油橄榄果渣膳食纤维的制备、特性及改性研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 11次 | 上传用户:majianfeipubin
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油橄榄(Olea europaea L.)是世界著名的木本油料树种,在我国主要种植在甘肃、四川、陕西和云南等地。油橄榄果渣是油橄榄鲜果榨油后的残渣,富含纤维素、半纤维素和木质素等多种营养成分,是优良的膳食纤维来源。但是目前油橄榄果渣多用作肥料、饲料等,综合利用水平较低,资源浪费现象普遍。膳食纤维具有控制人体体重、改善肠道功能、清除有毒物质等生理功能。有效利用油橄榄果渣制备具有高生理活性的膳食纤维,是提高油橄榄果渣的综合利用价值的有效途径。本文以油橄榄果渣为试验原料,系统研究了油橄榄果渣膳食纤维的提取、油橄榄果渣水溶性膳食纤维(Soluble dietary fiber,SDF)和水不溶性膳食纤维(Insoluble dietary fiber,IDF)的结构,对其进行表征及功能特性分析、并研究了高压均质和胶体磨处理对IDF的改性效果。主要结果如下:以油橄榄脱脂果渣为原料,采用碱法提取油橄榄果渣水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维,并对其理化性质进行研究。在单因素试验基础上采用正交试验优化油橄榄果渣膳食纤维最佳提取工艺条件为:NaOH质量分数8%、碱解温度80℃、碱解时间80min、液料比15﹕1(mL:g)。在该条件下,油橄榄果渣水溶性膳食纤维(SDF)产率为28.74%,水不溶性膳食纤维(IDF)产率为52.39%。理化性质研究结果表明:IDF的持水力、膨胀力和持油力分别为3.38 g/g、2.20 mL/g、1.91 g/g;SDF的持水力、膨胀力和持油力分别为5.05 g/g、4.78 mL/g、4.25 g/g。在透析90 min时,油橄榄果渣SDF、IDF和脱脂果渣的葡萄糖透析延迟指数分别为13.22%、8.55%、4.38%。扫描电镜观察表明,碱解制备的IDF结构疏松,具有较大的空腔和裂缝,而SDF粒径较小,呈堆积状,具有较多的空腔。采用碱法提取油橄榄果渣水溶性膳食纤维,通过化学分析、气相色谱和红外光谱等方法对其表征,并测定其体外吸附NO2-、Cd2+及抗氧化性等功能特性。结果表明:油橄榄果渣SDF中水溶性膳食纤维质量分数为60.90%,其单糖组成主要为木糖,其次为阿拉伯糖。红外光谱图显示油橄榄果渣SDF具有糖类的特征吸收峰;在体外模拟胃环境下,油橄榄果渣SDF对NO2-的吸附率(98.92%)要优于肠环境(8.69%);在体外模拟肠道环境下,油橄榄果渣SDF对Cd2+的吸附率(22.52%)要优于胃环境(3.78%);当SDF质量浓度为6 mg/mL时,其对·OH自由基的清除率达到最大为46.34%;SDF对DPPH自由基具有较强的清除作用,其50%清除率对应的SDF质量浓度(IC50)为0.06 mg/mL。采用碱法制备油橄榄果渣水不溶性膳食纤维,用红外光谱和X射线衍射等方法对其表征,并测定其体外吸附NO2-和重金属离子Pb2+、Cu2+、Cd2+的功能特性。结果表明:油橄榄果渣IDF中水不溶性膳食纤维质量分数为90.09%,其主要由纤维素、半纤维素和木质素组成;红外光谱图显示油橄榄果渣IDF具有糖类和木质素的特征吸收峰;X射线衍射图显示油橄榄果渣IDF呈纤维素I晶型,其结晶度为47.94%;在体外模拟胃环境(pH=2)下,油橄榄果渣IDF对NO2-的吸附在240 min时达到平衡,平衡吸附量为826μg/g;在体外模拟肠道环境(pH=7)下,油橄榄果渣IDF对Pb2+、Cu2+、Cd2+的平衡吸附量分别为418.7、686.6、849.5μg/g,IDF在肠道环境下对Pb2+、Cu2+、Cd2+的吸附能力均优于胃环境。IDF对Pb2+、Cu2+、Cd2+的吸附过程符合准二级动力学方程。采用高压均质和胶体磨改性处理油橄榄果渣水不溶性膳食纤维(IDF),比较改性前后IDF的微观形态、粒径分布、官能团组成及结晶结构,并测定分析其理化性质。结果表明:高压均质IDF的结构疏松,有较多的裂缝和空腔,平均粒径为66.97μm。胶体磨IDF的结构疏松,且部分出现断裂和破碎,平均粒径为79.52μm。高压均质和胶体磨粉碎改性处理均对IDF的官能团无影响,都具有糖类的特征吸收峰;对IDF的结晶结构和结晶度无影响,仍表现出纤维素I型的特征衍射峰。与未处理的IDF相比,高压均质IDF的持水力、膨胀力和持油力分别提高31.70%、78.87%和38.92%,对NO2-和重金属Cd2+、Pb2+、Cu2+的吸附能力分别增加了1.36%、6.97%、16.41%和8.28%。胶体磨IDF的持水力、膨胀力和持油力分别提高19.93%、47.94%和32.97%,对NO2-和重金属Cd2+、Pb2+、Cu2+的吸附能力分别增加了8.20%、8.95%、13.71%和6.36%。
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