涂宗財 胡月明 陳麗莉 王 輝 阮傳英

（1.南昌大學食品科學與技術國家重點實驗室，江西 南昌 330047；2.南昌大學生物質轉化教育部工程研究中心，江西 南昌 330047；3.江西師范大學，江西 南昌 330022）

豆制品加工過程中會產生大量的豆渣，其中含有的豐富的碳水化合物是極好的膳食纖維來源。研究證實，膳食纖維能夠預防心血管疾?。?］、Ⅱ型糖尿?。?］、腸道癌［3］及肥胖癥［4］等，其 中 豆 渣 膳 食 纖 維 （soybean residue dietary fibre，SDF）是眾多天然膳食纖維源中價廉質高的一種。

汞、鎘和鉛是一類危害人體健康的化學物質，由于環(huán)境的污染，很多食物中都能檢測到這些重金屬元素，它們不易排出，都有在生物體內富集的潛在危機，其量達到一定程度可導致中毒以及癌癥［5］。膳食纖維對重金屬離子的束縛主要依靠化學吸附，同時也存在物理吸附［6］?；瘜W吸附主要依靠纖維中來自糖醛酸的羧基和木質素的酚酸等基團與重金屬離子結合，因此受pH的影響較大，pH值升高，這些基團解離增多，可以和帶正電的重金屬陽離子以離子鍵結合；反之，羧基解離減少，可能降低了吸附效果，即酸性環(huán)境不利于膳食纖維對重金屬離子的吸附［7］；物理吸附則是范德華力作用的結果，受溫度影響，反應速率一般很快。

目前，已有學者研究了麥麩膳食纖維［8，9］、果渣膳食纖維［10］、米糠半纖維素［11］等都有一定的吸附重金屬能力，而不同條件改性的膳食纖維對重金屬的吸附能力不同。發(fā)酵法具有工藝簡單、成本低、產量大、無污染等優(yōu)點；動態(tài)高壓微射流（dynamic high pressure microfluidization，DHPM）技術則是一種高效的超微細化物理改性技術，在均質過程中，劇烈的處理條件，如液體高速撞擊、高速剪切、空穴爆炸、高速震蕩等作用可能影響物料的高級結構［12－14］，從而導致其功能性質的改變。

膳食纖維在人體內對重金屬離子的吸收主要發(fā)生在腸道和胃中。本試驗分別針對乳酸菌發(fā)酵和DHPM處理得到的SDF，在生理條件下（37℃，pH 2.0和7.0）模擬腸道和胃pH環(huán)境評價其對Hg、Cd和Pb的吸附能力。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

新鮮豆渣：南昌市青山湖市場；

保加利亞乳桿菌（CICC編號：20249）和嗜熱鏈球菌（CICC編號：20391）：中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心；

氯化汞、氯化鎘和硝酸鉛等：分析純，市售。

1.2 主要儀器

微射流均質機：M－110EH型，美國Microfluidics公司；

凍干機：LGJ－1型，北京亞泰科隆儀器技術有限公司；

離心機：TDL－5－A型，上海安亭科學儀器廠；

原子熒光光度計：AFS－230E型，北京海光公司；

等離子體發(fā)射光譜儀：Optima－5300DV型，美國PE公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

（1）發(fā)酵豆渣膳食纖維：新鮮豆渣→漂洗→調配（料液比1∶15）→膠體磨磨漿2次→滅菌→接種（保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌1∶1混合）→42℃發(fā)酵至pH ＝4.0±0.3→調pH為中性→凍干得到發(fā)酵豆渣膳食纖維（fermented soybean residue dietary fibre，FSDF）。

（2）DHPM豆渣膳食纖維：新鮮豆渣→調配料液比1∶30→均質機40MPa處理2次→150MPa DHPM處理2次→凍干得到DHPM 豆渣膳食纖維（DHPM－treated soybean residue dietary fibre，DSDF）。

250mL三角瓶中分別加入100mL 150mg／L的重金屬溶液［HgCl2，CdCl2和Pb（NO3）2］和1.0g膳食纖維樣品，于37℃，120r／min振蕩，于不同時間取5.0mL，4 000r／min離心10min，上清液測定殘留重金屬離子濃度［9］。采用原子熒光法測定Hg2＋含量，電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定Cd2＋和Pb2＋含量。

1.3.2 原子熒光測定參數 參照文獻［15］。燈電流15mA；載氣流量：500mL／min；屏蔽氣流量1 000mL／min；負高壓280V；原子化器溫度200℃；原子化器高度8mm；讀數時間10s；讀數方式：峰面積；測量方式：標準曲線。

1.3.3 等離子體發(fā)射光譜測定參數 參照文獻［16］。霧化氣流速0.8L／min；輔助氣流速0.2L／min；冷卻氣流速15L／min；樣品提升量1.5L／min；射頻功率1 200W；軸向觀測方向。元素測定波長分別為 Cd 228.802nm，Pb 220.353nm。

2 結果與討論

圖1～3分別描述了體外模擬腸道和胃pH環(huán)境下不同方式處理的SDF對3種重金屬離子的吸附能力。本試驗在體外模擬腸道pH 條件下（pH ＝7.0），SDF對 Hg2＋、Cd2＋和Pb2＋都有較強的吸附作用，其中對Pb2＋的吸附作用最強，對Hg2＋的吸附作用次之，對Cd2＋的吸附作用較弱。SDF分別經發(fā)酵和DHPM處理后，吸附重金屬離子作用都有所增強。在胃pH條件下（pH＝2.0），SDF對Hg2＋和Cd2＋的吸附作用很弱，但對Pb2＋的吸附作用卻遠遠強于對 Hg2＋和Cd2＋的吸附作用。由圖3可知，在pH＝2.0條件下，發(fā)酵和DHPM會增強SDF對Pb2＋的吸附作用。隨著吸附時間的延長，對重金屬離子的吸附量增大，10～20min均能達到吸附的相對平衡，這說明在胃腸排空前，膳食纖維可以迅速完成對攝入的重金屬離子的吸附作用。

圖1 豆渣膳食纖維對Hg2＋的體外吸附能力Figure 1 In vitro binding capacity of soybean dietary fibres for Hg2＋

圖2 豆渣膳食纖維對Cd2＋的體外吸附能力Figure 2 In vitro binding capacity of soybean dietary fibres for Cd2＋

圖3 豆渣膳食纖維對Pb2＋的體外吸附能力Figure 3 In vitro binding capacity of soybean dietary fibres for Pb2＋

由圖1～3可知，對同一種重金屬離子的吸附過程中，pH＝7.0條件下比pH＝2.0條件下吸附效果好，說明小腸環(huán)境更適合膳食纖維對重金屬離子的吸附。Thompson等［17］研究發(fā)現，大多數膳食纖維在pH＝6.8時對金屬離子的束縛能力最強，pH＝0.65時則會進行解吸釋放。

由圖1～3還可以看出，在對重金屬離子的吸附作用中，DSDF達到吸附平衡比SDF和FSDF要快些，只需約10min，說明經DHPM處理增強了反應速率較快的物理吸附作用。劉成梅等［18］研究也表明，DHPM處理后的樣品，顆粒高度破碎，比表面積增加，組織松散，可溶性膳食纖維含量增加。顆粒變小、表面積增大使DSDF與重金屬離子接觸的更充分從而增強對重金屬離子的物理吸附作用。

3 結論

體外試驗模擬腸道pH條件下，SDF有較強的吸附Hg2＋、Cd2＋和Pb2＋的作用，吸附效果Pb2＋＞Hg2＋＞Cd2＋；在胃的pH條件下吸附能力顯著減弱，表明腸道環(huán)境比胃環(huán)境更適合SDF對重金屬離子的吸附，且吸附作用20min內能達到相對平衡。發(fā)酵和DHPM都增強了SDF吸附重金屬離子的作用?？梢钥闯觯环N膳食纖維，對不同重金屬離子的吸附作用不同；經不同方式處理的膳食纖維對同一種重金屬離子吸附作用也不同；在不同酸度條件下膳食纖維對重金屬離子的吸附作用差別也很大。這說明，膳食纖維對重金屬離子的吸附作用與改性方式、重金屬的種類和pH條件有關。

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