咖啡果皮與不同來源可溶性膳食纖維結構及性質比較研究

朱珂　董文江　程金煥　胡榮鎖　何紅艷　陳小愛　龍宇宙　黃家雄

關鍵詞：咖啡果皮；可溶性膳食纖維；微觀結構；功能特性

中圖分類號：TS273；TS209 文獻標識碼：A

咖啡為茜草科常綠灌木或小喬木，與可可、茶并稱為世界三大飲料，原產于埃塞俄比亞。我國咖啡主要種植區為海南和云南，其中海南萬寧的“興隆咖啡”為中粒種羅布斯塔咖啡，具有醇厚度高、焦糖香味濃郁等特點，國家質檢總局于2007 年授予“興隆咖啡”國家地理標志保護產品，并于2021 年獲得“中歐100+100”地理標志互認互保產品。

據農業農村部統計，2019 年我國咖啡總產量為1.379×105 t，居全球第13 位，隨著咖啡產量的持續增長，咖啡加工過程中產生的副產物也在逐年增加，包括咖啡果殼、咖啡果皮、銀皮、咖啡渣等，這些副產物大多被作為垃圾直接扔掉[1]，不僅造成資源浪費，還會造成環境污染。研究表明，這些副產物富含生物活性物質（咖啡因、綠原酸、葫蘆巴堿等），在制藥、食品、化妝品行業中可能具有潛在應用價值[2]。目前，國內外對于咖啡副產物的研究主要集中在生物燃料、飼料、生物吸附劑、抗氧化劑以及聚合物復合材料的制造等方面[3]。

咖啡果皮是濕法加工過程中產生的副產物，含35%～80%的碳水化合物，總膳食纖維含量可達70%左右，還含有4%～12%的蛋白質、0.5%～3%的脂類、3%～10%的礦物質、1%～9%的單寧以及約1%的咖啡因，具有較高的利用價值[4]。胡榮鎖等[5]采用響應面法優化了酶法提取咖啡果皮可溶性膳食纖維的條件，王彥兵等[6]通過響應面法優化了超聲輔助提取咖啡果皮多酚的提取條件，確定了最佳提取條件。ESQUIVEL 等[7]對比了不同提取方法從阿拉比卡與羅布斯塔2 個品種的咖啡果皮中提取生物活性成分，研究其抗氧化性的差異，結果表明，不同提取方法所得的活性成分含量及抗氧化性存在差異；DONG 等[8]研究了5 種不同提取方法對咖啡果皮可溶性膳食纖維結構及性質的影響，結果表明剪切乳化輔助酶法的提取率最高，且所得樣品具有較好的功能特性。

膳食纖維（dietary fiber， DF）是一類不易被人體消化酶消化的碳水化合物，包括纖維素、半纖維素、木質素、果膠等。根據其溶解性的不同分為可溶性膳食纖維（soluble dietary fiber， SDF）和不溶性膳食纖維（insoluble dietary fiber， IDF）兩大類。SDF 主要有果膠、樹膠等親水性膠體物質及部分半纖維素，具有重要的生理功能[9]，如降血糖、降血脂、調節血壓等[10]。膳食纖維的來源不同，其理化特性、結構均有差異，目前，大量的果蔬、谷物及其副產物是膳食纖維的主要來源，如龍芳[11]研究了不同提取方式對芹菜可溶性膳食纖維結構和理化特性的影響。咖啡果皮可溶性膳食纖維作為一種功能性碳水化合物，其與常見的大宗豆類、果蔬中可溶性膳食纖維組成及結構存在哪些異同點尚無報道，解析咖啡果皮相對其他來源可溶性膳食纖維的優勢和特色之處，對于咖啡果皮的深度開發利用具有重要的指導意義。

本研究通過對大豆、菊粉、大棗、燕麥、芹菜5 種市售可溶性膳食纖維與傳統水提法制備的咖啡果皮可溶性膳食纖維在粒徑分布、單糖組成、微觀結構、熱穩定性及功能特性等進行比較，探究不同來源可溶性膳食纖維在單糖組成、微觀結構、理化性質及功能特性等方面的異同點，分析咖啡果皮可溶性膳食纖維對比其他樣品的優異性質，為咖啡果皮可溶性膳食纖維的開發利用奠定理論基礎，為咖啡果皮副產物的高值化利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 材料與試劑 咖啡鮮果（全紅果）采摘于中國熱帶農業科學院香料飲料研究所咖啡試驗基地。乙醇（西隴科學有限公司）；氫氧化鈉（深圳特鐠超純材料科技有限公司）；冰乙酸、鄰苯二甲醛、硝酸銀、溴化鉀、NaNO2、鹽酸萘乙二胺、對氨基苯磺酸等均為分析純，購自上海阿拉丁公司；葡萄糖、阿拉伯糖、果糖、鼠李糖、木糖、甘露糖、巖藻糖、半乳糖醛酸和葡萄糖醛酸均為色譜純，購自上海阿拉丁公司。

1.1.2 儀器與設備 Nicolet 6700 傅里葉變換紅外光譜儀（美國賽默飛世爾科技公司）；PhenomProx 臺式顯微能譜一體機（荷蘭復納科學儀器有限公司）；Avanti JXN-26 高速冷凍離心機（美國貝克曼庫爾特有限公司）；ICS-5000+型離子交換色譜（美國賽默飛世爾科技公司）；Mastersize 3000激光粒度分析儀（英國馬爾文儀器有限公司）；Specord 250 Plus 紫外可見分光光度儀（德國耶拿分析儀器股份公司）；DSC2500 差示掃描量熱儀（美國TA 儀器公司）；帕納科XPertPRO（荷蘭帕納科公司）。

1.2 方法

1.2.1 咖啡果皮可溶性膳食纖維的制備 （1）咖啡果皮預處理。濕法加工工藝流程：采收→鮮果浮選→機械脫皮脫膠→水洗→干燥→咖啡豆。將濕法加工得到的咖啡果皮于40℃熱風干燥至水分含量為11%左右，高速萬能粉碎機粉碎后過60目篩，置于密封袋中，4℃保存備用。

（2）咖啡果皮可溶性膳食纖維的提取。參考褚盼盼等[12]的方法并略作修改，采用傳統水提法提取可溶性膳食纖維，稱取200 g 咖啡果皮粉至燒杯中，按照料液比1∶40（g/mL）加入去離子水，90℃水浴60 min 后濾去殘渣，取上清液50℃下旋轉蒸發至原體積的1/6，加入4 倍體積的乙醇溶液醇沉1 h，抽濾后取濾渣，真空冷凍干燥后得咖啡果皮可溶性膳食纖維，裝入密封袋于干燥器中保存備用。

1.2.2 粒徑分析 采用Mastersize 3000 激光粒度分析儀干法測定可溶性膳食纖維粉末的粒徑分布情況，取樣品0.05 g 置于料斗中進行測量，樣品粒徑以D10、D50、D90 和D99 來表示，分別代表樣品顆粒累積分布為10%、50%、90%和99%時對應的粒徑大小。

1.2.3 單糖組成分析 參考LI 等[13]的方法，準確稱量20 mg 樣品于安瓿管中，加入2.0 mL2 mol/L 的三氟乙酸溶液，真空封管后于110℃下加熱水解3 h，旋干三氟乙酸后，加入1.0 mL 甲醇溶液洗滌、旋干，重復3 次，加入去離子水稀釋配置成1.0 mg/mL 樣品試液。

采用高效陰離子交換色譜- 脈沖安培法（HP-SEC）測定10 種單糖標準品（葡萄糖-Glu、阿拉伯糖-Ara、木糖-Xyl、半乳糖-Gal、半乳糖醛酸-GalA、巖藻糖-Fuc、鼠李糖-Rha、果糖-Fru、半乳糖醛酸-Gala、葡萄糖醛酸-GlcA）的組成及含量。儀器配置安培檢測器，利用Diobex CarboPacPA20（150 mm×3 mm， 6.5 μm）高效陰離子色譜進行分離，配備CarboPac PG20 保護柱（30 mm×3 mm，6.5 μm）。流動相：A 相，去離子水；B 相，200 mmolNaOH 溶液；C 相，1 mol/L NaAC/25 mmol NaOH。流速為0.5 mL/min，進樣量為25 μL。洗脫條件：0～5 min，9% B；5～14 min，4% B；14～24 min，4% B、5% C；24～24.1 min，4% B、20% C；24.1～40 min，100% B。結果以g/100 g 表示。

1.2.4 結構表征 （1）傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）。參考GU 等[14]的方法，準確稱量干燥的5.0 mg 可溶性膳食纖維粉于瑪瑙研缽中，加入500 mg（1∶100）干燥的光譜級KBr 在紅外燈照射下研磨至極細，混合均勻壓片，將壓好的透明薄片置于樣品槽中進行掃描分析，掃描次數64次，分辨率為4 cm^–1，掃描范圍為400～4000 cm^–1。

（2）掃描電鏡（SEM）。掃描電鏡可以對樣品微區形貌、結構及成分進行觀察和分析。參考MA等[15]的方法，在15 kV 條件下用掃描電子顯微鏡觀察，將微量的干燥樣品使用導電膠固定于樣品臺上，在真空條件下噴金后置于電子顯微鏡下掃描，觀察樣品放大200 倍時的微觀結構。

（3）X-射線衍射（XRD）。X-射線衍射是通過X-射線在晶體中所產生的衍射現象反映樣品的結晶特性及結晶度。參考WEN 等[16]的方法略有修改，采用XPert PRO 對可溶性膳食纖維樣品進行XRD 測定。測定參數：測試靶材為銅靶；掃描速度為2°/min；掃描范圍為5～70°。

（4）差示掃描量熱法（DSC）。采用DSC2500差示掃描量熱儀進行可溶性膳食纖維的熱穩定分析。稱取少量樣品，置于DSC 鋁盤中壓片密封，置于室溫平衡后，以10℃/min 的速度從35℃升至200℃。采用空鋁盤作空白對照。

1.2.5 可溶性膳食纖維的理化性質測定 （1）持油性。參考ZHANG 等[17]的方法，準確稱量0.5 g可溶性膳食纖維樣品（質量為m）置于10 mL 離心管中，質量為m0，加入5 mL 花生油混合均勻，4℃下靜置1 h，4800 r/min 離心10 min，棄掉上層油脂，質量為m1，持油性公式如下：

式中，m₀、m₁ 分別為離心前后可溶性膳食纖維粉質量，m 為初始可溶性膳食纖維粉質量。

（2）溶解性。準確稱量0.1 g 可溶性膳食纖維樣品，質量為m，加入5 mL 蒸餾水于90℃水浴1 h，冷卻至室溫后4200 r/min 離心10 min，上清液置于已稱重培養皿（m₀）中烘至恒重后，稱重（m₁），溶解性公式如下：

式中，m0、m1 分別為烘干前后盛放可溶性膳食纖維培養皿的質量，m為初始可溶性膳食纖維粉質量。

1.2.6 功能特性測定 （1）膽固醇吸附能力。參考羅白玲等[18]的方法略作修改，采用鄰苯二甲醛比色法制作標準曲線：分別取0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL 0.1 mg/mL 膽固醇標準溶液，冰乙酸對應補足至0.5 mL，混勻后加入0.5 mL 鄰苯二甲醛（OPA）試劑（50 mg 鄰苯二甲醛溶于冰乙酸，定容至100 mL）和4.0 mL 混合酸（濃硫酸和冰乙酸等體積混合），充分混勻后室溫下靜置10 min，在550 nm 處測定吸光度，繪制標準曲線。

取2 個新鮮雞蛋，分離蛋黃與蛋清，在蛋黃中加入9 倍體積的蒸餾水用均質機打成均勻的乳液。取0.5 g 樣品加入25 mL 攪打均勻的蛋黃乳液，調節pH 至7.0，37℃恒溫震蕩2 h，4800 r/min離心10 min，取1.0 mL 上清液，去離子水稀釋20 倍后測定吸光度。

膽固醇吸附量（mg/g）=（m₁-m₂）/m? （3）

式中，m₁ 為吸附前蛋黃乳液中膽固醇質量，mg；m₂為吸附后上清液中膽固醇質量，mg；m 為樣品質量，g。

（2）膽酸鹽吸附能力。參考HUANG 等[19]的方法稍作修改。分別配置0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mg/mL 的膽酸鈉水溶液，吸取不同濃度膽酸鈉水溶液1.0 mL 于比色管中，加入6.0 mL 45%硫酸和1.0 mL 0.3%糠醛，混合均勻后放入65℃恒溫水浴鍋中加熱30 min，然后取出冷卻至室溫，取部分反應后的溶液在620 nm 處測定吸光度，繪制標準曲線。

準確稱量樣品0.25 g 于離心管中，加入含0.1 g 膽酸鈉的0.15 mol/L 氯化鈉溶液25.0 mL，調節pH=7，在37℃下恒溫震蕩2 h，4800 r/min離心10 min，取1.0 mL 上清液按上述方法測定吸光度。

膽酸鹽吸附量（mg/g）=（m₁-m₂）/m （4）

式中，m1 為吸附前膽酸鈉質量，mg；m₂為吸附后上清液中膽酸鈉質量，mg；m 為樣品質量，g。

（3）葡萄糖吸附能力。參考阮傳英等[20]的方法略作修改，采用二硝基水楊酸（DNS）法制作標準曲線，配制0.5 mg/mL 的葡萄糖標準液，分別吸取0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 mL 標準液于比色管中，加入去離子水至3.0 mL，加入DNS試劑2.0 mL，在沸水浴中反應10 min，空白管調零，在540 nm 處測定吸光度，繪制標準曲線。

取SDF 樣品0.1 g 與25 mL 50 mmol/L 的葡萄糖標準液混合，在37℃水浴中震蕩2 h 后，4800 r/min離心10 min，取上清液并按上述方法測定吸光度。由于樣品本身含有葡萄糖，需另準備一組不加葡萄糖的樣品作為陰性對照。

葡萄糖吸附量（mg/g）=（m₁-m₂）/m? （5）

式中，m₁為吸附前葡萄糖質量，mg；m₂為吸附后上清液中葡萄糖質量，mg；m 為樣品質量，g。

（4）亞硝酸根離子吸附能力。參考DONG 等[8]的方法略作修改，配制0.1 mg/mL 的亞硝酸鈉標準液，分別取0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mL 標準液于比色管中，加水至2.0 mL，加入2.0 mL 對氨基苯磺酸溶液（4.0 g/L），再加入1.0 mL 鹽酸萘乙二胺（2.0 g/L），室溫下靜置15 min 后在538 nm處測量吸光度，繪制標準曲線。

取SDF 樣品0.25 g 與25.0 mL 標準液混合均勻，分別調節pH 為2（模擬胃酸環境）和pH 為7（模擬小腸環境），在37℃水浴中震蕩2 h，4800 r/min 離心10 min，取上清液0.5 mL 按上述方法測定吸光度。

亞硝酸鹽吸附量（mg/g）=（m₁-m₂）/m （6）

式中，m₁ 為吸附前亞硝酸鈉質量，mg；m₂ 為吸附后上清液中亞硝酸鈉質量，mg；m 為樣品質量，g。

1.3 數據處理

采用Origin 2021（Northampton， MA， USA）軟件繪圖，采用SPSS 20.0（IBM Corporation， NewYork， NY）軟件中Duncan 多重比較進行一元方差分析并比較樣品間指標的差異性。每個樣品平行測定3 次，結果以平均值±標準偏差形式表示。

2 結果與分析

2.1 粒徑分析粒徑大小與可溶性膳食纖維理化性質、功能特性密切相關。咖啡果皮、大豆、菊粉、大棗、燕麥和芹菜可溶性膳食纖維的中值粒徑D₅₀分別為131.49、57.17、55.33、64.43、50.17、39.33 μm，不同樣品間粒徑大小存在顯著差異（表1），粒徑越小，比表面積越大，則活性基團暴露越多，進而影響其理化性質。咖啡果皮可溶性膳食纖維中值粒徑顯著大于其余5 種樣品，可能由于采用傳統提取方式，所得樣品粒徑大小分布不均。由圖1也可看出，咖啡果皮可溶性膳食纖維粒徑分布范圍較寬，均一性較差，大棗可溶性膳食纖維分布最均勻。

2.2 單糖組成

多糖具有降糖、降脂、抗氧化及免疫調節等生物活性，這些生物活性與單糖組成密不可分。果膠主要由半乳糖醛酸、半乳糖、鼠李糖、木糖及阿拉伯糖組成，纖維素主要由葡萄糖組成，半纖維素主要由木糖、葡萄糖、甘露糖和半乳糖組成。圖2 為10 種單糖的標準曲線及咖啡果皮可溶性膳食纖維的單糖色譜圖，由表2 可知，不同來源可溶性膳食纖維在單糖種類、含量方面均存在差異。其中咖啡果皮可溶性膳食纖維的單糖種類最多，檢測出10 種單糖，半乳糖醛酸含量最高達1.04 g/100 g，表明水提法制備的咖啡果皮可溶性膳食纖維主要成分為果膠，還包含部分纖維素及半纖維素。燕麥、大棗和芹菜可溶性膳食纖維中半乳糖含量最高，占比高達87%以上，表明其主要組成為半纖維素及果膠物質。大豆和菊粉可溶性膳食纖維中含量最高的為葡萄糖， 分別為2.18 、2.12 g/100 g，且占比為66%，表示其纖維素含量較高。

2.3 結構分析

2.3.1 傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）分析 FT-IR是研究多糖類化合物官能團及化學鍵常用的方法之一。由圖3 可知，6 種可溶性膳食纖維均具有典型的多糖吸收峰，除了某些特征波段的強度不同之外，6 種樣品具有相似的光譜分布，樣品在3365.4 cm^–1附近顯示寬而強烈的特征峰，是O-H的伸縮振動形成的吸收峰[21]，另外5 種可溶性膳食纖維在3365.4 cm^–1的吸收峰均強于咖啡果皮可溶性膳食纖維，表明其氫鍵含量較高。2933.3 cm^–1處的弱峰是由亞甲基C-H 伸縮振動引起，代表半纖維素的典型結構。1681.1 cm^–1處的峰可能是由于糖醛酸的C=O 伸縮振動產生，1411.8 cm^–1處的峰可能與O-H 的伸縮振動和C-H 的彎曲振動有關[22]。此外，950～1200 cm^–1范圍內的吸收峰被認為是碳水化合物的特征區域[23]，可以識別糖類的組成，在這一區域，6 種可溶性膳食纖維譜圖表現出細微差異，與其單糖組成具有一定的差異結果一致。

2.3.2 掃描電鏡（SEM）分析 SEM 是研究膳食纖維微觀結構的最重要方法之一。由圖4 可知，咖啡果皮可溶性膳食纖維為不規則塊狀結構、大小不一、表面有不規則褶皺和蜂窩狀小孔。大豆可溶性膳食纖維具有較光滑的塊狀結構，表面有不規則褶皺及小孔使其表現出吸附作用。菊粉為光滑的塊狀結構、表面褶皺及小孔較少，表面積較小。大棗、燕麥、芹菜均為不規則塊狀結構、表面褶皺及小孔較多，但顆粒大小不同，與粒徑分析結果一致。以上結果表明，不同來源可溶性膳食纖維具有不同形態結構。

2.3.3 X-射線衍射（XRD）分析 XRD 是通過X-射線在晶體中所產生的衍射現象反映樣品的結晶特性及結晶度。其峰形可以表示晶體類型，衍射峰強度表示結晶度，結晶度對食品材料力學及熱性能具有很大影響。由圖5 可知，咖啡果皮、大豆、菊粉、大棗、燕麥和芹菜6 種樣品的結晶度分別為38.8%、42.6%、45.5%、46.1%、49.5%、48.3%。6 種可溶性膳食纖維均在20°附近有顯著的結晶衍射峰，被認為是典型纖維素Ⅰ型結構，咖啡果皮可溶性膳食纖維在此處的衍射強度顯著低于其余5 種樣品，在14.2°、29.5°、30.6°和32°等附近還存在一些較小的彌散衍射峰，表明其存在部分結晶[8]，6 種樣品的結晶度，以及在結晶區與非晶區的分布情況具有一定的差異。

2.3.4 熱穩定性分析 熱穩定性是評價物料應用于食品中的一個重要指標，可根據物質熱變性過程中溫度和能量的變化來研究其結構穩定性和構象的變化。由圖6 可知，6 種不同來源可溶性膳食纖維樣品的熱流曲線均表現為吸熱峰，吸熱峰的峰值代表了變性溫度，峰值的差異可能與氫鍵的類型及數量有關，峰值越高，則需要更多的能量來破壞氫鍵[24]。菊粉可溶性膳食纖維峰值在110℃左右，其余5 種樣品的吸熱峰的峰值均在120℃左右。6 種樣品的焓變值（ΔH）均在160.41～329.93 J/g之間，焓變值越大，表示其熱穩定性越好，熱流強度越大則表示其熱穩定性越流強度低于其他幾種可溶性膳食纖維樣品，說明咖啡可溶性膳食纖維樣品的熱穩定性優于其他幾種膳食纖維樣品。

2.4 理化性質分析

溶解性、持油性是評價可溶性膳食纖維的重要指標。持油性有利于食品在加工過程中保留油脂，在腸道中發揮調節代謝作用。表3 為6 種不同來源可溶性膳食纖維的持油性及溶解性，6 種樣品的持油性無顯著差異，但咖啡果皮（2.18 g/g）與芹菜可溶性膳食纖維（2.01 g/g）略高于其他4 種樣品，可能是由于其表面褶皺較多，表面積較大。溶解性的高低與粒徑大小及結構密切相關，菊粉可溶性膳食纖維的溶解性最高，為99.53%±0.29%，其次為燕麥樣品（99.07%±0.54%），而咖啡果皮與大豆可溶性膳食纖維溶解性較小，這可能與其粒徑分布有關。咖啡果皮可溶性膳食纖維粒徑分布較廣，均一性較差，因此其溶解度相對較低。

2.5 功能特性分析

2.5.1 膽固醇吸附能力 大量研究表明膳食纖維能降低血清總膽固醇的含量保護心血管[25]。由圖7A 可知，6 種不同來源的可溶性膳食纖維對膽固醇的吸附能力存在顯著差異。大棗可溶性膳食纖維的膽固醇吸附量最高為33.65 mg/g，菊粉的膽固醇吸附量最低為1.82 mg/g；劉曉賀等[26]對比研究豌豆與菊粉物化特性差異，其中菊粉對膽固醇吸附量為2.24 mg/g。咖啡果皮可溶性膳食纖維的膽固醇吸附量為22.43 mg/g，高于大豆及菊粉，但低于大棗、芹菜、燕麥可溶性膳食纖維，具有作為優質膳食纖維來源的潛質。

2.5.2 膽酸鈉吸附能力 膽汁酸由肝臟內合成并在膽囊中儲存，在食物刺激下從膽囊中進入小腸，參與肝腸循環起到調節膽固醇代謝的作用。研究表明膽酸鈉的吸附能力隨其用量的增加而增強，膽酸鈉濃度越高，膳食纖維的吸附能力越強。由圖7B可知，在pH 為7.0 時，6 種不同來源可溶性膳食纖維對膽酸鈉的吸附能力具有顯著差異，大豆、大棗、燕麥、芹菜可溶性膳食纖維的吸附量高于咖啡果皮與菊粉，可能是由于膽酸鈉濃度較低。

2.5.3 葡萄糖吸附能力 葡萄糖吸附能力也是膳食纖維的功能特性之一。可溶性膳食纖維可與腸液中的葡萄糖結合，導致餐后血糖水平下降，達到降血糖的目的。由圖7C 可知，6 種樣品的吸附量大小依次為：大豆（43.50 mg/g）>芹菜（33.85 mg/g）>咖啡果皮（27.40 mg/g）>菊粉（27.06 mg/g）>燕麥（24.10 mg/g）>大棗（23.80 mg/g），其吸附量存在差異，可能也與葡萄糖濃度有關。郭增旺等[27]研究了不同粒度大豆皮的理化及功能特性，結果表明樣品對葡萄糖的吸附量可隨葡萄糖濃度的升高而升高，濃度越高，與樣品的網狀結構接觸幾率越大，對葡萄糖的束縛力就會增強。

2.5.4 亞硝酸鹽吸附能力 在胃酸環境中，亞硝酸鹽與仲胺、叔胺、酰胺反應生成強致癌作用的亞硝胺化合物。研究表明，亞硝酸鹽在pH 為2.0條件下的吸附量顯著大于pH 為7.0 時的吸附量。由圖7D 可知，6 種不同來源的可溶性膳食纖維在胃酸環境中吸附亞硝酸鹽的能力顯著高于小腸環境。在pH 為2.0 時，咖啡果皮可溶性膳食纖維的吸附量為7.93 mg/g，顯著高于其他5 種樣品。在pH 為7.0 時，咖啡果皮、菊粉、大棗、燕麥可溶性膳食纖維的亞硝酸鹽吸附量高于芹菜與大豆樣品。以上結果表明，pH 對樣品的亞硝酸鹽吸附量影響較大，不同來源可溶性膳食纖維在相同pH條件下，吸附量也存在顯著差異。

3 討論

本研究對比了6 種不同來源可溶性膳食纖維理化性質、結構及功能特性方面的差異。膳食纖維被歸類為從植物細胞壁中提取的多種不可消化營養素，被稱為生物體的第7 種重要營養素，在機體健康方面扮演著重要的角色，其中可溶性膳食纖維具有更高的生理功能。可溶性膳食纖維的來源不同其結構、理化性質及功能特性存在顯著差異。羅白玲等[18]研究了超微粉碎對咖啡果皮膳食纖維結構及性質的影響，其中超微粉碎可以有效改善樣品的功能性質，但本研究中粒徑大小與功能特性無顯著關聯，可能是由于樣品的某些特性不僅與粒徑大小有關，還與樣品的來源、提取方法、加工參數以及實驗條件等因素有關。本研究中6 種可溶性膳食纖維在結構方面均具有多糖的典型特征，其掃描電鏡結果與栗俊廣等[28]在研究鷹嘴豆、麥麩、大豆、葡萄膳食纖維性質差異的研究中得到的結果類似。本研究中不同來源的可溶性膳食纖維在功能特性方面也表現出顯著差異，咖啡果皮可溶性膳食纖維在亞硝酸鹽吸附作用中表現優異，與GAN 等[29]以葡萄柚皮為原料，探究微波輔助提取法對其結構及功能特性的影響研究中的結果類似，亞硝酸鹽的吸附能力在pH 2.0 時顯著強于pH 7.0。這可能是因為胃酸環境中存在的酚酸如阿魏酸，有利于增強亞硝酸鹽的清除能力，使樣品的吸附能力更強。其余幾種吸附能力可能也與相關實驗參數有關，如鐘希瓊等[30]在研究麥麩、米糠、豆渣、甘薯、大薯、葛根、香芋和馬鈴薯8 種膳食纖維的膽酸鈉吸附能力時， 膽酸鈉濃度為2.0 mg/mL 與3.0 mg/mL 時膳食纖維的吸附量存在顯著差異。綜上所述，咖啡果皮可溶性膳食纖維作為咖啡副產物，具有較高的利用價值，為后續咖啡副產物的精深加工提供了研究方向。

4 結論

本研究對比了咖啡果皮可溶性膳食纖維與大豆、菊粉、大棗、燕麥、芹菜5 種市售可溶性膳食纖維的粒徑、單糖組成、微觀結構、理化性質及功能特性。明晰了傳統方法提取的咖啡果皮可溶性膳食纖維與常見豆類、果蔬膳食纖維的差異，為咖啡果皮可溶性膳食纖維的改性、精深加工提供了方向。研究得出：（1）6 種可溶性膳食纖維的粒徑分布不同，其中咖啡果皮可溶性膳食纖維分布較廣，均一性比其余5 種樣品差，對樣品的溶解性具有一定影響；咖啡果皮可溶性膳食纖維共檢出10 種單糖，含量最多的為半乳糖醛酸，種類不同含量不同，表示其纖維素、半纖維素、果膠物質含量不同。（2）紅外光譜結果表示具有典型的多糖吸收峰，在特征波段的強度與指紋區域略有差異，與單糖組成結果一致；掃描電鏡結果表明不同來源可溶性膳食纖維，形態結構略有差異。6 種樣品均為不均勻塊狀結構，表面有小孔及褶皺，咖啡果皮可溶性膳食纖維小孔更為清晰，表面褶皺較多，大豆可溶性膳食纖維與菊粉表面則較為光滑，褶皺小孔較少；X-射線衍射結果表明6 種樣品均存在纖維素Ⅰ型結構，且咖啡果皮結晶度最小為38.8%，并且其熱穩定性優于其他5種樣品。（3）不同樣品間持油性無顯著差異，菊粉的溶解性最高為99.53%，咖啡果皮持油性最低為90.9%。（4）咖啡果皮可溶性膳食纖維的亞硝酸鹽吸附能力顯著優于其他5 種樣品，吸附量為7.93 mg/g。總體來說，咖啡果皮可溶性膳食纖維較其余5 種膳食纖維具有更豐富的單糖組成，較高的亞硝酸鹽吸附能力以及熱穩定性，本研究可為咖啡果皮資源的開發利用提供理論基礎，為咖啡果皮可溶性膳食纖維的高值化利用提供理論依據和技術支撐。