紫薯不溶性膳食纤维测定

膳食纤维具有润肠通便、减肥、调节血糖血 脂[1-2]、清除外源有害物质等诸多生理功能，红薯 是中国主要粮食作物之一，具有药食疗效，红薯渣 是红薯提取淀粉的副产物，含 30%左右的膳食纤 维，通常做饲料或被废弃。为了充分利用此类原料， 可利用红薯渣生产膳食纤维，但膳食纤维的专一性 较差，通过适当改性手段对膳食纤维进行改性处 理，改变其中部分组成聚合物的化学结构与相对含 量，新增或强化部分原先没有或很微弱的功能特 性，从而使不溶性膳食纤维在某种程度上能够发挥 可溶性膳食纤维的作用，对有效利用天然资源，更 好地发挥其生理功能具有积极的意义。 

目前常见的膳食纤维改性处理方法有化学处 理法和物理处理法，常见的化学处理法是羧甲基 化，常用的物理改性方法有螺杆挤压技术[3-4]、高温 蒸煮技术[5]、超高压技术[6-7]和超微粉碎技术等[8]。 改性的目标主要集中于增加膳食纤维可溶性，而对其 功能改性除水合特性外，其余很少报道。赵国华等[9]研究发现超高压处理的薯渣膳食纤维能将葡萄糖 浓度控制在较低的水平，对餐后血糖的快速升高有 抑制作用；刘伟等[10]以微射流均质机为物质基础的 瞬时高压作用，对麦麸的膳食纤维进行物理机械处 理，处理后样品的膳食纤维总含量及其可溶性的含 量均有所增加。虽然超高压改性方法尚不成熟，而 且相对于常规的化学法成本较高，但因其反应条件 较为温和，同时对环境的污染相对较小，将是今后 改性膳食纤维的研究方向之一。

 本文拟以提高调节血糖、血脂能力和清除外源 有害物质能力为目标；采用均匀试验方法对红薯渣 不溶性膳食纤维进行超高压改性，根据各工艺的影 响系数，确定超高压对其改性的最优工艺条件；并 分析不溶性膳食纤维的组成和含量、微观结构、晶 体形式、晶粒和粒度大小以及官能团的变化；对不 同功能改性纤维的改性原因进行初步探讨，从而为 膳食纤维的功能改性提供理论依据。 

1 材料与方法 

1.1 材料与试剂 红薯渣（含水率大约 13%），湖南某公司提供； 耐高温 α-淀粉酶溶液（酶活 30 000 U/mL），糖化 酶溶液（酶活≥110 000 U/mL），蛋白酶溶液（酶 活>1 500 AU/g），均由广州裕立宝生物科技有限公司提供；体积分数为 95%乙醇；其他试剂均为分析 纯。 

1.2 仪器与设备 UHP900-2*2（Ⅱ）食品高压处理机（包头中国 兵器科学研究院）；荷兰 XL-30ESEM 型环境扫描 电镜（荷兰 Philips 公司），毛细管电泳仪 P/MDQ （美国 BECKMAN COULER 公司），D/max-ⅢA 型 全自动 X 射线衍射仪（日本理学公司），Vector33 傅立叶红外光谱仪（德国 Bruker 公司），BT-9300S 型激光光散射粒度分析仪（丹东百特仪器有限公 司），FlowSorbⅢ2310 型比表面积分析仪（美国 Micromeritics 公司）。

 1.3 试验方法 

1.3.1 红薯渣不溶性膳食纤维制备工艺 红薯渣→预处理→淀粉酶酶解→糖化→蛋白 酶酶解→过滤→滤渣（乙醇洗涤 2～3 次）→干燥 （80℃）→粉碎（100 目筛）→不溶性膳食纤维 操作要点：1）预处理：红薯渣粉碎后过 80 目 筛，并经过质量比为 1∶10 的水两次浸泡洗涤过滤。 2）淀粉酶酶解：磷酸钠盐缓冲体系 pH 值＝6.0±0.1， 0.1 mol/L 下，添加耐高温 α-淀粉酶 50 μL/g，90℃ 酶解 100 min。3）糖化：加入糖化酶 200 μL/g，60℃ 水浴 60 min。4）蛋白酶酶解：酶添加量 80 μL/g， 60℃酶解 60 min。 

1.3.2 超高压改性 将红薯渣不溶性膳食纤维配制成质量分数为 20%的水溶液，分散均匀，装入超高压包装袋中， 双层包装，密封。以前期研究结果为依据，按照均 匀试验设计表 1 进行改性，针对温度、压力和时间 三因素三水平对红薯渣不溶性膳食纤维进行超高压 处理、改性后，真空干燥、粉碎，过 100 目筛。以 未改性膳食纤维为对照，测定膳食纤维的理化性质。

2 结果与分析 

2.1 超高压改性对膳食纤维的影响 红薯渣不溶性膳食纤维在超高压压力、温度和 时间的影响下，其理化性质有一定程度的改进，红薯渣不溶性膳食纤维在经过超 高压改性后，理化指标在一定的条件下均有一定程 度的提高；对超高压改性均匀设计试验的结果以单 指标进行逐步回归得出函数，并对函数进行显著性 检验，通过直观和函数拟合对比，确定超高压改性 各理化指标的模型和条件。

3 结 论 

1）超高压改性不溶性膳食纤维的工艺条件如 压力、时间、温度对其调节血糖、血脂、清除外源 有害物质能力有显著影响。得出超高压对不溶性膳 食纤维的调节血糖、血脂能力改性条件：600 MPa， 15 min，60℃；其调节血糖功能中抑制淀粉酶活性 和吸附葡萄糖能力，与对照相比分别提高了 1738.1%和 20.4%；调节血脂功能中吸附胆固醇能力 和吸油力分别提高了141.8%和29.0%。当改性条件： 100 MPa，10 min，42℃时，清除外源有害物质功 能中吸附亚硝酸根离子能力，与对照相比提高了 10.9%。 

2）超高压改性红薯渣不溶性膳食纤维的微观 结构为疏松、光滑、蜂巢形的多孔网状结构的块状， 且部分断裂破碎；其单糖组分没有太大影响，单糖 含量产生了一定程度的变化：木糖含量变化不大， 鼠李糖含量增大，甘露糖和半乳糖、葡萄糖和阿 拉伯糖的总量均大幅度减小，糖醛酸含量大幅度 增大；同时改性使结晶度减小，比表面积增大；特 征吸收峰增强、红移和蓝移，同时也产生了一些新 的吸收峰。