膳食纤维的提取工艺研究

膳食纤维的提取工艺研究

孙文红

（山东鼎味食品有限公司 山东德州 253501）

摘要：人类社会进入21世纪人们生活水平大幅提高，饮食日趋精细对健康越来越注重，膳食纤维作为功能食品中的一分子其生理功能已经成为食品领域研究的热点，并立为保健食品的功能成分之一。本文对膳食纤维的提取工艺进行了综述，以其对膳食纤维的研究提供参考。

关键词：膳食纤维；提取；化学；酶

膳食纤维俗称肠道清道夫，是自1970年才被正式命名的一种膳食元素。膳食纤维是健康饮食不可缺少的，纤维在保持消化系统健康上扮演着重要的角色，同时摄取足够的纤维也可以预防心血管疾病、癌症、糖尿病以及其它疾病。纤维可以清洁消化壁和增强消化功能，纤维同时可稀释和加速食物中的致癌物质和有毒物质的移除，保护脆弱的消化道和预防结肠癌。纤维可减缓消化速度和最快速排泄胆固醇，所以可让血液中的血糖和胆固醇控制在最理想的水平。因此膳食纤维的功能在营养学领域受到极大的关注,无疑会在健康饮食中得到更大的应用和 广阔的发展前景。

膳食纤维的提取方法由于生产膳食纤维的原料多来源于食品生产过程中的下脚料和废弃物等，大部分原料含有大量的水分、灰分、脂肪、淀粉和蛋白质等杂质，分离制备工艺中要有一个预处理的过程。预处理的工艺有多种。如干燥法、悬浮法、气流分级法、研磨法和热蒸煮法等。干燥法可以减少水分，降低生产工艺中的能耗。悬浮法可以减少植酸、淀粉含量。气流分级法可分离出灰分除去杂质。研磨法可以增加原料的比表面积。有利于化学反应。除去蛋白质、淀粉和脂肪等。加热蒸煮法可以使原料软化，有利于酶和化学试剂的作用。促进提取的效果。这些方法可以改变原料中各成分的相对含量增加膳食纤维的相对含量。如陕方等提取燕麦中的可溶性膳食纤维时采用研磨和蒸煮等预处理的方法，将可溶性膳食纤维物质与β-葡聚糖分离出来，提取的可溶性膳食纤维具有更高的保健生理活性。同时延长了保质期。目前，膳食纤维的提取方法是与原料的成分及性质密切相关，大致可分为４类：化学分析法、化学试剂、酶结合分离法、膜分离法和发酵法。

1 化学分离方法

化学分离方法化学分离方法是指将粗产品或原料干燥、磨碎后采用化学试剂提取而制备各种膳食纤维的方法.主要有直接水提法、酸法、碱法和絮凝剂法等。提取可溶性豆渣膳食纤维采用直接水提法制备最为简便，其方法：称取一定量样品加水调ｐh，在水浴中进行提取再过滤。滤液以４倍体积无水乙醇处理静置，通过已烘干恒重的多孔玻璃漏斗进行过滤.并用乙醇清洗盛滤液的容器.将漏斗及沉淀物100℃烘干至恒质量计算产率。其优点：工艺简单、成本低、无二次污染，乙醇可回收再利用。在制得可溶性膳食纤维的同时也可制得不溶性膳食纤维。从而使豆渣得到更充分的利用。Prakongpan研究菠萝膳食纤维（PDF）。用乙醇提取获得的水溶性膳食纤维的纯度为99.8%。是很好的食品加工原料。姜竹茂等在提取温度100℃、自然ph、提取时间10min、加水量25ｍg条件下实验，结果表明可溶性膳食纤维产率由原来的6.55%提高到11.34%，增加了近一倍。碱法应用较普遍，其方法：提取过程中改变碱液浓度，并辅以其他化学试剂，还可将水溶性或非水溶性膳食纤维进一步分离。日本不二公司以豆渣为原料，用含30%到70%碱性水溶液的亲水性有机溶剂乙醇抽提，再用酸中和、压榨、脱水、干燥得到固体多糖，产品为无臭、无味的白色粉末。从豆渣中提取出的大豆多糖含食物纤维60%。酸法使用较少，因为使用酸法制备膳食纤维的过程中，损失较大，得率不高。

2化学试剂-酶结合分离法

化学试剂一酶结合分离法采用化学分离方法和膜分离法制备的膳食纤维还含有少量的蛋白质和淀粉.要制备极纯净的膳食纤维必须结合酶处理。所用酶包括3种：一淀粉酶、蛋白酶和脱皮酶。所得膳食纤维如果再引入其他酶如半纤维素酶、阿拉伯聚糖酶处理可制备一些活性成分。也有报道非水溶性膳食纤维采用一些物理方法处理可提高水溶性膳食纤维含量。酶解法制取可溶性膳食纤维方法如下：称取一定量样品加水，再加入20mL醋酸一醋酸钠缓冲液混匀，在沸水浴中煮沸1h冷却，加入纤维素酶液酶解1.5h，加热到85℃，10min灭酶降温，再加入木瓜蛋白酶溶液（浓度为10g/L酶解30min，迅速冷却过滤，滤液以4倍体积无水乙醇处理静置，通过已烘干恒质量的多孔玻璃漏斗进行过滤。并用乙醇清洗盛滤液的容器.将漏斗及沉淀物100℃烘干至恒质量计算产率。Aurora用木霉酶处理小麦和大麦，使得提取的总DF的量基本没有变化，而可溶性膳食纤维的量提高了3倍。冯志强等叫采用生物酶法提取麦麸中的膳食纤维的提取工艺，研究得出酶法提取的最佳工艺组合为：混合酶制剂用量为0.3%，α-淀粉酶与糖化酶用量的比值为1：1。混合酶的酶解时间为30min，蛋白酶制剂的用量为0.5%，蛋白酶的酶解时间为30min，此时提取的膳食纤维得率为72%。周德红等用酶法水解豆渣制备水溶性膳食纤维。其工艺条件为：复合纤维素酶的添加量（与底物比值）为1.2%、豆渣与水的比例为1g：12mL、pH为4.5、水解时间为12h、水解温度为40℃，此时可溶性膳食纤维的产率为39.03%。

3.3膜分离法

膜分离法膜分离利用天然或人工制备的具有选择透过性膜。以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法。在膜分离过程中，不同溶液不产生相变可在常温无需加热的条件下对一些共沸物或近沸物进行分离.尤其对一些热敏性物质或挥发性物质的分离效果较好。微滤、超滤、纳滤和反渗透等膜分离技术由于其省能、高效、简单、造价低、易于操作可代替传统的分离技术（如精馏、蒸发、萃取、结晶等过程），为开发功能性食品提供了非常有效的加工方法。膜分离法应用于制备膳食纤维的报道不多。由于该法能通过改变膜的分子截留量，可以分离低聚糖和一些小分子的酸、酶来提取高纯度的膳食纤维或者是制备不同分子量的膳食纤维且能实现工业化生产，可以预见它将是提高不溶性膳食纤维的得率和分离水溶性膳食纤维最有前途的方法。Gyeong用液膜研究鱼油中脂肪酸的分离研究了不同条件下脂肪酸（FA）在液膜中的传质，连续相中大约85%FA被分离。hossain以载体Aerosol油醇和支撑Celgard2500的液膜从溶液中萃取氨基糖、氨基酸和二肽，8h内约提取了溶液中总含量的90%。侯东军等把植酸酶处理与超滤法结合起来进行大豆浓缩蛋白生产的研究，所得膜浓缩大豆蛋白含72.5%蛋白质，而且其中的植酸浓度大大降低。采用超滤法处理豆渣可除去低聚糖和一些小分子的酸、酶得到纯化的蛋白质。大大提高了大豆的综合利用价值 。

4发酵法

发酵法有研究表明。膳食纤维的来源、加工方法的不同及其色泽等不断影响其感官性能和加工性能，同时也影响其功能性和生理活性。郑建仙认为用酸碱法制取膳食纤维时。反复的水浸泡冲洗和频繁的热处理会明显减少纤维终产品的持水力和膨胀性，这样会恶化其工艺特性。而采用微生物发酵制取膳食纤维是一种比较新颖的途径。发酵法的原理是：选用适当的菌种，原料采用发酵的技术提取DF。然后水洗至中性，干燥得到DF。如用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌处理果皮原料生产DF。各种方法各有其优缺点，常根据实验的条件、实验要求的精度和经济实用价值等方面考虑采用恰当的方法。涂宗财等利用自制混合菌曲发酵制得的豆渣膳食纤维为浅黄色的粉末产品、该产品具有特殊香味、无豆渣原有的豆腥味和苦涩味、持水力高、吸水性强等特点，且加工过程中不易失去水分，SDF占DF的比例高达13.13%，生理活性明显增强，是一种优质的膳食纤维。其生产过程简单，成本低廉，且易实现工业化生产，为生产高活性膳食纤维寻找到了一条新途径。

作者简介：孙文红（1982.10-），女，汉族，黑龙江省大庆师肇州县人，供职单位：山东鼎味食品有限公司，工程师，硕士研究生，研究方向：食品工程技术