半岛体育《食品科学》：华中农业大学潘思轶教授等：不同品种柑橘皮渣膳食纤维构效关系

　　柑橘（Citrus L.）是芸香科植物，约有70 种，包括甜橙、酸橙、宽皮柑橘、葡萄柚、柠檬等。全球柑橘加工业每年会产生大量的柑橘废弃物，主要包括果皮、果渣和籽等固体废弃物。柑橘废弃物含有多种功能性成分，例如膳食纤维（DF）、黄酮类化合物、精油和类胡萝卜素等，其中DF含量尤为丰富。根据溶解性可分为可溶性膳食纤维（SDF）和不溶性膳食纤维（IDF），其中IDF含量是SDF的2～4 倍半岛(中国)体育·官方网站。开发和利用柑橘DF一直是研究热点，然而，大多数研究聚焦于分析不同品种柑橘果实DF、果皮DF或者单一品种柑橘DF的组成、理化性质和功能特性，对于不同品种柑橘果皮和果渣DF之间差异性的系统研究比较少。

　　因此，华中农业大学食品科学技术学院的陈贵婷、石凯欣、潘思轶*等以宽皮柑橘、甜橙和柚子3 类柑橘中的代表性品种——南丰蜜橘、秭归脐橙和沙田柚的果皮和果渣为原料，比较分析其果皮和果渣DF的结构、理化性质和功能特性的差异性，以期为柑橘废弃物的精深加工以及柑橘皮渣DF的综合利用提供理论依据。

　　由表1可知，不同品种柑橘的果皮和果渣中均富含DF。总膳食纤维（TDF）含量范围为19.96～44.26 g/100 g，其中柑橘果皮TDF含量由高到低为秭归脐橙＞沙田柚＞南丰蜜橘；柑橘果渣TDF含量由高到低为沙田柚＞秭归脐橙＞南丰蜜橘。柑橘果皮TDF含量均高于果渣，这是因为IDF占TDF比重较大，且果皮中IDF含量较高。所有果皮和果渣的IDF/SDF比例在1.77～9.30之间，柚皮和橙皮中IDF含量较高且SDF相对较低，则IDF/SDF比例高，而橘皮、橘渣和柚渣中SDF含量较高且IDF含量相对较低，其IDF/SDF比例比较符合。世界粮食与农业组织推荐的 IDF/SDF 摄入比例（IDF/SDF＝2∶1）。因此，柚渣、橘皮和橘渣的IDF/SDF比例均衡，是良好的DF来源。

　　由表2可知，所有DF样品单糖组成相似，但相对含量差异显著（P＜0.05），且柚渣DF中的葡萄糖和阿拉伯糖总量占比最高。TDF样品的主要单糖为葡萄糖和阿拉伯糖，其中柚渣TDF的葡萄糖（44.14%）和阿拉伯糖（32.37%）总量最高。IDF样品的主要单糖也为阿拉伯糖和葡萄糖，其中柚渣的阿拉伯糖相对含量最高（43.96%），橙渣的葡萄糖相对含量最高（35.88%）。除柚渣SDF未检测出木糖以外，其他SDF样品中均检测出甘露糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖，其中葡萄糖、半乳糖和阿拉伯糖是SDF样品中的主要单糖。果胶由α-1,4糖苷键连接的D-半乳糖醛酸主链和中性糖侧链组成，水解会产生阿拉伯糖和半乳糖，因此果胶可能是SDF样品的主要成分之一。

　　如图1所示，所有IDF样品呈现出堆叠的片状结构，结构紧密，层间有明显间隙半岛(中国)体育·官方网站。所有的SDF样品表现出相似的微观结构，与IDF相比，SDF结构更加松散，并且在表面出现大量孔洞和裂纹，说明SDF有更大的表面积，从而具有更好的吸附性能。

　　由图2可知，所有DF样品在3 420 cm －1 和2 927 cm －1 附近均出现明显的吸收峰。在3 420 cm－1处为O—H基团的特征吸收峰，主要来自IDF中的纤维素和半纤维素以及SDF中的果胶。在2 927 cm－1附近为—CH 3 和—CH 2 —中碳氢键的伸缩振动峰，这是多糖类物质的典型特征结构。果胶类多糖特征峰是由—COOH和—COOR中羰基在1 745 cm－1附近进行伸缩振动以及游离—COOH中羰基在1 621 cm－1附近进行非对称伸缩振动所产生的。与IDF样品相比，SDF和TDF样品在1 745 cm－1和1 621 cm－1附近的吸收强度明显更高，这表明SDF和TDF样品中的果胶含量丰富。

　　在1 413cm－1处出现的吸收峰表明存在果胶特征基团——羧基，这是因为羧基中的碳氧键在此发生了伸缩振动。与柑橘皮相比，3 种柑橘渣SDF和TDF样品在1 413 cm－1处出现的吸收峰强度更高，说明其果胶含量丰富。在1 194 cm－1附近出现的吸收峰来源于半纤维素中酰氧基（CO—OR）的拉伸振动和木质素中C—O拉伸振动，所有DF样品在此处均出现明显吸收峰。吡喃糖是半纤维素主链的组成成分，其特征吸收峰出现在1 066 cm－1附近，是由糖苷键C—O—C的非对称振动产生的，IDF样品在此处有较强的吸收峰。所有DF样品在865 cm－1附近均出现糖类特征吸收峰，这是由β-糖苷键伸缩振动产生的。上述结果表明，IDF主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，SDF主要由果胶、木质素和半纤维素组成，TDF主要由果胶、纤维素、半纤维素和木质素组成。

　　柑橘果皮和果渣DF的X射线所示，所有IDF和TDF样品均在15.9°和21.7°左右出现衍射峰，各样品的峰位置无明显差异，表明IDF和TDF样品均属于纤维素I型晶体结构。南丰蜜橘和秭归脐橙的IDF和TDF在15.9°附近的峰型较为尖锐，表明其结晶度较高。在2θ＝21°附近为DF的主衍射峰，所有SDF样品主衍射峰峰型均较宽，表明SDF样品结晶度较低，这可能是因为酶处理对SDF结晶区纤维素结构破坏性更强，使其结晶度降低。经计算，IDF、SDF和TDF的结晶度范围分别为16.46%～22.07%、10.15%～6.57%和13.38%～21.44%，其中橘皮、橘渣和柚渣DF的结晶度相对较高，但晶体结构基本一致。

　　DF的水合性质主要 与持水力（WHC）和吸水膨胀力（W SC）有关。 如图 4A 所示，不同 DF 样品的 WHC 存在显著性差异 （ P ＜ 0.05 ），范围为 10.17 ～ 28.46 g/g ，均高于苹果渣（ 3.0 g/g ）、梨渣（ 3.4 g/g ） 和芒果皮（ 4.5 g/g ）的 WHC 。各柑橘果渣 DF 的 WHC 均高于其果皮，在 TDF 样品中 WHC 最高的是柚渣 TDF （ 18.85 g/g ），最低的是橙皮 TDF （ 10.17 g/g ）。对于 IDF 样品， WHC 最高的是柚渣 IDF ，其次是橙渣 IDF 、柚皮 IDF 、橘渣 IDF 、橘皮 IDF 和橙皮 IDF 。柑橘果渣 SDF 的 WHC 是果皮的 1.30 ～ 1.67 倍，并且所有 SDF 样品的 WHC 均高于相应部位的 IDF 和 TDF ，其中柚渣 SDF 的 WHC 最高（ 28.46 g/g ）。如图4B所示，所有DF样品的WSC存在显著差异（P＜0.05），其中SDF的WSC高于IDF和TDF，并且柑橘果渣DF的WSC均高于其果皮。对于IDF样品半岛(中国)体育·官方网站，柚渣IDF的WSC最高，其次是橙渣IDF，橘皮IDF和橙皮IDF的WSC较低且无显著性差异。在所有样品中，橙渣SDF和TDF的WSC最高，分别为31.60 mL/g和28.89 mL/g，其次是柚渣SDF和TDF，其WSC分别为29.07 mL/g和27.03 mL/g。DF的WSC和WHC均受到多种因素的影响，如化学成分、表面积、孔隙率和黏度[29]。SEM观察结果显示，与IDF和TDF相比，柑橘SDF结构更加松散，表面出现大量孔洞和裂纹，更有利于截留水分子。此外，X射线衍射分析结果表明柑橘SDF和TDF的结晶度相对较低，这使得水分子更易渗透到DF结构中，从而增强WSC和WHC。

　　如图5所示，所有IDF样品的持油力（OHC）范围为2.06～3.14 g/g，其中柚渣IDF的OHC最高，其次是柚皮IDF，橙皮IDF和橙渣IDF无显著性差异。在SDF样品中，橘皮SDF的OHC最高（4.08 g/g），其次是柚渣SDF（3.38 g/g）和柚皮SDF，橙皮SDF最低。TDF样品中OHC由高到低依次为柚渣、柚皮、橘皮、橘渣、橙皮、橙渣。高OHC的DF可以减少食品加工过程中脂肪的流失，使得高脂肪食物更加稳定，有助于延长保质期，并且能够抑制肠道对脂肪的吸收。所有DF样品的OHC均高于芒果（1.6 g/g）、百香果（0.9 g/g）和菠萝（0.7 g/g）。说明柑橘DF，尤其是柚渣DF，具有较优异的生理功能，更有利于延长食品保质期。

　　由表3可知，所有DF样品在pH 7.0时的胆固醇吸附能力（CAC）均高于pH 2.0下的CAC，这表明柑橘DF在小肠中的CAC比在胃中更强，可能是因为酸性条件下大量氢离子使样品与胆固醇都携带正电荷而相互排斥，从而降低了DF对胆固醇的表面吸附、孔隙间的吸附和化学吸附等。柑橘果渣DF的CAC均高于果皮，并且柑橘果皮和果渣SDF的CAC均高于IDF，可能是因为DF样品的结构比IDF更加疏松多孔，有利于对胆固醇的表面吸附和孔隙间吸附。所有样品中CAC最强的是pH 7条件下的柚渣SDF（22.56 mg/g），其次是pH 7条件下的橘渣SDF，均高于红梅果实SDF；pH 2条件下的橘皮IDF最弱（12.99 mg/g），是梨渣SDF的1.5 倍。

　　如表3所示，在模拟胃液环境（pH 2）下，柑橘DF的亚硝酸盐离子吸附能力（NIAC）明显优于模拟肠道环境下（pH 7），这是因为在酸性条件下，DF结构中含有的糖醛酸、酚酸和氨基酸等活性基团能够对NO 2 － 产生较强的吸附作用。在pH 2.0时，柑橘TDF的NIAC：柚渣＞橙渣＞橘皮＞橘渣＞橙皮＞柚皮。柑橘果渣IDF和SDF的NIAC显著高于柑橘果皮（P＜0.05），其中IDF和SDF样品中均是柚渣样品的NIAC最强，分别可达到883.41 µg/g和911.59 µg/g，明显高于油橄榄果肉SDF和刺梨果渣IDF、SDF的NIAC。

　　由图6可知，柑橘DF对葡萄糖具有较强的吸附能力。TDF样品中，柚渣TDF的葡萄糖吸附能力（GAC）最高，其次是橙渣TDF，其余样品接近。IDF样品中，柚皮IDF和柚渣IDF的GAC最高，且两者之间存在显著差异（P＜0.05）。SDF样品中，柚渣SDF的GAC最高（2.64 mmol/g），其次是橙渣SDF，柚皮SDF最低（2.50 mmol/g），均高于马铃薯渣SDF和胡萝卜渣SDF的GAC。此外，SDF比IDF具有更高的GAC，这可能是SDF具有更高的黏度，导致葡萄糖分子被包裹，从而可延缓葡萄糖在肠道中的扩散。

　　如表4所示，所有IDF样品的葡萄糖透析延迟指数（GDRI）随着时间的延长先增加后减小，橙皮和橙渣IDF的GDRI在60 min达到最大值，其他IDF样品则在30 min时达到最大值，此外，柚渣IDF的GDRI均显著高于其他IDF样品。所有SDF和TDF样品的GDRI随着透析时间的延长呈下降趋势。而SDF样品的GDRI始终高于IDF和TDF样品。其中柚渣SDF的GDRI高于其他所有DF样品，其最高为28.78%（15 min）。可以看出，柑橘DF能起到延迟吸收葡萄糖的作用，SDF样品延迟葡萄糖吸收的效果比IDF和TDF样品好，其中柚渣SDF的作用效果最好，这与GAC的分析结果相印证。综上，柑橘DF具有吸附和延迟吸收葡萄糖的能力，在功能性食品中具有潜在应用价值。半岛体育《食品科学》：华中农业大学潘思轶教授等：不同品种柑橘皮渣膳食纤维构效关系比较