果皮果壳膳食纤维含量及性能测定

时间：2024-07-28

张茜杨莉刘毅

(1.南昌航空大学环境与化学工程学院；2.南昌航空大学航空制造工程学院，江西南昌 330063)

膳食纤维是指难以被哺乳动物细胞胞内酶分解的成分的总称，根据其溶解性的不同，可以将其分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维两大类。膳食纤维虽不具有营养价值，但与人体的营养和疾病有着密切的关系，能预防和治疗诸如直肠癌、糖尿病、痔疮等疾病，引起各国营养学家的关注，并被称为继淀粉、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质和水之后的“第七营养素”。

我国膳食纤维的研究和开发相对国外而言起步较晚，但近几年发展较快，已从多种原料中制得膳食纤维。本文针对市场上常见的几种果皮分别分析了水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维的含量[1，2]，为从果皮中提取膳食纤维奠定了实验基础。

1 材料与仪器

1.1 材料

原料：市售香蕉、橘子、花生、荔枝等，削皮剥壳待用。

试剂：无水乙醇、氢氧化钠、盐酸、无水乙醚、酚酞指示剂、甲基红指示剂、甲醛、葡萄糖等。

1.2 仪器

电子天平、高速万能粉碎机、恒温水浴箱、烘箱、六联动搅拌机。

2 试验方法

2.1 果皮的制备

将果皮果壳洗净晾干，于105±5℃下烘干2h，取出放置在室温直到自然冷却，粉碎，得到实验样品。

2.2 水溶性膳食纤维的制备

称取5g样品，加入一定体积的水，并且调节pH值，水浴加热提取一定时间过滤，滤液以2倍体积的无水乙醇处理，静置30min，抽滤，将滤渣置于100℃烘箱中烘干至恒重，计算产率。

2.3 水不溶性膳食纤维的制备

将提取水溶性膳食纤维后的滤渣置于烧杯中，以pH为13的NaOH溶液浸泡1h，纱布过滤，流动水反复漂洗至中性，再用pH为2的盐酸于60℃水浴中提取2h，漂洗至中性后，过滤，烘干，得水不溶性膳食纤维，称重，计算产率。

2.4 水不溶性膳食功能特性分析

2.4.1 持水性的测定

准确称取1g的膳食纤维，置于100ml烧杯中，加水75ml，25℃下搅拌24h，甩干水分，称重，按下式计算持水性。

持水性=(m2-m1)/m1

式中：m1-干样品质量；m2-湿样品质量。

2.4.2 溶胀性的测定

准确称取0.1g的膳食纤维，置于10ml量筒中，读取膳食纤维体积后，准确移取5ml水加入其中，振荡均匀后室温25℃下放置24h，读取膳食纤维的体积，按下式计算溶胀性。

溶胀性=(V2-V1)/m1

式中：V1-溶胀前纤维体积，ml；m1-干样品质量，g；V2-溶胀后纤维体积，ml。

3 实验结果与讨论

3.1 水溶性膳食纤维提取实验

实验针对4种果皮果壳分别测定了水溶性膳食纤维产率、水不溶性膳食纤维产率、持水性和溶胀性，其中水溶性膳食纤维最佳制备工艺由四因素三水平法确定，正交实验结果如表1所示。

表1 4种果皮果壳水溶性膳食纤维提取实验结果一览表

由表1可见，不同的果皮果壳在提取水溶性膳食纤维时具有相似的规律，最佳实验条件是pH=7即中性水溶液、提取温度为100℃、料液比为1：20、提取时间30min，而提取率最低时实验条件是pH=4即酸性水溶液、提取温度为100℃、料液比为1：25、提取时间20min，可以看出提取率主要受酸碱度的影响，中性水溶液不会破坏水溶性膳食纤维的结构，而其他酸碱性环境均对水溶性膳食纤维有一定程度的破坏，导致提取率下降。另外，还可看出提取温度高，有利于水溶性膳食纤维的溶解。

根据现代医学的研究发现，水溶性膳食纤维可以补充人体所需的水溶性膳食纤维素。进入人体消化系统后，产生特殊的生理代谢功能，从而防治便秘、脂肪沉积。由于离子交换和胶体的形成作用，减少对有毒及致癌物质的吸收，又可调节胆固醇水平，降低肠内葡萄糖、苷酸酶活性，排除血管硬化诱因等等。从实验结果可看出，花生壳中可以提取出较多的水溶性膳食纤维，可以有效利用花生壳这种固体废物，使其成为人类的身体保健品。

3.2 水不溶性膳食纤维提取及性能测定

在最佳实验条件下提取出水溶性膳食纤维后，继续提取水不溶性膳食纤维并且测定持水性和溶胀性，结果如表2所示。

不同的果皮水不溶性膳食纤维含量有较大差异，花生壳提取的水不溶性膳食纤维含量最高，但是持水性和溶胀性都最低，香蕉皮正好相反，提取的水不溶性膳食纤维含量最低，但是持水性和溶胀性最高，可见随着果皮果壳的类型不同，水不溶性膳食纤维有很大的差异。

不溶性膳食纤维主要包括纤维素、半纤维素、木质素等，它的作用是预防便秘和肥胖。它在人体内的主要作用是填充胃肠腔，刺激肠壁蠕动，使粪便多水、疏松、增加容量，这些重要功能可以加速体内垃圾(各种内源性和外源性毒素)的排泄，从而预防多种疾病，养颜防老。花生壳中水不溶性膳食纤维含量虽高，持水性和溶胀性却较差，因此综合考虑提取率和效果，橘子皮提取的水不溶性膳食纤维最为理想。