富含可溶性膳食纤维的猕猴桃皮渣的制备、表征及应用:面包的纤维强化

《Food Hydrocolloids》:Preparation, characterization, and application of soluble dietary fiber-rich kiwi peel pomace: Fiber-fortification of bread

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月08日 来源:Food Hydrocolloids 13.8

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   •猕猴桃果皮渣中不溶性膳食纤维(IDF)经酶法转化可获得14.83%的可溶性膳食纤维(SDF)。•经处理的果皮渣通过巯基-二硫键平衡偏移增强了面筋交联。•面团流变学性能改善,吸水率降低且稳定性时间延长。•面包的抗性淀粉含量更高(54.61%),升糖指数更低(63.16)。•酶

  
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    猕猴桃果皮渣中不溶性膳食纤维(IDF)经酶法转化可获得14.83%的可溶性膳食纤维(SDF)。
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    经处理的果皮渣通过巯基-二硫键平衡偏移增强了面筋交联。
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    面团流变学性能改善,吸水率降低且稳定性时间延长。
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    面包的抗性淀粉含量更高(54.61%),升糖指数更低(63.16)。
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    酶法增值既提升了面包品质,又保持了感官可接受性。

引言

猕猴桃(Actinidia chinensis Planch.)属猕猴桃科猕猴桃属的雌雄异株落叶木质藤本植物,原产于中国,栽培历史已超过1200年(Sui等,2013)。根据果肉颜色,猕猴桃可分为三大类型:红心、绿心和黄心品种(Yuan等,2023)。其中,"红阳"猕猴桃(Actinidia chinensis 'Hongyang')因果肉厚实、汁多、风味及色泽俱佳而备受青睐,已成为中国西南地区的主导品种(Guo等,2022)。该品种富含多种生物活性成分,包括维生素C、氨基酸、矿物质、多酚类和黄酮类化合物,并具有降胆固醇、调节血脂、抗氧化和抗肿瘤等多种健康促进功效(Wang等,2021)。在猕猴桃加工过程中(如榨汁、酿酒和果酱生产),会产生果皮和果渣副产物,约占原料总重量的20-30%;这些副产物目前大多被废弃,导致资源浪费和环境污染(Chamorro等,2022)。先前的研究表明,果皮中的酚类含量和抗氧化活性显著高于果肉,且果皮还富含膳食纤维(Liang等,2021)。此外,种子中还含有儿茶素和对香豆酸等酚类化合物(Ilie等,2022)。因此,果渣副产物是生物活性食品成分的优质潜在来源。
猕猴桃在烘焙食品中已有广泛应用(Bao等,2026;Garcia等,2012)。例如,She等用10-20%的猕猴桃淀粉替代面包中的小麦粉,有效降低了淀粉消化率和预测升糖指数,同时延长了保质期(She等,2024)。Al-Marazeeq等用5-20%的猕猴桃果皮副产物粉替代饼干中的小麦粉,并观察到其持水力随替代水平的增加而升高(Al-Marazeeq等,2024)。此外,猕猴桃果皮渣在烘焙中的应用也已成为一个活跃的研究课题。Soquetta等表征了从猕猴桃果渣中提取的面粉,报告了其具有较高的酚类含量和抗氧化活性,表明其具有烘焙强化的潜力(Soquetta等,2016)。同时,Sivam等将猕猴桃多酚加入无麸质面包中,使其总酚含量更高、抗氧化能力更强(Sivam等,2011)。然而,将猕猴桃膳食纤维添加到烘焙产品中可能会对其质地和其他感官属性产生负面影响,这仍需通过更有效的处理策略加以解决。
可溶性膳食纤维(SDF)主要由植物细胞壁内的贮藏物质和分泌物组成(Hou等,2025),具有一系列生理益处,包括调节肠道微生物群(Wang等,2020)、抗肥胖、调节血糖血压和血清脂类,以及预防心血管疾病和癌症(Liu等,2022;Zheng等,2024)。一般而言,SDF含量越高,健康益处越大(Barber等,2020)。在烘焙体系中,这些益处部分体现在面包品质的改善和淀粉消化的降低上。例如,Ouyang等报道将6%的大米麸皮SDF掺入面包中改善了其质地、比容和保质期(Ouyang等,2024);而Ma等报道在面包中加入改性柚子皮SDF可降低其硬度并提高抗性淀粉含量(Ma等,2025)。SDF降低淀粉消化的能力归因于多种效应,包括增加胃肠道液体黏度、物理包裹或包覆淀粉,以及与消化酶和其他胃肠道成分相互作用。这些物理化学过程可以阻碍酶-淀粉接触,从而降低淀粉消化率(Zhang等,2021,2026)。这些发现表明,提高SDF含量或调控其结构是提升面包品质和健康相关功能性的有前景的策略。当前提高SDF功能性的处理策略包括物理法、化学法、酶法、微生物发酵及联合方法。其中,酶法因其能够调控SDF的分子结构、物理化学性质和功能特性而脱颖而出(Si, Yang等,2023)。
能够选择性降解细胞壁中不溶性多糖组分的酶可促进不溶性膳食纤维(IDF)向SDF的转化(Deng等,2024)。纤维素酶是一种水解纤维素β-1,4-糖苷键的酶,在食品加工中得到广泛应用(Hussain等,2025)。此前有报道指出,纤维素酶处理可提高面包的总体感官评分并降低饼干硬度(Liu等,2024)。市售纤维素酶制剂主要来源于里氏木霉(Trichoderma reesei)。然而,该菌株的β-葡萄糖苷酶活性相对较低(L. Wang, He等,2025),这会导致纤维二糖积累和反馈抑制,从而降低酶效率(Murphy等,2013;Y. Wang, He等,2025)。β-葡萄糖苷酶是纤维素酶复合体的关键组分,通过水解糖苷键从纤维素非还原端释放糖基残基(Mól等,2023)。其催化机理分为两步:(i) 形成葡萄糖-酶中间体(糖基化);(ii) 通过水分子的亲核攻击进行脱糖基化。此外,β-葡萄糖苷酶还可通过糖苷键断裂释放苷元,赋予香气特征,因此被广泛应用于果汁、葡萄酒和茶叶中的风味增强(González-Pombo等,2014;C. Peng, Wu等,2021;Wang等,2023)。研究还表明,在榨汁应用中β-葡萄糖苷酶可水解苦味化合物并产生令人愉悦的香气(Harhangi等,2002)。
在本研究中,以"红阳"猕猴桃果皮渣为原料,采用纤维素酶和β-葡萄糖苷酶的联合酶解处理。本研究的新颖性体现在两个方面:一种协同酶法策略,既实现了IDF向SDF的转化,又释放了结合态多酚;以及纤维结构变化、面团面筋网络调控、面包品质与淀粉动态消化之间的系统性机理解析。本研究解决了两个核心科学问题:第一,酶法协同作用如何重塑纤维结构和多酚谱,并调控面团氧化还原状态、面筋交联以及面筋-淀粉网络连续性;第二,这种改性后的网络结构如何转化为面包的烘焙性能、营养品质、感官可接受性和动态消化特性,尤其是抗性淀粉、升糖指数和胃排空方面。本研究为开发酶改性水果果渣作为营养改善且感官品质可接受的烘焙功能配料提供了机理依据。

各章节摘要

材料

"红阳"猕猴桃(红心猕猴桃)果实购自寿光京缔达供应链管理有限公司(中国寿光)。选取90%成熟度、无明显机械损伤的果实,其可溶性固形物含量为14.5-16.5%。经清洗和晾干后去皮。收集无果肉残渣的果皮和榨汁后所得的过滤果渣,于?20 °C保存。将冷冻果皮进行冻干处理,

猕猴桃果皮渣的酶法制备

采用纤维素酶和β-葡萄糖苷酶联合处理改性猕猴桃果皮渣。首先评估了温度、pH、时间、酶用量和固液比对处理后果渣SDF和IDF含量的影响。单因素试验(图2B和C)表明,两种酶的SDF峰值均出现在约0.2%(w/w)处,联合处理显著优于任一单一酶处理。进一步增加酶浓度则导致SDF和IDF含量均下降。提高

结论

采用纤维素酶和β-葡萄糖苷酶对猕猴桃果皮渣进行酶法处理(各0.2% w/w,15 mL/g,45 °C,pH 5.5,97 min),可使SDF含量提高至14.83%,并释放结合态酚类物质,从而重塑纤维微观结构,促进面筋交联并形成连续的面筋-淀粉网络。这种改性改善了面团的加工性能和面包品质,同时在营养上将抗性淀粉提升至54.61%,将预估升糖指数降至63.16。这些发现

CRediT作者贡献声明

张琴秋:撰写——初稿,方法学,调查研究,形式化分析,数据整理,概念化。许怡:撰写——初稿,可视化,方法学,调查研究,数据整理,概念化。David Julian McClements:撰写——审阅与编辑,方法学,概念化。张青:方法学,调查研究。林尚:方法学,调查研究。秦文:撰写——审阅与编辑,指导,项目管理,资金获取,

利益冲突声明

作者声明不存在任何已知的经济利益冲突或个人关系,这些关系可能影响本文所报道的工作。

致谢

本研究受四川省科技厅<强>重点研发项目(项目编号:2023YFN0011)资助;以及四川省财政农业创新&技术示范援助计划支持。
张琴秋 | 许怡 | David Julian McClements | 张青 | 林尚 | 秦文
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