水溶性膳食纤维在功能性乳制品中的应用

（山东保龄宝生物股份有限公司）

随着经济的发展，人类文明程度的提高，人们的饮食习惯发生了某些不合理的改变，特别是一些工业发达国家，高热量、高脂肪、高血脂、心肌梗塞等所谓“现代文明病”的发病率大幅度上升，严重威胁着人类健康。随着科学技术的进步，人们对于食品中各种组分的性能、功用、人体需要量以及食品各组分之间的相互作用关系都有了较为深入的认识。因而有可能通过营养平衡的调整和功能性食品的开发，实现预防和治疗“现代文明病”的目的。功能性食品是改善公众健康现状的有效选择之一。

功能性食品中，功能性乳制品占据重要地位。随着时代潮流和消费趋势的改变，功能性乳制品研究开发前景十分广阔，并将成为乳制品行业发展的亮点、重点和经济增长点，其中高膳食纤维乳制品又是重中之重。膳食纤维具有降低血糖和胆固醇，减肥和预防肠癌、便秘、心血管等疾病等功能，在预防现代一些“富贵病”方面具有突出作用。聚葡萄糖作为最适合乳制品的膳食纤维，已被超过57 个国家和地区批准应用于食品中。在国外，聚葡萄糖作为一种常量元素添加到各种食品中，销量不断增加。我国对聚葡萄糖的研究起步较晚，但是也已经在逐步使用聚葡萄糖。起初，聚葡萄糖在我国的保健品中应用较多，现在在普通食品中的应用也大大增加。由于聚葡萄糖特有的理化性质以及低热量、代糖、代脂的功能，被广泛应用于各种乳制品中。

1 公众营养健康现状与功能食品

随着经济的不断发展，国内外公众营养健康现状不容乐观。在美国成人中超体重人群占60%，日本20 岁以上的人群中有23.0%的男性和8.9%的女性都患有代谢综合征，中国糖尿病、高血压和血脂异常等疾病的患病率也分别达到了2.6%、18.8%和18.6%，成人超重率达到22.8%。预计到2020年，中国男性和女性的肥胖率将达到35%左右，其中女性的肥胖率更高一些。

在众多疾病中，由膳食起决定作用的占41%，主要包括糖尿病、营养缺乏病、恶性肿瘤、心血管病以及其它肿瘤；受膳食影响的占其38%，主要包括消化疾病、营养性内分泌紊乱、呼吸疾病、口腔疾病等。人类社会进入21世纪以来，社会高度发达，人们生活水平大幅提高，饮食日趋精细，膳食纤维的摄入量逐渐减少从而导致膳食结构不合理。营养学家调查表明，在我国，由于膳食结构不合理而引起的高血压、高血脂、高血糖、肠道疾病以及肥胖病呈上升趋势。在国内，超重人数达到2 亿人，肥胖者有6 000 万人，贫血患病率为20.1%，贫血人数达到2 亿人，血脂异常患病人数达1.6 亿人，血糖异常患病人数达4 000 多万人，高血压患病人数达1.6 亿多人，其中18岁以上成人高血压患病率上升了31%，超重率上升了39%，肥胖率上升了97%。

功能食品是改善公众健康现状的最佳选择，近年来发展速度很快，开发功能性食品是21世纪中国食品工业的发展方向。功能食品主要包括各种营养食品、保健食品、膳食补充剂，特别是一些以普通食品和饮料为载体，添加具有防病抗病功能的因子，主要包括纤维素、低聚糖、糖醇、多不饱和脂肪酸、矿物质、乳酸菌类等[1]。功能性食品不仅能够提供人体必需的营养素，还能调节机体的生理功能。

2 功能性乳制品市场及发展趋势

功能性乳制品是指除具有一般乳制品固有的化学成分和营养作用外，还含有某些特殊营养物质或功能性成分，兼具一种或多种特定生理保健功能的乳制品。近年来，随着消费者健康意识的增强，对于产品的功能性要求越来越多元化，对于功能性乳制品的需求也形成一种潮流。2005～2009年，全球功能性乳制品数量呈缓慢上升趋势，最高达到乳制品的35%，其中益生元作为配料占据第四位。中国功能性乳制品的比例也在不断增加，已占到乳制品总量的15%，功能配料中占首位的是益生菌，益生元占第六位。

2010年有关数据显示，全球功能性食品中占据数量第一的是乳制品，其中功能性乳品中占据前三位的功能性宣称分别为帮助消化，提高免疫力，预防心血管疾病。这些均是功能性乳制品的主要发展方向。

目前，国内功能性乳制品新产品开发主要集中在添加益生菌、各种维生素、益生元、钙等功能性配料，而且低乳糖产品也已经起步。中国功能性乳制品的比例已超过15%，但与全球35%左右的比例仍有很大差距，尚有很大的市场空间。

3 水溶性膳食纤维在乳制品中的应用

3.1 膳食纤维的定义

营养学家调查表明，我国居民由于摄取膳食纤维不足而引起的高血脂、肥胖症、胆结石、脂肪肝、糖尿病及肠癌等疾病呈快速上升趋势，因此人们应注意饮食对自身健康的影响。膳食纤维在预防现代一些“富贵病”方面具有突出作用。

1953年，Hispsley率先提出了“膳食纤维”（Dietary fiber，DF）一词，指植物性食品中不能被人类胃肠道消化酶消化，但能被大肠内的某些微生物部分酵解或利用的非淀粉多糖类和木质素的合称。2001年3月，美国谷物化学家协会给膳食纤维的最新定义是：膳食纤维是植物的可食部分或类似的碳水化合物，其在人体的小肠中难以消化吸收，在大肠中会全部或部分发酵分解。膳食纤维包括多糖、低聚糖、木质素及相关的植物物质，具有通便、降低血中胆固醇、降低血糖等有益健康的生理功效。2008年5月，中国卫生部《食品营养标签管理规范》规定膳食纤维是指植物中天然存在的、提取的或合成的碳水化合物的聚合物，其聚合度DP≥3、不能被人体小肠消化吸收、对人体有健康意义的物质。膳食纤维包括纤维素、半纤维素、果胶、菊粉及其它一些膳食纤维单体成分等[2]。

3.2 膳食纤维的分类

膳食纤维来源广泛，存在于蔬菜、水果、粗粮、杂粮、琼脂、果胶等物质中，属于不能被人体消化吸收的植物性非淀粉多糖类。这些多糖类是由1 800～3 000 个葡萄糖分子组成，由于人体内缺乏分解消化纤维素的酶系统，所以它不能被人体消化吸收。膳食纤维主要可以分为：可溶性膳食纤维（SDF），包括果胶等亲水胶体物质和部分半纤维素；不溶性膳食纤维（IDF），包括纤维素、木质素和部分半纤维素；功能性低聚糖和抗性淀粉。目前市场上主要的水溶性膳食纤维产品有：聚葡萄糖、菊粉、抗消化糊精、胶体类、功能性低聚糖以及其它。

3.3 水溶性膳食纤维的生理功能[3]

3.3.1 具有较强的吸水功能和膨胀功能

膳食纤维可吸收其自身质量数倍甚至数十倍的水分，它在肠胃中吸水膨胀并形成高粘度的溶胶或凝胶，摄入后会使人产生饱腹感并抑制进食，这对肥胖人群有较好的减肥功能。同时，膳食纤维会增加大便水分体积，刺激肠道蠕动，加速排便速度，使粪便中的有害物质，特别是致癌物质及时排出体外，大大减少肠道癌和痔疮等的发病概率。

3.3.2 调节血脂，促进新陈代谢，降低甘油和胆固醇含量

膳食纤维可以控制脂肪酶的活性，导致食物脂肪消化受阻，使大量未消化的脂肪排出体外。聚葡萄糖是一种水溶性的膳食纤维，可以阻止和降低甘油三酯和胆固醇向肠细膜淋巴的运输作用，从而减少大鼠对甘油三酯和胆固醇的吸收。将聚葡萄糖添加到食品中同样具有降低甘油三酯和胆固醇的作用。水溶性膳食纤维能帮助人体对矿物质（如钙、铁、镁等）元素的吸收，并且促进体内毒素的排泄。

3.3.3 具有与阳离子结合和交换的能力，能够解毒和降血压

膳食纤维化学结构中包含一些羧基和羟基类侧链基团，呈现出弱酸性阳离子交换树脂的作用，可与阳离子，尤其是有机阳离子进行可逆交换。它能与肠道中的K+、Na+进行交换，促使尿液和粪便中大量排出Na和K，从而降低血液中的Na+与K+的比值，产生降低血压的作用；膳食纤维可与Cu、Pb等重金属离子进行交换，缓解重金属中毒程度。

3.3.4 清除自由基和抗癌的作用

水溶性膳食纤维呈溶液状态，主要促进肠道双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌的产生，同时还会产生大量的短链脂肪酸和抑制肿瘤细胞生长的丁酸，预防结肠癌。欧仕益通过实验证明，水溶性膳食纤维有清除自由基的功效。

3.4 膳食纤维在乳制品中的应用

膳食纤维具有降低血糖、降低胆固醇、减肥和预防肠癌、便秘、心血管等疾病的功能，所以能够广泛地应用到各种食品、保健品和医药制品中，应用的主要目的是补充人体生理所需的膳食纤维，增加产品保健功能，改进产品风味，提高产品品质和附加值等。

膳食纤维食品素有“生命绿洲”之称，美国、日本膳食纤维食品销售每年以10%的速度增长。在乳制品中加入膳食纤维能同时满足人们对蛋白质、维生素A、脂肪等动物性营养成分的需求，进一步提高乳制品的营养价值和应用范围。该类产品在欧美很受消费者欢迎，如法国的AGLH公司的“Nactalia Ercrem”产品，其中含有约1.0%的水溶性膳食纤维。国内膳食纤维在乳制品中的应用也发展迅速，具有极大的市场潜力。如国内的乳制品市场正从UHT纯牛奶时代向高端功能性乳制品时代迈进。随着国人对膳食纤维重要性认知的不断提高，高膳食纤维食品将成为我国新的功能性健康食品潮流，高膳食纤维奶也将成为功能性乳制品的新亮点。水溶性膳食纤维在乳制品中应用有如下作用：改善乳品口感，提高稳定性，且不与其中任何成分发生对人体不利的理化反应；长期饮用含有水溶性膳食纤维的乳制品，能使肠道舒畅，并可降低胆固醇，调节血脂、血糖，特别适合中老年人、糖尿病人和肥胖者食用。

膳食纤维虽然有益于人体健康，但摄入过多也会产生负面影响，如影响人体对维生素和微量元素的吸收，因此营养学家规定了膳食纤维的日摄入量。如英国营养学家建议为25～30 g/天；美国FDA推荐为20～35 g/天；日本营养学家建议为20～30 g/天；我国国家营养学会 2000 年提出，成年人膳食纤维适宜摄入量为30.2 g/天。

4 水溶性膳食纤维——聚葡萄糖在乳制品中的应用研究

聚葡萄糖是一种水溶性膳食纤维，是由随机交联的葡萄糖组成的多糖，由葡萄糖和少量山梨醇、柠檬酸经高温熔融缩聚而成。聚葡萄糖是葡萄糖分子的聚合体，平均聚合度为12，以α-1-6键和α-1-4键为主。聚葡萄糖1981年面世，现在已是一种成熟产品，有56 个国家和地区允许使用能量值4.18 kJ/g的标签。由于聚葡萄糖已被确认为安全无毒的食品添加剂所以被广泛地应用于乳制品中。

4.1 聚葡萄糖在酸奶应用中的研究

随着消费者健康意识的增强，酸奶已不仅仅代表着营养，而是变成了一种特别的、保护良好肠胃环境的饮品。酸奶已不再是仅仅强调其特有的菌种，消化、增强免疫力、防止糖尿病等功能性宣称的产品也在不断推出。

聚葡萄糖已被实验证明是很好的益生元，它的发酵可以使肠道内容物pH值从7.24±0.45 降至6.44±0.35，可有效增殖乳酸菌及双歧杆菌等益生菌。聚葡萄糖在低pH值下稳定，用于酸奶生产，能提供清爽的口感和强化纤维；在低脂和无脂产品中能防止析水，赋予产品良好的质构和奶油口感。李绍波等[4]的研究表明，聚葡萄糖添加到酸奶中，不仅有助于酸奶发酵，减缓乳清析出或使酸奶不析出，还能够改善产品的组织状态，提高奶香味；当聚葡萄糖添加量为3%时，能有效地维持和提高乳酸菌活性。

4.2 聚葡萄糖对酸奶饮品及活性乳酸菌的影响

聚葡萄糖用于乳饮料中，能直接强化纤维并且影响酸奶饮品的口感。LCAllgeyer等[5]针对益生菌和益生元对酸奶饮品的感官和微生物指标特性的影响研究表明，添加低含量聚葡萄糖（2.5 g/240 mL）和高含量聚葡萄糖（5 g/240 mL）主要是对酸奶饮品的口感有影响，可以增加产品的甜度和粘度；样品放置30 天后，与对照相比（没有添加聚葡萄糖），添加聚葡萄糖的酸奶饮品中的菌种（Blactis Bb-12 和 Lb acidophilus LA-5）数量高1 个数量级。由此得出结论，聚葡萄糖的添加能较好地维持菌活力，延长产品货架期。此外，Mitchell 等证明，当降低脂肪和糖时，聚葡萄糖可以给产品带来令人满意的口感和品质。

4.3 聚葡萄糖在低脂冰淇淋中的应用研究

冰淇淋作为一种传统的冷冻饮品，深受广大消费者的喜爱。然而传统的冰淇淋具有高脂、高糖的特点，现代人的饮食习惯日益向低脂低糖的方向发展，因此聚葡萄糖卓越的代糖、代脂功能以及多种生理功效成为功能性冰淇淋的一种应用趋势。在低脂冰淇淋中，添加聚葡萄糖并配合使用麦芽糊精后，可增加产品奶油感和乳脂状，而对冰淇淋的产量、货架期和价格等的影响都很小。

李海奇[6]的研究表明，用聚葡萄糖分别替代20%和40%蔗糖后，能够提高冰淇淋的膨胀率，降低其抗融性，并且能够使组织更加细腻；三种配方产品质构相似，具有浓厚的乳香味，口感细腻。

[1]王凤翼，钱方，卢明春，等. 功能性食品与功能性乳制品的开发. 中国乳品工业，2000，28（1）：51-53.

[2]黄凯丰，杜明凤. 膳食纤维研究进展. 河北农业科学，2009，13（5）：53- 55.

[3]张玉倩，赵乃峰，王成忠，等. 膳食纤维功能特性与改性的研究. 粮油加工，2010，35（5）：57-59.

[4]李绍波，卢文学. 聚葡萄糖对酸奶品质的影响.农业研究与应用，2011，132（1）：27-29.

[5]L C Allgeyer，M J Miller，S Y Lee. Sensory and microbiological quality of yogurt drinks with prebiotics and probiotics. J Dairy Sci，2010，93（10）：4471–4479.

[6]李海奇. 聚葡萄糖在冰淇淋中的应用. 农产品加工，2009（8）：15.