膳食纖維的提取方法及其在食品中的應(yīng)用

蘭曉光

（德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院糧食工程系，山東 德州 253034）

近年來(lái)，飲食日趨精細(xì)化，導(dǎo)致膳食結(jié)構(gòu)不合理，肥胖、糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化、冠心病和腸道癌等疾病高發(fā)，膳食纖維攝入量不足是發(fā)病的重要原因之一。膳食纖維是不被人體小腸消化吸收、能被大腸全部或部分發(fā)酵的碳水化合物、可食用植物性成分及類似物質(zhì)的總稱，主要包括低聚糖、多糖、木質(zhì)素等植物性物質(zhì)，具有增加飽腹感、促進(jìn)腸道蠕動(dòng)等生理功能，被譽(yù)為第七營(yíng)養(yǎng)素。膳食纖維已成為一種重要的功能性食品原料被食品工業(yè)領(lǐng)域青睞，膳食纖維的提取及其在食品中的應(yīng)用將成為21 世紀(jì)食品工業(yè)的主要發(fā)展方向。

一、膳食纖維的提取方法

膳食纖維的提取方法與原料的成分組成及性質(zhì)相關(guān)，目前常用的提取方法有物理法、化學(xué)分離法、化學(xué)酶試劑結(jié)合法和膜分離法。

1、物理法

主要是通過(guò)浸提、超聲波和高壓等物理方式提取膳食纖維。姜竹茂等[1]采用水浸提法提取豆渣可溶性膳食纖維，在100℃、提取10 min、加水量25 mL/g 的較佳提取條件下，提取率由6.55%提高到11.34%。陳瓊玲等[2]利用超聲波法從紅薯中提取膳食纖維，較佳工藝條件為檸檬酸含量4%、液料比35：1、提取溫度60℃、超聲波功率240 W、超聲時(shí)間21 min，膳食纖維的提取率為4.37%。Mateos-Aparicio 等[3]經(jīng)高壓處理大豆豆渣后，可溶性膳食纖維含量增加了14.78%。

2、化學(xué)分離法

化學(xué)分離法是對(duì)原料進(jìn)行干燥、粉碎等預(yù)處理后，利用化學(xué)試劑提取膳食纖維的方法，主要有堿法、酸法和絮凝劑法等。其中，堿法應(yīng)用較普遍，酸法使用較少，這是因?yàn)樗岱ㄔ谏攀忱w維制備過(guò)程中的損失較大、得率較低。化學(xué)分離法的工藝條件為在預(yù)處理的原料中加入Na2CO3或NaOH、Ca(OH)2，反應(yīng)過(guò)濾后得到的殘?jiān)鼮椴蝗苄陨攀忱w維。將所得的濾液用酸調(diào)至pH 值4.0～4.5，經(jīng)過(guò)離心處理，沉淀物為蛋白質(zhì)。再將清液用堿調(diào)回pH 值6.0～7.0，用乙醇沉淀，其沉淀物為水溶性膳食纖維[4]。李澤珍等[5]借助堿法提取紅薯渣膳食纖維，在料液比1：6、堿濃度10 g/L、提取溫度75℃、提取時(shí)間45 min 的較優(yōu)工藝條件下，得率高達(dá)70.25%。

3、化學(xué)酶試劑結(jié)合法

利用化學(xué)分離法提取的膳食纖維中還含有少量淀粉、蛋白質(zhì)等成分，要制備高純度的膳食纖維需結(jié)合酶處理，所用酶制劑主要有蛋白酶、α淀粉酶和纖維素酶。

化學(xué)酶試劑結(jié)合法工藝為先用磷酸緩沖液等化學(xué)試劑處理原料，并在適合的溫度和pH 值條件下加入蛋白酶、α淀粉酶、纖維素酶等，反應(yīng)完全后添加一定量的有機(jī)溶劑并用清水漂洗，過(guò)濾、脫水后即可制得較高純度的膳食纖維。李建周等[6]利用酶法提取豆渣膳食纖維，在α淀粉酶、蛋白酶和糖化酶的用量、酶解溫度和時(shí)間分別為6 mg/g、70℃、1 h，25 mg/g、50℃、5 h，5 mg/g、50℃、30 min 的較優(yōu)工藝條件下，提取率高達(dá)80.13%。

4、膜分離法

膜分離法利用膜的分子截留量不同分離一些小分子的酶、酸和低聚糖，進(jìn)而提取高純度的膳食纖維；或者依據(jù)膳食纖維相對(duì)分子質(zhì)量不同，制備不同分子量的膳食纖維。反滲透、納濾、微濾和超濾等膜分離技術(shù)由于具備節(jié)能、高效、易于操作等特點(diǎn)，可替代傳統(tǒng)的精餾、蒸發(fā)、結(jié)晶、萃取等分離技術(shù)，并能實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。膜分離法是提高膳食纖維提取率、分離不溶性和水溶性膳食纖維最為有效的方法之一。

二、膳食纖維在食品中的應(yīng)用

膳食纖維具有良好的吸水、持水、持油、膨脹、溶解、黏滯、成膠等特性，作為結(jié)構(gòu)改良劑、增稠劑和穩(wěn)定劑等應(yīng)用于食品中，可賦予食品所需的流變特性。同時(shí)，其具有螯合消化道中的膽固醇、重金屬，還有預(yù)防便秘等生理功能。在食品中添加適量膳食纖維，既可以強(qiáng)化食品營(yíng)養(yǎng)，又能夠改善風(fēng)味和質(zhì)構(gòu)，提高產(chǎn)品的品質(zhì)和附加值。

1、在焙烤蒸煮食品中的應(yīng)用

膳食纖維在焙烤食品中的應(yīng)用較為廣泛，主要產(chǎn)品有高膳食纖維餅干、蛋糕、面包、桃酥等。添加膳食纖維可增強(qiáng)烘焙食品的持水性，提高其柔軟性或疏松性，延緩食品老化。麥麩膳食纖維在面包中的合理添加量為5%，其感官性狀和內(nèi)部品質(zhì)均能被消費(fèi)者接受[7]。燕麥纖維在蛋糕中的較佳添加量為6%，加入后可提高蛋糕的持水性，減緩其在儲(chǔ)藏中失水收縮，延長(zhǎng)貨架期[8]。菊粉應(yīng)用于低脂蛋糕中有助于提高產(chǎn)品的柔軟度，延長(zhǎng)其貨架期[9]。Paula 等[10]將穩(wěn)定化米糠粉與披薩面團(tuán)混合后焙烤，制得的披薩口感明顯得到改善。

膳食纖維在蒸煮食品中主要添加在饅頭、面條和米飯中。在米飯中添加適量可溶性膳食纖維，能夠有效增加膳食纖維的攝入量，同時(shí)米飯更加蓬松清香、口感良好。制作麥麩膳食纖維面條時(shí)，添加量以6%為宜，可增加面條吸水率、減少蒸煮損失，品質(zhì)提高[11]。膳食纖維在饅頭中的適宜添加量為6%，其成品顏色、口味與全麥饅頭一致，并且有特殊的香味和較好的口感。

2、在乳制品中的應(yīng)用

膳食纖維添加到乳制品中不僅可以提高乳制品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，而且能夠滿足消費(fèi)者對(duì)蛋白質(zhì)、膳食纖維等動(dòng)植物營(yíng)養(yǎng)成分的需求。其中，水溶性膳食纖維應(yīng)用在乳制品中可以提高穩(wěn)定性、改善口感，并且不與其中的任何成分發(fā)生不良反應(yīng)。液態(tài)膳食纖維牛奶及其相關(guān)產(chǎn)品的專利指出，膳食纖維在牛奶中的添加量為7.2～22.4 kg/噸。Staffolo 等[12]研究膳食纖維對(duì)酸奶酪品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，添加膳食纖維明顯改善了酸奶酪的流變特性和口感。王大為等[13]研究發(fā)現(xiàn)，在冰淇淋中添加適量膳食纖維后口感更細(xì)膩潤(rùn)滑，膨脹率高達(dá)98%，抗融性得到改善。

3、在肉制品中的應(yīng)用

膳食纖維添加在肉制品中可以保持水分、降低熱量，添加量一般為1%～5%，膳食纖維具有抗氧化作用，可延長(zhǎng)肉制品保存期。利用大豆膳食纖維良好的持水性，將其添加到肉灌制品中，可以使肉灌制品保持良好口感、提高出品率、降低生產(chǎn)成本。燕麥膳食纖維具有β葡聚糖含量高、價(jià)格低廉、持水和持油性良好的特點(diǎn)，添加在肉脯產(chǎn)品中可使肉脯質(zhì)地更柔潤(rùn)、出品率提高、成本降低、增加膳食纖維含量，實(shí)現(xiàn)動(dòng)植物營(yíng)養(yǎng)互補(bǔ)。周亞軍等[14]研究表明，添加適量膳食纖維的香腸質(zhì)地和彈性優(yōu)于未添加膳食纖維的產(chǎn)品。

4、在其他食品中的應(yīng)用

膳食纖維還可以應(yīng)用于膨化零食、調(diào)味品、糖果等食品中。膨化食品中添加菊粉可以增加其膨脹性，并且由于菊粉具有與糖分子結(jié)合的功能，與其他糖類結(jié)合成顆粒，可得到具有酥脆口感的產(chǎn)品。添加豆渣膳食纖維制得的咀嚼片外觀完整光潔、色澤均勻、片形一致、邊緣整齊、口感細(xì)膩，具有較好的風(fēng)味。用米糠、大麥麩為原料，經(jīng)過(guò)提取精制，添加到膨化玉米粉中，可制得風(fēng)味清新、沖調(diào)性好、營(yíng)養(yǎng)豐富、方便實(shí)用的高膳食纖維制品?？ɡz和阿拉伯膠可以添加于調(diào)味品中，用作增稠劑和穩(wěn)定劑，提高產(chǎn)品稠度，改善附著力和口味；其也可作為果凍、布丁的成膠劑。

三、膳食纖維應(yīng)用展望

目前已開(kāi)發(fā)的膳食纖維資源中，有些作為廢棄物沒(méi)有被利用，究其原因是有些膳食纖維資源的數(shù)量較少，不利于大規(guī)模生產(chǎn)；或者沒(méi)有配套的生產(chǎn)設(shè)備，從而導(dǎo)致膳食纖維現(xiàn)有資源流失。因此，對(duì)現(xiàn)有膳食纖維資源再利用，并開(kāi)發(fā)未發(fā)掘資源是膳食纖維進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)。

另外，現(xiàn)有的膳食纖維提取方法提取量較少、費(fèi)用較高、工序較繁瑣，不便于大規(guī)模生產(chǎn)，導(dǎo)致膳食纖維產(chǎn)品成本較高。研究更加簡(jiǎn)便、成本低廉、可規(guī)模化生產(chǎn)的提取方法成為膳食纖維資源開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。