柑橘是我国重要的经济水果,在柑橘加工过程中,柑橘皮是主要的副产物,目前尚未得到有效利用。柑橘皮含有丰富的类胡萝卜素和膳食纤维等生物活性物质,而且水溶性膳食纤维含量较高,是良好的膳食纤维来源。本文以脐橙皮为原料制备脐橙膳食纤维,研究了不同干燥方式和粉碎方式对膳食纤维的结构、理化特性和功能性质的影响,并探讨其结构与性质之间的关联。同时研究了脐橙果胶对糖尿病大鼠的降血糖效果及其潜在的机制。此外,将脐橙水溶性膳食纤维用于糖尿病药物盐酸二甲双胍的药物骨架材料,研究其对药物缓释的影响。主要研究结果如下:1.干燥方式对脐橙膳食纤维理化性质和功能性质的影响。利用脐橙皮制备水溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维,分别采用热风干燥,真空干燥及冷冻干燥对膳食纤维进行干燥,并研究了其结构、性质的差异。热风干燥和真空干燥的膳食纤维结构比较致密,堆积密度较高,而冷冻干燥的膳食纤维结构疏松多孔,比表面积较大,堆积密度较小。三种干燥方式对膳食纤维的红外光谱和X衍射图谱没有明显影响,对膳食纤维的含量也没有显著影响,说明膳食纤维经过不同方式干燥后其化学结构和成分没有发生明显变化。与热风干燥和真空干燥相比,冷冻干燥的水溶性和不溶性膳食纤维的持水力、持油力和膨胀力均显著提高。不同方式干燥的水溶性膳食纤维黏度大小为:冷冻干燥>真空干燥>热风干燥,但是干燥方式对不溶性膳食纤维的黏度没有显著影响。热风干燥和真空干燥可能造成水溶性膳食纤维部分降解,平均分子量降低,这与其黏度的变化一致。相比热风干燥和真空干燥,冷冻干燥的膳食纤维的葡萄糖吸附能力均显著提高。冷冻干燥的膳食纤维在10-300 min内显著降低葡萄糖的扩散速率,葡萄糖透析延迟指数更高。此外,冷冻干燥的水溶性和不溶性膳食纤维对α淀粉酶活性的抑制率分别高于热风干燥和真空干燥的膳食纤维。2.粉碎方式对膳食纤维理化性质和功能性质的影响。采用超离心粉碎和球磨两种超微粉碎方式制备不溶性膳食纤维,研究超微粉碎对其结构和性质的影响。超离心粉碎和球磨均能有效减小膳食纤维的粒度,改变其粒径分布。超微粉碎改变了膳食纤维的微观结构,膳食纤维部分多孔性结构消失,超微粉碎对膳食纤维的红外光谱没有显著影响。超微粉碎改变了膳食纤维组成,水溶性纤维含量增加。超微粉碎对膳食纤维的理化性质产生一定的不利影响,超微粉碎后持水力和膨胀力降低。超离心粉碎和球磨均能提高膳食纤维的亮度,有利于其在浅色食品中的应用。超离心粉碎和球磨的膳食纤维均能够显著降低葡萄糖的扩散速率,延缓葡萄糖扩散,球磨的效果优于超离心粉碎。此外,超离心粉碎和球磨显著提高膳食纤维对α淀粉酶活性的抑制率。3.水溶性膳食纤维对糖尿病大鼠的降血糖效果及潜在的作用机制研究。用高脂饮食+低剂量STZ注射建立大鼠二型糖尿病模型,研究脐橙果胶对糖尿病大鼠的降血糖效果。在本研究中脐橙果胶能够降低糖尿病大鼠空腹血糖,降血糖效果呈剂量相关性。在葡萄糖耐量试验中,中、高剂量脐橙果胶能够延缓的大鼠血糖峰值,降低曲线下面积。糖尿病大鼠的血脂得到改善,血清TG、TC和LDL-c水平降低,同时降低了胰岛素抵抗。中、高剂量组大鼠肝糖原含量高于模型组,肌糖原含量没有差别。通过病理学观察,脐橙果胶对糖尿病大鼠胰岛组织基本没有影响,不能恢复胰岛损伤。中、高剂量组肝脏p-Akt表达升高,GSK3β表达量降低,说明脐橙果胶可能影响胰岛素信号通路的蛋白的表达。4.水溶性膳食纤维对盐酸二甲双胍药物缓释的影响。用水溶性膳食纤维作为降血糖药物的骨架材料用于药物递送,制备胃漂浮型盐酸二甲双胍缓释片。通过中心组合响应面优化膳食纤维与碳酸氢钠含量,建立了盐酸二甲双胍释放率与水溶性膳食纤维含量和碳酸氢钠含量的二次多项式模型,模型具有显著性。以1h累计释放率25%-35%、6h累计释放率70%-80%为评价指标,得到了变量符合条件的优化区域。根据优化结果对模型进行验证,测定值与预测值的误差较小,说明模型具有良好的预测性。通过红外光谱与X衍射分析药物与膳食纤维交互作用,结果表明药物与辅料成分没有发生相互作用。药片中水溶性膳食纤维吸水后迅速形成凝胶层,延缓药物释放,同时在酸性介质中碳酸氢钠产生的二氧化碳被凝胶层包裹,一方面使药片漂浮延长胃滞留时间,另一方面气泡也起到延缓药物释放的作用。用脐橙膳食纤维制备的药物缓释片的药物释放时间可达10 h,能够达到药物缓释的效果。药物释放动力学表明盐酸二甲双胍缓释片的释放符合Korsmeyer-Peppas模型,其释放机制主要是药物扩散,在释放后期出现—定的药片骨架侵蚀。