[方案]膳食纤维的作用及提取方法

[]膳食纤维的作用及提取 膳食纤维的作用及提取方法 摘要:膳食纤维被称为人类第七营养素，对维持人体健康具有很重要作用。本文对膳食纤维的定义、膳食纤维的作用、每日推荐量及膳食纤维提取方法进行了综述。 引言 随近年来，人们生活水平的不断提高, 膳食结构发生了很大的变化。膳食纤维( Dietary Fiber) 作为一种功能性食品基料, 越来越受到广泛关注。大量研究明: 膳食纤维有多种生理功能, 它可以维持正常的血糖、血脂和蛋白质水平, [1,2]并可以控制体重, 预防糖尿病、冠心病等。因此，膳食纤维对健康的促进作用的研究已经成为21世纪各个相关学界研究的重要课题之一，有人提议将膳食纤维作为人类的第七种营养素。 强化膳食纤维的功能食品已在欧美和日本等发达国家得到了人们的青睐。据统计，2002 年膳食纤维类产品在欧美销售超过300 亿美元;在日本，膳食纤维类产品的年销售额近100 亿美元;在美国60 亿种食品中，高纤维食品占到近20%的比例，且仍呈上升趋势。我国国务院也颁发了《九十年代中国食物结构改革与发展纲要》，指出:由于居民饮食结构日趋精细化，现膳食纤维摄入不足并呈逐年递增趋势，由此产生许多“富贵病”。提倡每日补充一定量的膳食纤维，均衡 [3,4,5]膳食结构势在必行。另外，膳食纤维可以改善食品的食用品质、加工特性和外观特性,在食品中的用途十分广泛。 1 膳食纤维的定义 膳食纤维是由多种复杂有机物质组成的混合物而非单一实体，正因如此，很难对膳食纤维下一个明确的定义。1999年，AACC成立的膳食纤维专门委员会对膳食纤维的定义如下:膳食纤维是指能抗人体小肠消化吸收的、而在人体大肠能部分或全部发酵的、可食用的植物性成分——碳水化合物及其相类似物质的总和，包括多糖、寡糖、木质素以及相关的植物物质。膳食纤维具有顺肠通便、调节控制血糖浓度、降血脂等一种或多种生理功能。该定义明确规定了膳食纤维是一种可以食用的植物性成分，而非动物成分。膳食纤维按溶解度分类可分为可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维。 1.1可溶性膳食纤维 可溶性膳食纤维(SDF)是指可溶解在pH6,7 的100 ?水中的一类膳食纤维。SDF主要为植物细胞内的储存物质和分泌物，另外还包括部分微生物多糖和合成多糖，其组成主要是一些胶类物质和糖类物质。SDF能参加或影响人体的多种代谢，如脂肪代谢、碳水化合物代谢;能增加胃部饱满感，减少食物摄入量，具有 [6]预防肥胖症的作用。美国的Leitz 等建议,膳食纤维组成中SDF占膳食纤维总量10 %以上才能成为高品质的膳食纤维, 否则只能被称作填充料型膳食纤维。 1.2不溶性膳食纤维 不溶性膳食纤维(IDF)是一类不可溶解在pH6,7的100 ?水中的一类膳食纤 [7]维。IDF的主要成分是纤维素、半纤维素、木质素、原果胶和壳聚糖等。IDF能增加饱腹感,并有助于肠蠕动,可作为疏通便秘、化解结石、减轻体重、防治肠癌 [8]的功能性食品。 2膳食纤维的作用 2.1改善大肠功能 膳食纤维中含有很多亲水基因，因此有含水性，可溶性膳食纤维比不溶性膳食纤维有更大的含水能力，其吸水率高达10倍。它吸水后使肠内容物体积增大，大便变松变软，通过肠道时会更顺畅更省力。与此同时，膳食纤维作为肠内异物 [9]能刺激肠道的收缩和蠕动，加快大便排泄，起到治便秘的功效。 2.2降低血压的作用 从胃进入小肠的膳食纤维，几乎不能被消化酶分解，便继续向肠道下部移动。其问，膳食纤维对肠内容物的水合作用、脂质的乳化作用、消化酶的消化作用都 [10]产生一定的影响，使食物块的消化以至于营养素的吸收都受到一定的阻碍。其中能形成高粘度溶胶和凝胶的水溶性膳食纤维，这种作用更强。膳食纤维能阻碍中性脂肪和胆固醇的吸收，对饮食性高血脂症有预防作用。膳食纤维可减少胆汁酸的再吸收量，改变食物消化速度和消化道分泌物分泌量，起到预防胆结石的作用。膳食纤维能延缓葡萄糖的吸收，可抑制血糖的上升，改善耐糖量。膳食纤维还能改善末稍神经组织对胰岛素的感受性，降低对胰岛素的要求，从而对糖尿病的预防有一定的效果。与阳离子有结合能力有膳食纤维，能使无机盐在肠道的吸收受阻，而具有离子交换能的藻酸等，能吸附钠盐，随粪便排出体外，从而具 [12,13]有降低血压的作用。 2.3降低胆固醇的作用 血液中的胆固醇来源于食物的外援性摄取和体内合成，其主要代谢产物转化成胆固醇。水溶性纤维在小肠中能形成胶状物质将胆酸包围并迅速排除体外，使胆同醇水平降低。Keys等人通过大量研究结果证明了这一结果，并认为膳食纤维与胆酸结合的结果会促使胆固醇向胆酸的转化，从而降低胆固醇的水平，冠心病 [12,13]和中风的发病率也随之降低。 2.4降糖作用 近年来，糖尿病发病率逐年增加，并以2型糖尿病为主。1985年，全球糖尿病病人只有三千万，目前已达1(3亿，预计到2010年将增至2(2亿，2025年达3 亿。大量研究显示，糖尿病发病率增高与膳食纤维摄入量低有很大关系，尤其是可溶性膳食纤维对糖尿病的病情控制是十分有效的 。研究表明燕麦纤维具有显著提高大鼠糖耐量的作用 。糖尿病患者在每天饮食中保持25—30 g左右的膳食纤维，将有助于降低血糖水平。降低血糖水平。膳食纤维降低血糖的机制是:(1)增加肠液粘度，阻碍葡萄糖的吸收;(2)与葡萄糖结合，降低肠液葡萄糖的有效浓度;(3)影响仅一淀粉酶对淀粉的降解作用，延长酶解时间，降低肠液中葡萄糖的释放速度 ;(4)改善末梢组织对胰岛素的敏感性，降低机体对胰岛素的需求， [14,15,16]从而降低糖尿病的血糖水平。 2.5清除有害物质和防癌作用 膳食纤维对阳离子有较强的结合和交换能力，对有机化合物的吸附螫合作用。可防止某些环境污染物侵害人体，目前已发现膳食纤维对Ca、Cd、Hg、Pb [17]及高浓度Cu、Zn，特别是有机阳离子具有清除能力。不溶性膳食纤维可缩短粪便在肠道的停留时间，稀释有害物质的浓度，减少人体的吸收;水溶性膳食纤维虽不能被人体消化吸收，但在大肠内能为双歧杆菌所利用，促进双歧杆菌增殖。 大多数动物实验和流行病学表明，高纤维膳食可明显降低结肠癌的发病率 。但也有关于膳食纤维促进结肠癌发病的报道，这是因为膳食纤维不同组分对结肠癌的形成有不同的作用。对纤维素的研究表明:各种来源的纤维素都具有预防结肠癌的作用，半纤维素也有抗癌作用，但由于成分较复杂，目前对其单一成分的研究报道不多。Reddy等 采用AOM诱导鼠致癌，发现蔗糖、果糖和菊粉低聚糖在癌症的起始和促癌阶段都能抑制癌症的形成，其机制是低聚糖改变了结肠 [18]微生物生态，调节了结肠细胞的抗癌免疫力。 3每日推荐量 膳食纤维过量摄入也有副作用。膳食纤维生理功能的显著性与可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维的比例有很大关系(合理的比例约为1:3。目前，世界各国提出的膳食纤维的适宜摄入量差异较大，一般认为15—20 g,d或25—30 g,d。中国营养学会结合国内营养调查数据，建议膳食纤维的适宜摄入量为30 g,d。每天如摄入400—500 g的蔬菜和水果及一定量的粗粮如燕麦、杂豆、玉米、小米等，即可满足人体对膳食纤维的需要。 4膳食纤维提取方法概述 目前国内外提取膳食纤维的方法主要有热水提取法、化学提取法、发酵法、酶法等。比较而言，热水提取法简单，但是提取率不高;化学提取法是采用化学试剂分离膳食纤维，主要有酸法、碱法和絮凝剂等，化学法的特点是制备成本较低，由于化学法采用强酸、强碱、高温处理，对提取容器、管道、物料泵的 腐蚀相当严重，在提取过程中需要反复调整酸度、漂洗，带入大量的阴阳离子，制取的膳食纤维含量较低，色泽差;发酵法制取的膳食纤维有效成分含量高，污染较少，但生产周期长，成本高，不利于规模化大生产。酶法是用各种酶如α-淀粉酶、蛋白酶和糖化酶等去降解原料中的其他成分。这种方法高效、无污染，但是可控性较差。吴茂玉[20]等采用酶处理法提取苦瓜膳食纤维，对提取工艺及其制得的膳食纤维的成分、溶胀性和持水率等进行了研究:淀粉去除条件为pH 6.0，温度55?时，添加苦瓜渣浆0.4%的ɑ-淀粉酶，作用60min;蛋白质去除条件为在pH为7.0,温度50?时，添加苦瓜渣浆0.4%中性蛋白酶，水解时间90min，膳食纤维纯度达70%。 5结尾 膳食纤维资源丰富，价格低廉。国外膳食纤维食品的开发应用已较为普遍，目前我国对膳食纤维的研发尚处于起步阶段，未形成规模性的加工企业。随着人们生活水平的提高，精细食品逐渐增加，膳食纤维摄入量降低，膳食纤维作为功能性食品的原料，需求量会大大增加。加强膳食纤维的改性研究，使其改性后增加生物活性，充分开发利用国内巨大的膳食纤维资源，实现工业化生产为食品工业提供优质原料，是今后膳食纤维的研究发展方向。