1 水溶性膳食纤维研究进展

摘 要：本文综述了国内外的膳食纤维研究成果，阐释了膳食纤维的定义，种类，分类组成，及其提取和测定的方法，着重综述了水溶性膳食纤维的概况、物理化学性质、生理功能以及其在食品和保健行业等方面的应用，并进行了深入的研究和分析。指出在本世纪水溶性膳食纤维良好的发展与研究前景。

关键词：水溶性；膳食纤维；应用；前景

水溶性膳食纤维研究进展

2 Development of research on the water-soluble dietary fiber

Abstract: In this paper，we summarized development of research on the dietary fiber，and

focuses on the dietary fiber (dietary fiber，referred to as DF) of the definition，type，composition and the extraction and determination methods，it's focus on

an overview of the physical and chemical properties of water-soluble dietary

fiber，physiological function ，and we discussed in the food and health care

industries in the use of in-depth research and analysis.so，it is indicated the

good in the century development and research landscape.

Keywords: water-soluble dietary fiber; dietary fiber; application; prospects 蚌埠学院毕业设计（论文）

3 1 概 述

1.1 前言

进入21世纪以来，功能性食品逐渐成为21世纪的主流，研究开发运用纤维食品在全世界范围内掀起了一股浪潮。随着经济工业的飞速发展，人们生活水平迅速提高，膳食结构很大程度上也有所改变，饮食趋于单一、精细化，因营养过剩和营养失调而导致的富贵病（糖尿病、肥胖症、心血管疾病、便秘、肠道癌等）越来越普遍。功能性食品因其在调节人体生理机能、预防慢性疾病和促进身心健康方面颇具功效而备受人们关注。膳食纤维是功能性食品一种重要的基料，曾被一度被认为是没有营养价值的粗纤维。但一经来自不同领域的专家（包括营养学家、医学家、食品科学家、膳食家、生物化学家、食品法规及营养教育有关的科学决策者）研究便引起广泛重视， 随后将其列为继碳水化合物、脂肪、蛋白质、水、维生素和矿物质之后的“第七大营养素”。

食品法典委员会在2004年第26届会议指出，膳食纤维至少具有以下多个生理功能:

增加粪便的体积，软化粪便，刺激结肠内的发酵，降低血中总胆固醇和(或)低密度胆固醇的水平，降低餐后血糖和(或)胰岛素水平等生理功能[1]。越来越多的研究表明，膳食纤维对调节人体生理机能有很大作用，它是维持人体健康必不可少的物质。功能性逐渐成为食品发展的一个趋势，而水性膳食纤维作为一种新型的膳食纤维和膨胀剂、增稠剂、填充剂、配方助剂等，广泛应用于功能性食品中。我国膳食纤维资源非常丰富，如大豆、小麦、豆腐渣、蔗渣、梨渣、玉米皮、米糠等，这些原料价格低廉，从中提取膳食纤维素不仅可以运用于保健行业中，还可以大力发展有关的膳食食品行业，提高原料综合利用的一条有效途径， 产生良好的社会效益和经济效益，还可以实现废弃资源的有效利用，因此膳食纤维具有良好的研究和发展前景[1]。

1.2 膳食纤维的定义

“膳食纤维”最先是由科学家Hipleshy[2]提出来的，而国际上对膳食纤维的定义还没有一个十分确定的说法，一般性的我们认为，膳食纤维(Dietary fibre．DF)是指植物食品中不能被人体消化系统的消化酶消化的，但却能被大肠内的某些微生物部分发酵分解和利用的，以多糖类的为主的一类大分子物质的概称，包括纤维素、植物性木质素、果胶、羧甲基纤维素 (CMC )及胶原、动物性壳质等[3]。 水溶性膳食纤维研究进展

4 1.3 膳食纤维的分类及其组成

膳食纤维分为两大类，不溶性膳食纤维 (insoluble dietary fiber，简称IDF)和水溶性膳食纤维 (soluble dietary fiber，简称SDF)[3]。

不溶性膳食纤维的主要成分是纤维素、壳聚糖、半纤维素、植物蜡和木质素等，其不被人体消化道酶消化，而且不溶于热水，它主要是作为细胞壁的构成成分。

水溶性膳食纤维则是不被人体消化道酶消化，但可溶于温水或热水且其水溶液又能被其4倍体积的乙醇再沉淀的那一部分膳食纤维，它主要是指植物细胞内的贮存物质和分泌物，另外还包括部分微生物多糖和合成多糖，其组成主要是一些胶类物质，如阿拉伯胶、果胶、角叉胶、瓜儿豆胶、卡拉胶、愈疮胶、黄原胶、琼脂等[4]。

一般来说，水溶性膳食纤维，具有良好的加工性能与更优越的生理功能而运用广泛。生产生活中常见的水溶性膳食纤维主要有：菊粉、抗性淀粉、壳聚糖、聚葡萄糖、瓜尔胶、燕麦、藻酸钠、β-葡聚糖、真菌多糖等，这其中有天然制备的，有合成、半合成的。无论制备过程如何，其独特性能均得到了诸多好评。特别是聚葡萄糖、抗性淀粉、菊粉成为最受欢迎的高品质水溶性膳食纤维。并在食品加工业中作为膨胀剂、增稠剂、填充剂、配方助剂应用于低能量食品和功能性食品的开发利用，水性膳食纤维具有巨大的发展空间和广阔的市场前景。 蚌埠学院毕业设计（论文）

5 2 水溶性膳食纤维的提取

目前膳食纤维的提取方法可分为：(1)粗分离法，悬浮法和气流分级法可作为粗分离法的代表[4]。这类方法所得的产品不纯净，但它可以改变原料中各成分的相对含量 ,如可减少植酸、淀粉含量，增加膳食纤维等含量。进行原料的预处理时主要使用本方法。(2)化学分离法，是指采用化学试剂来提取分离膳食纤维的一种方法，主要方法有酸法、碱法、絮凝剂法和直接水提法等；(3)酶法，是通过利用蛋白酶、淀粉酶来去除蛋白质和溶解淀粉而分离得到膳食纤维；(4)化学试剂-酶结合分离提取法，先用化学试剂处理，然后用酶（如蛋白酶、α-淀粉酶、纤维素酶和糖化酶等）来降解膳食纤维中的其他杂质，接着用有机溶剂处理，最后用清水漂洗过滤，得到纯度较高的膳食纤维；(5)膜分离法，该方法的原理是改变膜的分子截留量从而来制备分子量不同的膳食纤维；(6)发酵法，通常是用合适的菌种，利用微生物发酵消耗原料的碳、氮源，从而消除存在于原料中的植酸，并且减少淀粉和蛋白质等成分来制取膳食纤维[5]。

2.1 粗分离法

膳食纤维的生产原料，多是来源于生产食品时余下的下脚料和废弃物，在分离制备时，首先要进行预处理。我们说知道的其预处理原料的方法还是比较多的有：悬浮法、干燥法、气流分级法、热蒸煮法、研磨法等。干燥法以减少水分，来降低生产能耗。气流分级法，通过分离灰分来去除杂质。而悬浮法则是减少淀粉、植酸等物质含量。加热蒸煮法则是先软化原料, 再由酶和化学试剂共同作用来促进提取[6]。如陕方等[7]提取燕麦中的可溶性膳食纤维时采用研磨和蒸煮等预处理的方法。

2.2 化学分离法

化学法是一类先将原料干燥、粉碎，再使用酸或碱提取膳食纤维的方法。主要有酸法、碱法、酸碱结合法以及絮凝剂法，应用普遍的是碱法。经过化学试剂处理后，再通过离心、过滤并辅以乙醇等有机溶剂，将可溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维进一步分离[8]。

2.3 酶法 水溶性膳食纤维研究进展

6 酶法，是一种用多种酶逐一去除原料的其它成分（如蛋白质、脂肪、淀粉、还原糖等），然后获得提取物的方法。采用化学分离法提取的膳食纤维不可避免的一个问题是，依然含有部分淀粉和蛋白质，酶提取法则可以解决这个难题，并制得非常纯净的膳食纤维。可用半纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶、阿拉伯聚糖酶来进行提取。酶法提取在较温和的反应条件下，因有部分蛋白与残渣、半纤维素结合，不易渗入到纤维得结晶区，所以一次去除蛋白效果较差。

林文庭[13]是以番茄渣为原料的，研究酶法提取的工艺条件，正交实验得出的最佳条件为: pH值6.0，温度70℃，时间3h，酶量1.0%（淀粉酶）；蛋白酶pH值6.5，温度60℃，时间为2h，酶量0.3%（蛋白酶）；该法提取的水溶性膳食纤维、不溶性膳食纤维的产率为6%、40%。酶提取法有无需高温、高压，条件温和，操作方便，节约能源且可以省去一些工艺，利于减少环境污染等诸多优点，该法尤其适于高淀粉、蛋白质的原料的制备工艺[14]。

2.4 化学试剂-酶结合分离法

使用化学试剂和各种酶如α-淀粉酶、蛋白酶、糖化酶和纤维素酶等同时作用去降解膳食纤维中含有的杂质，如脂肪、蛋白质，再用有机溶剂处理，用清水漂洗过滤、干燥后便获得纯度较高的膳食纤维[14]。

2.5 膜分离法

膜分离(Membrane Separating)，利用具有选择透过性的膜，以外界能量、化学位差为动力的对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法[16-18]。

利用膜分离法制备膳食纤维的实例较少。此方法是通过改变膜的分子截留量，并且可以分离低聚糖和一些小分子的酸或者酶来提取高纯度的膳食纤维。如Hossain[19]以载体Aerosol OT/油醇和支撑Celgard 2500的液膜，Gyeongho[20]利用液膜，研究鱼油中脂肪酸的分离，侯东军等[21]研究大豆浓缩蛋白的生产工艺等。

2.6 发酵法

发酵法提取的原理是采用适当的菌种对原料进行发酵，然后水洗至中性，干燥可得膳食纤维。如用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌处理原料生产膳食纤维。发酵法生产的膳食纤维质地好、色泽鲜亮、分散程度佳和气味温，并且比其他方法得到的DF有更高的蚌埠学院毕业设计（论文）

7 持水力和得率。并且膳食纤维的感官性能和加工性能，功能性和生理活性受到其来源、加工方法及色泽的不同等影响。

郑建仙[22]用酸碱法制膳食纤维，会导致纤维产品的持水力、膨胀性减少，使其特性遭到破坏。然而，我们可以采用一种比较新颖的途径——微生物发酵。如涂宗财等[23]利用混合菌曲发酵制得豆渣膳食纤维。目前，该方法多在果皮原料中用来制取膳食纤维[14，24]。

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8 3 水溶性膳食纤维的测定

水溶性膳食纤维的测定方法主要可以分为洗涤纤维法、酶-重量法、酶-化学法[26]。

3.1 洗涤纤维法

洗涤纤维法：主要代表方法是酸性洗涤纤维法（ADF）法和中性洗涤纤维法（NDF）法，酸性洗涤纤维法是设法用酸性洗涤剂去除淀粉、蛋白质和半纤维素，而残留纤维素和木质素；中性洗涤纤维法是用中性洗涤剂除去淀粉、蛋白质，而保留纤维素、木质素和半纤维素。这种方法简便高效，成本低，缺点是精度不高，仅用于测总膳食纤维（TDF）[27]。

3.2 酶-重量法

酶-重量法：利用酶的处理使得可被人体消化道消化吸收的部分水解去除，根据重量分析测得那些未被水解的残留部分就是膳食纤维。以AOAC法为中心的酶-重量法是目前公认的测定方法[27]。

3.3 酶-化学法

酶-化学法：原理是测定样品中的非淀粉多糖（NSP），首先用酶将淀粉完全水解，再进行溶液离心，过滤的残渣通过酸水解，测定单糖，通过转换系数得出总糖NSP[27]。

目前官方认可的测定方法，见下表所示[28]：

表1 官方认可的膳食纤维分析方法

AOAC指定分析法 AACC指定分析法

AOAC985.29酶-重量法测TDF AACC32-05测TDF

AOAC991.42酶-重讨法加磷酸盐缓冲液测IDF AACC32-20测TDF

AOAC99143酶-重量法MES.TnS测DF AACC32-07测TDF、IDF、SDF

AOAC992.16酶-重量法测TFDA AACC32-06TDF快速重量分析法

AOAC993.19酶-重量法加磷酸盐缓冲液测SDF