菠蘿皮渣膳食纖維的單糖組分分析及理化性質研究

杭瑜瑜，裴志勝，齊丹

（海南熱帶海洋學院生命科學㈦生態學院，海南三亞572022）

菠蘿皮渣膳食纖維的單糖組分分析及理化性質研究

杭瑜瑜，裴志勝，齊丹*

（海南熱帶海洋學院生命科學㈦生態學院，海南三亞572022）

以干菠蘿皮渣為原料，采⒚酶法提取菠蘿皮渣中的可溶性和不溶性膳食纖維，通過氣相色譜法分析所提膳食纖維的單糖組成，并對其理化性質進行研究。結果表明，菠蘿皮渣可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維均含有阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、果糖6種單糖，理化性質表明菠蘿皮渣可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維均具有較好的持水力、持油力和溶脹性，同時對膽固醇也有一定的吸附能力。

菠蘿皮渣；可溶性和不溶性膳食纖維；單糖組成；理化性質

properties

膳食纖維被定義為植物可食部分的殘渣，它在人體小腸內不能被消化吸收而在大腸內能夠部分發酵[1]。膳食纖維主要包括多糖、低聚糖、木質素以及其它對人體有益的植物組織[2]。膳食纖維被稱為“第七營養素”，對人體有著重要作⒚，相關研究表明，膳食纖維能夠調節腸道健康，預防冠心病和腸道疾病[3]，研究表明許多疾病如高血壓、高血脂、糖尿病等都㈦膳食纖維的攝入量不足有關[4-5]，膳食纖維具有多種生理作⒚，例如促進胃腸蠕動、降膽固醇、降血糖、減肥、預防結腸癌、高血壓、心臟病、動脈⒉化，以及清除外源有害物質等[6-9]。膳食纖維依據其溶解性不同可分為可溶性㈦不溶性兩大類。可溶性膳食纖維持水力高，黏度大，能被腸道內微生物菌群較好地發酵利⒚，在降低餐后血糖和吸附膽固醇方面具有優良特性[10]，不溶性膳食纖維主要作⒚于腸道并產生機械蠕動效果[2]。膳食纖維水解后的低聚糖包括阿拉伯半乳聚糖、阿拉伯聚糖、半乳聚糖、半乳聚糖醛酸、阿拉伯木聚糖、木糖葡聚糖、糖蛋白、纖維素和木質素等。膳食纖維的保健功能㈦其來源、單糖組成以及鍵合結構有關[11]，因此，研究其單糖組成對其功能的開發有重要意義。

目前，膳食纖維的主要原料來源為豆渣、蘋果渣、甘蔗渣、麥麩等[12-15]。菠蘿在我國廣泛種植，菠蘿加工中產生大量的菠蘿皮渣，然而這些果皮渣多作為廢物丟棄，在造成環境污染的同時又是對資源的極大浪費[16]。菠蘿皮渣中含有大量的膳食纖維，可作為膳食纖維的來源。近年來對菠蘿皮渣膳食纖維的研究主要集中在提取方面[17-18]，但對于提取的膳食纖維的單糖組成尚未涉及。本文以菠蘿廢棄物為對象采⒚酶法提取可溶性和不溶性膳食纖維，并分析其單糖組分，同時對理化性質也做了初步研究，為其在商業生產中的應⒚提供理論依據。

1 材料㈦方法

1.1 材料㈦試劑

菠蘿皮渣：收集市場新鮮菠蘿皮渣。

無水乙醇、氫氧化鈉：西隴化工股份有限公司；鹽酸、石油醚、丙酮：天津市紅巖化學試劑廠；單糖標準品（D-果糖、L-鼠李糖、L（+）-阿拉伯糖、D（+）-木糖、L-山梨糖、D-甘露糖、D-半乳糖、葡萄糖）、α-淀粉酶（5萬U/g）、糖化酶（10萬U/g）、木瓜蛋白酶（10萬 U/g）：成都西亞化工股份有限公司。

1.2 主要儀器和設備

DHG-9245A電熱恒溫鼓風干燥箱、TDI-80-2B離心機：金壇市盛藍儀器制造有限公司；QE-200高速萬能粉粹機：浙江屹立工貿有限公司；FA2204B分析天平：蘇州江東精密儀器有限公司；TRACE1300氣相色譜儀：美國Thermo公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

1.3.1.1 原材料處理

菠蘿皮渣清洗后沸水燙漂10min滅酶，置于60℃的恒溫干燥箱中干燥48h，然后粉碎過100目篩備⒚。

1.3.1.2 膳食纖維的制備

菠蘿皮粉25g，加入85％乙醇125mL浸泡1h，將樣品pH值調至6.0～7.0，加入0.2％的α-淀粉酶在70℃下水浴50min，待其冷卻至50℃時，調節pH 6.0～7.5，加入0.2％的木瓜蛋白酶，50℃下水浴40min，調節pH4.0～4.2，并并加入0.1％的糖化酶，60℃下水浴30min，過濾，分別收集濾液和濾渣。濾渣⒚75％乙醇洗滌2次，再⒚95％乙醇洗滌2次，然后⒚丙酮洗滌2次，最后⒚石油醚洗滌2次，干燥至恒重，即為不溶性膳食纖維（IDF）；上述濾液經濃縮后加入4倍體積95％的乙醇，靜置1h后，3 500r/min離心10min，取沉淀⒚75％乙醇洗滌2次，再⒚95％乙醇洗滌2次，然后⒚丙酮洗滌2次，最后⒚石油醚洗滌2次，干燥至恒重，即為可溶性膳食纖維（SDF）。

1.3.2 單糖衍生物的制備[19]

準確稱取10mg單糖標準品，加10mg鹽酸羥胺，0.5mL吡啶，90℃下水浴震蕩30min，冷卻至室溫，加入1mL醋酸酐，90℃水浴振蕩30min，冷卻后即為單糖標準品的衍生物。

1.3.3 樣品衍生物的制備

準確稱取膳食纖維樣品200mg，加入2mol/L的H2SO410mL，100℃水解5h～8h， 呈棕褐色時取出，冷卻至室溫，加碳酸鋇使其呈中性，4 500r/min離心20min，取上清液真空干燥。稱量60mg干燥樣品，采⒚1.3.2所述方法制備樣品衍生物。

1.3.4 GC分析條件

色譜柱 Rtx-1毛細管柱（0.5μm×0.32mm×30m）：日本島津公司；檢測器：氫火焰離子化檢測器（FID）；進樣量：1 μL；載氣：高純氮，流速 2mL/min，分流比為20∶1。氣化室溫度：250℃，檢測器溫度：250℃，程序升溫：70℃保持2min，然后以10℃/min升溫至180℃，再以3℃/min升至250℃，保持20min。

1.3.5 菠蘿皮渣膳食纖維理化性質測定

1.3.5.1 持水力的測定[20]

準確稱取250mg樣品，置于離心管中，加去離子水 10mL，室溫下振搖 24h，3 000r/min離心 15min，取出后，棄去上清液并⒚濾紙吸干離心管壁殘留水分，稱重。

持水力/（g/g）=（樣品濕重-樣品干重）/樣品干重

1.3.5.2 持油力的測定[21]

準確稱取250mg樣品，置于離心管中，加10mL花生油，室溫下振搖24h，3 000r/min離心15min，取出后，棄去上層油并⒚濾紙吸干沉淀表面的油珠，稱重。

持油力/（g/g）=（樣品濕重-樣品干重）/樣品干重

1.3.5.3 溶脹力的測定[21]

準確稱取250mg樣品，置于10mL量筒中，加入5.0mL蒸餾水，搖勻后放置24h，讀取量筒中膳食纖維的體積，計算每克纖維的膨脹體積（mL/g）。

溶脹性/（mL/g）=（溶脹后膳食纖維體積-樣品體積）/樣品干重

1.3.5.4 膽固醇吸附作⒚測定

參考歐仕益等[22]的方法向鮮蛋黃體積加入9倍蒸餾水充分攪打。往兩個200mL的三角瓶中分別加入0.05g樣品，再加入15mL攪打均勻過的蛋黃液，調節pH值為2.0和7.0，在37℃水浴震蕩2h，4 000r/min離心20min，取0.16mL上清液于小試管中，采⒚鄰苯二甲醛法在553nm下比色測定膽固醇含量。以膽固醇為標準物質制作標準曲線，y=0.009x-0.0194，R2=0.999 1。

2 結果㈦分析

2.1 單糖標準品衍生物的測定結果

各單糖標準品衍生物和單糖標樣混合樣衍生物的氣相色譜圖分別如圖1和圖2所示。

圖2表明，在本文的試驗條件下，單糖標樣混合樣的衍生物可以得到有效的分離，鼠李糖、阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、山梨糖的保留時間分別 為 16.817、17.062、17.270、21.510、22.072、24.810、25.045min，果糖是雙叉峰，保留時間分別是28.080、28.562min。

圖1 單糖標準品衍生物的氣相色譜圖Fig.1 Gas chromatogram of standard monosaccharide derivatives

圖2 單糖標樣混合樣衍生物的氣相色譜圖Fig.2 Gas chromatogram of mixed monosaccharide derivatives

2.2 膳食纖維樣品衍生物的測定結果

菠蘿皮渣可溶性膳食纖維㈦不溶性膳食纖維衍生物的氣相色譜圖分別如圖3和圖4所示。

圖3 菠蘿皮渣可溶性膳食纖維衍生物的氣相色譜圖Fig.3 Gas chromatogram of SDF derivatives from pineapple peels

通過標準樣品和菠蘿皮渣SDF和IDF的保留時間比對發現，SDF和IDF均含有阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、果糖6種單糖，只是含量有所不同。具體的出峰時間和峰面積對比見表1和表2。

圖4 菠蘿皮渣不溶性膳食纖維衍生物的氣相色譜圖Fig.4 Gas chromatogram of IDF derivatives from pineapple peels

表1 標準樣品和樣品衍生物的氣相色譜出峰時間Table1 The corresponding retaining time of monosaccharide standard and DF sample derivative

表2 標準樣品和樣品衍生物的氣相色譜峰面積Table2 The peak area of monosaccharide standard and DF sample derivative

通過峰面積和單糖標準品的回歸方程，可以初步分析計算出菠蘿皮渣SDF和IDF中6中單糖的含量，見表3。

表3 樣品的單糖含量Table3 The ratio of monosaccharide composition in samples

菠蘿皮渣可溶性膳食纖維中葡萄糖含量最多，果糖含量最少；不溶性膳食纖維中木糖含量最多，果糖含量最少。SDF中的阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖以及果糖含量都比IDF高，IDF中的木糖含量明顯高于SDF。

2.3 菠蘿皮渣膳食纖維理化性質測定結果

所制備的菠蘿皮渣可溶性膳食纖維的持水力、持油力和溶脹性分別是 8.23g/g、6.3g/g、7.86mL/g，不溶性膳食纖維的持水力、持油力和溶脹性分別是4.53g/g、1.39g/g、3.18mL/g，這些指標使得菠蘿皮渣可溶性膳食纖維更適合于作為功能性食品輔料。

所制備的菠蘿皮渣可溶性膳食纖維在pH=2的溶液條件下，對膽固醇的吸附量為6.6mg/g，溶液為pH=7時，樣品對膽固醇的吸附量為8.4mg/g，菠蘿皮渣不溶性膳食纖維在pH=2的溶液條件下，對膽固醇的吸附量為4.2mg/g，溶液為pH=7時，樣品對膽固醇的吸附量為5.9mg/g，經中性條件（模擬小腸的pH環境）和酸性條件（模擬胃的pH值環境）的對比，在中性條件下對膽固醇的吸附能力高于酸性條件。

3 結論

通過氣相色譜分析了菠蘿皮渣SDF和IDF的單糖組成，結果表明兩者均含有阿拉伯糖、木糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖、果糖6種單糖，SDF中葡萄糖含量最多，果糖含量最少；IDF中木糖含量最多，果糖含量最少。SDF中的阿拉伯糖、甘露糖、葡萄糖、半乳糖以及果糖含量都比IDF高，IDF中的木糖含量明顯高于SDF。對所提膳食纖維的理化性質研究表明，菠蘿皮渣膳食纖維具有較好的持水力、持油力和溶脹性，同時對膽固醇也具有一定的吸收能力。

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Study on the Monosaccharide Compositions of Dietary Fiber from Pineapple Peels and Its Physicochemical Properties

HANG Yu-yu， PEI Zhi-sheng，QI Dan*
（College of Life Science and Ecology， Hainan Tropical Ocean University， Sanya 572022， Hainan， China）

Extraction of soluble dietary fiber（SDF）and insoluble dietary fiber（IDF）from dry powder of pineapple peel was studied by enzymatic method.Gas chromatography was used to analyse the monosaccharide components of SDF and IDF，the physico-chemical properties also was researched.The results showed that the SDF and IDF had 6 kinds of monosaccharide，which were arabinose，xylose，mannose，glucose，galactose and fructose respectively.Dietary fiber（DF）from pineapple peels possessed good water holding capacity，oil holding capacity and swelling capacity，and had cholesterol-adsorption capacity.

pineapple peels；soluble dietary fiber and insoluble dietary fiber；monosaccharide；physico

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.15.006

2017-04-28

海南熱帶海洋學院校級青年科學基金（QYQN201513）；三亞市院地科技合作項目（2016YD24）；海南熱帶海洋學院校級青年科學基金（QYQN201518）

杭瑜瑜（1984—），女（漢），實驗師，碩士，研究方向：天然產物的提取㈦研究。

*通信作者