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1、膳食纤维的研究进展 食品 11101 班 张艳 摘要：论述了膳食纤维的国内外研究现状与发展趋势，包括膳食纤维的定义演化、常用测 定方法、分离制备、改性及生理功能等。 关键词：膳食纤维，定义，测定方法，制备改性，生理功能 功能性食品是 21 世纪食品的主流，膳食纤维也是保健食 品 的 功 能 性 成 分 之 一。膳 食 纤 维通常是指不能被人体内源酶消化，主要来源于可食性植物细胞壁残余物 纤维素、 （半纤维素、木质素等） 并能被现有的测定方法所检测的那部分，化合物。大量 资料表明，膳食纤维可以降低便秘、肠癌、肥胖、冠心病等慢性病的发病率，因而被列为 继传统的六大营养素之后的能够调节机体功能的 第
2、“七类营养素” 。本文主要对膳食纤维 的定义、测定方法、分离制备、改性、生理功能及应用进行介绍【1】。 1、膳食纤维定义的演化 自 1953 年 Hipsley 首次提出膳食纤维的定义至今，随着分析方法的改进以及人们在 营养学、生理学上对膳食纤维的认识不断深入，出现了多种膳食纤维的定义。 2、膳食纤维的测定方法 膳食纤维的测定方法主要可以分为洗涤剂法（非酶-重量法）酶-重量法、化学法。洗 涤剂法、酶-一般用于测定粗纤维即纤维素、木质素、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维，包 括粗纤维（CF 法） 、酸性洗涤剂（ADF）法和中性洗涤剂纤维(NDF)法。CF 法检测到木质 素和纤维素；ADF 检测到木质素
3、、纤维素和中酸不溶性半纤维素；NDF 检测到木质素、纤 维素中性不溶性半纤维素。洗涤剂法不能满足目前食品分析中对可溶性膳食纤维（soluble DF）和不溶性膳食纤维（soluble DF）的定量分析要求，同时此法不能测定所有可溶性多 糖以及某些不溶性多糖及木质素，从而使其应用受到限制。酶-重量法是目前公认的测定 总膳食纤维（total DF） 、SDF 和 IDF 的方法，也是美国职业分析化学家协会及美国谷物化 学家协会等权威机构接收的标准检验方法。酶-化学法是建立在把膳食纤维定义为非淀粉 性多糖的基础上，不太适合于常规分析，但它比 AOAC 法能更好地提供单糖组成的数据， 有营养学的重要意
4、义【2】。 3 膳食纤维的提取及改性 3.1 提取方法 目前膳食纤维的提取方法可分为：化学分离法，采用化学试剂来分离膳食纤维，主要 有直接水提法、酸法、碱法和絮凝剂法等；酶法，通过蛋白酶除去蛋白质、淀粉酶溶解淀 粉而得到膳食纤维；化学试剂-酶结合分离法，在使用化学试剂处理的同时，用各种酶（如 -淀粉酶、蛋白酶、糖化酶和纤维素酶等）降解膳食纤维中含有的其他杂质，再用有机溶 剂处理，用清水漂洗过滤，得到纯度较高的膳食纤维；膜分离法，通过改变膜的分子量截 留量来制备不同分子量的膳食纤维；发酵法，选用适当的菌种，利用微生物发酵消耗原料 中的碳源、氮源，以消除原料中的植酸，减少蛋白质、淀粉等成分制取膳食
5、纤维【3】。 3.2 改性方法 为提高膳食纤维的生理活性，膳食纤维进行对改性处理。目前应用于膳食纤维改性的方法 主要有超微粉碎技术、挤压蒸煮技术、瞬时高压技术。同时常见的食品加工过程也会使膳 食纤维发生改性 。 3.2.1 超微粉碎技术 超微粉碎技术是指利用机械或流体动力的途径将颗粒粉碎至 10m 以下的过程。超微粉碎 所得的粒子具有良好的溶解性、分散性、吸附性、化学活性等。同时，利用超临界流体技 术进行超微粉碎可以实现低温下制备纳米粒子。经粉碎后的粒子比表面积增大，对酶和水 的亲和力增强。 3.2.2 挤压蒸煮技术 挤压蒸煮技术是使物料在挤压膨化设备中受到高温、高压、高剪切作用，物料内部水
6、分短时间内迅速汽化，纤维物质分子间和分子内空间结构扩展变形，并在挤出的瞬间，由 于失压，造成物料结构发生变化，形成疏松多孔的状态。富含纤维的 食 品 在 这 一 过 程 中 由 于 高 温 高 剪 切 的 作用，使得大分子不溶性组分部分转变成较小分子的可 溶性纤维，从而使得物料的膨胀性和持水性增加。控制砂轮的尺寸以及螺杆的转速可以得 到不同粒径和不同组分的膳食纤维。郑建仙等【4】对蔗渣进行挤压改性，经挤压蒸煮后， IDF 增加（2.7%9.5%） 而总，纤维含量变化很小。 3.2.3 超高压技术 超高压技术是在微射流均质机的基础上发展的概念，是集输送、混合、超微粉碎、加 压、加热、膨化等多种单
7、元操作于一体的全新技术。物料经超高压处理，使膳食纤维中大 分子组分的连接键断裂，转变为小分子组分，部分不溶组分转化为可溶组分，膳食纤维致 密的网状结构变为疏松的网状结构，体积和比表面积大大增加。涂宗财等【5】利用超高压 技术，在 90MPa 的条件下得到粒度分布峰在值为 35.2mm 的膳食纤维，其比表面积为普通 纤维的 2 倍，持水力和膨胀力约为普通纤维的 3 倍 3.2.4 食品加工过程 食品加工也是人们所熟知的，但是由于食品加工造成的膳食纤维的分子结构以及营养 功能的变化却没有得到足够的关注。 3.2.4.1 罐藏 为了达到商业无菌的环境，罐藏食品经过高温高压处理后，膳食纤维的组成受到了
8、很 大的影响。在 121对大豆和胡萝卜酱加热 60min，果胶类物质显著减少。罐藏加工还使 得大豆、芽甘蓝、豌豆中的非淀粉性多糖的分子量分布发生了强烈的改变。 3.2.4.2 微波处理 不同种类的蔬菜经微波处理后变化有所不同。大豆和芽甘蓝经处理后膳食纤维的分子 量没有发生明显的改变。而豌豆经处理后分子量较大的化合物（MW40000）明显减少， 中等大小的聚合物（MW100040000）有所增加3。实验者食用经微波处理过的胡萝卜比 食用生的胡萝卜表现出更高的饭后血糖浓度，且总的膳食纤维含量经微波处理后有所降低， 但是处理过的膳食纤维表现出更好的饱腹感 3.2.4.3 烘焙 面包以及其他烘焙谷物食
9、品是人们所熟悉的，而烘焙对膳食纤维组分的影响却鲜为人 知。在 135下对燕麦片和麦片烘焙 1h，膳食纤维的组成和结合水力没有发生明显的变化， 但是相同的处理工艺，使得西红柿皮中非淀粉性多糖含量增加，同时结合水的能力下降。 烘焙面包使得小麦淀粉转化为抗性淀粉抗性淀粉在面包屑中的含量多于在面包皮中的含量。 3.2.4.4 烧烤 一些食物通过高温加热以获得良好的色泽以及独特的风味(美拉德反应)。烧烤可以增 加麦麸和可可豆中木质素的含量，这可能与加工过程中发生的美拉德反应有关。尽管可可 豆中总的纤维含量经烧烤处理没有明显的改变，但是不溶性纤维中中性糖和糖醛酸的含量 有所下降 。 3.2.4.5 冷冻
10、很多蔬菜为了灭酶，在冷冻前通常进行漂白处理，这个简单的工艺可能会损失少量的 水溶性纤维素。而水果为了保持良好的质构以及防止果汁流失，往往不经过漂白处理。在 冷冻的条件下，果胶酶没有完全失活，所以在食品冷藏的过程中果胶的溶解和降解是不可 避免的。同时淀粉的老化以及抗性淀粉的生成同样可能发生。 4 膳食纤维与疾病 膳食纤维具有多种理化特性和生理功能，括包较强的吸水性和膨胀性，改变肠道微生 物菌群，吸附有机物，结合交换阳离子等。国内外对膳食纤维的生理功能的研究较为活跃， 大量资料报道了膳食纤维对于治疗结肠癌、糖尿病、心血管疾病及乳腺癌的研究工作。 4.1 膳食纤维与结肠癌 膳食纤维组分复杂，不同组分
11、对结肠癌的形成有不同作用。ALDOORI W H 等的实验 表明，水不溶性膳食纤维对结肠癌具有抑制作用。不溶性膳食纤维预防结肠癌的机制是： 对有害物质的吸附和清除能力较强，能促进肠道蠕动，加速粪便排出；它携带的生物活性 物质，如植酸、阿魏酸等对癌症的形成有抑制作用。 4.2 膳食纤维与糖尿病 科学研究表明，在控制餐后血糖急剧上升和改善耐糖量方面，溶性膳食纤维具有良好 的 效果。可其降低血糖的机制如下：增加肠液黏度，阻碍葡萄糖的吸收；葡萄糖结合，降 低肠液葡萄糖的有效浓；影响 -淀粉酶对淀粉的降解作用，延长酶解时间，降低肠液中葡 萄糖的释放速度；改善末梢组织对胰岛素的敏感性，降低机体对胰岛素的需
12、求，从而降低 糖尿病的血糖水平。 4.3 膳食纤维与心血管疾病 大量实验表明，食用膳食纤维可以起到降血脂的效果。其降低血脂的机制是：膳食纤 维可以吸附脂肪和胆固醇，并将其经粪便排出体外；在结肠中发酵产生短链脂肪酸；减少 肝脏中脂肪累积和胆固醇合成。 4.4 膳食纤维与乳腺癌 膳食纤维在乳腺癌的发生与发展中起一定作用。膳食纤维可降低大鼠体内雌激素水平。 其中麦麸纤维的效果比较显著，其机制有两种：麦麸对雌激素有较强的吸附作用，它可以 通过吸附较多的雌激素来减少重新入血的雌激素量；麦麸纤维通过增加排粪便量降低肠道 内微生物酶的浓度，使结合型雌激素转变为游离型雌激素的量减少，从而减少吸收入血的 雌激素
13、量。 5 膳食纤维的发展前景 目前，膳食纤维被广泛应用于主食食品中，如馒头、挂面、方便面、面包等。同时膳 食纤维还被添加到乳制品、肉制品、膨化产品、糖果、冰淇淋及调味品中。随着人们对膳 食纤维与人体健康关系的认识不断深入， 些 高 纤 食 品 越 来 越 受 到 消 费 者 的 青 睐。我国对膳食纤维的研发与国外还存在一定的差距，随着我国人口老龄化的不断加剧， 心血管病、糖尿病等老年性疾病的预防迫在眉睫，因此膳食纤维的开发和应用具有重要的 现实意义和广阔的市场前景。 6 参考文献 【1】李建文，杨月欣.膳食纤维定义及分析方法研究进展J食品科学,2007,28(2)350355. 【2】康琪，朱若华.膳食纤维的测定原理和方法J 现代仪器，2007(6):15. 【3】付全意，刘冬，李坚斌， ) 膳食纤维提取方法的究进展J食品科技,2008(2):225228. 【4】郑建仙，耿丽萍，高孔荣.蔗渣膳食纤维挤压改性的研究J食品科学，1996,17(7)： 1721. 【5】涂宗财，李金林，刘成梅.纳米膳食纤维的研制及特性初探J食品科学，2006,27(12): 575577.
