邵明攀，李 焱，陶文亮*

（貴州大學化學與化工學院，貴州 貴陽 550025）

近年來，隨著人們生活水平的提高、膳食結構的改變，越來越多的人意識到飲食對于人的健康具有重大影響，消費觀念也由色、香、味等轉移到保健和功能性食品上來。功能性食品（Functional Food）的概念最早由日本最先提出，并于1989年曾明確定義：“功能性食品是指具有與機體防御、機體節(jié)律調節(jié)、疾病防治、健康恢復等有關的功能因子，經設計加工，對機體有明顯調節(jié)功能的食品”[1]，但到目前為止還未達成共識。功能性食品起生理作用的成分稱為生理活性成分，富含這些活性成分的物質稱為功能性食品基料。

膳食纖維（dietary fiber，DF）作為功能性食品添加劑，近年受到國內外廣泛的關注。調查研究證明，人們食物中的膳食纖維若不足，就會導致肥胖、糖尿病、動脈粥樣硬化、冠心病等眾多疾病。因此，膳食纖維成為水、蛋白質、脂肪、碳水化合物、礦物質、維生素之外的“第七大營養(yǎng)素”。我國是農業(yè)產品生產大國，但農產品的經濟價值不高，開發(fā)膳食纖維產品不僅可以提高我國居民身體健康水平，還可增加農產品的附加值。

1 膳食纖維概述

1.1 膳食纖維的定義

膳食纖維在1953年由HIPSLEY E H[2]最先提出并定義為“不能被消化道酶消化的植物細胞壁成分”，包括纖維素、半纖維素和木質素。隨著人類對DF的不斷深入研究和認識，不同的組織包括美國谷物化學家協會、國際生命科學會、美國化學家協會等都對DF進行了不同的定義。1999年11月2日，在第84屆美國谷物化學家協會（American Association of Cereal Chemists，AACC）年會上舉行專門會議對膳食纖維的定義進行了討論，并將膳食纖維定義為“凡是不能被人體內源酶消化吸收的可食用植物細胞、多糖、木質素以及相關物質的總和”[3]。這一定義中包括食品中的主要組成成分，如纖維素、半纖維素、木質素、膠質、改性纖維素、黏質、寡糖、果膠，還包括少量組成成分，如蠟質、角質、軟木脂。2001年，AACC根據其生理學意義定義膳食纖維為：DF是具有抗消化特性且在小腸中不能消化的碳水化合物或其類似物，包括一部分不能消化的多糖、低聚糖以及其它植物締合物，DF在生理方面對人有輕瀉、降低血中的膽固醇和葡萄糖等健康作用[4]。

1.2 膳食纖維的分類

一般來說，根據膳食纖維的溶解性可分為水溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）和水不溶性膳食纖維（insoluble dietary，IDF）。SDF是指不能被人體消化道酶消化，但可溶于溫水或熱水且其水溶液可被4倍體積乙醇沉淀的那部分DF，主要是植物細胞內的存儲物質和分泌物、部分微生物多糖和合成類多糖，如果膠、瓜爾豆膠、海藻酸鹽、葡聚糖和真菌多糖等。IDF是指不能被人體消化道酶消化且不溶于熱水的那部分膳食纖維，主要是細胞壁的組成成分，包括纖維素、半纖維素、木質素和植物蠟等。

還可根據DF在大腸內的發(fā)酵程度分為部分發(fā)酵類纖維和完全發(fā)酵類纖維。根據DF的來源分為植物性來源膳食纖維、動物性來源膳食纖維、微生物性來源膳食纖維、海藻多糖類膳食纖維和合成類膳食纖維。根據其品質分為普通膳食纖維和高品質膳食纖維。

1.3 膳食纖維的生理功能

雖然根據膳食纖維的化學成分及糖含量分析好像無任何生理作用，但膳食纖維對人體卻有非常重要的作用，這已被國內外大量研究與流行病學調查結果證明。其生理作用主要有：

1.3.1 控制體重[5-6]

DF在大腸內發(fā)酵后在食物中吸水膨脹形成高黏度的溶膠或凝膠，易使人產生飽腹感，能抑止進食，減少對淀粉、蛋白質和脂肪的攝入與吸收。

1.3.2 防止便秘[7]

DF能在腸道內促進腸壁的有效蠕動，使腸內的內容物如毒性物質迅速通過腸道排出體外，減少食物在腸道中的停留時間。同時DF在大腸內經細菌發(fā)酵后，纖維水分增加，大便變軟變稀，從而起到通便作用。

1.3.3 防治結腸癌[8]

DF能束縛由細菌代謝膽酸和鵝膽酸產生的次生膽汁酸—石膽酸和脫氧膽酸（致癌物質突變劑），同時DF能促進腸道的蠕動，將其排出體外，降低結腸內次生膽汁酸的含量。腸道內的一些有益微生物能夠利用DF產生短鏈脂肪酸，尤其是乙酸可以抑制結腸內腐生菌的生長，從而減少腐生菌產生的致癌物質。

1.3.4 防治糖尿病、高血壓、心臟病和動脈硬化[9-11]

在脂質代謝過程中，DF可抑制或延緩膽固醇與甘油三酯在淋巴中的吸收，從而維持體內血脂和蛋白質代謝的正常進行。降低血清和肝中的膽固醇，從而防止高血壓、心臟病和動脈硬化等。

1.3.5 清除外源物質[11]

膳食纖維可利用自身的一些基團與礦物質、環(huán)境污染物作用，清除有害物質如亞硝酸鹽（NO2-）、汞、鉛、鎘和高濃度的銅、鋅等。

2 國內研究現狀

2.1 膳食纖維制備方法

膳食纖維依據原料及對纖維制品特性要求的不同，其制備方法也有很大差異。目前制備DF的方法主要有化學法、酶法、化學-酶結合法、膜分離法和發(fā)酵法。

2.1.1 化學法

化學法是將粗產品或原料干燥、磨碎后采用化學試劑提取而制備膳食纖維的方法，主要有水提法、酸法、堿法和絮凝劑法等。蘇偉等[12]采用酸水解法在料液比1∶15（g∶mL）、pH3.0、提取溫度90℃、提取時間90min條件下提取藠頭葉中水溶性膳食纖維提取率為9.85%。羅章等[13]以檸檬酸為浸提劑，料液比 1∶10（g∶mL）、pH2.0、提取時間75min的條件下提取楊梅渣水溶性膳食纖維，提取率達58.62%。堿法比較常用，曾慶梅等[14]采用堿液浸提法在溫度40℃、料液比1∶18、堿液濃度1mol/L、浸提時間90min條件下提取梨渣水不溶性膳食纖維得率為16.97%，提取得到的膳食纖維持水力為10.23g/g，溶脹性為0.71mL/g；產品無澀味、粗糙感，色澤良好，可廣泛應用于面包、餅干等多種食品中。

2.1.2 酶法

酶法是采用多種生物酶逐一除去原料中除膳食纖維外的其他組分，主要是蛋白質、脂肪、還原糖、淀粉等物質，最后獲得膳食纖維的方法。酶法提取條件比較溫和，不需要高溫、高壓，具有節(jié)約能源、操作方便和保護環(huán)境等優(yōu)點，特別適合原料含淀粉和蛋白質量高的DF制備。戚勃等[15]在料液比1∶30（g∶mL）、加酶量20FBG/g（FBG是真菌β-葡聚糖酶單位，fungalbeta-glucanaseunit）、pH4.5、酶解時間2.5h、酶解溫度55℃條件下對藻渣粗纖維酶解改性后總膳食纖維得率為20.34%（以干質量計），膨脹力10.25mL/g，持水力541.6%。林杰等[16]在混合酶（α-淀粉酶與蛋白酶質量之比1∶3）用量0.3%、65℃處理90min，脂肪酶用量0.4%、50℃處理60min條件下制備蔗渣膳食纖維得率最高，膳食纖維膨脹力達7.32mL/g。

2.1.3 化學-酶結合法

化學-酶結合法即在使用化學試劑處理的同時，用各種酶（如α-淀粉酶、蛋白酶、糖化酶和纖維素酶等）降解膳食纖維中含有的其他雜質，再用有機溶劑處理，用清水漂洗過濾，制得純度較高的膳食纖維。趙力超等[17]研究了在α-淀粉酶用量為0.2mL/g、酶解時間1.5h、NaOH濃度為2%、NaOH用量20mL、堿解溫度50℃、堿解時間1.5h的條件下提取荸薺皮膳食纖維得率為29.45%，純度為93.30%。

2.1.4 膜分離法

膜分離法是通過改變膜的分子量截留量來制備不同分子質量的膳食纖維。膜分離法可避免化學分離法中有機溶劑的殘留，但不能制備IDF，且對設備要求較高。歐仕益等[18]利用超濾膜在操作壓力為0.25MPa、膜分子截留量為10ku、溶液溫度為60℃時，濃縮倍數、水的平均透過速率和水溶性膳食纖維含量分別達到10.9，15.2L/（h·m2）和6.8g/100g干麥麩。目前雖然膜分離法制備膳食纖維的報道較少，但該法通過改變膜的分子截留量制備分子質量不同的SDF，最易實現工業(yè)化生產，并能成為分離SDF最有前途的方法[19]。

2.1.5發(fā)酵法

發(fā)酵法即選用適當的菌種如嗜熱鏈球菌（Streptococcus thermophilus）、保加利亞桿菌（Lactobacillus bulgaricus），利用微生物發(fā)酵消耗原料中的碳源、氮源，以消除原料中的植酸，減少蛋白質、淀粉等成分而制得膳食纖維。該法制得的膳食纖維在色澤、質地、氣味和分散程度等方面均優(yōu)于化學法。潘進權等[20]采用毛霉發(fā)酵法在每支250mL三角瓶裝干豆渣10g，加水調節(jié)其含水量為56.7%，添加蛋白胨2.33%、KH2PO40.57%、CaCl20.2%、吐溫-80 0.2%，調節(jié)培養(yǎng)基起始pH值為6.0，接種后置于溫度25℃發(fā)酵80h的工藝條件下，豆渣可溶性膳食纖維的得率可達42.2%。

2.2 膳食纖維的測定方法

膳食纖維的測定方法因其測定原理不同而結果差異較大。自20世紀60年代以來，分析化學家們建立了許多分析方法，其主要目的是模擬消化過程用酶除去食物中可消化部分獲得不被消化的部分。這些方法可概括為洗滌劑法、酶-重量法、酶-化學法。

2.2.1 洗滌劑法

洗滌劑法也稱非酶重量法，由于所用溶劑和測定條件不同，又分為粗纖維（crude fibre，CF）法、酸性洗滌劑纖維acid detergent fiber，ADF）法和中性洗滌劑纖維（neutral detergent fiber，NDF）法。CF法可檢測到木質素和纖維素，但該法由于酸堿處理時纖維成分會發(fā)生不同程度的降解，測得值與纖維實際含量差別較大；ADF法是用酸性洗滌劑除去淀粉、蛋白質和半纖維素，留下木質素、纖維素；NDF法是采中性洗滌劑除去淀粉、蛋白質，而留下木質素、纖維素和中性洗滌劑不溶性半纖維素[21-22]。

2.2.2 酶-重量法

酶-重量法是美國分析化學家協會（Association of Official Analytical Chemists，AOAC）、美國谷物化學家協會AACC）等權威機構接受的標準檢測方法，也是目前公認的總膳食纖維、可溶性膳食纖維、不可溶性膳食纖維含量的測定方法。其中Prosky法最具代表性。其測定原理是取雙份干燥樣品（脂肪含量＞10%，需先進行抽提），用熱穩(wěn)定的α-淀粉酶凝膠化，然后用蛋白酶和淀粉葡萄糖苷酶進行酶法消化，以除去蛋白質和淀粉，然后加入4倍體積乙醇以沉淀SDF，過濾總殘留物，分別用78%vol乙醇、95%vol乙醇和丙酮洗滌、干燥、稱質量，雙份樣品一份用于分析蛋白質，另一份在525℃條件下高溫灼燒測定灰分?？偵攀忱w維質量計算公式：

總的膳食纖維質量=殘留物質量-（蛋白質質量+灰分質量）

2.2.3 酶-化學法

首先對食物樣品進行酶消解和分離，分離出的DF用酸水解，使纖維分解為葡萄糖、糖醛酸等單糖，這些物質再用不同的化學方法如比色法、薄層色譜法（thin layer chromatography，TLC）或高效液相色譜法（highperformance liquid chromatography，HPLC）檢測。目前應用分析的主要是AOAC 994.13和Englyst方法。

2.2.4 其他方法檢測方法

除上述幾種常見測定膳食纖維含量的方法，還可以利用近紅外反射光譜法（nearinfraredreflectancespectroscopy，NIRS）快速測定谷物及其制品中總膳食纖維（totaldietary fiber，TDF）、SDF和IDF的含量[23-27]。SANDRAE等[25]采用NIRS測量谷物制品中SDF和IDF的含量，利用改進的偏最小二乘回歸法將測得數據進行擬合得出IDF含量精度的交叉檢驗標準誤差（standard error of cross-validation，SECV）為1.54%，多重判定系數（multiple coefficient of determination，R2）為0.98，SDF含量的精度SECV達1.15%，R2為0.82，對DF的測量相比其他方法更快速、準確。

3 我國今后膳食纖維發(fā)展趨勢

我國膳食纖維資源非常豐富，主要有4大類約30余種：（a）谷物纖維，如小麥纖維、燕麥纖維、玉米纖維和米糠纖維等；（b）豆類種子與種皮纖維，如大豆纖維、豌豆纖維等；（c）水果、蔬菜纖維，如蘋果皮纖維、芹菜纖維等；（d）其他天然纖維，如竹筍纖維、甜菜纖維等。但實際生產和應用的約10種。根據我國的國情和實際情況，結合我國傳統飲食習慣，我國膳食纖維今后的研究主要是以下幾個方面：

3.1 膳食纖維制備方法的研究

研究進展情況，制約膳食纖維資源開發(fā)的關鍵是制備方法。應該進一步研究制備方法和改性方法，提高制取的膳食纖維中水溶性膳食纖維含量，進一步開發(fā)成對人體有積極作用的膳食纖維。

3.2 膳食纖維生理功能的研究

目前國內外對膳食纖維生理功能方面的研究已有不少報道。如由非淀粉多糖組成的膳食纖維經過食道進入小腸后，由于其不被人體消化酶分解吸收而直接進入大腸，為大腸內有益細菌提供大量營養(yǎng)物，并產生大量短鏈脂肪酸的發(fā)酵過程，對人體生理功能有較大好處，目前在這一方面研究得比較透徹。以下幾個方面的問題仍需做進一步研究：（a）膳食纖維的抗氧化作用和清除自由基的活性作用是否能進入血液循環(huán)，從而對人體生理過程產生影響；（b）膳食纖維的解毒機理；（c）膳食纖維的單糖和醛酸與有它構成的膳食纖維生理功能之間的確定關系；（d）膳食纖維其他一些理化特性與人體的關系[28]。

3.3 膳食纖維工業(yè)化生產的研究

目前膳食纖維研究多數還停留在實驗室規(guī)模，尤其是用于制備膳食纖維的設備規(guī)模較小，僅限于實驗室或中小型使用。而對人體有特殊生理作用的水溶性膳食纖維的制備，應研究可行的大規(guī)模生產設備及制備方法。

3.4 膳食纖維用途研究

膳食纖維不僅可以作為食品添加劑[29-30]，制成各種食品及功能性食品，還可用來研制成各類有實用價值包裝紙[31]。

4 結束語

膳食纖維是人體健康必不可少的重要營養(yǎng)素，其資源豐富，價格低廉，因此有著廣泛的應用前景。國外對膳食纖維的研究工作開展較早且比較全面，且部分發(fā)達國家具有開發(fā)膳食纖維的專門機構，如美國ArcherDanielsMidland公司、National Oats公司等。而我國對于膳食纖維的研究與開發(fā)還處于起步階段，制備研究多數還停留在實驗室規(guī)模。膳食纖維的開發(fā)應用在不斷的發(fā)展，但在膳食纖維領域里，市場上可供消費者選擇的食用方便、口感美味、品種多樣且具有吸引力的膳食纖維食品還很少。因此在我國還有待統一規(guī)劃，確定重點開發(fā)資源，協作攻關，早日在我國形成膳食纖維多品種生產的龍頭產業(yè)，以滿足廣大食品市場的需要，優(yōu)化和改善我國人民膳食結構。

[1]鐘 樂，王 芹.功能性食品的研究現狀及發(fā)展前景[J].綠色科技，2011（3）：144-146.

[2]HISPLEY E H.Dietary fibre and pregnancy toxaemia[J].Brit Med J,1953(2):420-422.

[3]DEVRIES J W.Dietary Fiber:The influence of defintion on analysis and regulation[J].J AOAC Int,2004,87(3):682-706.

[4]李建文，楊月欣.膳食纖維定義及分析方法研究進展[J].食品科學，2007，28（2）：350-355.

[5]趙愛愛，秀 萍.膳食纖維在人體健康中的作用[J].求醫(yī)問藥，2012，10（3）：180.

[6]劉芳麗.膳食纖維減肥功效的機理探究[J].食品研究與開發(fā)，2007，28（4）：156-159.

[7]ALDOORI W H,GIOVANNUOOI E L,HELAINE R H,et al.A prospective study of dietary types and symptomatic diverticular disease in men[J].Am Soc Nutrition,1998,128(4):714-719.

[8]馬 力，陳永忠，陳隆升.膳食纖維的提取及功能特性分析[J].農產品加工·學刊，2011（5）：15-18.

[9]劉彩虹，丁勝福，李曉明.膳食纖維在疾病中的應用[J].醫(yī)學綜述，2010，16（16）：2459-2461.

[10]黃才歡，歐仕益，張 寧，等.膳食纖維吸附脂肪、膽固醇和膽酸鹽的研究[J].食品科技，2009（5）：133-136.

[11]曹榮安，賈 建，李良玉，等.膳食纖維的生理功能特性及其在食品工業(yè)中的應用[J].肉類研究，2010（2）：76-78.

[12]蘇 偉，趙 利，袁美蘭，等.藠頭葉中水溶性膳食纖維提取工藝[J].食品科學，2010，31（24）：192-194.

[13]羅 章，孫術國，方 軍，等.楊梅渣膳食纖維提取工藝[J].食品與發(fā)酵工業(yè)，2011，37（3）：215-219.

[14]曾慶梅，楊 毅，殷允旭，等.梨渣水不溶性膳食纖維的提取工藝研究[J].食品科學，2008，29（8）：275-278.

[15]戚 勃，楊閑慶，李來好，等.江蘺藻渣膳食纖維制備工藝[J].食品科學，2011，32（24）：31-35.

[16]林 杰，陳如溪，王錫茂.酶法制備蔗渣膳食纖維[J].食品研究與開發(fā)，2011，32（11）：7-10.

[17]趙力超，毛 新，黃利華，等.荸薺皮膳食纖維酶化學法提取工藝研究[J].食品工業(yè)科技，2009，30（11）：244-246.

[18]歐仕益，黃慧華，高孔榮.麥麩膳食纖維制備工藝的研究[J].糧食與飼料工業(yè)，1997，（4）：44-45.

[19]符 瓊，林親錄，魯 娜，等.膳食纖維提取的研究進展[J].中國食物與營養(yǎng)，2010（3）：32-35.

[20]潘進權，伍惠敏，陳雨鈿.毛霉發(fā)酵法制備豆渣可溶性膳食纖維的研究[J].食品科學，2012，33（15）：210-215.

[21]謝世其，何小維，黃 強，等.膳食纖維測定方法研究進展[J].食品科技，2006，9（3）：108-112.

[22]杜崇旭，牛銘山.膳食纖維改性與應用的研究進展[J].民族學院學報，2005，7（9）：18-21.

[23]WINDAM W R,KAYS S E,BARTON F E.Effect of Cereal Product Residual Moisture Contenton Total Dietary Fiber Determined by Near-Infrared Reflectance Spectroscopy[J].J Agr Food Chem,1997,45:140-144.

[24]KAYS S E,WINDAM W R,BARTON FE.Prediction of total dietary fiber by near-infrared reflectance spectroscopy in high-fat-and high-sugar-containing cereal products[J].J Agr Food Chem,1998,46:854-861.

[25]KAYS S E,BARTON F E.Near-infrared analysis of soluble and insoluble dietaryfiber fractionsofcereal food products[J].J Agr Food Chem,2202,50:3024-3029.

[26]陳玉維，陳 松，孫鵬章.近紅外光譜法在谷物品質分析中的應用[J].黑龍江糧油科技，1996（4）：21-22，25.

[27]吳秀琴，梁冬生，吳燕鳳，等.應用NIRS測定菜豆嫩莢的粗蛋白和纖維含量[J].作物品種資源，1993（3）：28-29.

[28]謝碧霞，李安平.膳食纖維[M].北京：科學出版社，2006.

[29]程珍珠，趙 偉，楊瑞金.膳食纖維對魚糜凝膠工藝特性的影響[J].食品與機械，2011，27（6）：75-79.

[30]陳 龍，郭曉暉，李富華，等.食用菌膳食纖維功能特性及其應用研究進展[J].2012，33（11）：303-307.

[31]馮軍廠，王俊麗.膳食纖維及其在可食性包裝中的應用[J].食品研究與開發(fā)，2012，33（4）：208-210.