近日，中國熱科院香飲所加工與工程技術(shù)研究團(tuán)隊在探究超聲波功率對咖啡果皮可溶性膳食纖維結(jié)構(gòu)和功能性質(zhì)影響方面取得新進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，超聲波處理對傳統(tǒng)法提取的咖啡果皮可溶性膳食纖維（CSDF）的粒徑顯著降低，且明顯改善其均勻性。超聲波功率為200-300 W處理提高了CSDF的結(jié)晶度，表現(xiàn)出較好的熱穩(wěn)定性。超聲波處理不會改變CSDF的單糖組成，但能夠引起某些單糖含量的變化，如鼠李糖和果糖。此外，超聲波處理顯著提高了CSDF的理化特性和功能特性，與未處理樣品相比，CSDF-300W的持水性提高了62.18%，ABTS+自由基清除活性提高了34.04%。本研究為CSDF的開發(fā)利用提供理論基礎(chǔ)，為咖啡副產(chǎn)物的高值化利用提供技術(shù)支撐。
咖啡果皮（CP）是咖啡加工過程的主要副產(chǎn)物之一，富含多種營養(yǎng)成分，特別是膳食纖維。項目組前期研究發(fā)現(xiàn)CSDF單糖組成豐富，熱穩(wěn)定性較好，CP具有作為優(yōu)質(zhì)可溶性膳食纖維來源的潛質(zhì)。為進(jìn)一步提高CSDF的理化與功能特性，可開發(fā)高效的提取方式或者適宜的改性方法。超聲波作為食品領(lǐng)域中新興的物理加工方法，具有效率高、耗時少等優(yōu)異特性。目前，超聲波多應(yīng)用于大豆膳食纖維的提取和改性過程中，但在不同超聲波功率對于咖啡果皮性膳食纖維結(jié)構(gòu)、單糖組成、理化和功能特性的研究尚未見報道。
因此，本研究以傳統(tǒng)方法提取的CSDF為原料，分別采用100 W、200 W、300 W、400 W和500 W的超聲波功率對其進(jìn)行改性，并基于多尺度法評價其結(jié)構(gòu)、單糖組成、功能和理化特性，以期進(jìn)一步提高其生物活性，提高咖啡果皮的利用率。結(jié)果表明，超聲波處理可以明顯減小CSDF的粒徑范圍，隨著超聲波功率的增強(qiáng)，粒徑呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。在超聲波功率為300 W時，粒徑最小且分布均勻。不同的超聲波功率對單糖的種類沒有影響，但隨著超聲波功率的增加，CSDF中鼠李糖和核糖的含量逐漸降低，100 W的超聲波處理顯著提高了CSDF的果糖含量。在結(jié)構(gòu)方面，超聲波處理顯著影響了CSDF的羥基、亞甲基和羰基附近紅外光譜的吸收強(qiáng)度，這與其中單糖含量的變化直接相關(guān)。掃描電鏡結(jié)果表明，超聲波處理后的CSDF呈片狀結(jié)構(gòu)，大小不一，表面疏松多孔有褶皺，隨著超聲波功率的增加，樣品結(jié)構(gòu)逐漸變小且分布趨于均勻。在理化和功能特性方面，200-300W的超聲波處理提高了CSDF的熱穩(wěn)定性，但高功率的超聲波（400-500W）破壞了CSDF的結(jié)晶區(qū)，降低了CSDF的結(jié)晶度和熱穩(wěn)定性。超聲波處理顯著提高了CSDF的持水性、持油性和水溶性。改性后的CSDF對葡萄糖和亞硝酸鹽離子的吸附能力也顯著提高。此外，在抗氧化性方面，超聲波處理顯著提高了CSDF的ABTS+自由基清除能力。這些發(fā)現(xiàn)將擴(kuò)大CSDF在食品工業(yè)中的應(yīng)用。
相關(guān)研究成果以“Effects of ultrasonic treatment on the physicochemical, structural, and functional properties of soluble dietary fiber from coffee peels”為題發(fā)表于《Ultrasonics Sonochemistry》。中國熱科院香飲所于鑫欣博士、寧夏大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)碩士研究生朱珂與云南省農(nóng)科院熱經(jīng)所胡發(fā)廣研究員為共同第一作者，香飲所董文江研究員為該論文通訊作者。該研究得到云南省重大科技計劃項目、中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院國家農(nóng)業(yè)科學(xué)中心科技創(chuàng)新團(tuán)隊項目、中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費等項目的資助。
論文鏈接 : https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2025.107247
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