膳食纖維改性方法研究進(jìn)展

□ 金信江 王慶慶 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院

膳食纖維改性方法研究進(jìn)展

□ 金信江 王慶慶 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人民生活水平大幅提高，人們的飲食結(jié)構(gòu)也在發(fā)生變化。因營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩和失調(diào)導(dǎo)致的高血脂、高血壓、動(dòng)脈硬化、糖尿病、便秘等“富貴病”發(fā)生率也在逐年增加。膳食纖維能夠平衡人體營(yíng)養(yǎng)，調(diào)節(jié)機(jī)體機(jī)能，對(duì)“富貴病”有一定的治療作用，被譽(yù)為“第七大營(yíng)養(yǎng)素”。膳食纖維根據(jù)水溶解特性分為可溶性和不溶性?xún)煞N。自然界原料中可溶性膳食纖維的含量一般在3%左右，其生理功能作用不能充分發(fā)揮。研究表明，可溶性膳食纖維含量達(dá)到10%以上時(shí)，膳食纖維將具有良好的加工和功能特性，生理活性較強(qiáng)，屬于高品質(zhì)膳食纖維，否則只是低品質(zhì)的填充型膳食纖維，活性功能較小。

改性處理膳食纖維，會(huì)改變其中纖維素類(lèi)聚合物的分子結(jié)構(gòu)和相對(duì)含量，將大分子物質(zhì)分解成小分子成分，不溶性成分轉(zhuǎn)變成可溶性成分，增加或強(qiáng)化原先沒(méi)有或微弱的功能。改性后的膳食纖維具有更大的比表面積，有更高的持水性和膨脹力，其功能性更強(qiáng)。

目前膳食纖維改性主要有三種方法：化學(xué)法、物理法和生物法，也可以綜合運(yùn)用幾種方法進(jìn)行混合處理?；瘜W(xué)法是將膳食纖維分子結(jié)構(gòu)中的某些基團(tuán)，通過(guò)化學(xué)手段，如硫酸化、磺酸化、酯化、離子交換、化學(xué)基團(tuán)取代等方法，改變膳食纖維的分子結(jié)構(gòu)，使纖維類(lèi)大分子的聚合度下降成小分子組分。如纖維素是線型有序、規(guī)則的大分子物質(zhì)，是不溶性膳食纖維，其分子結(jié)構(gòu)中的羥基引入甲基后，發(fā)生取代反應(yīng)，可將纖維素轉(zhuǎn)為可溶性的纖維素膠，增加了可溶性膳食纖維的含量。隨著高新技術(shù)的應(yīng)用，采用物理法進(jìn)行改性處理已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，其處理效果要好于化學(xué)法。目前應(yīng)用較多的物理法是擠壓技術(shù)和超微粉碎技術(shù)。擠壓技術(shù)是借助擠壓機(jī)螺桿的推動(dòng)力，強(qiáng)迫物料向前輸送，在輸送過(guò)程中物料受到高溫、高壓和高剪切作用，發(fā)生物理、化學(xué)和生物化學(xué)變化，導(dǎo)致纖維素高聚物連接鍵的斷裂，從而改變聚合物成分的聚合度和分子質(zhì)量。常用的設(shè)備有雙螺桿式擠壓機(jī)，物料在生產(chǎn)時(shí)會(huì)受到攪拌、混合、破碎、蒸煮、殺菌、加壓等一系列操作，這種改性方法操作簡(jiǎn)單、時(shí)間短、效率高。物料經(jīng)擠壓處理后，改善了風(fēng)味與色澤，鈍化了分解酶的活性，提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性。超微粉碎機(jī)能把原料加工成微米甚至納米級(jí)的粉末，已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。膳食纖維生理功能的發(fā)揮與顆粒的比表面積有很大關(guān)系。經(jīng)超微粉碎處理后原料顆粒不改變分子結(jié)構(gòu)，其比表面積大幅度增加，產(chǎn)生許多特有的微粉特征，從而具有更好的溶解力和膨脹性。目前應(yīng)用較多的超微粉碎法是瞬時(shí)高壓技術(shù)，物料在高壓作用下快速通過(guò)反應(yīng)腔時(shí)，受到強(qiáng)烈的撞擊、高剪切、空穴作用，纖維素類(lèi)大分子成分的糖苷鍵發(fā)生斷裂，轉(zhuǎn)化為小分子的可溶性膳食纖維。

生物法，酶法是一種較有潛力的改性方法，其操作簡(jiǎn)單、反應(yīng)條件溫和、時(shí)間短、專(zhuān)一性強(qiáng)、副產(chǎn)物較少，改性處理后的膳食纖維持水力和膨脹性都有提高。目前應(yīng)用于膳食纖維改性的酶主要是纖維素酶，該酶可直接水解纖維素，使其分解成小分子片段。酶法雖條件溫和，能耗低，但單一酶酶解的效率不高，可以用幾種酶分步進(jìn)行改性。微生物法，微生物生長(zhǎng)繁殖時(shí)會(huì)分泌出多種酶，這些酶會(huì)水解消耗原料中的蛋白質(zhì)、淀粉等成分，從而提高了膳食纖維的總體含量。同時(shí)分泌出的酶將纖維素糖苷鍵分解斷裂，使大分子組分分解成小分子化合物，增加了可溶性膳食纖維含量?，F(xiàn)在應(yīng)用發(fā)酵法對(duì)膳食纖維改性的微生物有枯草芽孢桿菌、猴頭菌等。該法生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)便、產(chǎn)品質(zhì)量好、成本低廉、污染少，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。