小米麩皮膳食纖維成分及物化特性測定

劉倍毓 鄭紅艷 鐘 耕，3 羅金華

小米麩皮膳食纖維成分及物化特性測定

劉倍毓1鄭紅艷1鐘 耕1，3羅金華2

(西南大學食品科學學院1，重慶 400715)
(重慶市生物技術研究所有限責任公司2，重慶 400021)
(重慶市特色農產品加工工程研究中心3，重慶 400715)

本試驗采用酶－化學法提取糯性小米麩皮、非糯性小米麩皮中的膳食纖維，對其化學成分、單糖組成進行分析，并對提取出的膳食纖維進行物化特性測定，包括膨脹力、持水力、持油力等。結果表明，糯性麩皮中膳食纖維質量分數達到76．58%，其中不溶性膳食纖維為69．09%，可溶性膳食纖維為7．49%;非糯性小米麩皮中膳食纖維質量分數為73．18%，其中不溶性膳食纖維為65．55%，可溶性膳食纖維為7．63%;提取出的糯性和非糯性小米麩皮膳食纖維中不溶性膳食纖維質量分數分別達到91．35%、89．55%。且從小米麩皮中提取出來的膳食纖維均具有良好的物化特性，37℃下，糯性小米麩皮膳食纖維和非糯性小米麩皮膳食纖維膨脹力分別為4．80、4．61 mL/g。這些都標示著小米麩皮可作為富含大量優質膳食纖維的潛在來源。

小米麩皮 膳食纖維 化學成分 物化特性

小米(Setaria italica)又名粟，一年生禾本科屬植物，為禾本科狗尾草屬，為五谷之一，其粒小，直徑大約1 mm，故名。小米起源于我國黃河流域，是我國北方地區主要的雜糧作物之一，全國小米年種植面積約為140萬公頃，年產量約450萬噸［1－2］，種植面積較大的省份有河北、山西、內蒙古、陜西、遼寧、河南等，南方部分省市也有栽種。小米營養豐富，除含有人體所必需的營養素如維生素、蛋白質、礦物質等，同時還具有一定的藥用價值［3－4］。

小米麩皮是小米加工的副產品，由小米的果皮、種皮、糊粉層、少量的胚和胚乳組成，富含蛋白質、脂肪、礦物質、維生素和纖維素等營養成分，尤其是纖維素占麩皮總量的18%以上，是一種理想的食用纖維素源。膳食纖維作為重要的功能性食品原料，具有抗癌、降低膽固醇含量、調節血糖水平、預防肥胖病等功效［5］。我國膳食纖維原料資源豐富，種類繁多，谷物膳食纖維是其中的一個重要內容，研究較多的是小麥膳食纖維、燕麥膳食纖維、大麥膳食纖維、玉米膳食纖維和米糠膳食纖維等［6］，對小米膳食纖維的研究報道甚少，而尋求不同來源的膳食纖維并探索其功能性質和化學組成是膳食纖維研究的重點［7］。

本研究以山西產的非糯性小米麩皮和重慶北碚靜觀產的糯性小米麩皮為原料，在確定麩皮膳食纖維提取工藝和條件的前提下，研究了2種膳食纖維的理化組成、物化特性，以期為小米麩皮膳食纖維的開發利用提供一定的理論依據。

1 材料與方法

1．1 試驗材料

糯性小米麩皮:重慶市北碚區靜觀重慶愛心農業有限公司;非糯性小米麩皮:山西太谷縣晉谷香棗業有限公司。收集的原料經去離子水洗滌、干燥，過40目篩(＜380μm)，包裝密封備用。

α－淀粉酶(活力≥3700 U/g)、糖化酶(活力≥10萬U/g):北京奧博星生物科技有限公司;葡萄糖標品、甘露糖標品、阿拉伯糖標品、半乳糖標品、木糖標品、鼠李糖標品:德國Dr．Ehrenstorfer公司;其他試劑均為分析純。

1．2 主要儀器

FA2004A電子天平:上海精天電子儀器有限公司;HH－4型恒溫水浴鍋:金壇市富華儀器有限公司;DZF－6020型真空干燥箱:上海精宏試驗設備有限公司;79－1磁力攪拌器:江蘇金壇金城國勝實驗儀器廠;TCL－16G型臺式離心機:上海安亭科學儀器廠;GC2010氣相色譜儀:日本島津公司。

1．3 試驗方法

1．3．1 小米麩皮化學組成測定

水分，直接干燥法GB/T 5009．3—2003;蛋白質，凱氏定氮法GB/T 5009．5—2003;脂肪，索氏抽提法GB/T 5009．6—2003;灰 分，直 接 灰 化 法 GB/T 5009．4—2003;淀粉，前處理與酶水解法采用 GB/T 5009．9—2003。

1．3．2 小米麩皮膳食纖維的制備

小米麩皮膳食纖維的提取工藝參照并適當修改Knutsen 等［8］的方法，具體如下:

1)原料預處理:將麩皮分散于去離子水中，浸泡15～30 min，洗滌除去雜質后，于55℃烘干備用。

2)糯性小米麩皮膳食纖維的提取:稱取約5 g預處理的麩皮分散于10倍去離子水中，并加入1．5%的混合酶(α－淀粉酶∶糖化酶=1∶3)在57℃下處理90 min，然后在3．6%NaOH溶液中于76℃下處理96 min，用去離子水反復洗滌至中性，干燥、粉碎過篩(根據試驗要求選擇篩選目數大小)，得小米麩皮膳食纖維［9］。

3)非糯性小米麩皮膳食纖維的提取:稱取約5 g預處理的麩皮分散于10倍去離子水中，并加入4%的混合酶(α－淀粉酶∶糖化酶=1∶4)在65℃下處理100 min，然后在5%NaOH溶液中于100℃下處理70 min，后續處理同上。

4)膳食纖維的測定:采用AOAC 991．43的方法測定可溶性膳食纖維(soluable dietary fiber，SDF)，不溶性膳食纖維(insoluable dietary fiber，IDF)和總膳食纖維［10］。

1．3．3 膳食纖維化學組成分析

1．3．3．1 基本成分的測定:同 1．3．1。

1．3．3．2 單糖組成成分的研究

膳食纖維水解及單糖衍生化:采用完全酸水解法［11］，稱取 0．500 ～1．000 g 樣品于圓底燒瓶中，先用20 mL 3 mol/L的硫酸溶脹2 h，加40 mL水稀釋至1 mol/L，于100℃水解6～8 h，水解液用碳酸鋇中和，過濾后定容至50 mL，取100μL濾液在70℃下真空干燥得到的干燥物即為游離單糖。加入0．5 mL吡啶，10 mg鹽酸羥胺，1．5 mg肌醇內標，于90℃烘箱中保持30 min;取出冷卻后加入0．5 mL乙酸酐于90℃烘箱中保持30 min，待樣品冷卻后進行氣相色譜分析。

色譜條件:色譜柱，OV 1701石英毛細管柱(30 m，內徑 0．32 mm);檢測，FID;氣化室溫度，260℃;檢測器溫，250℃;程序升溫，起始溫度190℃保持3 min，每分鐘升5℃，至240℃，保持20 min;載氣壓力(N2)，0．60 kg/cm2;燃氣壓力(H2)，0．65 kg/cm2;助燃氣壓力(空氣)，0．50 kg/cm2;分流比，30∶1。

1．3．4 膳食纖維的物化特性研究

1．3．4．1 膨脹力的測定:參考 Femenia 等［12］的方法，準確稱取膳食纖維0．5 g，置于10 mL量筒中移液管準確移取5．00 mL蒸餾水加入其中。振蕩均勻后分別在25、37℃下放置24 h，讀取液體中膳食纖維的體積。

1．3．4．2 持水力的測定:根據 Esposito 等［13］的方法，準確稱取3 g樣品于50 mL的離心管中，加入25 mL的去離子水，分別在25、37℃下攪30 min，3 000 r/min離心30 min，棄去上清液并用濾紙吸干離心管壁殘留水分，稱量。

1．3．4．3 持油力的測定:按 Sangnark 等［14］的方法進行，取1．0 g膳食纖維于離心管中，加入食用油20 g，分別在 25、37 ℃下靜置1 h，3 000 r/min 離心30 min，去掉上層油，殘渣用濾紙吸干游離的油，稱量。

1．3．4．4 結合水力的測定:根據鄭建仙等［15］的方法進行測定。先將100 mg膳食纖維分別浸泡于25℃和37℃的蒸餾水中，在14 000×g下離心處理1 h，除去上層清液，殘留物置于G－2多孔玻璃坩堝上靜置1 h，稱量該殘留物M1，然后在120℃下干燥2 h后再次稱量殘留物M2，兩者差值即為所結合的水質量，換算成每克膳食纖維的結合水克數。

2 結果與分析

2．1 麩皮及膳食纖維的化學組成

由表1可知，糯性小米麩皮不溶性膳食纖維質量分數為(69．09±1．91)%，可溶性膳食纖維質量分數為(7．46±0．07)%;非糯性小米麩皮不溶性膳食纖維質量分數為(65．55±0．92)%，可溶性膳食纖維質量分數為(7．63±0．11)%。與其他谷物麩皮中不溶性膳食纖維質量分數［16］(小麥 48．5%，大麥13．1%，燕麥 9．8%，玉米 83．8%，米糠 27．1%)相比，除低于玉米外，均高于其他谷物類麩皮。

酶－化學法制備的小米麩皮膳食纖維與小米麩皮相比，淀粉和蛋白質含量均有較大程度的下降，不溶性膳食纖維的質量分數［糯性小米麩皮為(91．35±0．9)%，非糯性小米麩皮為(89．55 ±0．8)%］與其原料中不溶性膳食纖維含量相比有很大提高，除此之外其他成分的含量也較低，說明制備的膳食纖維產品純度較高。

表1 主要成分含量

2．2 小米麩皮膳食纖維的單糖組成分析

糯性小麥麩皮膳食纖維的單糖組成為木糖、甘露糖、葡萄糖;非糯性小米麩皮膳食纖維的單糖組成為阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖。將標準單糖阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖衍生物的保留時間和樣品糯性和非糯性小米麩皮膳食纖維的水解物的衍生物的保留時間進行對照，按照保留時間定性，內標法定量，得到樣品單糖的含量如表2所示。

表2 膳食纖維的單糖相對含量

從表2中可以看出兩種樣品中含量最多的都是木糖，這是因為谷物類膳食纖維中約含有50%以上的半纖維素［17］，半纖維素的主要成分是阿拉伯木聚糖，木聚糖部分降解可形成低聚木糖，徹底降解可得到木糖、阿魏糖、阿拉伯糖等，主要是以木糖為主［18］。非糯性樣品單糖組分中半乳糖含量較多，約占26%，可推知該多糖的支鏈較少，而支鏈的多少與其水溶性呈正相關。同時兩種樣品其單糖組成中，葡萄糖含量都很低，而葡萄糖主要來自淀粉和纖維素，由此說明，所制備的產品中淀粉和纖維素這兩類多糖含量很低。

2．3 膳食纖維的物化特性

2．3．1 膨脹力

表3所示，小米麩皮膳食纖維膨脹力表現規律為:隨著膳食纖維粒度的減小，膨脹力逐漸上升，80目時達到最大，但若繼續減小粒度，膨脹力反而有所下降。溫度對膨脹力也有著一定的影響，同等條件下隨著溫度的升高，膨脹力相應增大。這主要是由于過度粉碎，會破壞膳食纖維的物理結構，使得原先可以吸收自由水的空間減少，從而影響了膳食纖維的膨脹力。而溫度對小米麩皮膳食纖維膨脹性的影響則是由于溫度較高時可以適當疏松膳食纖維的結構從而吸收更多的水分。

表3 不同條件下膳食纖維的膨脹力/mL/g

2．3．2 持水力和持油力

如表4、表5，37℃條件下小米麩皮膳食的持水力比在25℃條件下要高些，而吸油力則比在25℃低。糯性和非糯性小米麩皮膳食纖維的持水力、持油力均在80目時達到最高，若繼續減小粒度，持水力和持油力則呈現下降的趨勢。這是因為粒度減小，使得可供吸水或吸油的表面積增大，且細顆粒樣品的纖維組成結構更為松散，毛細孔更多，因此能滲入更多的水和油，但如果過小，樣品的纖維結構就有可能被破壞，使得之前的毛細孔呈現裂縫，從而使樣品的持水性和持油性減弱。

表4 膳食纖維的持水力/g /g

表5 膳食纖維的持油力/g/g

2．3．3 結合水力

如表6，隨著粒度的減小，膳食纖維的結合水力呈下降趨勢，這是因為隨著纖維粒度的減小，天然的膳食纖維結構被破壞，在離心力的作用下，不能束縛更多的水分有關。而在37℃下，小米麩皮膳食纖維的結合水力反而比在25℃下的要小，這可能是水分子運動速率隨著溫度的升高而加快，導致纖維結構更加不容易束縛水分子。

表6 膳食纖維的結合水力/g/g

3 結論

3．1 小米麩皮是良好的膳食纖維來源。糯性小米麩皮中IDF質量分數為69．09%，SDF質量分數為7．49%;非糯性小米麩皮中 IDF質量分數為65．55%，SDF 質量分數為 7．63%。

3．2 糯性小麥麩皮膳食纖維的單糖組成為木糖、甘露糖、葡萄糖;非糯性小米麩皮膳食纖維的單糖組成為阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖。兩種樣品中，含量最多的都是木糖，葡萄糖含量都很低，糯性樣品單糖組分中半乳糖含量較多。

3．3 粒度為80目的膳食纖維產品的膨脹力、持水力、持油力表現最好，而結合水力則是以膳食纖維的粒度偏大較好(20目)，這比西方國家常用的標準麥麩膳食纖維的功能指標要高。

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Determinations on Compositions and Physico－chemical Properties of Millet Bran Dietary Fibres

Liu Beiyu1Zheng Hongyan1Zhong Geng1，3Luo Jinhua2
(College of Food Science，Southwest University1，Chongqing 400715)
(Chongqing Bio － Tech－nology Research Institute Limited Liability Company2，Chongqing 400021)
(Chongqing Characteristic Agricultural Products Processing Engineering Research Center3，Chongqing 400715)

The dietary fibres(DFs)were obtained by enzymatic－chemical method from glutinous and normal millet brans in China，and their main components，monosaccharide composition were analyzed．Some physicochemical properties of two DFs were evaluated as well，including swelling capacity，water holding capacity(WHC)，oil holding capacity(OHC)，and so on．The results showed that the mass fraction of total dietary fiber content of glutinous millet bran was 76．58%，of which 69．09%was insoluble dietary fibre(IDF)and 7．49%was soluble dietary fibre(SDF)．However，for normal millet bran，73．18%was total dietary fibre，65．55%was IDF and 7．63%was SDF respectively．The mass fraction of IDF of glutinous millet bran dietary fibre and normal millet bran dietary fibre could reach 91．35%and 89．55%respectively．The DF extracted from the two raw materials both possessed excellent properties．For example，the SC values were 4．80 mL/g and 4．61 mL/g(37 ℃)for DFs of glutinous and normal samples respectively．All these indicated that the millet fiber－rich material was a potential source with both excellent and available dietary fibres．

millet bran，dietary fiber，chemical composition，physico－chemistry property

A

1003－0174(2011)10－0030－05

國家農業科技成果轉化資金(2009GB2F100311)

2011－01－11

劉倍毓，女，1987年出生，碩士，現代食品加工理論與技術

鐘耕，男，教授，1964年出生，博士，博士生導師，糧油食品加工