豌豆渣的成分检测及膳食纤维吸附性能研究

周芳宁，卢彩会，牟德华（河北科技大学生物科学与工程学院，河北石家庄　050018）



豌豆渣的成分检测及膳食纤维吸附性能研究

周芳宁，卢彩会，牟德华*
（河北科技大学生物科学与工程学院，河北石家庄050018）

对豌豆渣的基本成分进行分析，并对不可溶膳食纤维的吸附性能进行研究，包括对油脂、阳离子、胆酸钠及NO2-的吸附作用。试验结果表明豌豆膳食纤维的持水力为9.84g/g、膨胀力为9.4mL/g、吸油力为2.36g/g；每100 mL含胆酸钠的NaCl溶液加入4g豌豆渣膳食纤维对胆酸钠的吸附率达到80.25%；对NO2-吸附能力随着环境pH的增大而降低，当pH=2，在100min内最大吸附量可达10.45μg/g。

豌豆渣；膳食纤维；物化性能

豌豆（pea）属一年生攀缘草本植物，是世界上第二大食用豆类，我国是仅次于加拿大的第二大豌豆生产国［1］。豌豆具有较高的营养价值，其中含有33.4%～47.5%的淀粉，24.3%～30.4%的蛋白质，14.4%～19.5%的非淀粉多糖，此外豌豆中还含有多种矿物质元素［2-3］。豌豆渣是工业上生产豌豆淀粉或粉丝的副产物，其含有80%以上的膳食纤维，将其粉碎后作为动物饲料使用，附加值低。

膳食纤维（dietary fiber，DF）是指植物中天然存在的碳水化合物的聚合物，不能够被人体小肠消化吸收、对人体有健康意义的物质。按溶解性可以分为两大类：水溶性膳食纤维（Soluble dietary fiber，SDF）和水不溶性膳食纤维（Insoluble dietary fiber，IDF）［4］。摄取足够的膳食纤维可以预防心血管疾病、癌症、糖尿病以及肥胖等疾病，还能够促进人体的消化，增加人的饱腹感、预防便秘，被称之为“第七大营养素”［4-5］。目前关于豌豆渣膳食纤维的文献报道尚少。本文针对豌豆渣膳食纤维的吸附性能开展研究，以期为其在食品中的开发应用奠定基础。

1　材料与方法

1.1材料与试剂

豌豆渣：河北香道食品有限公司提供；浓硫酸、乙二胺四乙酸二钠（分析纯）：天津市永大化学试剂有限公司；十二烷基硫酸钠（分析纯）：天津市百世化工有限公司；无水磷酸氢二钠（分析纯）：天津博迪化工股份有限公司；浓盐酸、氯化钠、亚硝酸钠（分析纯）：天津市永大化学试剂有限公司；胆酸钠（分析纯）：成都艾科达化学试剂有限公司。

1.2仪器与设备

101-OAB型电热鼓风干燥箱、马弗炉：天津市泰斯特仪器有限公司；KDY-9820型凯氏定氮仪：北京通润源机电公司；Anke TDL-5-A型离心机：上海安亭科学仪器厂；酶标仪：美国热点thermo；SP-756P分光光度计：上海光谱仪器；DELTA 320pH计：梅特勒-托利多仪器有限公司。

1.3方法

1.3.1豌豆渣膳食纤维的制备

新鲜豌豆渣，放入烘箱中，在60℃左右的条件下烘干、粉碎，过60目筛，可得粗豌豆膳食纤维粉样品。

1.3.2豌豆渣基本成分测定

水分含量的测定：GB 5009.3-2010《食品安全国家标准食品中水分的测定》；灰分含量测定：GB 5009.4-2010《食品安全国家标准食品中灰分的测定》；蛋白质含量测定：GB 5009.5-2010《食品安全国家标准食品中蛋白质的测定》；脂肪含量测定：GB/T 5009.6-2003《食品中脂肪的测定》；淀粉的测定：GB/T 5009.9-2008《食品中淀粉的测定》；木质素含量测定：Klason法［6］；半纤维素含量测定：2 mol/L盐酸水解法［7］；纤维素含量测定：中性洗涤法［8］；总膳食纤维含量测定：GB/T 5009. 88-2008《食品中膳食纤维的测定》。

1.3.3持水力的测定

称取1.0 g干燥样品于100 mL烧杯中，加75 mL蒸馏水，在25℃下用磁力搅拌器搅拌24 h，转移至离心杯中，于4 000 r/min条件下离心0.5 h，倾去上清液，称重，计算公式［9］：

式中：m1为样品吸水后的湿重；m2为样品吸水前的干重。

1.3.4膨胀性的测定

称取1.0 g干燥样品于量筒中，加入50 mL蒸馏水，室温振荡均匀后静置24 h，读取溶胀前后膳食纤维的体积，计算溶胀性［10］。

式中：V1为样品吸水膨胀前的体积；V2为样品吸水膨胀后的体积；m1为样品吸水膨胀前的干重。

1.3.5膳食纤维吸附能力的测定

1.3.5.1吸油力

称取1.0 g干燥样品于离心管中，加入20 mL大豆油，混合均匀，每隔5 min搅拌一次，搅拌0.5 h后，将混合物在4 000 r/min下离心20 min，将上层油液倒掉，对残渣称重。计算公式［11］：

式中：m1为样品吸油后湿重；m2为样品吸油前的干重。

1.3.5.2阳离子交换能力

称取0.5 g样品放入30 mL 0.1 mol/LHCl水溶液中，在4℃条件下过夜，然后过滤，并用蒸馏水反复冲洗，去除多余的酸，用10%的AgNO3检测至滤液不含Cl－为止，将样品干燥至恒重。称取0.3 g酸化后的干燥样品，溶解于100 mL 5%NaCl溶液中，酚酞作指示剂，用0.05 mol/L NaOH溶液滴定至终点，根据公式计算其阳离子交换能力。在滴定过程中记录溶液的pH，作NaOH用量（mL）与pH关系图。计算公式［12-13］：

式中：V1为滴定消耗NaOH的体积，mL；V2为空白消耗NaOH的体积，mL；m为滴定酸化样品的重量，g。

1.3.5.3豌豆渣膳食纤维对NO2-的吸附作用

取4份100 mL浓度为100 μmol/L的亚硝酸钠溶液于250 mL三角瓶中，分别调节pH为2.0、3.0、4.0、5.0，均加入2.0 g豌豆渣膳食纤维，混匀后在37℃恒温振荡。分别反应20、40、60、90、120、150 min后，立即过滤取其滤液，取其5.00 mL澄清液，参考GB 5009.33-2010《食品安全国家标准食品中亚硝酸盐与硝酸盐的测定》的方法测定溶液中残余的NO2-浓度。

1.3.5.4豌豆渣膳食纤维对胆酸钠的吸附作用

在三角瓶中加入0.2 g胆酸钠和100 mL 0.15 mol/L NaCl溶液，调pH为7，分别加豌豆渣膳食纤维1.0、2.0、3.0、4.0 g，37℃下分别搅拌反应1 h～6 h后，取1 mL样液，测定溶液中胆酸钠的浓度，根据反应前后溶液中的浓度差，计算豌豆渣膳食纤维对胆酸钠的吸附量［14］。

2　结果与分析

2.1豌豆渣基本成分

经检测豌豆渣湿物料中水分含量为73.89%，其他指标检测以干物质计，检测结果见表1。

表1　豌豆渣基本成分（干物质）Table 1　The ingredients of pea residue（dry matter）

如表1所示，该豌豆渣的主要成分有3种，分别为蛋白质、淀粉和不溶性膳食纤维。豌豆渣来源于豌豆淀粉和豌豆蛋白生产后的副产物，其中主要含有不溶性膳食纤维。从检测结果看豌豆膳食纤维主要由木质素、半纤维素和纤维素组成，不溶性膳食纤维总量可达到80.11%，总膳食纤维含量达到80.209%，由此证实豌豆渣中几乎不含有可溶性膳食纤维。

2.2豌豆膳食纤维的持水性、膨胀性和吸油性

膳食纤维自身结构中含有大量的亲水性基团，因此决定了其具有很强的吸水性。由于纤维来源及纯度的不同，其变化范围在自身重量的1.2倍～25倍左右［15］。通过本试验研究表明豌豆渣膳食纤维的持水力达到9.84 g/g，明显高于李娜［13］等报道的大豆膳食纤维中持水力6.69 g/g和Nejib Hasnaoui［16］等报道的石榴皮中纤维持水力3.53 g/g；豌豆渣膳食纤维的膨胀力9.4 mL/g，同样高于李娜［13］等报道的大豆原料中膨胀力为7.1mL/g；豌豆渣膳食纤维吸油力2.36 g/g，与N.Wang［11］等报道的豌豆膳食纤维的吸油能力1.95 g/g相近。

2.3豌豆渣膳食纤维的阳离子交换能力

阳离子交换能力可以使离子的瞬间浓度改变，延长离子的转换时间，达到稀释的目的，从而改变消化道的渗透压和氧化还原电位，使人体的消化吸收处于一种更缓冲的环境［17］。本试验豌豆渣膳食纤维的阳离子交换能力见图1。

图1　豌豆渣纤维阳离子交换能力Fig.1　The cation exchange capacity of pea residue dietary fiber

膳食纤维对阳离子的交换为可逆的，曲线斜率越小，离子转换的时间越长，对阳离子的吸附性越好。由图1可知，曲线出现两个拐点。消耗NaOH 0～1.25 mL，曲线斜率较小，pH变化小，离子的转换时间较长，膳食纤维对H+的吸附性较好；在消耗NaOH 1.25 mL时，pH=5.0，出现第一个拐点。消耗NaOH 1.25 mL～2.00 mL时，曲线斜率变大，pH变化较快，离子的转换时间变短，膳食纤维对H+的吸附性变弱；消耗NaOH 2.00 mL时，pH=9，出现第二个拐点，pH≥9时，曲线趋于平衡，pH基本不变，豌豆渣膳食纤维吸附的H+充分的被离解。

2.4豌豆渣膳食纤维对NO2-的吸附作用

膳食纤维不仅仅在人体内能起到消化、增加饱腹感的生理作用，还能吸收体内一些有害的物质。亚硝酸盐是一种致癌的物质，“高铁血红蛋白症”的人群就是因体内摄入亚硝酸盐过高所导致，如果在饮食中适量增加膳食纤维的摄入，可以起到预防上述疾病的发生。不同pH条件下豌豆渣膳食纤维对NO2-的吸附效果见图2。

图2　豌豆渣膳食纤维吸附NO2-曲线图Fig.2　The NO2-adsorption ability of pea residue dietary fiber

由图2可知，当pH=2.0时，随反应时间的增加，NO2-浓度下降幅度最大，反应90 min时，NO2-浓度降至20.9 μmol/L。随着pH升高，NO2-浓度下降幅度减少，pH=5.0，反应150 min时，NO2-浓度仅降至77.6 μmol/L。不同pH环境下NO2-的饱和时间不同，pH=2.0时饱和时间为100 min左右，其余pH条件下饱和时间为60 min左右。由此可见，反应体系pH对豌豆渣膳食纤维的NO2-吸附作用有着显著的影响，NO2-的吸附能力随着pH的增大而降低，pH较低时对人体中的NO2-有较好的吸附效果。正常情况下人体胃液的pH一般维持在2.0左右，由此可见在酸性条件下对NO2-的吸附能力较强，其原因是随着pH升高，膳食纤维表面的负电荷密度增大，降低了对NO2-的吸附能力［18-19］。

2.5豌豆渣膳食纤维对胆酸钠的吸附作用

膳食纤维对胆酸盐有吸附作用，通过减少胆酸盐的浓度，增加胆汁酸的排泄，从而加快胆固醇的代谢，使体内胆固醇含量下降，达到降血脂的目的。本试验研究了不同添加量的膳食纤维在不同反应时间对胆酸钠的吸附性能，试验结果见图3。

空白对照中胆酸钠浓度几乎没有变化，在不同用量膳食纤维作用下溶液中胆酸钠的浓度随反应时间的变化见图3。由图3可知，豌豆渣膳食纤维吸附胆酸钠的变化趋势基本一致；随吸附时间的延长胆酸钠浓度逐渐降低；加入膳食纤维的量越大，对胆酸钠吸附效果越好。本试验分别加入膳食纤维的量为1.0、2.0、3.0、4.0 g，当6 h完成吸附时，经计算膳食纤维对胆酸钠的吸附率分别为44.9%、59.2%、67.55%、80.25%。

图3　豌豆渣膳食纤维吸附胆酸钠曲线图Fig.3　The cholate adsorption ability of pea residue dietary fiber

3　结论

本文对豌豆渣膳食纤维的吸附性能进行了研究，得出膳食纤维具有良好的持水力、溶胀性，并对胆酸钠及NO2-等有害物质能够进行很好的吸附，为进一步研究豌豆渣膳食纤维在食品中的应用奠定了良好的基础。

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Analysis on Constituents of Pea Residue and Determination on Adsorption of Dietary Fiber

ZHOU Fang-ning，LU Cai-hui，MOU De-hua*
（College of Bioscience and Bioengineering，Hebei University of Science and Technology，Shijiazhuang 050018，Hebei，China）

The main constituents of pea residue were analyzed，and the adsorption properties of insoluble dietary fiber were determined through oil，cationic，cholate and NO2-respectively.The results showed that water holding capacity，swelling capacity and oil retention capacity of pea dietary fiber were 9.84 g/g，9.4 mL/g，2.36 g/g，respectively；it also showed that the adsorption rate reached 80.25%when adding 4 g pea residue dietary fiber to 100 mL cholate solution；and the adsorption capacity of NO2-decreases with the increasing of the environment pH，when pH=2，the maximum adsorption capacity of NO2-could reach to 10.45 μg/g in 100 min.

pea residue；dietary fiber；physicochemical properties

10.3969/j.issn.1005-6521.2016.13.007

周芳宁（1990—），女（汉），硕士研究生，研究方向：农产品加工。

牟德华（1960—），男，教授，学士，研究方向：农产品加工。

2015-06-19