橄欖渣膳食纖維理化和體外吸附特性及結構表征

謝三都 陳惠卿 周春蘭 林雅男

(閩南科技學院，福建 泉州 362332)

橄欖(CanariumalbumL.Raeusch)是一種屬于橄欖科橄欖屬的常綠喬木，果實又名青果、諫果、忠果、白欖、青欖[1-2]。隨著橄欖加工產業的不斷發展，以新鮮橄欖為原料制備的果汁、果酒和果醋等產品的產量越來越大，其加工副產品——橄欖渣的處理量也隨之增加，導致了生產成本的增加。

膳食纖維能促進腸胃蠕動、誘導腸中有益菌群繁殖[3]，吸附腸胃中的陽離子，能將脂肪和膽汁酸吸附后排出體外降低血清膽固醇進而降低血壓等[4-5]，對冠心病、大腸癌、高血壓、肥胖癥和便秘等疾病有輔助治療作用[6]。利用橄欖果渣制備膳食纖維能有效提高橄欖果渣的綜合利用價值，目前，有關橄欖果渣制備膳食纖維的研究報道較少[7]。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

1.1.1 材料與試劑

橄欖渣：福州延福橄欖有限公司；

苯酚、無水乙醇、丙酮、膽酸鈉、冰乙酸、硫酸(98%)、糠醛試劑、鄰苯二甲醛、膽固醇、對氨基苯磺酸、鹽酸萘乙二胺、亞硝酸鈉、硝酸鉛、硝酸鎘、磷酸二氫鉀、氫氧化鈉、磷酸、磷酸二氫鈉、石油醚、過氧化氫、溴化鉀：分析純，國藥集團化學試劑有限公司。

1.1.2 儀器與設備

電子天平：HC2003型，慈溪市華徐衡器實業有限公司；

離心機：TDL-40B型，上海安亭科學儀器廠；

可見分光光度計：721型，上海光譜儀器有限公司；

低速臺式離心機：TDL-60C型，上海安亭科學儀器廠制造；

旋轉蒸發儀：IKA RV 10型，西安華辰樂天實驗設備有限公司；

冷凍干燥機：FD-1型，上海丞明儀器設備有限公司；

X射線衍射儀：MiniFlex600型，日本理學集團；

傅里葉變換紅外光譜儀：IRAffinity-1S型，島津企業管理(中國)有限公司；

壓片機：DF-4B型，天津港東科技發展有限公司；

掃描電子顯微鏡：Hitachi S-4800型，日立金屬精密儀器(深圳)有限公司。

1.2 方法

1.2.1 橄欖渣膳食纖維的制備

(1) 總膳食纖維：參照文獻[8-10]的方法并略作修改，將干燥后的橄欖渣粉碎，過標準樣篩，加入4倍體積石油醚中，磁力攪拌處理2 h，抽濾、收集濾渣，重復此步驟3次，得到脫脂的橄欖渣。經脫脂后的橄欖渣，加入4倍體積80%乙醇溶液中靜置40 min，5 000 r/min離心20 min，將沉淀與上層液分離，用80%乙醇溶液將沉淀物反復浸提3次，再將沉淀用丙酮洗滌數次，置于通風處使有機溶劑揮發，于烘箱中以55 ℃低溫干燥，即得總膳食纖維(OPTDF)。

(2) 不溶性膳食纖維：取一定量的總膳食纖維，加入10倍體積65 ℃純凈水，磁力攪拌90 min后，5 000 r/min離心20 min，收集沉淀進行3次重復操作，將沉淀冷凍干燥，得不溶性膳食纖維，按1∶100(g/mL)料液比加入純凈水，于含質量分數為6%的H2O2和質量分數為1%的NaOH混合溶液中脫色3 h，抽濾，倒出濾液，重復2次操作，沉淀冷凍干燥，得脫色后的不溶性膳食纖維(OPIDF)。

(3) 可溶性膳食纖維：將1.2.1(1)的上層液轉移到旋轉蒸發儀(0.08 MPa、65 ℃、55 r/min)中進行濃縮，加入5倍體積98%乙醇溶液至濃縮液中，靜置沉淀4 h，離心，棄上清液，沉淀用無水乙醇沖洗，反復進行2次，再用丙酮沖洗，冷凍干燥，得可溶性膳食纖維(OPSDF)。

1.2.3 OPTDF理化性質測定

(1) 持水力：參照文獻[11-12]。

(2) 持油力：參照文獻[13]。

(3) 膨脹力：參照文獻[14]。

(4) 葡萄糖吸附值：參照文獻[15]。

1.2.4 OPTDF體外吸附性能測定

(1) 對不飽和油脂的吸附性能：參照文獻[16]。

(2) 對飽和油脂的吸附性能：參照文獻[16]。

(3) 對膽酸鈉的吸附性能：參照文獻[17]。

(4) 對膽固醇的吸附性能：參照文獻[18]。

1.2.5 橄欖渣膳食纖維的結構表征

(1) XRD：參照文獻[20-21]。

(2) FTIR：參照文獻[22-23]。

(3) SEM：參照文獻[24-25]。

1.3 數據處理

采用Excel統計橄欖渣總膳食纖維體外吸附性能，計算其標準偏差；采用X'Pert High Score軟件處理橄欖渣膳食纖維XRD圖譜，計算結晶度。

2 結果與分析

2.1 OPTDF理化性質

通過試驗可知，OPTDF的持水力、持油力、膨脹力、葡萄糖吸附值分別為(4.96±0.51) g/g，(2.45±0.26) g/g，(6.00±0.16) mL/g，(18.11±0.31) mmol/g，說明橄欖渣總膳食纖維具有優良的理化性質，適合加工成功能性食品。

2.2 總膳食纖維體外吸附性能

2.2.1 對油脂的吸附效果 由表1可知，OPTDF對油脂有一定的吸收能力，其油脂吸附量因橄欖渣顆粒大小(目數)不同而異，且對豬油(動物油脂)的吸附能力高于對花生油(植物油脂)的。當OPTDF顆粒120目時，對豬油和花生油的吸附效果較好，分別為(0.903±0.041)，(0.791±0.024) g/g；增加目數，其保持油脂在內部的能力變小，不利于油脂吸附。

2.2.2 對膽酸鈉的吸附效果 由表2可知，OPTDF對膽酸鈉有一定的吸附能力，膽酸鈉濃度越高、OPTDF粒徑越小其表面積越大、吸附時間越長，其對膽酸鈉吸附量也越大。當OPTDF顆粒160目、膽酸鈉濃度3 mg/mL、吸附時間4 h時，OPTDF對膽酸鈉的吸附量最高，為(121.320±0.606) mg/g。

2.2.3 對膽固醇的吸附效果 OPTDF對膽固醇的吸附量在不同pH下存在差異，模擬人體胃、腸道pH值分別為2.0，7.0。由表3可知，模擬人體胃部環境時，當OPTDF顆粒160目、吸附時間4 h時，OPTDF對膽固醇的吸附量為(12.391±0.329) mg/g；模擬人體腸道環境時，當OPTDF顆粒160目、吸附時間4 h時，OPTDF對膽固醇的吸附量為(13.235±0.462) mg/g。試驗表明，OPTDF在酸性、中性環境中具有吸附膽固醇的能力，且中性環境下吸附效果較強。

表1橄欖渣總膳食纖維顆粒大小對油脂吸附性能的影響

Table1AdsorptionpropertiesofdifferentparticlesizeofOPTDFtooil

顆粒大小/目吸附量/(g·g-1)豬油花生油200.191±0.0110.161±0.013400.275±0.0140.258±0.010800.485±0.0130.327±0.0161200.903±0.0410.791±0.0241600.424±0.0210.393±0.018

表2 橄欖渣總膳食纖維顆粒大小對膽酸鈉吸附性能的影響

表3 橄欖渣總膳食纖維顆粒大小對膽固醇吸附性能的影響

表4 橄欖渣總膳食纖維顆粒大小對吸附性能的影響

2.3 橄欖渣膳食纖維的結構表征

2.3.1 XRD分析 由圖1可知，OPTDF和OPIDF在2θ為22.35°處出現強衍射峰，在2θ分別為15.96°，34.68°處出現兩個弱衍射峰，2θ為15.96°對應纖維素晶體的101晶面，2θ為22.35°對應晶體的002晶面，2θ為34.68°對應晶體的004晶面，從而可以確定OPTDF和OPIDF屬于纖維素I型[26-28]。利用Segal公式求得OPTDF、OPIDF的相對結晶度分別為46.07%，41.39%。而OPSDF僅在2θ為29.16°處有一個弱的寬峰，基本判定OPSDF屬非晶態結構。

圖1 3種膳食纖維的XRD圖譜

圖2 橄欖渣可溶性膳食纖維的

圖3 橄欖渣不可溶性膳食纖維的

2.3.3 SEM分析 由圖4可知，當放大倍數為2 000倍時，橄欖渣中存在較多的纖維束，且有一定的螺旋程度，交織纏繞成較疏松的塊狀結構，表面較為粗糙，有較多不同程度的溝壑及孔隙，橫截面呈管狀趨向于不規則的多邊形，管壁粗糙，空腔位于中心部分，纖維表層的溝壑與中心的空腔相連，形成較疏松的網狀結構；當放大倍數為5 000倍時，纖維的空間網狀結構十分疏松，孔隙較大，且表面有較多的突起；當放大倍數為15 000倍時，在纖維外表的溝壑及孔隙間有較多較細的短纖維，使得橄欖渣膳食纖維的比表面積增大。

圖4 橄欖渣掃描電鏡圖

由圖5可知，當放大倍數為5 000倍時，OPSDF整體結構無規則且孔隙繁多，空腔較大，無束纖維，表面粗糙，隱約可見OPSDF的片狀層結構。當放大倍數為7 000倍時，OPSDF的片狀層多孔隙結構明顯易見，且邊緣較為不光滑。

圖5 橄欖渣可溶性膳食纖維的電鏡掃描圖

由圖6可知，當放大倍數為2 000倍時，OPIDF存在較多的纖維束且有一定的螺旋程度，交織纏繞形成了空腔較大、孔隙較多的網狀結構，表面較為不平整，凹槽較多且深。

圖6 橄欖渣不溶性膳食纖維的電鏡掃描圖

3 結論