《食品科学》：吉林农业大学刘学军教授等：提取方法对玉木耳膳食纤维结构

玉木耳（Auricularia cornea var. Li.）是栽培毛木耳的白色变异菌株，由吉林农业大学李玉院士团队杂交改良后选育的遗传稳定、优质高产的新品种，抗杂能力强，生物学效率高，产量是黑木耳的2 倍左右，目前已在辽宁、吉林等地区达到规模化生产。玉木耳富含多糖、膳食纤维、氨基酸和多种微量元素，具有丰富的营养和药用价值。据报道，玉木耳多糖对酒精性肝病具有潜在的功效，黑木耳白化突变体也具有抗糖尿病和抗肾病作用。但关于玉木耳膳食纤维组成和功能特性方面的研究却较少。

吉林农业大学食品科学与工程学院的王司琪、王佳佳、刘学军*等采用碱法和酶法从玉木耳中提取膳食纤维，并比较它们的理化性质、功能特性和结构，旨在为进一步开发利用玉木耳膳食纤维和功能性食品添加剂的深加工提供一定理论依据。

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IDF和SDF的得率与组成

如表1所示，A-IDF得率最高，为（63.52±0.82）%，其次是E-IDF，为（55.59±0.62）%，A-SDF为（23.16±0.08）%，E-SDF得率最低，为（14.41±0.47）%。这是由于在碱提取过程中将A-IDF中的半纤维素溶解使其转化为SDF，从而使A-SDF得率升高。

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扫描电镜分析

如图1所示，E-IDF具有不规则的片状结构，表面疏松多孔，而A-IDF的结构相对平坦。在酶提取过程中，膳食纤维的糖苷键及链内与链间的氢键被破坏，暴露出更多的活性基团，降低了聚合度，从而导致结构更加松散。SDF则具有更多的三维结构，A-SDF呈丝状絮状，结构收缩，微观结构被破坏，这主要是提取过程中氢氧化钠的强氧化作用所致。而E-SDF呈疏松块状结构，表面有许多球状的颗粒。结构疏松的膳食纤维具有较高的比表面积，这可能是酶法提取的膳食纤维水化能力、保油能力、葡萄糖和胆固醇吸附能力更高的原因之一。

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傅里叶变换红外光谱分析

A-IDF、E-IDF、A-SDF和E-SDF在4 000～400 cm-1处的FTIR光谱如图2所示。酶法和碱法提取的纤维具有相似的光谱特征，但存在吸收强度和波数的微小差异。3 408 cm-1处的吸收峰由纤维素和半纤维素的O—H伸缩振动产生。2 935 cm-1处的吸收峰来自糖甲基和亚甲基上的C—H伸缩振动。1 734～1 743 cm-1的吸收峰代表醛或酯中C＝O的拉伸，A-IDF和A-SDF在此处的吸收峰弱于E-IDF和E-SDF，这可能是由于酯在碱性条件下的水解和C＝O的裂解。

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X射线衍射分析

如图3所示，在20.45°处呈现特征结晶峰，对应于纤维素晶体。这些结果表明在晶体区域中存在无定形或纤维素I晶体和无定形结构。A-IDF和A-SDF在26.47°～50°处都有不规则的杂峰出现，这可能是由于强碱溶液对晶体峰的强度和尺寸的破坏。经Jade6.0软件拟合，A-IDF、E-IDF、A-SDF、E-SDF结晶度分别为19.21%、24.52%、20.17%、22.03%。结晶度的增加是由于膳食纤维中无定形纤维素反应性更强，容易被破坏，从而增加水解后结晶纤维素的相对比例。

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热重分析结果

如图4所示，样品的变化主要发生在3 个阶段。在50～260 ℃的初始阶段，样品质量减少，这是由于吸收的水从样品中蒸发。在260～360 ℃的第2阶段，可以观察到最大的质量损失，这与多糖的热解有关。随着最后阶段的热解温度升高到360～600 ℃，样品质量损失减慢，这可以归因于碳热分解。A-IDF、E-IDF、A-SDF和E-SDF的残留量分别为37.14%、18.29%、32.21%和28.14%。从结果可以看出，E-IDF的热稳定性明显低于其他样品。在500～600 ℃，下降率仍然较大，而其他3 个样品的曲线趋于平坦。另外，加工温度不要超过260 ℃，以免影响纤维的性能指标。

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理化性质测定结果

持水力

如图5所示，样品的持水力在6.90～20.79 g/g之间，E-SDF的持水力最高，为（20.79±0.16）g/g，高于猕猴桃SDF（12.45 g/g）和柚子皮SDF（11.39 g/g）。此外，E-IDF（10.68 g/g）和A-IDF（6.90 g/g）的持水力大于米糠IDF（3.60 g/g），但低于人参IDF（17.66 g/g）和玉米秸秆IDF（17.7 g/g）。

持油力

如图6所示，E-IDF的持油力（（3.72±0.05）g/g）高于E-SDF（（2.05±0.03）g/g），A-IDF的持油力（（1.61±0.02）g/g）也高于A-SDF（（1.14±0.03）g/g），这可能与IDF的高木质素含量有关。

膨胀力

如图7所示，E-IDF的膨胀力（（12.14±0.09）mL/g）约为E-SDF（（2.85±0.05）mL/g）的4 倍。A-IDF（（8.81±0.05）mL/g）也显著高于A-SDF（（2.41±0.09）mL/g）。膨胀力作为一种水合能力取决于不同的因素，例如化学结构、加工参数、孔隙率和分子间的缔合等。SDF中的众多游离羟基可以将更多的水结合位点暴露，并通过氢键吸收更多的水。IDF可以形成亲水性基质，水填充了其空隙从而导致膨胀。E-IDF优异的膨胀力可以应用在日常饮食中，在不损失营养的条件下增加饱腹感，通过控制饮食限制肥胖。

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功能特性测定结果

葡萄糖吸附能力

如图8所示，膳食纤维在不同葡萄糖含量下都能有效吸附葡萄糖，结合葡萄糖的量随着溶液中葡萄糖浓度的升高而增加。在低葡萄糖浓度（5 mmol/L）下，所有样品显示出相似的吸附葡萄糖的能力。然而，随着葡萄糖浓度（50、100 mmol/L）的增加，A-SDF和E-SDF的吸附能力明显高于A-IDF和E-IDF。

葡萄糖扩散量和GDRI结果

如图9所示，在300 min内，膳食纤维样品中透析液中葡萄糖含量随着时间的推移而增加。与对照组相比，所有膳食纤维都能有效地抑制葡萄糖通过透析膜扩散到外部液体中。GDRI是用于预测纤维延迟葡萄糖吸收的能力的体外指标。所有样品的GDRI在第90分钟时达到最大值，其中E-SDF值最高为49.64%，并且始终高于A-IDF、A-SDF和E-IDF。

α-淀粉酶抑制能力

如表2所示，所有膳食纤维的存在均抑制了α-淀粉酶的活性，但均低于阿卡波糖，这与之前的报道一致。根据Ma Mengmei等之前的研究，α-淀粉酶可以吸附在纤维素表面，使纤维素在简化的淀粉-膳食纤维-α-淀粉酶系统中作为α-淀粉酶的活性抑制剂。其中，E-SDF的抑制能力最强，为（66.71±1.88）%，这可能是E-SDF的高水合能力能够大幅度降低体系流动性，减少酶与底物的结合，降低α-淀粉酶的酶解效果。此外，α-淀粉酶的抑制能力还与膳食纤维浓度和微观结构以及膳食纤维截留的酶有关。

胆固醇吸附能力

如图10所示，4种纤维的胆固醇吸附能力在1.25～8.19 mg/g之间。膳食纤维在pH 7时的吸附能力均强于pH 2，这表明膳食纤维在小肠环境中结合胆固醇的能力比在胃液中效果更好。在酸性环境中，存在较多的氢离子导致膳食纤维和胆固醇均带部分正电荷并产生排斥力，削弱了SDF与胆固醇的结合力，导致吸附能力降低。

胰脂肪酶抑制能力

膳食纤维抑制胰脂肪酶的能力如表2所示，E-SDF的胰脂肪酶抑制能力为37.52%，其次是A-SDF（23.78%）和E-IDF（21.50%），而A-IDF只有15.37%的抑制作用。与抑制淀粉酶类似，在该过程中可以形成油-膳食纤维-胰脂肪酶系统，膳食纤维在脂滴周围形成涂层，阻止脂肪酶进入脂肪球，从而影响脂质消化，抑制胰脂肪酶活性。其中，E-SDF抑制作用最强，主要是因为酶处理使更多的酶抑制基团暴露在膳食纤维上，可以有效嵌入油脂或酶。

结论

综上所述，酶法提取可作为生产优质玉木耳膳食纤维的方法之一，后续可以探寻更多的复合提取方法，以生产性能更加优越的产品。良好的功能特性揭示了玉木耳膳食纤维体外降低血糖和血脂的潜力，同时说明玉木耳膳食纤维在功能性食品行业具有潜在的应用价值。而玉木耳膳食纤维的体内降血糖和血脂活性及其作用机制有待进一步研究。

本文《提取方法对玉木耳膳食纤维结构特征和功能特性的影响》来源于《食品科学》2022年43卷24期93-101页，作者：王司琪，王佳佳，李泊铮，郭万春，刘学军。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20211028-324。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

图片来源于文章原文及摄图网。

Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。

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