水溶性膳食纤维研究进展

2021年2月26日发(作者：时尚休闲)

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





















1

水溶性膳食纤维研究进展


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

，
it
is
indicated
the
good in the century development and research landscape.
Keywords:
water-soluble dietary fiber; dietary fiber; application; prospects


2
蚌埠学院毕业设计（论文）

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]
。


3
水溶性膳食纤维研究进展

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。



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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


5
水溶性膳食纤维研究进展

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< br>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
7 0
℃，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< br>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


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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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水溶性膳食纤维研究进展

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< br>）
[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

AOAC985.29
酶
-
重量法测
TDF
AOAC991.42
酶
-
重讨法加磷酸盐缓冲液测
IDF
AOAC99143
酶
-
重量法

测
DF
AOAC992.16
酶
-
重量法测
TFDA
AOAC993.19
酶
-
重量法加磷酸盐缓冲液测
SDF
AACC
指定分析法

AACC32-05
测
TDF
AACC32-20
测
TDF
AACC32-07
测
TDF
、
IDF
、
SDF
AACC32-06TDF
快速重量分析法




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AOAC993.21
产品淀粉低 于
2%
时用非酶
-
重量法
测
TDF
AOAC994.13
酶
-
化学法测
TDF

A ACC32-25
通过中性
NSP
、糖醛酸、酸不溶木质
素的测定
T DF
AACC32-31
酶
-
重量法测定燕麦产品的
IDF
和
SDF

注：上表每一行相对应的
AOAC
和
AAC C
测定方法一致。


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4
水溶性膳食纤维的理化性质

膳食纤维，是由多个单糖分子
(200
以上
)
经非
α-1.4
葡萄糖苷键缩合而成的高分子
戍聚糖或已聚糖的复杂混合物
[27]，其主要特性有：含水力、粘性、易发酵性、对阳离子
有结合交换能力等。

4.1
含水性

纤维的化学结构中，因其含有数量多的亲水基因，而具有持 水性，水溶性膳食纤维
如果胶、树胶等，比不溶性纤维素含水能力更强。

4.2
粘性

水溶性膳食纤维可在消化道形成粘性的液体。粘液延迟了胃的排空作用，有助于 延
长饱腹感，另外，还能阻碍消化酶与内容物的混合，减慢消化吸收过程。

4.3
易发酵性

多数情况下，食物中的纤维，可被大肠中的微生物群发酵，从而产生部分短 链脂肪
酸，然后被结肠细胞用作供应能量。

4.4
阳离子结合交换力

膳食纤维的分子结构中，包含一些弱酸性阳离子基团起到交换树脂 的作用。此外，
纤维表面带有很多活性基团，
可以鳌合胆固醇、
胆汁酸及某些毒物，< br>使他们排出体外
[27]
。



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