馮舒涵，易建勇，畢金峰，李 璇，馬有川，杜茜茜

（中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品加工綜合性重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 北京 100193）

蘋(píng)果（Malus domestica Borkh.）作為薔薇科植物，因較沁人的口感和較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值而成為目前世界上種植最廣泛的重要溫帶水果。根據(jù)《糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)年鑒》，截止至2017年，世界蘋(píng)果產(chǎn)量約為8 300 萬(wàn)t，其中我國(guó)2017年的蘋(píng)果產(chǎn)量約為4 100 萬(wàn)t，占世界蘋(píng)果產(chǎn)量的49%（FAO 2017）。

根據(jù)植物化學(xué)，蘋(píng)果中富含多種營(yíng)養(yǎng)成分，包括多種維生素和人體必需微量元素[1]，還含有多種植物活性成分，如植物甾醇，β-胡蘿卜素和酚類物質(zhì)[2]。蘋(píng)果中的酚類物質(zhì)主要分為5 大類，分別為黃烷-3-醇、黃酮醇、二氫查耳酮、羥基苯甲酸以及花色苷[3]。流行病學(xué)研究表明，蘋(píng)果對(duì)人體健康的生物活性很大程度上得益于蘋(píng)果中存在的大量酚類物質(zhì)，它們可通過(guò)保護(hù)細(xì)胞免受自由基的破壞而充當(dāng)有效的抗氧化劑，研究表明，蘋(píng)果酚類物質(zhì)可有效降低患心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)[4-5]，抑制肝毒素活性[6-7]，降低Ⅱ型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)[8]。此外，酚類物質(zhì)還通過(guò)參與脂肪分解和脂肪酸氧化的基因調(diào)控來(lái)抑制肥胖[9-10]。

酚類物質(zhì)在人體中被吸收利用的程度將直接關(guān)系到其生物功能。通常，蘋(píng)果組織中的酚類物質(zhì)主要位于液泡中，被細(xì)胞的液泡膜、細(xì)胞膜和細(xì)胞壁包裹[11]。人體若要吸收酚類物質(zhì)，必須先破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使酚類物質(zhì)穿過(guò)細(xì)胞壁屏障，從食物基質(zhì)中釋放，并通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散或主動(dòng)運(yùn)輸作用被小腸上皮細(xì)胞吸收，通過(guò)血液循環(huán)進(jìn)入肝臟和腎臟，被進(jìn)一步代謝形成次生代謝產(chǎn)物，在體內(nèi)的目標(biāo)組織和細(xì)胞中發(fā)揮作用[12-13]。目前大量的研究表明，酚類物質(zhì)可通過(guò)氫鍵，疏水相互作用以及范德華力等非共價(jià)相互作用力與膳食纖維結(jié)合，將酚類物質(zhì)攜帶到下消化道，也是膳食纖維的基本功能之一。蘋(píng)果中大量的酚類物質(zhì)與不易消化的膳食纖維一起，途經(jīng)小腸并直接積聚在結(jié)腸腔中，在那里被腸道菌群降解或發(fā)酵，從而降低天然酚類物質(zhì)在小腸期間的可及性[12，14-15]。

酚類化合物與相關(guān)膳食纖維的結(jié)合，對(duì)增強(qiáng)食品的生物活性和營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)具有潛在影響。最近研究表明，食品中酚類物質(zhì)與碳水化合物的復(fù)合物形式存在的幾率高于簡(jiǎn)單的酚類物質(zhì)[16]。研究人員針對(duì)酚類物質(zhì)與膳食纖維的結(jié)合作用開(kāi)展了很多研究。蘋(píng)果作為日常酚類物質(zhì)與膳食纖維的主要提供者[17]，目前尚缺乏關(guān)于二者互作的系統(tǒng)總結(jié)。本文簡(jiǎn)要總結(jié)蘋(píng)果酚類物質(zhì)的最新研究成果，包括其酚類物質(zhì)組成、膳食纖維組分及其兩者之間的結(jié)合作用。

1 蘋(píng)果酚類物質(zhì)的組分與含量

酚類物質(zhì)是植物通過(guò)草莽酸或乙酸酯途徑天然分泌的非營(yíng)養(yǎng)性生物活性物質(zhì)，其結(jié)構(gòu)特征是具有至少一個(gè)或多個(gè)羥基的芳香環(huán)[18]。通常，根據(jù)碳原子數(shù)和基本骨架的結(jié)構(gòu)，將酚類物質(zhì)分為幾個(gè)不同的組類，植物組織中天然存在的酚類物質(zhì)可分為兩類：類黃酮和非類黃酮[19]。黃酮類物質(zhì)作為最大的一類酚類化合物，其基本結(jié)構(gòu)為二苯丙烷，由3 個(gè)碳橋連接的兩個(gè)芳香環(huán)構(gòu)成其母體[20]。而酚酸物質(zhì)是蘋(píng)果中主要的非類黃酮，其中最普遍的是沒(méi)食子酸，該成分是可水解單寧的生物合成前體，而它的共軛衍生物是蘋(píng)果中占比最高的羥基肉桂酸酯[18]。

蘋(píng)果以及蘋(píng)果產(chǎn)品作為在人類日常膳食中被主要消耗的水果，成為了飲食中酚類物質(zhì)主要的良好來(lái)源，有研究表明，蘋(píng)果中總酚類物質(zhì)平均含量介于523.02～2 723.96 mg/100 g dw 之間[21]。蘋(píng)果果實(shí)中發(fā)現(xiàn)的主要類黃酮物質(zhì)主要分為黃烷-3-醇、黃酮醇、花青素和二氫查耳酮四大類[22-23]。蘋(píng)果中富含的黃烷-3-醇主要包括 （+）-兒茶素，（-）-表兒茶素及其二聚體原花青素B2以及低聚原花青素。黃酮醇通常在自然界中以O(shè)-糖苷形式存在，蘋(píng)果中存在的主要黃酮醇是槲皮素的糖苷形式，主要包括槲皮素-3-O-葡萄糖苷、槲皮素-3-O-半乳糖苷、槲皮素-3-O-鼠李糖苷等[17]。蘋(píng)果中存在的花色苷主要的糖基種類包括葡糖苷和半乳糖苷，有時(shí)還存在極少量的阿拉伯糖苷[24]。蘋(píng)果中的主要二氫查耳酮包括以糖苷形式和游離形式的根皮素，以根皮苷為主要成分。蘋(píng)果果實(shí)中非類黃酮主要包括羥基苯甲酸（如沒(méi)食子酸、原肉桂酸）和羥基肉桂酸（如咖啡酸、對(duì)香豆酸）。蘋(píng)果中主要的酚酸物質(zhì)為綠原酸，是咖啡酸與酒石酸或奎尼酸的共軛物，有研究表明，每個(gè)蘋(píng)果約含有19.6～55.8 mg 的黃烷3-醇，17.7～33.1 mg 的黃酮醇以及0.6～80.3 mg 的綠原酸[25]。

蘋(píng)果中酚類物質(zhì)的含量與組成通常會(huì)隨著品種、成熟程度、組織部位等內(nèi)在因素而發(fā)生顯著差異，此外，諸如栽培方式、地理環(huán)境、儲(chǔ)存條件等外在因素也會(huì)對(duì)酚類物質(zhì)的含量以及組成產(chǎn)生影響[26]。

當(dāng)對(duì)67 個(gè)蘋(píng)果品種的酚類成分進(jìn)行檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果品種是引起蘋(píng)果酚類物質(zhì)含量變化的主要因素之一，數(shù)據(jù)表明，與舊品種相比，蘋(píng)果的新品種具有更高的生物活性化合物價(jià)值[21]。但Jakobek 等[27]在考察13 種傳統(tǒng)蘋(píng)果品種以及商業(yè)品種的果肉和果皮中的酚類分布時(shí)，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)蘋(píng)果品種中的酚類化合物含量超過(guò)了蘋(píng)果新的商業(yè)品種。這個(gè)結(jié)果被Kschonsek 等[22]所支持，他們指出傳統(tǒng)品種蘋(píng)果的酚類物質(zhì)含量與新品種酚類物質(zhì)含量存在顯著差異，老蘋(píng)果品種的抗氧化能力比新品種的強(qiáng)30%。此外，數(shù)據(jù)表明紅肉蘋(píng)果品種的果肉或果皮中的酚酸、花色苷以及二氫查耳酮比白肉蘋(píng)果含量高[28]。

大量的報(bào)道證實(shí)蘋(píng)果果肉和果皮之間酚類化合物的定性分布具有顯著的差異性。研究表明，果皮中酚類化合物的濃度和組成明顯高于果肉[29]。Guo 等[30]在對(duì)145 個(gè)品種蘋(píng)果皮的酚類物質(zhì)進(jìn)行了廣譜分析，發(fā)現(xiàn)酚類物質(zhì)含量顯著依賴于蘋(píng)果品種的變化，蘋(píng)果皮的總酚濃度范圍為363.9～2 516.9 μg/g FW，花青苷僅在紅色蘋(píng)果皮的品種中被檢測(cè)到，含量為67.8～371.6 μg/g FW，黃烷醇和二氫查耳酮分別占總酚類物質(zhì)的8.8%～66.1%和8.58%～61.2%。在大多數(shù)情況下，蘋(píng)果皮中的大部分酚類化合物的組分含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于蘋(píng)果果皮中的含量，但值得注意的是，一些品種的蘋(píng)果果肉中的綠原酸含量略高于果皮中的含量，如富士、司米斯和粉紅女士等[31]。此外，有研究表明，蘋(píng)果皮的總酚類物質(zhì)含量是蘋(píng)果果肉的1.2～3.3 倍，蘋(píng)果皮的總抗氧化性是蘋(píng)果果肉的1.5～9.2 倍，證實(shí)了蘋(píng)果與果皮一起食用對(duì)健康有益[32]。

蘋(píng)果成熟度也是影響蘋(píng)果酚類物質(zhì)含量與組分的重要內(nèi)因，Renard 等[33]對(duì)兩個(gè)釀酒蘋(píng)果品種開(kāi)花后的35～100 d 進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)蘋(píng)果果肉中的類黃酮（如黃烷-3-醇、二氫查耳酮和黃酮醇）濃度急劇下降，而羥基肉桂酸的濃度下降似乎較慢。通常，果皮和內(nèi)果皮中的酚酸和類黃酮會(huì)隨著成熟而減少，然而，這種成熟的變化與蘋(píng)果品種有關(guān)[34]。對(duì)于栽培方式對(duì)蘋(píng)果酚類物質(zhì)的影響，Veberic等[35]通過(guò)比較分別來(lái)自?shī)W地利和斯洛文尼亞的有機(jī)種植的和綜合生產(chǎn)的11 個(gè)蘋(píng)果品種，發(fā)現(xiàn)與綜合生產(chǎn)的蘋(píng)果品種相比，有機(jī)種植的蘋(píng)果肉中表現(xiàn)出更高的酚類物質(zhì)含量，可能是有機(jī)植物對(duì)脅迫的反應(yīng)可以使蘋(píng)果產(chǎn)生更多酚類物質(zhì)。研究表明，來(lái)自低地氣候的蘋(píng)果（金冠蘋(píng)果品種）中總羥基肉桂酸、總二氫查耳酮和總黃烷-3-醇含量均高于生長(zhǎng)于中山氣候下的同品種蘋(píng)果[36]。相似的，來(lái)自不同經(jīng)度、緯度和微氣候環(huán)境下的相同品種蘋(píng)果在相同條件下貯藏，發(fā)現(xiàn)種植在南部地區(qū)的蘋(píng)果中的黃酮醇降解最顯著[37]，證明了地理環(huán)境因素對(duì)蘋(píng)果酚類物質(zhì)的影響。

2 蘋(píng)果中主要的膳食纖維組分與結(jié)構(gòu)

膳食纖維是指抗人體小腸消化吸收的碳水化合物聚合物，通常分子結(jié)構(gòu)中具有10 個(gè)或更多的結(jié)構(gòu)單元，根據(jù)溶解度可以分為不可溶性膳食纖維（IDF）和可溶性膳食纖維（SDF）[38]。蘋(píng)果中主要的不可溶性膳食纖維包括纖維素、半纖維素，主要的可溶性膳食纖維為果膠[39]。纖維素是線性的同質(zhì)生物聚合物，由D-葡萄糖單元的長(zhǎng)鏈通過(guò)β-1，4-葡萄糖苷鍵連接在一起[40]。一般在植物細(xì)胞壁中，纖維素被包埋在由果膠、半纖維素、結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)和一些酚類物質(zhì)構(gòu)成的復(fù)雜基質(zhì)中，從而形成了一種類似三維矩陣的剛性結(jié)構(gòu)，是控制細(xì)胞壁機(jī)械性能的主要成分[40-41]。纖維素微纖維內(nèi)存在多個(gè)氫鍵，有研究表明，在纖維素分子鏈內(nèi)一個(gè)葡萄糖殘基的環(huán)氧與相鄰殘基的C3 羥基氫之間，以及在相鄰鏈的羥基氫與羥基氧原子之間均會(huì)形成氫鍵[42]。

與纖維素不同，半纖維素在不同的細(xì)胞類型和不同的物種中存在很大的差異。半纖維素以各種形式存在于細(xì)胞壁中，例如木葡聚糖，葡甘露聚糖和葡糖醛酸阿拉伯糖基木聚糖，其中木葡聚糖含量最高[43]。木葡聚糖一般具有由β-1，4-連接的D-葡萄糖單元主鏈，主鏈上的部分葡萄糖殘疾被α-D-木糖取代，其中一部分木糖進(jìn)一步被β-D-半乳糖取代[44]。而蘋(píng)果作為雙子葉植物主要的半纖維素分布在次生細(xì)胞壁上。木葡聚糖通過(guò)氫鍵作用包覆微原纖維的纖維素，并跨越相鄰的纖維素分子，從而將它們連接在一起，在細(xì)胞壁力學(xué)中起著重要作用，并調(diào)節(jié)蘋(píng)果的組織機(jī)械性能[45]。此外，微纖維表面與半纖維素之間形成的大量氫鍵可能同時(shí)負(fù)責(zé)木聚糖、木葡聚糖和葡甘露聚糖在細(xì)胞壁中的不溶性[42]。

果膠多糖是一種高度復(fù)雜且異質(zhì)的碳水化合物聚合物，被認(rèn)為是自然界中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的多糖。它們是蘋(píng)果胞間層和初生壁的特征，是一組富含半乳糖醛酸（GalA）、鼠李糖、阿拉伯糖和半乳糖的多糖組成，雖然不同的果膠精細(xì)結(jié)構(gòu)極為不同，但均包含至少65%的半乳糖醛酸[46]。果膠多糖結(jié)構(gòu)域主要包括同型半乳糖醛酸聚糖（HG），鼠李糖半乳糖醛酸聚糖（RG-I）和鼠李糖半乳糖醛酸聚糖II（RG-II）。其中，HG 是含量最高的一種結(jié)構(gòu)域，約占果膠的65%以上，是由α-1，4-葡萄糖苷鍵連接的GalA 線性均聚物，通常在O-6 羧基上被部分甲基酯化，并構(gòu)成果膠結(jié)構(gòu)中的“平滑區(qū)”[47]。RG-I約占20%～35%的果膠，包含[-α-D-GalA-1，2-α-L-RG-1，4-]n 的二糖重復(fù)單元的主鏈，具有阿拉伯聚糖（支鏈和直鏈），半乳聚糖和阿拉伯半乳聚糖的側(cè)鏈[48]。RG-II 是3 種果膠結(jié)構(gòu)域中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的，約占果膠的10%，并具有HG 的基本GalA骨架和與GalA 殘基相連的富含中性糖側(cè)鏈，RGI 和RG-II 結(jié)構(gòu)域一起構(gòu)成了果膠的“毛發(fā)區(qū)”[49]。果膠和纖維素微纖維是初生細(xì)胞壁的主要成分，果膠的結(jié)構(gòu)域RG-I 具有通過(guò)氫鍵連接到纖維素上的能力，這些相互作用決定了初級(jí)植物細(xì)胞壁的最終結(jié)構(gòu)、質(zhì)地和機(jī)械性能[50-53]。研究表明，蘋(píng)果細(xì)胞的細(xì)胞壁中約有40%的果膠并呈現(xiàn)高甲酯化度特征[54]。

3 蘋(píng)果酚類物質(zhì)與膳食纖維的結(jié)合作用

3.1 蘋(píng)果酚類物質(zhì)與纖維素的結(jié)合作用

蘋(píng)果酚類物質(zhì)可以與纖維素發(fā)生結(jié)合，大量研究表明，纖維素是與酚類物質(zhì)結(jié)合的主要膳食纖維成分之一[13，55]。Liu 等[55]在研究蘋(píng)果中主要的酚類物質(zhì)原花青素B2、根皮素和表兒茶素與纖維素的結(jié)合時(shí)發(fā)現(xiàn)這些酚類物質(zhì)與纖維素發(fā)生吸附的順序?yàn)樵ㄇ嗨谺2＞根皮素＞表兒茶素，酚類物質(zhì)先在纖維素表面上結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行初始結(jié)合，并隨著酚類物質(zhì)的擴(kuò)散到纖維素網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行進(jìn)一步的結(jié)合。該過(guò)程也被另一項(xiàng)研究所支持，Phan 等[56]研究表明阿魏酸、沒(méi)食子酸、綠原酸、兒茶素和花青素-3-葡糖苷以類似的結(jié)合方式與纖維素發(fā)生吸附作用，此外，與其它的酚類物質(zhì)相比綠原酸的結(jié)合率較低。大量學(xué)者針對(duì)酚類物質(zhì)與含有纖維素的細(xì)胞壁材料之間的結(jié)合作用進(jìn)行了相關(guān)研究，例如，在觀察蘋(píng)果中主要含有的酚類物質(zhì)（兒茶素、阿魏酸和花青素3-葡萄糖苷）與纖維素基復(fù)合材料（纖維素、纖維素-阿拉伯木聚糖、纖維素-木葡聚糖和纖維素-果膠）結(jié)合的研究中，發(fā)現(xiàn)在這些復(fù)合物中，纖維素是所研究的酚類物質(zhì)的主要吸附材料，這個(gè)結(jié)論也被另一項(xiàng)關(guān)于蘋(píng)果細(xì)胞壁物質(zhì)與原花青素吸附作用的研究所支持[57-58]。

3.2 蘋(píng)果酚類物質(zhì)與半纖維素的結(jié)合作用

由于半纖維素是雜聚物，由多種多聚糖（木聚糖、葡糖醛酸木聚糖、阿拉伯木聚糖、葡甘露聚糖和木葡聚糖）構(gòu)成，所以針對(duì)蘋(píng)果中的酚類物質(zhì)與半纖維素之間的結(jié)合作用的研究還較少。研究表明，蘋(píng)果中的酚類物質(zhì)相較于非剛性親水的木葡聚糖和阿拉伯聚糖，更傾向于與剛性疏水性纖維素聚合物結(jié)合。阿魏酸和花青苷與纖維素-木葡聚糖的結(jié)合程度略高于纖維素，表明木葡聚糖在酚類物質(zhì)與細(xì)胞壁之間的結(jié)合過(guò)程中的輕微作用[57]。這個(gè)結(jié)論被一項(xiàng)關(guān)于葡萄的研究所支持，木葡聚糖和雜甘露聚糖的組合增強(qiáng)了纖維素基質(zhì)內(nèi)原花色素的吸附，交聯(lián)的木葡聚糖對(duì)原花青素的親和力高于纖維素[59]。此外，有研究比較了甜菜阿拉伯聚糖和蘋(píng)果阿拉伯聚糖與酚類物質(zhì)（綠原酸、根皮素和原花青素）的吸附行為，發(fā)現(xiàn)原花青素與蘋(píng)果阿拉伯聚糖的吸附親和常數(shù)更高，綠原酸和根皮素更傾向于與線性阿拉伯聚糖發(fā)生結(jié)合作用。這可能是因?yàn)榫€性阿拉伯聚糖通常與螺旋結(jié)構(gòu)相關(guān)，這個(gè)特性可能有利于通過(guò)聚合物纏結(jié)形成疏水域[60]。此外，有研究表明表兒茶素沒(méi)食子酸酯可以通過(guò)與木葡聚糖結(jié)合作用促進(jìn)木葡聚糖的凝膠化[61]。

3.3 蘋(píng)果酚類物質(zhì)與果膠的吸附作用

關(guān)于蘋(píng)果酚類物質(zhì)研究表明，與纖維素、淀粉和木葡聚糖相比，吸附等溫線清楚地表明酚類物質(zhì)對(duì)果膠具有更高的吸附親和力，且隨著果膠甲基化度的增加[62]。此外，有研究表明，蘋(píng)果果膠在膳食纖維比例的變化導(dǎo)致了蘋(píng)果酚類物質(zhì)與碳水化合物復(fù)合物的結(jié)合差異性[14]。Le Bourvellec 等[63]用蘋(píng)果膳食纖維成分（纖維素、木葡聚糖、果膠）的模型來(lái)研究細(xì)胞壁與原花青素的相互作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，果膠和木葡聚糖與酚類物質(zhì)相互作用存在選擇性，果膠可以重新提取結(jié)合在細(xì)胞壁材料上的原花青素，而木葡聚糖對(duì)原花青素則沒(méi)有明顯的作用。同時(shí)，研究數(shù)據(jù)表明含有高果膠比例的纖維素基復(fù)合材料具有最高的吸附親和力常數(shù)，這可能是因?yàn)槔w維素-果膠復(fù)合物中，凝膠狀的果膠網(wǎng)絡(luò)形成了疏水口袋結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了酚類物質(zhì)與其的親和力[57]。當(dāng)比較果膠與纖維素對(duì)酚類物質(zhì)的吸附容量時(shí)，發(fā)現(xiàn)果膠的吸附容量大于纖維素的吸附量，這可能是因?yàn)榕c內(nèi)部具有大量氫鍵的纖維素相比，果膠具有更多與酚類物質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)[64]。此外，酚類物質(zhì)的存在可以顯著影響蘋(píng)果膳食纖維的可提取性，蘋(píng)果中的原花青素對(duì)果膠（特別是高甲基化果膠） 的保護(hù)能力比對(duì)半纖維素的更明顯[65]。但另一方面，F(xiàn)ernandes 等[60]表示果膠多糖和半纖維素多聚糖（如阿拉伯聚糖）在與酚類物質(zhì)發(fā)生相互作用時(shí)存在協(xié)同作用。

4 酚類物質(zhì)與膳食纖維主要相互作用力及影響因素

酚類物質(zhì)與膳食纖維之間主要依靠非共價(jià)相互作用力進(jìn)行吸附，主要包括氫鍵、范德華力和疏水性相互作用[66-68]。酚類物質(zhì)與膳食纖維的分子結(jié)構(gòu)中的許多羥基為形成氫鍵提供了可能的形成位點(diǎn)[39]。有研究表明，在反應(yīng)體系中添加能夠破壞氫鍵離液劑（如尿素）的溶劑，也導(dǎo)致酚類物質(zhì)與細(xì)胞壁材料之間的結(jié)合減少，證實(shí)了氫鍵對(duì)于兩者之間相互作用的重要性[58]。隨著氫鍵的形成，酚類物質(zhì)與膳食纖維分子之間的距離也隨之變短，從而發(fā)生了范德華力[69]。此外，疏水性相互作用是水不溶性或具有低溶解度的分子（例如非極性分子）之間的相互作用，這些疏水分子聚集在一起，從而盡可能減少與水的接觸。一些膳食纖維如纖維素、木聚糖等具有一定的疏水性，同時(shí)，酚類物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)都至少具有一個(gè)或多個(gè)疏水性芳香環(huán)，使其兩者之間有發(fā)生聚集的可能性，并發(fā)生疏水性相互作用力[15]。研究表明，通過(guò)添加二惡烷或乙醇來(lái)降低反應(yīng)體系極性會(huì)破壞原花青素與細(xì)胞壁材料之間的疏水相互作用，極大地限制了兩者之間的結(jié)合，證實(shí)了疏水作用對(duì)結(jié)合作用的重要性[58]。此外，有研究表明酚類與膳食纖維的結(jié)合也同時(shí)受電荷的影響。例如，對(duì)于帶負(fù)電的酚酸物質(zhì)與富含半乳糖醛酸的果膠的吸附受電荷排斥效應(yīng)的影響，導(dǎo)致相較于其它膳食纖維果膠的吸附量低[57]。同樣的，由于細(xì)胞壁果膠中具有較低的果膠酸，元帥與司米斯品種的蘋(píng)果細(xì)胞壁對(duì)綠原酸的吸附較高[14]。通常，酚類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和膳食纖維的結(jié)構(gòu)都能對(duì)兩者之間的非共價(jià)相互作用力的形成產(chǎn)生影響，同時(shí)一些環(huán)境因素如pH 值、溫度、離子強(qiáng)度均會(huì)對(duì)酚類物質(zhì)與膳食纖維之間的吸附量產(chǎn)生影響。

4.1 酚類物質(zhì)的結(jié)構(gòu)

據(jù)研究表明，酚類物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)會(huì)影響酚類物質(zhì)與膳食纖維之間的吸附親和力[39，70-71]。特別是分子結(jié)構(gòu)中的各官能團(tuán)如羥基、糖基、甲氧基等[72]，酚類物質(zhì)的芳香環(huán)的柔性和數(shù)目[55-56]、空間配置[73]和分子大小[56]均對(duì)酚類物質(zhì)與膳食纖維的吸附特性產(chǎn)生影響。

Wang 等[72]對(duì)36 種酚類物質(zhì)的吸附特性進(jìn)行研究的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)酚類物質(zhì)的甲基化和甲氧基化與它和可溶性燕麥β-葡聚糖之間的吸附呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，黃酮類化合物上的3 個(gè)或更少的羥基促進(jìn)了親和力，而4 個(gè)或更多的羥基則降低了親和力。同樣地，飛燕草素-3-O-葡萄糖苷（具有3 個(gè)羥基） 與果膠的親和力比矢車菊素-3-O-葡萄糖苷（具有2 個(gè)羥基）具有更高的親和力，表明酚類物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中的羥基對(duì)非共價(jià)相互作用力的影響[74]。另一項(xiàng)研究表明，沒(méi)食子酰基的數(shù)目與結(jié)合強(qiáng)度呈正相關(guān)，表明疏水相互作用在締合中起作用[75]。另一方面，對(duì)于多聚酚類物質(zhì)原花青素而言，其與蘋(píng)果細(xì)胞壁的結(jié)合能力在很大程度上取決于該酚類物質(zhì)的聚合度和組成[63-76]。原花青素的分子大小、沒(méi)食子酸酯化程度與膳食纖維的結(jié)合能力呈正相關(guān)關(guān)系，與沒(méi)食子酸酯化程度相比，酚類物質(zhì)的分子大小在決定結(jié)合作用中更為重要[77]，這可能是因?yàn)檩^大的原花青素具有更多的與膳食纖維相互作用結(jié)合位點(diǎn)[65]，同時(shí)，Mamet 等[73]表示沒(méi)食子酸酯部分的存在提供了更多的羥基基團(tuán)，可以增強(qiáng)結(jié)合。

Liu 等[55-56]對(duì)酚類與膳食纖維相互作用的研究中提出酚類構(gòu)象柔韌性和芳香環(huán)的數(shù)量的重要性，酚類與纖維素的吸附量隨著酚類物質(zhì)芳香環(huán)數(shù)量和構(gòu)象剛性的增加而增加，分子結(jié)構(gòu)中具有更多芳香環(huán)的酚類化合物與纖維素的結(jié)合更牢固，這可能是因?yàn)榉肿咏Y(jié)構(gòu)中具有更多的疏水性芳香環(huán)的酚類與纖維素形成疏水相互作用的可能性更大。此外，酚類的空間構(gòu)象也會(huì)對(duì)結(jié)合產(chǎn)生影響，有研究表明，與B 型的原花青素相比，A 型原花色素對(duì)果膠具有更高的吸附親和力?？赡苁怯捎贏 型分子構(gòu)象更細(xì)長(zhǎng)，所以與果膠擁有更多的接觸位點(diǎn)，從而增加了其對(duì)果膠的親和力[73]。

4.2 膳食纖維的分子結(jié)構(gòu)

類似于酚類物質(zhì)結(jié)構(gòu)，膳食纖維的結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)結(jié)合過(guò)程產(chǎn)生影響，主要包括膳食纖維組成單元中的羥基的數(shù)量、聚合程度以及空間構(gòu)象[55，78]。有研究表明，原花青素更容易與高度甲基化的果膠發(fā)生相互作用，具有較高的果膠甲基化程度可能降低花青素提取率[65，79]。相同的結(jié)果被Watrelot等[80]證實(shí)，并解釋高甲酯化果膠可能更利于疏水相互作用的形成，同時(shí)，果膠的酯化也可能增加果膠主鏈的柔韌性，使其更容易與原花青素發(fā)生吸附。此外，果膠的中性糖側(cè)鏈會(huì)限制果膠和原花青素之間的相互作用，原花青素與果膠RGⅡ結(jié)構(gòu)域和阿拉伯聚糖鏈具有非常低的吸附常數(shù)，而RGI結(jié)構(gòu)果膠與高聚合度的原花青素具有較高的吸附量[81]。相似的，數(shù)據(jù)表明具有更多的線性結(jié)構(gòu)的果膠是與花青素相互作用的主要形式，具有線性結(jié)構(gòu)的果膠結(jié)合的花色苷含量比具有更多支鏈結(jié)構(gòu)的果膠高4 倍[82]。這可能是較高的中性糖分支導(dǎo)致果膠結(jié)構(gòu)更緊密，較高的空間位阻可能限制相互作用過(guò)程中結(jié)合位點(diǎn)的可及性，而果膠的線性部分由于空間位阻小可以允許更多原花青素的堆疊/締合[80-82]。

膳食纖維的空間構(gòu)象可能在吸附作用中發(fā)揮著重要作用，由于膳食纖維是可以形成具有疏水性空腔且具有各種孔徑的線性分子或支鏈分子，所以有人提出膳食纖維可以通過(guò)膠凝作用來(lái)形成疏水口袋來(lái)捕獲酚類物質(zhì)[76]。酚類物質(zhì)可以與膳食纖維表面的結(jié)合位點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合并進(jìn)一步在這個(gè)基礎(chǔ)上發(fā)生相互堆積，這個(gè)過(guò)程為酚類物質(zhì)與膳食纖維的結(jié)合[74]。當(dāng)膳食纖維在其結(jié)構(gòu)中形成疏水空腔或孔洞，則酚類物質(zhì)可以滲透到這些疏水口袋中，并發(fā)生以疏水相互作用為主導(dǎo)的結(jié)合[83]。因此，酚類物質(zhì)的分子大小將顯著影響這種結(jié)合方式，有研究發(fā)現(xiàn)分子較大的多聚原花青素會(huì)被排除在細(xì)胞壁空隙之外[63]。此外，一些可以顯著改變細(xì)胞壁的微結(jié)構(gòu)的食品加工方式（如干燥），減少膳食纖維的孔隙度并使細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)更加緊密，也會(huì)限制酚類分子以這種方式發(fā)生結(jié)合，有研究表明，烤箱干燥和冷凍干燥均會(huì)顯著減少表兒茶素和根皮素與蘋(píng)果細(xì)胞壁物質(zhì)的吸附量[14]。另一方面，有研究表明，對(duì)于膳食纖維的改性或化學(xué)修飾也會(huì)對(duì)其酚類吸附性產(chǎn)生影響，數(shù)據(jù)證實(shí)改性葡聚糖可以形成帶有疏水核的膠束狀復(fù)合體，有利于捕獲疏水酚類物質(zhì)，而親水性外殼則保持改性膳食纖維更好地分散在水中，同時(shí)，纖維膠束的大小和穩(wěn)定性對(duì)其與酚類物質(zhì)的相互作用非常重要[84-86]。

4.3 反應(yīng)體系的pH 值

pH 值會(huì)通過(guò)變化酚類物質(zhì)的穩(wěn)定性和構(gòu)型而影響酚類物質(zhì)與膳食纖維的吸附作用。Phan 等[87]發(fā)現(xiàn)pH 值（3～7）是影響纖維素與某些酚類物質(zhì)（花青素-3-葡萄糖苷、阿魏酸、兒茶素）之間結(jié)合的最主要因素。研究表明，pH 值可以通過(guò)改變花色苷的構(gòu)型而極大地影響了花色苷與膳食纖維之間的相互作用，花青素-3-葡萄糖苷與果膠的結(jié)合隨pH 值從3 增加到5 而增加，然后隨pH 值降低到7 而降低[88]。這可能是因?yàn)樵诘蚿H 值下，中性的假堿或查爾酮形式的花青素更為普遍，不利于其與果膠的相互作用。而隨著pH 值的增加，帶正電荷的黃酮陽(yáng)離子形式的花青素增加，極大地促進(jìn)了其與果膠的羥基和羧酸根基團(tuán)發(fā)生相互作用[74]。而對(duì)于水解帶電負(fù)性的酚酸物質(zhì)，研究表明，隨著pH 值的增加，溶液中綠原酸在蘋(píng)果細(xì)胞壁上的吸附量降低，由于果膠和綠原酸兩者在pH＞3.5 時(shí)大多帶負(fù)電，這將導(dǎo)致結(jié)合量降低，這也證實(shí)了靜電相互作用在膳食纖維和帶電酚類化合物之間的相互作用中起主要作用[14]。此外，酚酸物質(zhì)在較低的pH 值下更穩(wěn)定，而較高的pH 值會(huì)引起這些酚類物質(zhì)發(fā)生不可逆的變化[89]。另一方面，數(shù)據(jù)表明pH 值對(duì)于中性酚類物質(zhì) （如兒茶素、原花青素）的吸附量幾乎沒(méi)有影響，證明離子或靜電相互作用對(duì)中性酚類化合物與膳食纖維之間的相互作用貢獻(xiàn)很小。

4.4 反應(yīng)體系的溫度

與pH 值相比，溫度是影響相互作用的第二大主導(dǎo)因素[87]。溫度對(duì)非共價(jià)鍵的形成具有顯著影響，羥基的產(chǎn)生是一個(gè)放熱過(guò)程，而疏水相互作用是一個(gè)需要能量的吸熱過(guò)程[90]。因此，如果溫度升高導(dǎo)致締合的增加，則可能發(fā)生疏水相互作用。相反，如果溫度升高導(dǎo)致締合力降低，則氫鍵的可能性更大[63，76]。Phan 等[87]對(duì)酚類物質(zhì)在溫度范圍（4～37 ℃）對(duì)纖維素的吸附能力進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)各酚類物質(zhì)在各種溫度下均表現(xiàn)出對(duì)纖維素的良好吸附性。花青苷的結(jié)合能力在4 ℃時(shí)最佳，阿魏酸在20 ℃時(shí)的吸附量最大，而兒茶素的吸附不受溫度的影響。此外，有研究表明隨著溫度升高（20～60 ℃） 會(huì)降低酚類物質(zhì)在β-葡聚糖上的吸附，證明了氫鍵對(duì)于兩者之間結(jié)合作用的重要性[69]。然而，Zhu 等[91]發(fā)現(xiàn)在阿魏酸與富含阿拉伯聚糖的果膠之間的相互作用中，隨著溫度的升高（30～40℃），兩者之間的結(jié)合也隨之增加，然而當(dāng)溫度進(jìn)一步升高（40～50 ℃），兩者的吸附作用又呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。因此，溫度對(duì)結(jié)合的影響還很大程度上取決于酚類物質(zhì)的種類。

4.5 反應(yīng)體系的離子強(qiáng)度

離子強(qiáng)度作為重要的環(huán)境因素也會(huì)影響酚類物質(zhì)與膳食纖維之間的吸附量，有研究表明，離子強(qiáng)度的變化可以直接反映酚類物質(zhì)與膳食纖維之間疏水相互作用的強(qiáng)度，因?yàn)榉磻?yīng)體系下的離子強(qiáng)度將直接影響疏水分子聚集程度[13]。如果兩者結(jié)合隨著離子強(qiáng)度的增加而增加，則疏水性相互作用更可能是相互作用過(guò)程中的主導(dǎo)作用力[2]。Phan 等[87]通過(guò)向反應(yīng)體系中添加不同濃度的Na-Cl 來(lái)改變環(huán)境的離子強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)花青素-3-葡萄糖苷在不添加NaCl 的條件下吸附能力最強(qiáng)，而阿魏酸在33 mmol/L NaCl 濃度下具有最好的吸附能力，兒茶素的吸附強(qiáng)度則不受NaCl 濃度的影響。Le Bourvellec 等[92]發(fā)現(xiàn)原花青素與蘋(píng)果細(xì)胞壁的結(jié)合隨離子強(qiáng)度的增加而略有增加。此外，Gao 等[93]將反應(yīng)體系中的NaCl 和乙醇的濃度增加到0.5 mol/L，發(fā)現(xiàn)表兒茶素沒(méi)食子酸酯與燕麥β-葡聚糖之間的結(jié)合以線性方式降低，這表明疏水相互作用是這兩者相互作用的主要驅(qū)動(dòng)力。

因此，反應(yīng)體系下的環(huán)境條件在酚類物質(zhì)與膳食纖維的相互作用中起著重要作用，pH 值、溫度和離子強(qiáng)度均會(huì)影響兩者之間的結(jié)合能力。有研究表明，一旦酚類物質(zhì)與細(xì)胞壁結(jié)合，改變環(huán)境條件可以將酚類物質(zhì)重新從復(fù)合物中釋放出來(lái)[94]，所以有必要對(duì)酚類物質(zhì)與膳食纖維復(fù)合物在人體消化道環(huán)境下的變化進(jìn)行進(jìn)一步研究。

5 結(jié)語(yǔ)

本文在總結(jié)了蘋(píng)果中酚類物質(zhì)的組分含量和蘋(píng)果中主要的膳食纖維組成結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，整理了近幾年關(guān)于蘋(píng)果酚類物質(zhì)與膳食纖維結(jié)合的研究，并對(duì)影響兩者結(jié)合量的主要影響因素進(jìn)行逐一梳理，包括酚類物質(zhì)與膳食纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)以及反應(yīng)體系下主要的環(huán)境因素。蘋(píng)果酚類物質(zhì)與膳食纖維的結(jié)合作用作為在食品體系中被低估的問(wèn)題，將顯著影響酚類物質(zhì)在小腸期間的生物可及性，并進(jìn)一步影響酚類物質(zhì)的生物活性和消化行為。在此基礎(chǔ)上，仍有一些問(wèn)題尚需進(jìn)一步研究，如蘋(píng)果中含有的多種不同類型碳水化合物聚合物，各種類型的膳食纖維在與酚類物質(zhì)結(jié)合過(guò)程中相互的協(xié)同/拮抗作用目前還沒(méi)有展開(kāi)充分的研究。此外，在真實(shí)食品體系下不同食品加工技術(shù)所引起的蘋(píng)果膳食纖維結(jié)構(gòu)變化對(duì)膳食纖維與酚類物質(zhì)結(jié)合作用的影響尚不全面。同時(shí)，環(huán)境條件的變化將會(huì)改變酚類物質(zhì)與膳食纖維之間的非共價(jià)相互作用力，蘋(píng)果體系中的酚類物質(zhì)與膳食纖維的復(fù)合物在被人體攝入后在胃腸環(huán)境中的消化行為的改變?nèi)杂写M(jìn)一步的補(bǔ)充與深入研究。