀下測(cè)定其黏度，測(cè)定參數(shù)為:轉(zhuǎn)子型號(hào) 1． 0，轉(zhuǎn)速 60 r/min。不同溫度的膳食纖維樣品黏度的測(cè)定:取質(zhì)量濃度為 15 mg/100 mL 的小麥麩皮膳食纖維樣品，分別在溫度為20、30、40、50、60 ℃條件下，測(cè)定其黏度。
1． 3． 4 吸附特性分析
1． 3． 4． 1 吸附脂肪能力的分析參照 Sangnark 等
［14］ 的方法測(cè)定不飽和脂肪吸附能力，按式(4)計(jì)算。
不飽和脂肪的吸附力 /g/g =W 2 － W 1W 1(4)參照 Sangnark ［14］ 的方法測(cè)定飽和脂肪的吸附能力，按式(5)計(jì)算。
飽和脂肪的吸附力 /g/g =W 2 － W 1W 1(5)
1． 3． 4． 2 吸附膽固醇能力的分析
膽固醇標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制 ［15］ ，以總膽固醇量(μg)為橫坐標(biāo)，吸光度值為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。吸附膽固醇的測(cè)定:取鮮雞蛋的蛋黃并稱重，用9 倍質(zhì)量蒸餾水充分?jǐn)嚧虺扇橐骸?zhǔn)確稱取 1． 0 g小麥麩皮膳食纖維于 200 mL 三角瓶中，加入 50 g 稀釋蛋黃液，攪拌均勻，分別調(diào)節(jié)體系 pH 值為 2． 0(模擬人體胃液環(huán)境)和 7． 0(模擬人體小腸環(huán)境)，置搖床中，37 ℃振蕩 2 h，于 4 000 r/min 下離心 20 min，吸取 1 mL 上清液，用 90% 的醋酸稀釋 5 倍，取 0． 1mL，采用鄰苯二甲醛作顯色劑，在 550 nm 下比色。對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)曲線換算出原蛋液中膽固醇含量和吸附后上清液中膽固醇含量，按式(6) 計(jì)算膽固醇的吸附量。
膽固醇吸附量/mg/g = 吸附前原蛋液膽固醇含量 － 吸附后上清液膽固醇含量/膳食纖維質(zhì)量 (6)1． 3． 4． 3 吸附 NO 2－能力的分析
標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制:準(zhǔn)確稱取 0． 100 0 g 干燥后的亞硝酸鈉，配制成濃度為 5 μg/mL 的亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用液。取 9 支編號(hào)的試管，按表 1 分別加入亞硝酸鈉標(biāo)準(zhǔn)使用液，分別置于 50 mL 帶塞比色管中。于標(biāo)準(zhǔn)管與試樣管中分別加入 2 mL 對(duì)氨基苯磺酸溶液(4 g/L)，混勻，靜置 3 ～ 5 min 后各加入1 mL鹽酸萘乙二胺溶液(2 g/L)，加水至刻度，混勻，靜置 15 min，在波長 538 nm 處測(cè)吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。
2． 1 小麥麩皮膳食纖維結(jié)構(gòu)分析結(jié)果與討論
圖 1 為小麥麩皮膳食纖維的超微結(jié)構(gòu)圖，由圖 1可見膳食纖維表面呈現(xiàn)有層次的條紋狀，這是因?yàn)槿コ诵←滬熎ぶ械牡矸酆偷鞍踪|(zhì)后，膳食纖維分子顯現(xiàn)出來，分子以有序的方式排列并聚集在一起而形成條紋狀。圖 2 為粗膳食纖維進(jìn)行擠壓膨化后的膳食纖維，此時(shí)有序的條狀紋路不再清晰，而是呈現(xiàn)塊狀，這可能是由于受到剪切、熔融、擠壓等一系列作用，使纖維素分子重新排布聚結(jié)成塊狀。
通過分析可知:3 種改性方法對(duì)小麥麩皮膳食纖維的結(jié)構(gòu)都有明顯的影響。因?yàn)楦男钥赡苁估w維素分子的長鏈發(fā)生斷裂，微晶纖維素結(jié)構(gòu)被破壞，纖維素分子間的氫鍵被打開，使更多的羥基暴露出來，所以提高了膳食纖維的溶解性。擠壓 － 酶解的改性方法與另外 2 種方法相比，對(duì)小麥麩皮膳食纖維的影響更加明顯，因此其改性效果更優(yōu)于另外 2 種改性方法。
2． 2 物化特性分析
2． 2． 1 持水力和膨脹力的分析結(jié)果
從表 2 可以看出，改性的膳食纖維的持水力與膨脹力與小麥麩皮膳食纖維差異顯著，這是因?yàn)樾←滬熎ど攀忱w維的結(jié)構(gòu)致密，親水基團(tuán)多被包裹在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，因此持水力與膨脹力較低;而粗膳食纖維經(jīng)改性后，由于經(jīng)擠壓或酶解打開了纖維素分子間的某些氫鍵，使親水基團(tuán)暴露出來，而增加了水結(jié)合部位;擠壓 － 酶法改性后的膳食纖維的持水力和膨脹力最高，這是因?yàn)閿D壓改性使原來聚集在一起的纖維素分子被打開分解成塊狀，使纖維素酶更容易作用于酶解位點(diǎn)，進(jìn)而使膳食纖維結(jié)構(gòu)變得更加疏松，因此提高了持水力和膨脹力。
