水果渣中膳食纤维的研究进展

李，徐梦祥，杨宁宁

（蚌埠学院食品与生物工程学院，安徽 蚌埠233030）

膳食纤维（DF）是谷、豆等植物性食物中不能被胃肠道消化酶所消化，且不被吸收利用的多糖[1]。是多种复杂的有机物化合物，由纤维素、木质素、果胶、藻类多糖等组成。研究发现，膳食纤维有降低血清胆固醇、降血糖、改善肠道菌群、改善便秘、抗氧化活性和降低患癌的风险等作用[2-3]。我国是世界中最大的水果生产国，水果种植资源丰富[4]。而水果中膳食纤维含量丰富，所以水果可以作为提取膳食纤维的原料。对水果中膳食纤维的提取工艺、功能特性及应用进行简要综述，以期为后续相关科学研究提供参考。

1 水果中膳食纤维的提取工艺

膳食纤维的来源广、性质差异大，提取方式多样化[5]。主要介绍3种水果中膳食纤维的提取工艺，分别是化学法、酶法和超声波辅助提取法。

1.1 化学法

化学分离法是将粗产品或原料磨碎、干燥后，采用化学试剂提取而制备各种膳食纤维的方式[6]。该方法操作简单且迅速，但由于需要在高酸碱、高温条件下进行，具有一定的危险性，且易对环境造成危害[7]。李慧芸等人[8]采用化学法从光皮木瓜渣中提取水不溶性膳食纤维，确定了最佳工艺条件为料液比20∶1（mg∶g），NaOH浓度0.75 mol/L，提取时间70 min，提取温度60℃，提取率为25.229%。李施瑶等人[9]研究发现，酸法和碱法都可用于红树莓果渣可溶性膳食纤维的提取，但碱法提取效果更胜一筹；通过响应面法获得的碱法最佳提取工艺参数为NaOH质量浓度8.13 g/L，提取时间62 min，提取温度40℃，料液比1∶25（g∶mL），平均得率为24.03%±1.01%。谢永红等人[10]研究发现，影响蔗渣不溶性膳食纤维提取率的最主要因素是料液比，并得出了其最佳提取工艺参数为pH值5.5，料液比1∶20，提取温度40℃，提取时间45 min，提取率为53.75%。利用蔗渣提取膳食纤维，可以延长甘蔗加工的产业链、提高资源利用率、减少环境污染，具有良好的经济效益。

1.2 酶法

酶法是采用多种酶去除原料中膳食纤维以外的脂肪或蛋白质等杂质，最后获得膳食纤维的方式。由于酶催化效率高、制备条件温和、设备要求简单、对有效成分破坏小，因此酶法提取工艺是一种较好的膳食纤维提取方式[11]。杨峰等人[12]通过采用酶碱法、纯酶法从香蕉皮中提取膳食纤维的研究发现，NaOH溶液质量分数5%，水浴时间50 min，α-淀粉酶加酶量0.3 g，胃蛋白酶加酶量0.3 g可以使总膳食纤维提取率均达70%以上。杨辉等人[13]采取不同的方式从苹果果渣中提取可溶性膳食纤维进行对比后发现，酸法和碱法存在所需原料多、程序复杂、污染环境等不足之处，而酶法和微生物法与之对比避免了这些不足，更具有良好的发展前景。徐峥嵘等人[14]研究得出酶法制备蓝莓果渣膳食纤维的最佳工艺条件为在75℃条件下，添加0.3% α-淀粉酶；在45℃条件下，添加0.3%碱性蛋白酶。林杰等人[11]利用酶法制备蔗渣膳食纤维，获得最佳工艺条件为混合酶0.3%（α-淀粉酶与蛋白酶质量比1∶3），在65℃下处理90 min，0.4%脂肪酶在50℃下处理60 min。

1.3 超声波辅助提取法

超声波辅助提取法又称超声波萃取，是利用超声波空化作用、机械效应和热效应等加速细胞内有效物质的释放、扩散和溶解的一种提取方式[15]。李鹏冲等人[16]采用正交试验优化了山楂水溶性膳食纤维超声波提取工艺，获得最佳工艺条件为超声功率320 W，pH值4.4，超声时间11 min，加酶量0.5%（纤维素酶5×104U/g，糖化酶1×105U/g，α-淀粉酶0.4×104U/g）。杨翠凤等人[17]利用超声波辅助酶法提取百香果籽可溶性膳食纤维，研究得到最优提取工艺参数为纤维素酶质量分数1.5%，超声波功率120 W，温度55℃，水浴时间160 min；验证试验证明了该工艺条件下百香果籽SDF得率可达5.12%。程明明等人[18]通过响应面法对超声波辅助酶碱法提取西番莲果皮膳食纤维的工艺条件进行优化，得出最佳工艺条件为超声时间32.8 min，超声功率355.5 W，超声温度37.3℃，提取率为53.07%。

2 水果中膳食纤维功能

膳食纤维作为“七大营养素”之一，其功能不可小觑。随着科技水平的不断提高，膳食纤维的各种功能也逐渐被人们所了解，水果中膳食纤维的功能也十分广泛，可以有效改善脂肪变性和累积，具有润肠通便、调节血糖、预防糖尿病、抗癌、降低胆固醇、减缓农药毒害、抗氧化活性、清除自由基等作用。不同品种的水果中膳食纤维的生理功能不同[19]，并不是每一种水果都具有上述所有功能。各种水果中所含膳食纤维的种类各不相同，所以其生理功能和特性也会各不相同。

2.1 改善脂肪变性和累积

膳食纤维可以抑制高脂肪膳食引起的肝脂肪病变等问题，有效抑制脂肪变性和累积。果胶是一种广泛存在于蔬菜和水果中的膳食纤维。Tuoping Li等人[20]对雄性昆明鼠，Rugang Zhu等人[21]对叙利亚金黄仓鼠关于山楂膳食纤维进行研究，均发现山楂果胶、山楂果胶低聚糖、山楂果胶高分子水解物可以改善脂肪变性、肾周脂肪的累积[22]。

2.2 润肠通便

膳食纤维可以减少排泄物在肠道中的停留时间，促进肠道蠕动，润肠通便。膳食纤维还可以预防长时间便秘而引起的痔疮。陈洪雨等人[23]研究发现，山楂膳食纤维可以明显缩短小鼠首粒排便时间、加大小鼠排便量等，从而促进小鼠小肠代谢并推动肠道废弃物的排泄。王强等人[24]研究发现，挤压膨化后的超微粉碎柚皮膳食纤维可以明显降低大鼠血清的AI值和TC含量，即经超微粉碎后的高剂量柚皮膳食纤维具有良好的调血脂和润肠通便的作用。此外，研究还发现500 mg/（kg·d）的山楂膳食纤维具有明显降低小鼠血液、骨骼和肝脏中铅含量的作用。

2.3 调节血糖，预防糖尿病

膳食纤维通过增加肠液黏度、可逆吸附葡萄糖、影响α-淀粉酶的降解，分别阻碍葡萄糖的扩散、降低葡萄糖在肠液中的浓度、降低葡萄糖的释放速度以致血糖浓度降低[25]。Baodong Yao等人[26]研究发现，水果膳食纤维与患Ⅱ型糖尿病的相对危险度为0.77，其结果表明水果膳食纤维可以降低患Ⅱ型糖尿病的风险。

3 水果中膳食纤维的应用

3.1 面制品

目前，我国关于膳食纤维在焙烤食品中的研究有很多，其在面包、饼干等焙烤食品中的应用很广泛[27]。杨辉等人[13]提出，苹果渣水溶性膳食纤维可作为食品添加剂应用于面包、面条等食品中。孙海燕[28]通过正交试验和单因素试验，最终确定在曲奇饼干中添加6%的柑橘皮膳食纤维，不仅能改良饼干的质地构造，还能增加其营养成分和风味。此外，谢婧等人[29]通过试验研究发现，在酥性饼干中添加4%柚皮可溶性膳食纤维可以改善酥性饼干的质构、风味和口感。膳食纤维可以吸收面包、饼干等水分，提高其持水力并改善其新鲜度和柔软性。

3.2 乳制品

膳食纤维可以作为活性菌的营养源，在乳制品中添加膳食纤维可以使乳制品风味增加，还可以延长其有效期[30]。在酸奶中加入3%枣椰子膳食纤维，其接受度与普通酸奶几乎相等，并且在加入枣椰子膳食纤维后，其营养价值更高。

3.3 膳食纤维微粉

在膳食纤维提取来源中，蔗渣是比较理想又便宜的原料。一般蔗渣的主要成分有纤维素和木质素等，但是这些成分不易被人体消化吸收。杨斌等人[31]将蔗渣进行粗粉碎、压力处理等一系列处理后制得蔗渣膳食纤维微粉，从而使蔗渣膳食纤维易于被人体消化吸收。除此以外，蔗渣膳食纤维微粉还可以添加于焙烤食品中以增加口感和改善外观，还可作为低热量食品的原料。

3.4 脂肪替代物

脂肪替代物可以模拟脂肪润滑口感并且不提供或提供微量能量，避免或减少了高脂肪对人体带来的危害，又可以满足人们对味蕾上的需求。研究表明，膳食纤维在一定情况下可以作为脂肪替代物，为保障人们的健康发挥作用。Maja T等人[32]用菊粉和柑橘膳食纤维生产出脂肪含量低的里昂香肠和肝香肠，通过消费者的反馈与相关试验可知膳食纤维可以作为脂肪替代物。Yi Tian等人[33]研究发现，橘子膳食纤维可以改善酸奶的口感，而且从水化性相关性能的改善中了解到膳食纤维在脂肪替代物的应用前景。

3.5 其他方面

膳食纤维除了在食品方面有着广泛的应用，在生活用品和生产工业上也可应用。张鹰等人[34]用柚皮果胶作为原料，制作出柚皮果胶可食性膜。该膜可以防止水分的散失，从而减少猪瘦肉的汁液流失；此膜还具有抑菌性和阻气性，从而抑制猪瘦肉中微生物的生长。研究结果显示其对猪瘦肉的保鲜效果略胜于市售的PE保鲜。还有研究人员发现并提出从柑橘和苹果中提取的果胶可以用于凝胶的形成，还可以作为溶液的黏度增强剂。

4 关于水果中膳食纤维应用的展望

近年来，我国人民的饮食习惯发生了很大的改变，大中城市尤其是经济较发达的沿海城市已出现了膳食纤维摄入不足的现象，并且产生一些相关的疾病（如肥胖症、糖尿病等），所以膳食纤维的研究及应用问题亟待解决。水果种类丰富、资源广泛，所以水果中膳食纤维的原料充足，且水果中膳食纤维的功能性广泛，在食品工业领域及生产生活中的应用广泛，所以开展水果中膳食纤维的相关研究非常有意义。当今世界的食品工业正在迅速变化，功能性食品的开发与研究正在发达国家形成高潮。作为功能性食品的基料品种繁多，但最热门、最有普遍意义的是膳食纤维。但是，我国对膳食纤维的开发仍处于起步阶段[35]，市场中供消费者选择的膳食纤维产品种类不多、口味不全，不能完全满足消费者的需求。虽然水果中膳食纤维具有良好的发展前景，但仍然需要科学工作者不断地进行深入的研究，逐步改善膳食纤维发展的现状，研发出健康的膳食纤维相关产品。