《食品科学》：金针菇膳食纤维改性、理化性质及抗氧化、降血脂活性

膳食纤维（DF）被称为“第七大营养素”，是天然存在的或者合成的碳水化合物的聚合物，主要存在于植物细胞壁中，不能被人体消化吸收，也不能为人体提供能量，但其对于人体膳食平衡起到至关重要的作用。按照是否溶于水可将DF分为可溶性膳食纤维（SDF）和不可溶性膳食纤维（IDF）。金针菇中的DF含量丰富，同时富含SDF和IDF，具有一定的抗氧化和抗衰老功效，因此研究金针菇DF对产品开发利用具有非常重要的参考价值。

山东省农业科学院农产品加工与营养研究所，山东省农产品精深加工技术重点实验室，农业农村部新食品资源加工重点实验室的刘学成、王文亮、贾凤娟*等人以提取的金针菇DF为原料，对其进行改性处理，分别采用纤维素酶法和高温蒸煮法处理金针菇DF，在单因素试验基础上得到最佳改性工艺优化参数。此外，对两种改性方法处理的金针菇DF进行理化性质测定，并通过扫描电子显微镜观察和傅里叶变换红外光谱分析，选出较优的改性方法。最后，建立高脂肥胖小鼠模型，通过饲喂改性后的金针菇DF饲料，探究改性DF对小鼠血脂和血清抗氧化指标的影响。

1、纤维素酶改性和高温蒸煮改性对金针菇SDF得率影响的单因素试验结果

纤维素酶改性对金针菇SDF得率的影响

由图1可以看出，随着液料比、纤维素酶用量的提高与酶解时间的延长，SDF得率均呈现先升后降的趋势，液料比在30∶1时，SDF得率最高（16.6%）；综合考虑选取液料比25∶1、30∶1、35∶1作为正交试验3个水平。当纤维素酶用量为1.5%时，SDF得率最高（16.1%）；纤维素酶量过量时，部分SDF也会被分解，综合考虑选取纤维素酶用量1.0%、1.5%、2.0%作为正交试验3个水平。纤维素酶酶解时间为1.5 h时，SDF得率最高（15.8%）；当酶解时间继续延长时，会造成纤维素酶的过度酶解，导致SDF得率降低，综合考虑选取酶解时间1.0、1.5、2.0 h作为正交试验3个水平。

高温蒸煮改性对金针菇SDF得率的影响

由图2可以看出，当液料比为30∶1时，SDF得率最高（20.5%）。综合考虑选取液料比25∶1、30∶1、35∶1作为正交试验3个水平。随着蒸煮温度的升高，SDF得率呈现先增加后趋于稳定的趋势，当蒸煮温度为120 ℃时，SDF得率最高（20.6%），高温会破坏DF分子内氢键，部分结晶区遭到破坏促使部分IDF转变为SDF，当蒸煮温度高于120 ℃时，SDF得率趋于稳定。综合考虑选取蒸煮温度115、120、125 ℃作为正交试验3个水平。

2、金针菇DF改性工艺参数优化

表3为纤维素酶改性正交试验设计与结果，表4为高温蒸煮改性正交试验设计与结果。根据表3中的极差（R）分析得出各因素对金针菇改性SDF得率影响的主次顺序为B＞C＞A，即纤维素酶用量＞酶解时间＞液料比。最佳改性工艺组合是A3B2C3，即液料比35∶1、纤维素酶用量1.5%、酶解时间2.0 h，按照此方案进行验证试验，得到SDF得率为16.2%。

从表4中的极差（R）分析得出各因素对金针菇改性SDF得率影响的主次顺序为B＞C＞A，即蒸煮温度＞蒸煮时间＞液料比。最佳改性工艺组合是A 2 B 3 C 3 ，即液料比30∶1、蒸煮温度125 ℃、蒸煮时间50 min，按照此方案进行验证实验，SDF得率为20.4%。由此可以看出高温蒸煮改性SDF得率高于纤维素酶改性。

3、金针菇膳食纤维改性前后理化性质

从图3可以看出，NaOH溶液消耗体积为0～1 mL时，几种方法处理的溶液pH值上升都较慢，NaOH溶液消耗体积为1～3 mL时，几种方法处理的溶液pH值上升较快，其中高温蒸煮处理溶液pH值上升最快，pH值为7时NaOH溶液消耗体积为1.6 mL，纤维素酶处理溶液在pH值为7时NaOH溶液消耗体积为1.7 mL，未改性处理的溶液pH值为7时NaOH溶液消耗体积为2 mL，当NaOH溶液消耗体积超过3 mL时，几种溶液的pH值缓慢上升直至接近11。在相同pH值条件下，NaOH溶液消耗体积越小则阳离子交换能力越强。由此可以看出阳离子交换能力依次为高温蒸煮改性组＞纤维素酶改性组＞未改性组。

从图4中可以看出，纤维素酶改性法和高温蒸煮改性法都能明显提高DF的葡萄糖吸收能力，葡萄糖吸收能力从10.2 mmol/g分别提高到16.8 mmol/g和18.3 mmol/g，葡萄糖吸收能力由大到小依次为高温蒸煮改性组＞纤维素酶改性组＞未改性组。

如图5所示，纤维素酶改性法和高温蒸煮改性法都能明显提高胆固醇吸附力，胆固醇吸附力从5.1 mg/g分别上升到9.8 mg/g和10.1 mg/g。胆固醇吸附力由大到小依次为纤维素酶改性组＞高温蒸煮改性组＞未改性组。

4、金针菇DF改性前后的微观结构

如图6所示，3 种方法处理的DF结构差别较大。未改性处理的DF结构较为紧密；经过纤维素酶改性处理的DF结构中孔状结构较多，可能是DF主要成分为纤维素，纤维素酶分解一部分纤维素转变为SDF所致；而高温蒸煮改性处理的DF结构表面疏松多孔，且表面多呈现丝状结构，原因可能是高温迫使DF结构发生改变，使得相当一部分IDF转换成SDF溶解在水中。

5、金针菇DF改性前后傅里叶变换红外光谱分析结果

如图7所示，3 种方法处理的DF在吸收峰上没有明显的变化，在3 400 cm －1 附近出现一个较宽的吸收峰，是典型的纤维素和半纤维素O—H伸缩振动带，说明存在分子间的氢键作用力，在2 900 cm －1 附近出现一个较弱的吸收峰，主要由糖类亚甲基上的C—H基团伸缩振动引起，在1 630 cm －1 处出现木质素中芳香苯基团产生的吸收峰。

6、小鼠高脂肥胖模型造模结果

由表5可知，高脂肥胖模型组与空白对照组体质量和TG、TC、HDL-C、LDL-C水平均有极显著差异，说明小鼠造模成功。

7、金针菇膳食纤维对高脂肥胖小鼠各项生理指标的影响

膳食纤维对高脂肥胖模型小鼠体质量的影响

从表6可以看出，实验组与模型组初始体质量无明显差异，随着时间的推移，各实验组与模型组开始出现差异性，从第2周开始，DF中剂量组和高剂量组小鼠体质量显著低于模型组体质量（P＜0.05），从第3周开始，阳性对照组、DF中剂量组和DF高剂量组体质量极显著低于模型组小鼠（P＜0.01），第4周DF低剂量组小鼠体质量显著低于模型组小鼠（P＜0.05）。

膳食纤维对高脂肥胖模型小鼠的血脂水平影响

由表7可知，模型组中TG、TC和LDL-C浓度显著高于空白对照组，而HDL-C浓度显著低于空白对照组，说明食用高脂饲料导致模型组小鼠血脂水平异常。

膳食纤维对高脂肥胖模型小鼠血清抗氧化指标的影响

如表8所示，模型组与DF低剂量组血清SOD活力极显著低于空白对照组（P＜0.01），与模型组相比，阳性对照组、DF中剂量组和DF高剂量组能极显著提高血清中SOD活力（P＜0.01）。与空白对照组相比，模型组和DF低剂量组血清GSH-Px活力极显著降低（P＜0.01），阳性对照组血清GSH-Px活力极显著升高（P＜0.01）；与模型组相比，其余组别GSH-Px活力极显著升高（P＜0.01）。

结 论

本实验采用纤维素酶法和高温蒸煮法对DF进行改性，在单因素试验基础上得到改性最佳工艺优化参数，纤维素酶法按照最佳优化水平组合验证，测得SDF得率为16.2%；高温蒸煮法按照最佳优化水平组合验证，测得SDF得率为20.4%，表明高温蒸煮法获得的SDF得率较高。将两种处理方法得到的DF与未改性改性的DF进行理化性质对比，发现高温蒸煮法改性DF在阳离子交换力、胆固醇吸附力和葡萄糖吸收能力均优于纤维素酶法改性DF。此外，扫描电显微镜镜观察和傅里叶变换红外光谱分析结果表明，高温蒸煮改性法所得SDF微观结构更加疏松多孔，透光率更高，与理化性质分析结果一致。最后建立小鼠高脂肥胖模型，通过饲喂3 种含不同剂量的DF饲料，探究金针菇DF对高脂肥胖模型小鼠生理指标的影响，结果表明金针菇DF对高脂肥胖模型小鼠的体质量、血脂以及血清抗氧化等各项指标均有显著的改善效果。

本文《金针菇膳食纤维改性、理化性质及抗氧化、降血脂活性》来源于《食品科学》2021年42卷23期90-98页，作者：刘学成，王文亮，弓志青，王延圣，崔文甲，宋莎莎，张剑，贾凤娟。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201020-199。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

修改/编辑：袁艺；责任编辑：张睿梅

图片来源于文章原文及摄图网

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