竹笋膳食纤维提取、功能特性及应用研究进展

郑洪梨，刘俊辰，徐巧玲，郑赵敏*，黄琪琳

1. 湖北经济学院烹饪与营养学系（武汉 430205）；2. 华中农业大学食品科学技术学院（武汉 430070）

膳食纤维（dietary fiber，DF）作为“第七营养素”，是一种不能被人体分泌的消化酶所消化且不能被人体小肠吸收的功能性食品多糖原料[1]。DF有多种分类方法，可根据其来源、在大肠内的发酵程度、溶解性及在植物体的功能等标准进行分类[2-3]，其中按其溶解性可分为水不溶性膳食纤维（insoluble dietary fiber，IDF）和水溶性膳食纤维（soluble dietary fiber，SDF）。近年来，DF经研究发现其具有预防肠道疾病[4]、缓解便秘、降糖降压降胆固醇、控制体重、降低心血管疾病发病率[5]、提高免疫力等功效[6]，因此逐渐受到人们的关注和重视。

竹笋是禾本科竹亚科多年生常绿植被的芽，其中含丰富的DF、蛋白质、氨基酸、矿物质及植物甾醇等活性物质，口感鲜美，清甜爽脆，具有清热益气、抗衰老、降血脂、调节血糖、预防多种疾病的药用功效，是深受大众喜爱且拥有良好食用、药用价值的植物性食品[7]。竹笋广泛分布于我国湖北、广西、湖南等地，其获取成本较低，市场上大多数竹笋被制成笋干、清水笋、发酵笋等[8]，但在制作过程中损失浪费严重，其中笋壳、笋头和竹笋根部等笋渣常被作为加工副产物而被随意丢弃，不仅浪费资源，还污染环境。从笋渣中可提取出大量对人体有生理功效的竹笋膳食纤维（bamboo shoot dietary fiber，BSDF），对BSDF进行利用即可为人类创造出巨大社会经济价值。此外，果蔬类膳食纤维因其质量优于谷物类膳食纤维而具有更高的应用价值[9]。因此，对BSDF的提取方法、功能特性及在食品中的应用等进行综述，以期为提高竹笋的综合利用提供参考。

1 竹笋膳食纤维的提取方法

国内外对于DF的提取方法有很多，包括物理法、化学法、酶法、化学-酶符合法、膜分离法、发酵法等，BSDF的提取方法主要包括物理法、化学法、生物酶法和发酵法等，常用的提取方法总结如表1所示。

表1 竹笋膳食纤维提取方法比较

1.1 物理法

物理法是指原料在外界条件（如高温、高压、高剪切等）作用下变成微粒，并促使纤维分子裂解，从而获得DF的方法。Ge等[10]利用双螺旋挤压技术提取竹笋中总的膳食纤维（total BSDF，TBSDF），最终得率为52.97%。杨军[11]通过蒸汽爆破、超细粉体技术处理笋渣，其中水不溶性BSDF（water insoluble BSDF，IBSDF）和水溶性BSDF（water soluble BSDF，SBSDF）得率分别为70%和5%。史辉等[12]采用超声波处理竹笋来提取IBSDF，提取率为47.23%。吴丽萍等[13]利用超声波辅助溶剂浸提法从毛竹笋中提取SBSDF，最佳得率为20.24%。物理法相对简单，且具有良好的环保效益，但设备成本相对较高。

1.2 化学法

化学法是指将干燥、研磨后的原料用酸碱等化学试剂在适宜的温度、pH和时间内处理得到DF的方法。Wang等[14]用酸碱浸泡法从干竹笋中获得含量为7.42%的SBSDF。Wicharaew等[15]利用乙醇、酸碱溶液提取TBSDF，最终得率为73.02%。王昕岑等[16]通过酸液浸泡笋头和笋壳的方法提取BSDF，其中笋头的酸液提取条件为pH 2、温度50 ℃、时间100 min、料液比1∶10 g/mL，提取率为47.98%；笋壳在同等条件下延长20 min可将提取率提高至59.49%。陈龙[17]通过酸碱法提取方竹笋渣中的BSDF，得率为52%。化学法过程简便快捷，成本较低，广泛应用于工业生产中，但对DF活性影响较大，还会污染环境。

1.3 生物酶法

生物酶法是利用酶除去原料中非DF的其他组分（蛋白质、淀粉、脂肪等），从而获得DF的方法。Wicharaew等[15]通过淀粉酶和蛋白酶提取绿竹笋废料，得出IBSDF和SBSDF含量分别为79.05%和34.72%。Luo等[18]利用多重复合酶（纤维素酶、蛋白酶和淀粉酶）从笋壳中提取BSDF，其中IBSDF和SBSDF的提取率分别为56.2%和8.67%。Li等[19]利用热水、α-淀粉酶、淀粉葡糖苷酶提取竹笋中的IBSDF和SBSDF，最终得率分别为61.30%和7.51%。Wang等[20]利用α-淀粉酶、淀粉葡糖苷酶和中性蛋白酶提取竹笋粉末中的BSDF，得到TBSDF、IBSDF和SBSDF分别为80.94%，73.87%和7.07%。生物酶法相对于其他方法较为温和，节省资源，便于投入工业生产，给环境造成的负担少，但生物酶法的成本偏高。

1.4 发酵法

发酵法主要是利用微生物消耗原料中碳源、氮源等物质，减少淀粉、蛋白质等成分从而获得DF的方法。李璐等[21]以混合的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌（1∶1）为菌种，对雷竹笋渣进行发酵，发现最佳发酵条件为接种量4%、发酵时间24 h、料液比1∶10 g/mL，TBSDF提取率约80%。尹礼国等[22]以苦竹笋为原料，添加1∶1的嗜热链球菌和保加利亚乳杆菌进行发酵，获得TBSDF和SBSDF得率分别为76.87%和15.73%。吴丽萍等[23]通过接种10.5%的黑曲霉，经75 h发酵后，SBSDF的提取率为27.23%。Rohadi等[24]利用植物乳杆菌发酵竹笋粉末，最终得到TBSDF、IBSDF和SBSDF分别为73.79%，71.45%和2.34%。发酵法成本低，提取率高，但需要的条件环境复杂，难以控制，实现工业化生产有一定难度。

2 竹笋膳食纤维的主要功能特性

2.1 吸收胆固醇、降低血脂含量

DF可以增加胃肠道中食物的滞留时间，延缓胃部排空，吸附油脂，抑制血清总脂肪、总胆固醇、总甘油三脂等脂类物质的上升，从而达到降血脂的能力[25-26]。王彩虹[27]发现酶法和酸碱法提取的BSDF油脂吸附能力分别为8.00和10.15 g/g，且这2种BSDF都具有降低小鼠血脂的效果。刘俊雅[28]发现BSDF具有吸附胆固醇的作用，且持油力为6.71～10.15 g/g。Wu等[29]研究发现IBSDF和SBSDF均对胆固醇有较好的吸附能力，但由于IBSDF表面有较多孔隙，而SBSDF表面平坦紧实，使得IBSDF吸附能力更强。Park等[30]在健康年轻女性饮食中加入BSDF，降低其血清中总胆固醇及低密度脂蛋白胆固醇的含量。Li等[19]发现BSDF可降低大鼠体内甘油三酯及总胆固醇的含量而表现出良好的降血脂功效。

2.2 调节肠道菌群

DF在肠道内虽不能被人吸收，但肠道内微生物可将其分解并反作用于肠道微生物，且能够促进肠道蠕动[31]。李安平等[32]发现BSDF能促进小鼠肠道内部分有益菌的生长繁殖。Li等[1]研究发现BSDF可增加拟杆菌的相对丰度，并对疣微菌具有较强的抑制作用。Wu等[29]发现IBSDF和SBSDF均可促进乳酸菌和双歧杆菌的生长繁殖，是良好的益生元。彭昕[33]研究发现当BSDF大于0.12 g/mL时，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌与屎肠球菌3种常见有害菌产生抑制作用，且抑菌效果随着BSDF浓度的增加而增加。

2.3 降低血糖、控制体重

DF具有吸水膨胀的能力，会让人产生强烈的饱腹感，减少能量的摄入，也具有吸附葡萄糖、延缓葡萄糖吸收及增加血液中胰岛素水平的能力，从而起到降低血糖、控制体重的作用[34]。Wang等[35]测得BSDF对葡萄糖的吸附能力和葡萄糖阻滞指数分别为0.08～6.89 mmol/g和3.57%～40.92%，表明BSDF具备良好降血糖的作用。王彩虹[27]通过小鼠试验证明BSDF具有控制体重、降血糖的作用。Zheng等[36]发现SBSDF能够吸附葡萄糖，增加血液中胰岛素的水平，起到降低血糖、控制体重的作用。

2.4 抗氧化

抗氧化性一般通过自由基清除能力和铁还原力表现。刘玉凌[37]对超声波、微波和微粉碎改性的BSDF抗氧化性进行测定，发现3种改性法均能增强BSDF的铁还原力，且超声波改性能明显增强超氧离子清除率和羟自由基清除率。Wang等[14]发现SBSDF具有较强的DPPH自由基清除能力（80.50%）、羟基自由基清除能力（83.39%）和ABTS自由基清除能力（57.94%）。万仁口等[38]制备的TBSDF、SBSDF和IBSDF都能清除一定量的自由基且拥有铁还原能力，其中抗氧化能力大小为SBSDF＞TDBSF＞IBSDF，且抗氧化性与BSDF含量呈正相关性。

3 竹笋膳食纤维在食品工业中的主要应用

BSDF因其具备良好的理化特性和功能特性被用作食品添加剂，改善食品的硬度、凝胶强度、色泽、质地、细腻程度、黏稠度等，提高食品的营养价值。

3.1 在肉制品中的应用

BSDF具有良好的持水持油性，通过在肉制品中添加BSDF增强肉制品的乳化稳定性，同时改善口感。李可[39]、李璐等[40]将BSDF添加到香肠等肉糜制品中，增强其凝胶特性，降低蒸煮损失及失水率，改善肉制品的感官特性。宋玉[41]将BSDF、猪皮和水按1∶2∶2混合制备成凝胶，代替中式香肠中的脂肪，最终产品的出油、出水率都得到降低，且组织疏松、口感良好。Zeng等[42]发现在鱼丸中添加BSDF可以提高产品的硬度和咀嚼性等。

3.2 在面制品中的应用

张华等[43]发现在面粉中添加BSDF能提高面粉的粉质、面团的吸水率，改善面筋的网络结构，增加面团稳定时间，提升面团的黏性、弹性。Zhang等[44]发现BSDF可以提高冷冻面团的黏弹性、延展性并降低结合水的含量。赵双丽等[45]研究发现BSDF能改善面团经反复冷冻出现的裂口和缺乏韧性等问题，并减少面团中的水分损失从而改良面团品质。酥性饼干因其疏松的口感赢得大众喜爱，向酥性饼干中添加BSDF后，饼干色泽棕黄、香甜细腻、营养丰富，不仅提高酥性饼干的品质，还增加酥性饼干的种类[46]。在口感香甜软糯的蛋糕中添加BSDF，提高蛋糕口感，降低其血糖生成指数，适合“三高”人群食用[47]。

3.3 在果蔬产品加工中的应用

果蔬在生活中必不可少，由于果蔬中含有大量水分，保质期较短，且一些营养素在储存过程中会有一定损失，而制作果酱能提升口感，延长储存时间。当果胶与BSDF混合比例为1.5∶8.5（g/g）时复配体系达到最佳稳定状态，且具有最佳凝胶性能和最好硬度、咀嚼性[48]。此外，BSDF还被用于其他果酱的制作，如草莓果酱、黄桃果酱等[49]。

3.4 在其他食品中的应用

BSDF不仅被广泛用于肉制品、面制品、果蔬中，在饮料[50]、乳制品[51]、油炸品[43]等中也有一定应用，这类食品对改善我国人均DF摄入量偏低的状况有所缓解，也一些慢性疾病的发病率。

BSDF作为一种廉价优质的DF，对其进行充分开发利用不仅能提高竹笋的综合利用，创造出巨大的社会经济价值，还能满足人们对于低糖、低脂、低热量食品的需求，预防各种慢性疾病。对BSDF的提取、主要功能特性及在食品中的应用总结如图1所示，不同提取方法获得的BSDF一定程度上都具有良好的功能特性，将BSDF广泛应用于各类食品中，不仅能增加食品的种类，满足消费者需求，还能增强食品的营养价值，是未来食品发展的趋势。

图1 竹笋膳食纤维的提取、功能特性及在食品中的应用图解

4 结语及展望

随着生活水平的提高，高糖、高脂低DF的饮食结构增加了肥胖症、糖尿病及心血管疾病的发病率，BSDF因其具有吸收胆固醇、降低血脂含量，调节肠道菌群，降低血糖、控制体重，抗氧化等功效而逐渐受到人们的重视并应用于食品医药行业。虽然BSDF已具备较为完善的提取方法，但对于不同提取方法得到的BSDF结构及功能特性差异还有待进一步研究。BSDF具有多种功能特性，但缺少对于SBSDF和IBSDF功能特性差异的研究，且不同BSDF结构对其功能特性的影响罕见报道。此外，市面上可供选择的BSDF产品单一，在食品加工和医药领域的价值还未被完全发掘。因此，应加强对不同提取方法得到的BSDF结构及功能特性差异的研究，优化提取方法，指导产业加工，提升产业价值；深入探索SBSDF和IBSDF结构及理化功能特性，建立结构与理化功能特性之间的关系，丰富应用理论基础；积极开发新口味、新形式、新特色的BSDF产品，满足人们对于高DF产品的需求，促进竹笋产业的经济发展。