馬思雨，歐陽吾樂，劉曉賀，韓明升，楊亞晉，郭愛偉

（西南林業(yè)大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650224）

膳食纖維（dietary fiber，DF）具有降血糖、降血脂、減肥、調(diào)節(jié)腸道微生物、預(yù)防糖尿病和腸道癌癥等諸多生理功能[1-3]，被稱為人類的“第七大營養(yǎng)素”。DF在維持體重和健康調(diào)控方面的作用受到越來越多的關(guān)注，因此世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）建議健康成年人每天推薦攝入的膳食纖維量應(yīng)大于25 g[4]。植物是人類和動(dòng)物獲得DF的重要的來源之一，近幾年人們開始尋求一些新的膳食纖維資源，來滿足對(duì)膳食纖維的需求。

竹子具有生長快、生物量大等特點(diǎn)，引起了研究者的廣泛關(guān)注。云南有豐富的竹類資源，蘊(yùn)含著豐富的膳食纖維，為開發(fā)新型的纖維源提供了豐富的原材料。

勃氏甜龍竹（Dendrocalamus brandisii）是禾本科（Gramineae）牡竹屬（Dendrocalamus）竹類植物，廣泛分布于我國云南南部地區(qū)，是筍、材兩用的大型叢生竹[5]。研究表明，竹筍膳食纖維可改善便秘、高血壓、預(yù)防心血管疾病和癌癥，此外堿法提取的竹筍膳食纖維可通過調(diào)控腸道菌群來預(yù)防小鼠的肥胖。在其他國家，筍及相關(guān)產(chǎn)品因含有豐富的高纖維和植物甾醇成分，被認(rèn)為是營養(yǎng)保健品[6]。除竹筍外，F(xiàn)elisberto等[7]對(duì)竹竿進(jìn)行了提取DF的研究，研究表明，幼嫩的竹竿可以作為人類和動(dòng)物未來優(yōu)質(zhì)DF的潛在來源。

目前，對(duì)竹葉膳食纖維的研究和開發(fā)缺乏基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，本研究以云南分布較廣和生物量大的勃氏甜龍竹竹葉（Dendrocalamus brandisii leaves，DBL）為原料，用堿法提取勃氏甜龍竹竹葉膳食纖維（Dendrocalamus brandisii leaves fiber，DBLF），以微晶纖維素（microcrystalline cellulose，MCC）為對(duì)照，比較分析DBLF和微晶纖維素的化學(xué)組成、顏色、持水力、吸油力、膽固醇吸附量、葡萄糖吸附值及葡萄糖延遲指數(shù)（glucose lag index，GRI）等理化性質(zhì)指標(biāo)，采用掃描電鏡觀察DBLF微觀結(jié)構(gòu)，為竹類資源的科學(xué)利用和新型竹類膳食纖維開發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 原料制備

勃氏甜龍竹竹葉：采自云南省普洱市墨江，采集的竹葉經(jīng)過65℃干燥至恒重，將干燥的竹葉用高速粉碎機(jī)粉碎后過80目篩，裝入樣品袋中保存?zhèn)溆茫晃⒕Юw維素（98%）：湖州市菱湖新望化學(xué)有限公司；電鏡固定液：武漢賽維爾生物科技有限公司；無水乙醇、乙酸異戊酯（均為分析純）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 試驗(yàn)儀器

SU8100掃描電子顯微鏡：日本日立公司；CM-2300d色差計(jì)：日本Konica Minolta公司；CS601高精度恒溫水浴鍋：上海博迅實(shí)業(yè)有限公司；Practum224-1CN電子天平：德國賽多利斯公司；101-1AB電熱鼓風(fēng)干燥箱：天津市泰斯特儀器有限公司；Kjeltec 8100凱氏定氮儀、FOSS FT 122 Fibertec纖維測定儀：丹麥福斯集團(tuán)公司；TU-1901紫外可見分光光度計(jì)：北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.3 竹葉膳食纖維提取

稱取一定量的竹葉粉，參照文獻(xiàn)[8]的方法并加以改進(jìn)，具體方法如下，稱取1 g竹葉樣品添加20 mL 10%NaOH溶液，在40℃條件下提取20 h，然后將提取的竹葉膳食纖維用水沖洗至中性，放入干燥箱中，在65℃干燥8 h，然后回潮使其與周圍環(huán)境的空氣濕度保持平衡后稱重，再將其放入65℃烘箱內(nèi)烘2 h，再回潮、稱重、備用。

1.4 主要分析指標(biāo)

1.4.1 營養(yǎng)成分和膳食纖維含量測定

干物質(zhì)（dry matter，DM）、粗蛋白（crude protein，CP）、灰分、鈣（Ca）、總磷（total phosphorus，TP）、可溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）和不溶性膳食纖維（insoluble dietary fiber，IDF）等參照美國分析化學(xué)家協(xié)會(huì)（Association of Official Analytical Chemists，AOAC）[9]中的方法。

1.4.2 持水力和水溶性指數(shù)測定

持水力參照高蔭榆等[10]的方法進(jìn)行測定，準(zhǔn)確稱取1.000gDBLF于50mL燒杯中，加入40mL蒸餾水，室溫下（25℃）磁力攪拌2 h，在4 000 r/min下離心20 min，將上清液倒出，用濾紙吸干殘留水分后稱重。持水力（g/g）按如下公式計(jì)算。

水溶性指數(shù)參考Zhang等[11]的方法測定。準(zhǔn)確稱取樣品2.000 g（m0）加入 80 mL蒸餾水，在 80℃水浴 30 min，冷卻至室溫（25℃），在5 000 r/min下離心10 min。取上清液置于預(yù)先稱得質(zhì)量（m1）的干燥燒杯中，用酒精燈加熱除去部分水分，在105℃下干燥，稱量干燥好的樣品與燒杯質(zhì)量（m2），按如下公式計(jì)算水溶性指數(shù)。

1.4.3 脂肪的吸附能力測定

不飽和脂肪吸附能力測定參照Sangnark等[12]的方法。稱2.000 g DBLF于50 mL燒杯中，加入35 mL花生油，在室溫下（25℃）磁力攪拌1 h后離心（4 000 r/min，20 min），去掉上層油，用濾紙吸干殘油后稱重。

飽和脂肪的吸附能力測定參照歐仕益等[13]的方法，準(zhǔn)確稱3.000 g DBLF于50 mL離心管中，加入35 mL豬油，在60℃下攪拌1 h后離心（4 000 r/min，20 min），去上層油，用濾紙吸干殘留豬油后稱重。吸油量（g/g）按如下公式計(jì)算。

1.4.4 膽固醇吸附能力測定

參照鐘希瓊等[14]的方法測定膽固醇吸附能力，將新鮮的蛋黃中加入9倍質(zhì)量的水后混勻，稱取2.000 g DBLF于200 mL的三角瓶中，加入蛋黃液50 mL，攪拌均勻后將pH值調(diào)節(jié)到2.0和7.0，于37℃搖床中振蕩2 h，在4 000 r/min離心20 min，吸取上清液，采用鄰苯二甲醛法在550 nm下比色測定膽固醇含量。按如下公式計(jì)算膽固醇吸附量（mg/g）。

1.4.5 葡萄糖吸附能力測定

葡萄糖吸附能力的測定參照Ou等[15]的方法。準(zhǔn)確稱取1.000 g DBLF于50 mL燒杯中，加40 mL葡萄糖溶液（200 mmol/L），在 37℃下恒溫 6 h，以 4 000 r/min離心20 min，用分光光度計(jì)測定上清液中的葡萄糖含量，按如下公式計(jì)算葡萄糖吸附能力（mmol/g）。

式中：Ci為原始溶液的葡萄糖濃度，mmol/L；Cs為吸附達(dá)到平衡時(shí)的葡萄糖濃度，mmol/L；Ws為纖維質(zhì)量，g；Vi為葡萄糖溶液的體積，mL。

1.4.6 葡萄糖延遲指數(shù)測定

葡萄糖延遲指數(shù)（GRI）參照Chau等[16]的方法測定，將0.500 g DBLF與25 mL濃度為50 mmol/L的葡萄糖溶液混合，后裝入截留分子量為12 000 Da的透析袋中，每個(gè)透析袋用100 mL蒸餾水在37℃120 r/min的搖床中持續(xù)攪拌，透析30、60 min和120 min后，吸取1 mL從膳食纖維和對(duì)照樣品中擴(kuò)散出透析液，用分光光度計(jì)測量吸光值，并計(jì)算透析液中葡萄糖的量，以未添加膳食纖維為對(duì)照樣品，按如下公式計(jì)算GRI（%）。

1.4.7 色度測定

色度的測定參照Felisberto等[7]推薦的方法，用亮度（L*，L*=0 為黑，L*=100為白）、紅度（a*，a*＞0表示紅色；a*＜0 表示綠色）、黃度（b*，b*＞0 表示黃色，b*＜0 表示藍(lán)色）表示。

1.4.8 掃描電鏡觀測

取適量樣品，干燥至恒重，采用濺射鍍膜法對(duì)固定后的樣品進(jìn)行表面鍍金，置于SU8100掃描電子顯微鏡觀察，加速電壓為3 kV，在2 500倍和15 000倍下拍照。

1.5 數(shù)據(jù)分析

每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)測定3次，結(jié)果用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要營養(yǎng)組成分析

勃氏甜龍竹竹葉膳食纖維和微晶纖維素的主要營養(yǎng)組成見表1。

表1 勃氏甜龍竹竹葉膳食纖維和微晶纖維素的營養(yǎng)組成Table 1 Nutritional composition of dietary fiber of Dendrocalamus brandisii leaves and microcrystalline cellulose %

由表1可知，DBLF中干物質(zhì)含量（95.29±0.43）%、粗蛋白含量（3.01±0.00）%、灰分含量（8.45±0.14）%、鈣含量（0.35±0.01）%、總磷含量（0.04±0.00）%；而 MCC 中干物質(zhì)含量（95.16±0.06）%、灰分含量（0.21±0.02）%、鈣含量（0.01±0.00）%、總磷含量（0.02±0.00）%。Felisberto等[7]報(bào)道的竹竿膳食纖維中粗蛋白為1.31%～2.03%，與勃氏甜龍竹竹葉膳食纖維中的接近。

2.2 膳食纖維類型對(duì)比

勃氏甜龍竹竹葉纖維和微晶纖維素膳食纖維類型組成見表2。

表2 勃氏甜龍竹竹葉膳食纖維和微晶纖維素類型組成Table 2 Composition of dietary fiber types of Dendrocalamus brandisii leaves and microcrystalline cellulose

由表2可知，DBL中SDF含量為（8.93±0.17）%，IDF含量（18.10±0.09）%，TDF含量（27.02±0.09）%，IDF∶SDF為2.03。對(duì)DBLF中的膳食纖維類型進(jìn)行分析，結(jié)果表明，DBLF中 SDF為（10.07±0.01）%，IDF為（80.52±0.01）%，TDF（90.59±0.01）%，IDF∶SDF 為 8.00，表明提取了竹葉膳食纖維后，TDF比竹葉提高2.35倍。然而 MCC 中的 SDF為（2.25±0.19）%，IDF為（94.47±0.24）%，IDF∶SDF 為 41.99。MCC 主要以不溶性纖維為主，而DBLF中除了一定的不溶性膳食纖維外，還有適當(dāng)比例的可溶性膳食纖維。雷福紅等[8]研究了慈竹竹葉膳食纖維，結(jié)果表明，慈竹竹葉纖維中SDF為（12.86±0.26）%，IDF 為（76.11±0.44）%，IDF∶SDF 為 6，表明DBLF組成類型與慈竹竹葉膳食纖維接近。DF的生理功效和對(duì)人類腸道健康的影響與其IDF與SDF的含量與比例有關(guān)。DF中IDF對(duì)機(jī)體健康的影響表現(xiàn)在促進(jìn)腸道的發(fā)育、增加糞便體積、減少腸道運(yùn)輸時(shí)間以及預(yù)防便秘，而SDF除具有較好的溶脹性外，SDF可在后腸被微生物發(fā)酵產(chǎn)生對(duì)機(jī)體有益的短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）（包括乙酸、丙酸和丁酸），而SCFAs使促炎因子基因表達(dá)下調(diào)，從而抑制腸道的炎癥反應(yīng)[17-18]，改善機(jī)體腸道健康。對(duì)于DF中IDF和SDF的最佳比例還沒有最佳的標(biāo)準(zhǔn)，但有研究表明，優(yōu)質(zhì)膳食纖維中應(yīng)該含有30%～50%的SDF和50%～70%的IDF[19]。與MCC相比，本研究提取的DBLF是一種具有開發(fā)價(jià)值的膳食纖維。

2.3 色度值分析

顏色是食品的主要表觀特征之一，食品顏色的影響不僅僅是視覺上，而且也是消費(fèi)者選擇食品時(shí)考慮的重要的一個(gè)因素[20]，淺色膳食纖維廣泛應(yīng)用到淺色食品中，應(yīng)用前景更廣。勃氏甜龍竹竹葉膳食纖維和微晶纖維素的色度值見表3。

表3 勃氏甜龍竹竹葉膳食纖維和微晶纖維素色度Table 3 Color parameters of dietary fiber from Dendrocalamus brandisii leaves and microcrystalline cellulose

由表3可知，本研究提取的DBLF由于沒有脫色，其亮度適中，a*<0，黃度值也較高，表明纖維素呈現(xiàn)淺綠色。MCC 的 L*為（97.35±0.40），a*為（0.12±0.00），b*在（4.07±0.21）。Felisberto等[7]研究結(jié)果表明，竹竿纖維的L*在78.09～85.55范圍內(nèi)，a*在 0.89～2.61范圍內(nèi)，b*在16.42～22.95范圍內(nèi)。因此，如果要將DBLF廣泛應(yīng)用到淺色食品工藝中，還應(yīng)該對(duì)DBLF進(jìn)行脫色處理，但如果應(yīng)用到動(dòng)物食品工業(yè)（包括寵物食品）中適當(dāng)?shù)木G色可以增加食品顏色的豐富度，促進(jìn)動(dòng)物食欲和采食量。

2.4 掃描電鏡結(jié)構(gòu)對(duì)比

勃氏甜龍竹竹葉膳食纖維和微晶纖維素的掃描電鏡結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 勃氏甜龍竹竹葉膳食纖維和微晶纖維素掃描電鏡Fig.1 Scanning electron microscopy of Dendrocalamus brandisii leaves and microcrystalline cellulose

由圖1可知，MCC表面粗糙、顆粒大小不規(guī)則、大小不一的孔洞和空穴較少。DBLF顆粒表面粗糙、顆粒尺寸大小分布不一，并且顆粒表面分布有明顯的大小不一的孔洞和空穴。DBLF顆粒疏松多孔、蜂窩狀結(jié)構(gòu)極密集、分布無規(guī)律，呈現(xiàn)空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，且網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是無規(guī)則的，這樣的微觀形態(tài)解釋了膳食纖維良好的持水性和膨脹性，與蔡沙等[21]研究的馬鈴薯膳食纖維和Felisberto等[7]研究的竹竿膳食纖維電鏡結(jié)構(gòu)相似。

2.5 理化性質(zhì)比較

2.5.1 持水力和水溶性指數(shù)

持水力是DF非常重要的一個(gè)物理指標(biāo)，對(duì)人體健康有重要的生理效應(yīng)。進(jìn)食持水能力高的DF后，排泄的糞便體積大且質(zhì)地柔軟，有助于預(yù)防便秘和結(jié)腸癌[22]。不同DF持水力存在差異是由于DF的表面多孔性及密度的不同所造成[23]。勃氏甜龍竹竹葉膳食纖維和微晶纖維素水溶性指數(shù)和持水力見表4。

表4 勃氏甜龍竹竹葉膳食纖維和微晶纖維素水溶性指數(shù)和持水力Table 4 Water solubility index and water holding capacity of Dendrocalamus brandisii leaves and microcrystalline cellulose

由表 4可知，MCC 的持水力為（1.98±0.05）g/g，而DBLF的持水力為（6.06±0.09）g/g，DBLF的持水力明顯優(yōu)于MCC，與常見的優(yōu)質(zhì)纖維源小麥麩（6.4 g/g～6.6 g/g）、燕麥麩（5.5 g/g）的持水力接近，DBLF滿足對(duì)膳食纖維持水力的基本要求（2.0 g/g）[24-25]。DBLF的水溶性指數(shù)為（0.63±0.10）%，而 MCC 為（0.32±0.09）%，兩種纖維主要以不溶性膳食纖維為主。研究表明，與MCC相比，DBLF具有良好的持水性，這可能與DBLF的疏松多孔特征有關(guān)。因此，DBLF在緩解人體和動(dòng)物機(jī)體便秘、改善腸道健康及預(yù)防肥胖和腸道癌癥等方面具有重要的生理功能。

2.5.2 脂肪、膽固醇和葡萄糖的吸附作用

勃氏甜龍竹竹葉纖維和微晶纖維素對(duì)脂肪、膽固醇和葡萄糖的吸附作用見表5。

表5 勃氏甜龍竹竹葉纖維和微晶纖維素對(duì)脂肪、膽固醇和葡萄糖的吸附作用Table 5 Adsorption capacity of Dendrocalamus brandisii leaves fiber and microcrystalline cellulose on fat，cholesterol and glucose

由表5可知，DBLF對(duì)飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸具有一定的吸附作用，且對(duì)飽和脂肪酸的吸附能力明顯高于不飽和脂肪酸的吸附能力，其吸油量分別為（2.91±0.04）g/g 和（1.26±0.23）g/g，而 MCC 對(duì)飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸的吸油量分別為（1.46±0.12）g/g和（1.28±0.05）g/g。DBLF對(duì)飽和脂肪酸的吸附能力優(yōu)于MCC。有研究表明，馬鈴薯膳食纖維對(duì)油的吸附值1.76 g/g，DF在消化道中與部分脂肪酸結(jié)合，使脂肪酸通過消化道時(shí)，不能被吸收，從而起到預(yù)防肥胖等功效[21]。

在pH值為7時(shí)，DBLF對(duì)膽固醇的吸附量為（8.45±0.46）mg/g，MCC 為（14.14±0.19）mg/g。當(dāng) pH 值為 2時(shí)，DBLF對(duì)膽固醇的吸附量為（5.19±0.22）mg/g，MCC 為（6.37±0.06）mg/g，這表明在中性條件下 DF對(duì)膽固醇的吸附能力高于酸性條件，在吸附膽固醇方面MCC優(yōu)于DBLF。DF可吸附體內(nèi)膽固醇，降低血漿膽固醇水平，從而減少機(jī)體對(duì)膽固醇的吸收。研究表明，在中性條件下黑小麥麩皮SDF對(duì)膽固醇的吸附能力大于酸性條件下的吸附能力[26-27]，這與本研究的結(jié)果一致。

DBLF 對(duì)葡萄糖的吸附量（15.69±0.38）mmol/g，而MCC對(duì)葡萄糖的吸附量（3.55±0.01）mmol/g，DBLF對(duì)葡萄糖的吸附能力優(yōu)于MCC。研究表明，膳食纖維能夠有效結(jié)合葡萄糖，從而減少或降低葡萄糖在體內(nèi)的吸收速率。番茄皮渣DF可以有效緩解糖尿病人對(duì)葡萄糖的吸收速率，并控制血糖的上升[23]。Peerajit等[10]研究發(fā)現(xiàn)，檸檬渣DF的葡萄糖吸附量可達(dá)18.069mmol/g，而番茄皮渣膳食纖維的葡萄糖吸附量為（19.21±0.01）mmol/g，與本研究的DBLF葡萄糖吸附能力接近。這可能與這幾種膳食纖維在結(jié)構(gòu)上的多孔性及顆粒大小有關(guān)[23]。DF還具有抑制葡萄糖擴(kuò)散的功效，可降低血液中葡萄糖的含量，有效控制血糖指數(shù)[27]。李楊等[28]研究表明，DF的對(duì)葡萄糖吸收能力與其SDF的含量及物理結(jié)構(gòu)有關(guān)。由于SDF與水接觸后產(chǎn)生的凝膠狀物體將葡萄糖分子包裹其中，并且膳食纖維疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)也會(huì)減緩葡萄糖分子在食品體系中的擴(kuò)散速率。杜斌等[29]研究表明，發(fā)酵法制取的藍(lán)莓果渣可溶性膳食纖維對(duì)不飽和脂肪的吸附量為（2.35±0.06）g/g，對(duì)飽和脂肪吸附量為（1.67±0.05）g/g，對(duì)葡萄糖的吸附量為（1.40±0.62）mmol/g。本研究的DBLF在脂肪、膽固醇和葡萄糖的吸附能力方面與優(yōu)良膳食纖維（如馬鈴薯膳食纖維、番茄皮渣膳食纖維）接近，優(yōu)于藍(lán)莓果渣可溶性膳食纖維和MCC，是一種值得開發(fā)的膳食纖維。

2.5.3 葡萄糖延遲指數(shù)

勃氏甜龍竹竹葉纖維和微晶纖維素對(duì)葡萄糖延遲指數(shù)的影響見圖2。

圖2 勃氏甜龍竹竹葉纖維和微晶纖維素對(duì)葡萄糖延遲指數(shù)（GRI）的影響Fig.2 Effect of Dendrocalamus brandisii leaves fiber and microcrystalline cellulose on glucose retardation index

由圖2可知，DBLF對(duì)葡萄糖延遲指數(shù)（GRI）最大值出現(xiàn)在透析30 min（41.8%），繼續(xù)延長透析時(shí)間，GRI會(huì)減小。而MCC最大的GRI出現(xiàn)在透析后60 min，透析120 min后2種膳食纖維的GRI都有下降的趨勢。GRI是反映腸道中延遲葡萄糖吸收效果的重要指標(biāo)。DF具有阻滯葡萄糖擴(kuò)散的作用，這與王慶玲等[23]研究的番茄皮渣DF對(duì)葡萄糖延遲指數(shù)的結(jié)果相一致。DF對(duì)葡萄糖擴(kuò)散的阻滯作用可能是由不溶性部分和可溶性部分協(xié)同對(duì)葡萄糖吸附而引起，并且使溶液黏度增加，減緩了葡萄糖的擴(kuò)散速率[16]。與已有的研究GRI對(duì)比表明，DBLF對(duì)葡萄糖延遲指數(shù)的影響優(yōu)于MCC、酸橙渣DF（9.92%～24.71%）[30]、柑橘皮DF（0.84%～26.6%）[16]和橙果肉 DF（16.04%～25.92%）[31]等，這可能與DBLF有較高的葡萄糖吸附量有關(guān)。

3 結(jié)論

本文通過對(duì)勃氏甜龍竹竹葉膳食纖維和微晶纖維素主要分析指標(biāo)、理化性質(zhì)、結(jié)構(gòu)等指標(biāo)進(jìn)行測定和對(duì)比分析，結(jié)果表明，勃氏甜龍竹竹葉膳食纖維具有較平衡的膳食纖維組成，較高的脂肪、葡萄糖吸附能力、較好的葡萄糖延遲指數(shù)，電鏡下結(jié)構(gòu)疏松多孔，是一種品質(zhì)較好膳食纖維，在食品工業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。