海洋膳食纖維通便產(chǎn)品的研制

張琳，許喜林

（華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州510640）

海洋膳食纖維通便產(chǎn)品的研制

張琳，許喜林*

（華南理工大學(xué)輕工與食品學(xué)院，廣東廣州510640）

對8種海洋膳食纖維的性能進(jìn)行檢測，選出具有高膨脹力及持水力特性的海洋膳食纖維進(jìn)行復(fù)配。以市面常見的4種膳食纖維通便產(chǎn)品和海洋膳食纖維通便產(chǎn)品為對象，研究了它們的特性差別。研究結(jié)果表明：海藻酸鈉（高黏度）∶卡拉膠（高黏度）=6∶4的產(chǎn)品的膨脹力（13.3 mL/g）、持水力（982%）較高，具有高性價(jià)比，可作為海洋膳食纖維通便產(chǎn)品的主配方。添加5%的硬脂酸鎂可有效改善產(chǎn)品的流動(dòng)性。與市面常見4種通便產(chǎn)品相比，海洋膳食纖維通便產(chǎn)品空間結(jié)構(gòu)更為疏松，有更高的持水力（982%）和膨脹力（13.3 mL/g），因此通便效果更佳。

海洋膳食纖維；持水力；膨脹力；通便產(chǎn)品

膳食纖維被譽(yù)為人類的第七大營養(yǎng)素，許多研究表明，膳食纖維具有通便、降低血膽固醇、降低血糖等藥理功能［1-2］。然而，由于不同來源的膳食纖維，其性能相差很大，所以選擇通便產(chǎn)品的原料時(shí)，需要綜合考慮其生理活性［3］。近年來，國內(nèi)外營養(yǎng)學(xué)家對膳食纖維通便的研究方向，主要集中在水果［4］、麥片［5］等陸地植物膳食纖維上，對活性更高的海洋膳食纖維研究較少。研究表明［6］，海洋膳食纖維資源豐富，且比陸生植物具有更高的生理特性。

利用低值海藻類、海蝦蟹殼為原料，經(jīng)酶解、分離提取出的不同黏度的海藻酸鈉、不同黏度的卡拉膠、殼聚糖和瓊脂。這幾種物質(zhì)，常作為食品添加劑中的增稠劑使用。近年來由于保健行業(yè)的飛速發(fā)展，國內(nèi)外營養(yǎng)學(xué)家發(fā)現(xiàn)通過干法造粒將它們制成通便產(chǎn)品，能達(dá)到服用方便、起效快等效果，可使低值海洋生物原料轉(zhuǎn)換成高利潤的海洋功能性產(chǎn)品，成功開拓海洋生物資源綜合利用的新途徑。

本文通過研究海洋膳食纖維的水合性質(zhì)，選出合適的原料和助流劑，并研究5種市面常見的膳食纖維通便產(chǎn)品的差別，從而指導(dǎo)海洋膳食纖維通便產(chǎn)品的研究開發(fā)。

1材料與方法

1.1材料

海藻酸鈉（高黏度，400 mPa·s～600 mPa·s）、海藻酸鈉（中黏度，150 mPa·s～400 mPa·s）、海藻酸鈉（低黏度，100 mPa·s～150 mPa·s），青島明月海藻集團(tuán)有限公司；卡拉膠（高黏度，600 mPa·s～800 mPa·s）、卡拉膠（中黏度，300 mPa·s～600 mPa·s）、卡拉膠（低黏度，100 mPa·s～300 mPa·s）；瓊脂，海南市夢園瓊脂卡拉膠食品有限公司；殼聚糖，濟(jì)南海得貝海洋生物工程有限公司；滑石粉，海城市品揚(yáng)滑石礦業(yè)有限公司；硬脂酸鎂，武漢一枝花油脂化工有限公司；微晶纖維素（101型），上海風(fēng)鴻醫(yī)藥科技有限公司。

1.2主要儀器設(shè)備

電子分析天平FA2004型：上海恒平科學(xué)儀器有限公司；DzF石051型真空干燥箱：上海精密實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；JSM-6490LV型掃描電鏡：日本電子公司。

1.3研究方法

1.3.1膨脹力的測定［7］

稱取約1 g干樣品放入量筒中，讀取干樣品的毫升數(shù)，模擬人體腸道溫度加入36℃水，使其總體積達(dá)到50 mL，搖勻。于36℃放置24 h后，再讀取量筒中濕樣品的毫升數(shù)，最后計(jì)算膨脹力。

膨脹力（mL/g）=［樣品膨脹后的體積（mL）-樣品的體積（mL）］/樣品重量（g）

1.3.2持水力的測定［7］

取1 g干樣品，然后模擬人體腸道溫度加入36℃水，飽和濕潤樣品1 h，將樣品取出，放于濾紙上瀝干后，把保留在濾紙上結(jié)合了水的樣品轉(zhuǎn)移到表面皿稱重，計(jì)算持水力。

持水力（%）=［樣品濕重（g）-樣品干重（g）］/樣品干重（g）×100%

1.3.3休止角的測定［8］

采用固定漏斗法，串聯(lián)3只漏斗并固定于水平放置的坐標(biāo)紙上1 cm的高度處，小心將藥粉沿漏斗壁倒入最上一個(gè)漏斗中，直到最下面的漏斗形成的藥粉圓錐體尖端接觸到漏斗口為止，由坐標(biāo)紙測出圓錐體底部的直徑（反復(fù)測5次）計(jì)算休止角（tgα=H/R）。

1.3.4崩解時(shí)限的測定

按照《中國藥典》2010年版一部附錄ⅫA崩解時(shí)限檢查法測定［9］。

1.3.5水分的測定

按照GB 5009.3-2010《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分》的方法測定［10］。

1.3.6產(chǎn)品的掃描電鏡觀察

以濺射鍍膜法對樣品進(jìn)行表面鍍金，然后利用掃描電鏡對樣品的形貌進(jìn)行分析，分別放大2500倍及4 000倍下進(jìn)行觀察。

2結(jié)果與分析

2.1原料篩選

2.1.1海洋膳食纖維膨脹力和持水力的測定

Schneemen BO［11］、Aldoori WH［12］、陳培基等認(rèn)為［13］，具有高膨脹力和持水力的膳食纖維在腸胃中容易吸水膨脹形成大容積、高粘度的凝膠，便秘患者服用后排出的糞便水分含量高，糞便的體積大而軟，這樣更有利于刺激腸道蠕動(dòng)，使糞便容易通過腸道，從而使便秘緩解，達(dá)到通便、排除有害物質(zhì)和減少腸道癌發(fā)病率等目的。8種海洋膳食纖維的和持水力測定結(jié)果如表1所示。

表1　膨脹力和持水力測定結(jié)果Table 1The expansive force and water holding capacity

表1結(jié)果表明，海藻酸鈉、卡拉膠比殼聚糖和瓊脂有著更好的水合性質(zhì)，作為通便產(chǎn)品的原料更理想。因此，本研究以下均以海藻酸鈉（高黏度）、海藻酸鈉（中黏度）、卡拉膠（高黏度）、卡拉膠（中黏度）4種原料進(jìn)行研究。

2.1.2不同復(fù)配配方海洋膳食纖維通便產(chǎn)品的理化特性比較

當(dāng)大便水分不足、干結(jié)難以排出時(shí)，需提高產(chǎn)品的持水力；當(dāng)患者纖維進(jìn)食少、食物殘?jiān)俣鴮?dǎo)致大腸蠕動(dòng)減緩及大便量少時(shí)，則需提高產(chǎn)品的膨脹力［14］。將4種原料兩兩進(jìn)行復(fù)配，檢測其膨脹力、持水力等理化特性，選擇最優(yōu)復(fù)配方案作為產(chǎn)品主配方。

表1、2結(jié)果表明，復(fù)配后產(chǎn)品的膨脹力不如單純使用卡拉膠（高黏度）大。同時(shí)，持水力也不如單純使用海藻酸鈉（高黏度）大。綜合考慮便秘兩大成因，選用海藻酸鈉（高黏度）+卡拉膠（高黏度）復(fù)配的方案會(huì)有較高的膨脹力、持水力。

表2　不同復(fù)配配方海洋膳食纖維通便產(chǎn)品的理化特性比較Table 2Comparison of physicochemical properties of marine dietary fiber products

海藻酸鈉（高黏度）∶卡拉膠（高黏度）=2∶8、4∶6、5∶5、6∶4的膨脹力均在13 mL/g以上。海藻酸鈉（高黏度）∶卡拉膠（高黏度）=5∶5、6∶4、8∶2的持水力均在950%以上。綜合兩組數(shù)據(jù)，海藻酸鈉（高黏度）∶卡拉膠（高黏度）=5∶5、6∶4在膨脹力和持水力上具有雙重優(yōu)勢。除此以外，考慮到卡拉膠（高黏度）價(jià)格較海藻酸鈉（高黏度）高，因此選海藻酸鈉（高黏度）∶卡拉膠（高黏度）=6∶4作為海洋膳食纖維通便產(chǎn)品的主配方。

2.2輔料選擇

研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)產(chǎn)品中含有膳食纖維類物質(zhì)時(shí)，具有吸濕性極強(qiáng)的特點(diǎn)，流動(dòng)性比較差，容易出現(xiàn)黏連、硬結(jié)、重量不合格等問題［15］。蔡錚的研究表明［16］，制備膳食纖維產(chǎn)品，關(guān)鍵是要改善產(chǎn)品的流動(dòng)性，可選擇添加微晶纖維素、滑石粉和硬脂酸鎂［7］等輔料。

測定固體產(chǎn)品的休止角是檢驗(yàn)粉體流動(dòng)性的最簡便的方法。按表3各配方量精密稱量海藻酸鈉（高黏度）∶卡拉膠（高黏度）=6∶4的粉末與輔料混合均勻，測定各配方的休止角。

表3　不同輔料與主藥粉混合的休止角測定結(jié)果Table 3Mixed different accessories and determined the repose angle

一般認(rèn)為，休止角小于40°時(shí)粉末的流動(dòng)性較好，且休止角越小流動(dòng)性越好［15］。由表3看出，配方6具有最小休止角（35.9°）。即添加5%硬脂酸鎂具有更好的助流性。

2.3不同膳食纖維通便產(chǎn)品特性的比較研究

市面上常見的膳食纖維通便產(chǎn)品，有蘋果膳食纖維產(chǎn)品、燕麥膳食纖維產(chǎn)品、螺旋藻產(chǎn)品、魔芋膳食纖維產(chǎn)品、海洋膳食纖維通便產(chǎn)品等。不同來源的膳食纖維，其理化特性和生理功能存在非常顯著的差異，研究它們的外觀、水分、崩解時(shí)限、持水力、膨脹力、掃描電鏡等指標(biāo)的差別，從而指導(dǎo)海洋膳食纖維通便產(chǎn)品的研究開發(fā)。

2.3.1不同膳食纖維產(chǎn)品特性的測定結(jié)果

不同膳食纖維產(chǎn)品特性的測定結(jié)果見表4。

表4　不同膳食纖維產(chǎn)品特性的測定結(jié)果Table 4The characteristic of dietary fiber product

表4結(jié)果表明，5種產(chǎn)品的外觀均具備產(chǎn)品特性，水分在3.5%～4.2%之間，崩解時(shí)限在15 min～20 min之間，海洋膳食纖維通便產(chǎn)品與市面常見4種通便產(chǎn)品相比，有更高的持水力（982%）、膨脹力（13.3 mL/g），通便效果更明顯。

2.3.2不同膳食纖維產(chǎn)品的掃描電鏡結(jié)果

圖1至圖5是5種產(chǎn)品放大2 500倍及4 000倍的掃描電鏡圖。由圖可知，海洋膳食纖維通便產(chǎn)品的質(zhì)地最為疏松，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)最為明顯，具有較多孔隙且分布均勻。螺旋藻膳食纖維產(chǎn)品結(jié)構(gòu)具有較明顯的片狀結(jié)構(gòu)，形成較為緊致的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，孔隙比海洋膳食纖維通便產(chǎn)品小。魔芋及蘋果膳食纖維產(chǎn)品是較緊致的團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，孔隙較少。燕麥膳食纖維產(chǎn)品則是非常緊致的團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，孔隙幾乎不見。因此，海洋膳食纖維通便產(chǎn)品呈更疏松網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，孔隙多且分布均勻，為其具有高膨脹力、持水力等生理功能提供了形態(tài)方面的依據(jù)。

圖1　蘋果膳食纖維產(chǎn)品Fig.1Apple dietary fiber products

圖2　燕麥膳食纖維產(chǎn)品Fig.2Oat dietary fiber products

圖3　螺旋藻膳食纖維產(chǎn)品Fig.3Spirulina dietary fiber products

圖4　魔芋膳食纖維產(chǎn)品Fig.4Konjac dietary fiber products

圖5　海洋膳食纖維通便產(chǎn)品Fig.5Marine dietary fiber laxative products

2.4海洋膳食纖維通便產(chǎn)品效果驗(yàn)證

根據(jù)《保健食品檢驗(yàn)與評價(jià)技術(shù)規(guī)范》要求，挑選100名便秘受試者連續(xù)15天服用海洋膳食纖維通便產(chǎn)品，結(jié)果發(fā)現(xiàn)排便次數(shù)明顯增加2.15±1.74次，糞便性狀變軟0.66±0.62級，排便狀況改善0.82±0.65級，總有效率達(dá)64.00%。服用前后血常規(guī)、尿常規(guī)、便常規(guī)及血生化指標(biāo)基本在正常范圍。由此可得，海洋膳食纖維通便產(chǎn)品具有通便功能，且對受試者身體健康無明顯影響。

3結(jié)論

海藻酸鈉（高黏度）∶卡拉膠（高黏度）=6∶4在膨脹力（13.3 mL/g）、持水力（982%），且性價(jià)比更高，可作為海洋膳食纖維通便產(chǎn)品的主配方。添加5%的硬脂酸鎂可有效改善藥粉的流動(dòng)性。對比5種通便產(chǎn)品，其外觀均具備產(chǎn)品特性，水分在3.5%～4.2%之間，崩解時(shí)限在15 min～20 min之間。海洋膳食纖維通便產(chǎn)品與市面常見4種通便產(chǎn)品相比，有更高的持水力（982%）、膨脹力（13.3 mL/g）等指標(biāo)，通便效果更明顯。

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Development of Marine Dietary Fiber Laxative Product

ZHANG Lin，XU Xi-lin*
（College of Light Industry and Food Science，South China University of Technology，Guangzhou 510640，Guangdong，China）

The expansion force and the water holding capacity of 8 kinds of marine dietary fiber were detected，and the fiber with high expansibility and high hydraulic were selected，and the mixer of marine dietary fiber was studied.The different between marine dietary fiber products and 4 kinds of dietary fiber laxative products were researched.The results of research showed that the product with Sodium alginate（high viscosity）：carrageenan（high viscosity）=6∶4 had a higher expansion force（13.3 mL/g）and water holding capacity（982%），and had high performance price ratio.The formula can be used as marine dietary fiber laxative products，and Adding 5% magnesium steerages can effectively improve the flow property of powder.Compared with the 4 kinds of dietary fiber laxative products，marine dietary fiber laxative product has higher hydraulic holding（982%），swelling capacity（13.3 mL/g），and had a better laxative effect.

marine dietary fiber；water holding capacity；expansion force；laxative product

10.3969/j.issn.1005-6521.2015.10.013

2014-07-09

張琳（1983—），女（漢），工程師，在讀研究生，研究方向：功能食品的研究與開發(fā)。

許喜林（1964—），男（漢），副教授，博士，研究方向：食品加工與安全。