膳食纤维的提取方法及其在食品中的应用

兰晓光

（德州职业技术学院粮食工程系，山东 德州 253034）

近年来，饮食日趋精细化，导致膳食结构不合理，肥胖、糖尿病、动脉粥样硬化、冠心病和肠道癌等疾病高发，膳食纤维摄入量不足是发病的重要原因之一。膳食纤维是不被人体小肠消化吸收、能被大肠全部或部分发酵的碳水化合物、可食用植物性成分及类似物质的总称，主要包括低聚糖、多糖、木质素等植物性物质，具有增加饱腹感、促进肠道蠕动等生理功能，被誉为第七营养素。膳食纤维已成为一种重要的功能性食品原料被食品工业领域青睐，膳食纤维的提取及其在食品中的应用将成为21 世纪食品工业的主要发展方向。

一、膳食纤维的提取方法

膳食纤维的提取方法与原料的成分组成及性质相关，目前常用的提取方法有物理法、化学分离法、化学酶试剂结合法和膜分离法。

1、物理法

主要是通过浸提、超声波和高压等物理方式提取膳食纤维。姜竹茂等[1]采用水浸提法提取豆渣可溶性膳食纤维，在100℃、提取10 min、加水量25 mL/g 的较佳提取条件下，提取率由6.55%提高到11.34%。陈琼玲等[2]利用超声波法从红薯中提取膳食纤维，较佳工艺条件为柠檬酸含量4%、液料比35：1、提取温度60℃、超声波功率240 W、超声时间21 min，膳食纤维的提取率为4.37%。Mateos-Aparicio 等[3]经高压处理大豆豆渣后，可溶性膳食纤维含量增加了14.78%。

2、化学分离法

化学分离法是对原料进行干燥、粉碎等预处理后，利用化学试剂提取膳食纤维的方法，主要有碱法、酸法和絮凝剂法等。其中，碱法应用较普遍，酸法使用较少，这是因为酸法在膳食纤维制备过程中的损失较大、得率较低。化学分离法的工艺条件为在预处理的原料中加入Na2CO3或NaOH、Ca(OH)2，反应过滤后得到的残渣为不溶性膳食纤维。将所得的滤液用酸调至pH 值4.0～4.5，经过离心处理，沉淀物为蛋白质。再将清液用碱调回pH 值6.0～7.0，用乙醇沉淀，其沉淀物为水溶性膳食纤维[4]。李泽珍等[5]借助碱法提取红薯渣膳食纤维，在料液比1：6、碱浓度10 g/L、提取温度75℃、提取时间45 min 的较优工艺条件下，得率高达70.25%。

3、化学酶试剂结合法

利用化学分离法提取的膳食纤维中还含有少量淀粉、蛋白质等成分，要制备高纯度的膳食纤维需结合酶处理，所用酶制剂主要有蛋白酶、α淀粉酶和纤维素酶。

化学酶试剂结合法工艺为先用磷酸缓冲液等化学试剂处理原料，并在适合的温度和pH 值条件下加入蛋白酶、α淀粉酶、纤维素酶等，反应完全后添加一定量的有机溶剂并用清水漂洗，过滤、脱水后即可制得较高纯度的膳食纤维。李建周等[6]利用酶法提取豆渣膳食纤维，在α淀粉酶、蛋白酶和糖化酶的用量、酶解温度和时间分别为6 mg/g、70℃、1 h，25 mg/g、50℃、5 h，5 mg/g、50℃、30 min 的较优工艺条件下，提取率高达80.13%。

4、膜分离法

膜分离法利用膜的分子截留量不同分离一些小分子的酶、酸和低聚糖，进而提取高纯度的膳食纤维；或者依据膳食纤维相对分子质量不同，制备不同分子量的膳食纤维。反渗透、纳滤、微滤和超滤等膜分离技术由于具备节能、高效、易于操作等特点，可替代传统的精馏、蒸发、结晶、萃取等分离技术，并能实现工业化生产。膜分离法是提高膳食纤维提取率、分离不溶性和水溶性膳食纤维最为有效的方法之一。

二、膳食纤维在食品中的应用

膳食纤维具有良好的吸水、持水、持油、膨胀、溶解、黏滞、成胶等特性，作为结构改良剂、增稠剂和稳定剂等应用于食品中，可赋予食品所需的流变特性。同时，其具有螯合消化道中的胆固醇、重金属，还有预防便秘等生理功能。在食品中添加适量膳食纤维，既可以强化食品营养，又能够改善风味和质构，提高产品的品质和附加值。

1、在焙烤蒸煮食品中的应用

膳食纤维在焙烤食品中的应用较为广泛，主要产品有高膳食纤维饼干、蛋糕、面包、桃酥等。添加膳食纤维可增强烘焙食品的持水性，提高其柔软性或疏松性，延缓食品老化。麦麸膳食纤维在面包中的合理添加量为5%，其感官性状和内部品质均能被消费者接受[7]。燕麦纤维在蛋糕中的较佳添加量为6%，加入后可提高蛋糕的持水性，减缓其在储藏中失水收缩，延长货架期[8]。菊粉应用于低脂蛋糕中有助于提高产品的柔软度，延长其货架期[9]。Paula 等[10]将稳定化米糠粉与披萨面团混合后焙烤，制得的披萨口感明显得到改善。

膳食纤维在蒸煮食品中主要添加在馒头、面条和米饭中。在米饭中添加适量可溶性膳食纤维，能够有效增加膳食纤维的摄入量，同时米饭更加蓬松清香、口感良好。制作麦麸膳食纤维面条时，添加量以6%为宜，可增加面条吸水率、减少蒸煮损失，品质提高[11]。膳食纤维在馒头中的适宜添加量为6%，其成品颜色、口味与全麦馒头一致，并且有特殊的香味和较好的口感。

2、在乳制品中的应用

膳食纤维添加到乳制品中不仅可以提高乳制品的营养价值，而且能够满足消费者对蛋白质、膳食纤维等动植物营养成分的需求。其中，水溶性膳食纤维应用在乳制品中可以提高稳定性、改善口感，并且不与其中的任何成分发生不良反应。液态膳食纤维牛奶及其相关产品的专利指出，膳食纤维在牛奶中的添加量为7.2～22.4 kg/吨。Staffolo 等[12]研究膳食纤维对酸奶酪品质的影响，结果表明，添加膳食纤维明显改善了酸奶酪的流变特性和口感。王大为等[13]研究发现，在冰淇淋中添加适量膳食纤维后口感更细腻润滑，膨胀率高达98%，抗融性得到改善。

3、在肉制品中的应用

膳食纤维添加在肉制品中可以保持水分、降低热量，添加量一般为1%～5%，膳食纤维具有抗氧化作用，可延长肉制品保存期。利用大豆膳食纤维良好的持水性，将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、降低生产成本。燕麦膳食纤维具有β葡聚糖含量高、价格低廉、持水和持油性良好的特点，添加在肉脯产品中可使肉脯质地更柔润、出品率提高、成本降低、增加膳食纤维含量，实现动植物营养互补。周亚军等[14]研究表明，添加适量膳食纤维的香肠质地和弹性优于未添加膳食纤维的产品。

4、在其他食品中的应用

膳食纤维还可以应用于膨化零食、调味品、糖果等食品中。膨化食品中添加菊粉可以增加其膨胀性，并且由于菊粉具有与糖分子结合的功能，与其他糖类结合成颗粒，可得到具有酥脆口感的产品。添加豆渣膳食纤维制得的咀嚼片外观完整光洁、色泽均匀、片形一致、边缘整齐、口感细腻，具有较好的风味。用米糠、大麦麸为原料，经过提取精制，添加到膨化玉米粉中，可制得风味清新、冲调性好、营养丰富、方便实用的高膳食纤维制品。卡拉胶和阿拉伯胶可以添加于调味品中，用作增稠剂和稳定剂，提高产品稠度，改善附着力和口味；其也可作为果冻、布丁的成胶剂。

三、膳食纤维应用展望

目前已开发的膳食纤维资源中，有些作为废弃物没有被利用，究其原因是有些膳食纤维资源的数量较少，不利于大规模生产；或者没有配套的生产设备，从而导致膳食纤维现有资源流失。因此，对现有膳食纤维资源再利用，并开发未发掘资源是膳食纤维进一步发展的基础。

另外，现有的膳食纤维提取方法提取量较少、费用较高、工序较繁琐，不便于大规模生产，导致膳食纤维产品成本较高。研究更加简便、成本低廉、可规模化生产的提取方法成为膳食纤维资源开发的关键。