中國熱科院在探究超聲波處理對咖啡果皮可溶性膳食纖維結構和功能性質影響方面取得新進展

2025-02-10 13:20:13 來源：中國熱帶農業科學院閱讀量：11809

　　近日，中國熱科院香飲所加工與工程技術研究團隊在探究超聲波功率對咖啡果皮可溶性膳食纖維結構和功能性質影響方面取得新進展。研究發現，超聲波處理對傳統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的結晶度，表現出較好的熱穩定性。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的開發利用提供理論基礎，為咖啡副產物的高值化利用提供技術支撐。

　　咖啡果皮(CP)是咖啡加工過程的主要副產物之一，富含多種營養成分，特別是膳食纖維。項目組前期研究發現CSDF單糖組成豐富，熱穩定性較好，CP具有作為優質可溶性膳食纖維來源的潛質。為進一步提高CSDF的理化與功能特性，可開發高效的提取方式或者適宜的改性方法。超聲波作為食品領域中新興的物理加工方法，具有效率高、耗時少等優異特性。目前，超聲波多應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構、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行改性，并基于多尺度法評價其結構、單糖組成、功能和理化特性，以期進一步提高其生物活性，提高咖啡果皮的利用率。結果表明，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，粒徑呈現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。在結構方面，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度，這與其中單糖含量的變化直接相關。掃描電鏡結果表明，超聲波處理后的CSDF呈片狀結構，大小不一，表面疏松多孔有褶皺，隨著超聲波功率的增加，樣品結構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的熱穩定性，但高功率的超聲波(400-500W)破壞了CSDF的結晶區，降低了CSDF的結晶度和熱穩定性。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。這些發現將擴大CSDF在食品工業中的應用。

　　相關研究成果以“Effects of ultrasonic treatment on the physicochemical, structural, and functional properties of soluble dietary fiber from coffee peels”為題發表于《Ultrasonics Sonochemistry》。中國熱科院香飲所于鑫欣博士、寧夏大學聯合培養碩士研究生朱珂與云南省農科院熱經所胡發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、中國熱帶農業科學院國家熱帶農業科學中心科技創新團隊項目、中央級公益性科研院所基本科研業務費等項目的資助。

　　論文鏈接

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