食品化學論文

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膳食纖維的開發(fā)及利用現(xiàn)狀

摘要：人類社會進入

21世紀，社會高度發(fā)達，人們生活水平大幅提高，飲食

日趨精細，導致富貴病糖尿病、心血管病、肥胖、腸道癌、便秘等越來越普遍，人們對食品的消費觀念也發(fā)生了變化，對食品的要求不僅僅停留在感官、口感上，而是越來越講究功能性，因此，21世紀的食品將逐漸以功能性食品為主。膳食纖維是一類重要的食品功能性成分，具有多種特殊的功能防治結腸癌、防治高血壓、防治糖尿病等，而膳食纖維正是因其突出的保健功能而被人們認識的，并正式將之列為繼糖、蛋白質、脂肪、水、礦物質和維生素之后的“第七大營養(yǎng)素”發(fā)達國家對于膳食纖維食品的研究和應用自20世紀90年代開始掀起了高潮。例如，檸檬皮作為檸檬加工的副產(chǎn)品，是一種很好的膳食纖維來源，但是至今都未得到很好的利用。最近的研究顯示，多數(shù)慢性病如糖尿病、動脈硬化等與食物中攝入的膳食纖維含量較少有關。因此有必要開發(fā)安全高效的膳食纖維。葛根(PuerariaLobataOhwi)為豆科葛屬植物的塊根，含有纖維素、生物堿、黃豆貳元、黃豆試、葛根素等活性成分，具有多種保健作用。

關鍵詞：膳食纖維，功能性，降血糖，降血脂，消化吸收。Abstract:Alongwiththesocietydeveloping,people’sstandardoflivinghasbeen

improvedwithagreatextentin21century.Sobiteandsupisbeingbecomemorerefined.Butdiseasesarebecomingmoreandmoreprevalentsuchascardiovasculardisease,constipation,bowelcancer,diabetesmellitus,etal..Theconceptoffoodconsuminghasbeentransformed.Peoplepaidmuchregardonfunctionalitythanonsense.Thefunctionalfoodwouldbebecomingtheleadingfoodin21centurybydegrees.Dietaryfiber,asaclassesoffunctionalcomponentinfood,wasconsideredhadmanyspecialfunctionslikepreventionofcoloniccancer,hypertension,diabetesandsoon.Itwasthenamed“the7thnutriment”aftersugar,protein,fat,water,mineralandvitamin.Thedevelopedcountryhaspaidmoreattentiontoresearchandapplicationofdietaryfiberform1990s.

Forexample,dietaryfiber,agoodresourceofdietaryfibers,istheby-productofLemonprocessing.Butithasn’tbeenmadegooduseofsofar.Therecentresearchesindicatethatsuchchronicdiseaseasdiabetesandarteriosclerosisetc.areconcernedwiththedeficiencyofdietaryfibersinfood.Soitisverynecessarytodevelopsafe,functionalfoodofhighqualityanddietaryfibers.Atthesametime,Puerariaistheearthnutofleguminousplant,PuerariaLobataOhwi.Alotofstudiesindicatedthatfunctionalhealthcareingredientswerefoundinpueraria,suchascellulose,alkaloid,daidzein,daidzin,Pueraria,andsoon.

Keywords:Dietaryfiber,Functionality,Decreasebloodglucose,Decreaseblood

lipid，digestion-absorption.

一、膳食纖維的國內外研究現(xiàn)狀

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（一）國內研究現(xiàn)狀

我國對膳食纖維的制取技術研究、應用研究和生產(chǎn)尚處于起步階段，距發(fā)達

國家還有相當?shù)牟罹�。大體可分為四個方面：一是膳食纖維對人體生理效應的研究，如防治冠心病，治療肥胖癥，預防高血壓，治療糖尿病和抗胃腸癌癥，清除外源有害物質，抗氧化，清除自由基等等。二是關于膳食纖維源的分布和農(nóng)副產(chǎn)品綜合利用研究，就資源而言，我國目前主要集中在谷物、大豆殼、甘蔗等，近年來已有一些學者開始開發(fā)和研究百合膳食纖維資源。三是完善和提高膳食纖維工業(yè)制取方法研究，也包括膳食纖維改性研究。四是膳食纖維在食品加工中的應用研究。例如，對于葛根資源的開發(fā)利用尚處于初級階段，沒有形成系列產(chǎn)品，經(jīng)濟效益較低，表現(xiàn)為：一是制藥和淀粉生產(chǎn)過程相互分離。從干燥葛根中提取有效成分黃酮類化合物時放棄了淀粉的提取，從鮮葛根中提取淀粉時則未考慮黃酮類化合物的提取，殘渣均丟棄不用，而葛粉中只含有少量的功能活性成分，葛根中大部分有效成分仍保留在殘渣中。這種現(xiàn)狀造成了葛根資源在一定程度上的浪費。二是葛根功能食品的開發(fā)基本上還處于起步狀態(tài)。葛根是國家衛(wèi)生部認定的一種藥食兩用植物，全身是寶，經(jīng)濟價值極高。我國湘、粵、贛、云、貴、川、皖等省均有豐富的野生葛根資源，可供加工出口。但是，目前我國的葛根除少量以塊片狀原始材料作為藥用外，絕大多數(shù)處于自生自滅狀態(tài)，其深度開發(fā)實際上是一片空白。我國是葛根的資源大國，卻大多仍處于加工葛根粉、葛根粒、葛根飲料、黃酮浸膏等粗放型生產(chǎn)狀態(tài)，而對葛根殘渣當作垃圾傾倒，造成了葛根資源的浪費開發(fā)葛根殘渣資源，生產(chǎn)保健食品，不僅有益于食品種類的多樣化和人民健康，而且對繁榮林區(qū)和山區(qū)經(jīng)濟也有一定的推動作用。

可喜的是，在我國，到目前為止已有眾多科研機構和廠家推出多項膳食纖維加工技術和產(chǎn)品，如山西博奧科技有限公司與山西醫(yī)大、山西農(nóng)科院、山西農(nóng)大等研制開發(fā)的高復合纖維食品，杭州商學院研制的高纖維營養(yǎng)保健食品一一麥寶等。另外國內一些著名食品生產(chǎn)廠家如匯源、雀巢、喜之郎等，已經(jīng)在其產(chǎn)品中添加了膳食纖維，并推出“高纖維”概念。

（二）國際研究現(xiàn)狀

國外己研究的膳食纖維主要有六大類谷物、豆類、果蔬、微生物多糖及其它天然纖維和合成、半合成纖維，計30多個品種，其中實際應用于生產(chǎn)的已有10余種。西方發(fā)達國家在70年代就對膳食纖維進行研究與開發(fā)，主要集中在膳食纖維的加工工藝、理化性質及保健功能，現(xiàn)在美、英、德、法已形成一定產(chǎn)業(yè)規(guī)模，并在食品市場占有一席之地。美國成立了膳食纖維協(xié)會USDA(TheUnitedStatesDietary－fiberAssociation),在年銷售60億美元方便谷物食品中，約20%是富含膳食纖維功能食品。該國的科學家們利用現(xiàn)代的高新技術，以全美國最上乘的“棕金車前谷”為原料研制成功了“金谷纖維王”，其含有高達80%的纖維，是人們己知含高纖維的燕麥的5至8倍。這一高纖維食品在美國問世后很快風靡歐美等發(fā)達地區(qū)。美國著名的安利公司也推出了膳食纖維保健食品一一“紐崔萊蔬菜纖維素嚼片”。上述兩種美國高纖維食品都通過認證，并獲中國衛(wèi)生部頒發(fā)的保健食品批準證書，獲準在中國銷售。

二、目前對膳食纖維開發(fā)與研究存在的主要問題

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在我國，有著豐富的纖維素原料，可用于制備膳食纖維的原料很多。根據(jù)

文獻報道，目前用于制備膳食纖維的原料有小麥麩皮、玉米皮、玉米芯、大豆、米糠、馬鈴薯、豆腐渣、甘蔗渣、和車前草等約25種，但我國膳食纖維研究過于集中在谷物、大豆殼、甘蔗等資源，對于一些含有重要生理有活性物質的野生植物資源中的膳食纖維研究相對較少，膳食纖維來源不同，其組成、理化性質及保健功能均存在較大的差異。盡管近年來國內已有學者開始開發(fā)和研究百合膳食纖維，但也只是剛剛起步，我國對富含膳食纖維的野生植物資源還有待開發(fā)與研究。

在生產(chǎn)工藝上采用化學處理方法，會使主要的生理活性物質損失很大，因為強烈的溶劑酸、堿等處理和反復的水浸泡、沖冼和頻繁的熱處理導致了幾乎100％的水溶性纖維、50％到60％的半纖維素和10％到30％的纖維素被溶解損失掉，而膳食纖維中起重要生理功能的卻是可溶性纖維和半纖維素，加工工藝對膳食纖維生理功能的影響很大。如明顯減少纖維終產(chǎn)品的持水力和膨脹力，而膳食纖維在增加飽腹感、預防肥胖癥、增加糞便排出量、預防便秘等方面的作用與其持水力、膨脹力有密切關系，因此膳食纖維持水力和膨脹力的下降勢必會影響其生理功能的正常發(fā)揮。于此，在國外已采用醇法和酶法進行處理，但目前國內主要大多數(shù)還是采用化學方法處理，并且沒有規(guī)模性的生產(chǎn)企業(yè)。

三、膳食纖維的生理功能

膳食纖維是一種重要的功能性食品基料，它對人體的保健生理功能己被國內外大量的研究事實和流行病學調查結果所證實，其主要的生理功能概括起來包括

1、維持腸道結構、完善腸道功能

膳食纖維能維持腸道結構，完善腸道功能。膳食纖維經(jīng)結腸細菌酵解后產(chǎn)生能量，提供結腸黏膜所需能量的70％，調節(jié)胃腸道神經(jīng)系統(tǒng)功能、平衡激素水平、刺激消化酶分泌等。此外，它還可直接擴張結腸黏膜血管，促進結腸血管循環(huán)與腸蠕動。這些綜合作用的結果，能有效維持胃腸道的正常結構與明顯改善腸道功能紊亂。如果膳食中缺乏膳食纖維，則可引起胃腸道結構損害和功能障礙，使得某些疾病，如潰瘍性結腸炎等發(fā)病的危險性增加。2、平衡正常菌群、調節(jié)腸內環(huán)境

膳食纖維能平衡菌群、調理胃腸道內微環(huán)境。胃腸道內細菌是構成胃腸道內微環(huán)境的重要因子。人體腸道內細菌種類有很多，并且比例比較恒定。一般情況下，保持這些細菌的數(shù)量及細菌與細菌之間的正常比例對人體是有益的，這些有益菌能抑制某些病原菌如沙門菌、霍亂弧菌等生長，還能合成B族維生素和維生素K，是人體維生素的一個重要來源，結腸中一些腐生菌能產(chǎn)生致癌物質，可溶性膳食纖維經(jīng)結腸細菌酵解后，可產(chǎn)生短鏈脂肪酸，使結腸內PH值下降，促進腸道有益菌群生長和增殖，抑制有害腐敗菌的生長并減少有毒發(fā)酵產(chǎn)物的形成.可溶性膳食纖維的容水量大，可為腸內菌群提供理想的滋生場所，使腸內菌群在數(shù)量上得以增加.但當腸內菌群增生過度時，膳食纖維則能通過促進腸蠕動而加速其排出，由此維持了腸內菌群的動態(tài)平衡。此外，膳食纖維也維持腸黏膜的完整性，可防止腸內細菌透過腸壁向外移動而致病，從而有效保護人體。3、清除毒物、預防腸癌

膳食纖維能防止大腸癌。大腸癌是環(huán)境、飲食習慣，以及遺傳因素協(xié)同作用的結果，致癌物可起到推波助瀾的作用，而膳食纖維則通過清除腸道內致癌物，

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預防大腸癌的發(fā)生。實際上，人體腸道內經(jīng)常會有一些致癌物質，有些是內源性

的，如膽汁中的膽酸和鵝膽酸可被細菌代謝為次生膽汁酸和脫氧膽酸，兩者都是致癌劑和致突變劑。有些是外源性的，隨飲食進入人體，如燒烤或油炸魚、肉類食品產(chǎn)生的雜環(huán)類化合物等。這些致癌物數(shù)量少、濃度低時，并不足以促成癌癥，但如果患有便秘，致癌物長期積聚腸道，危險性就大大增加了。膳食纖維通過束縛膽酸和次生膽汁酸將之排出體外，因此可大大降低結腸中次生膽汁酸的含量，通過排便，可使致癌物質與腸壁接觸的機會減少，并促使起排出體外。此外，膳食纖維經(jīng)發(fā)酵可使腸道內酸性增加，或通過改變膽汁酸代謝，起到預防大腸癌的作用。

4、防治高血壓、心臟病和動脈硬化

長期的實驗研究和臨床資料證明，血清膽固醇含量的升高會導致冠心病，而膳食纖維的攝入可以降低膽固醇水平。關于膳食纖維能降低膽固醇的生理機理目前尚不完全清楚。有兩種說法。第一種說法認為血液中膽固醇來源于食物的外源性攝取和體內內源性合成，其主要分解代謝途徑是轉化為膽酸。膳食纖維束縛脂肪，增加糞便中的脂肪排出量，束縛膽酸，促進膽固醇轉化為膽汁酸產(chǎn)生丙酸，減少肝中脂肪積累和阻礙膽固醇的合成。膳食纖維能引起膽酸排泄的增加，從而增加了從膽固醇到膽酸的轉化率。如果膽固醇的合成速度不足以補償其轉化為膽酸的損失，則膽固醇的濃度就會下降。第二種說法認為膳食纖維本身能夠改變膽固醇的合成。5、治療糖尿病

大量研究顯示，糖尿病發(fā)病率高與膳食纖維攝入量低有很大關系，高膳食纖維飲食，尤其是可溶性膳食纖維如褐藻膠、卡拉膠、黃原膠等膠質的降血糖效果均較好。可溶性膳食纖維對糖尿病病情的控制是十分有效的，對于糖尿病患者，每天飲食中添加20g左右的膳食纖維，就可以很好地降低體內的血糖水平，使病情好轉。膳食纖維降低血糖的機理是增加腸液粘度，阻礙葡萄糖的吸收，束縛葡萄糖，降低腸液葡萄糖的有效濃度，影響淀粉酶對淀粉的降解作用，延長酶解時間，降低腸液中葡萄糖的釋放速度，改善神精末梢對胰島素的感受性，降低機體對胰島素的要求，從而降低糖尿病人的血糖水平。6、清“毒”排“廢”的清道夫

它是腸道清“毒”排“廢”的清道夫。膳食纖維在發(fā)揮防治便秘作用的同時，可協(xié)助人體清除腸道內毒性物質。腸道內細菌產(chǎn)生的各種酶，可分解食物殘渣，產(chǎn)生一些有毒物質，這是正常的生理現(xiàn)象。如蛋白質經(jīng)細菌分解后，可產(chǎn)生有臭味的吲哚、胺類、氨、硫化氫等，在正常情況下被人體少量吸收入血后，可在肝內轉化、解毒，對健康并無影響。但是，如長期便秘，則可使有毒物質在人體內聚集，超出肝臟解毒能力，此時就會引起慢性中毒，出現(xiàn)口苦、口臭、惡心、腹痛、腹脹等癥狀，患者面容憔悴伴有皮膚色素沉著、精神萎靡、失眠，影響生活、工作質量及社交活動。膳食纖維在腸道內起了一個“清道夫”的作用，它可將各種毒素吸附、稀釋、包裹，并促使其迅速排出體外。7、膳食纖維對維生素和礦物質吸收及影響

純的膳食纖維可能降低某些維生素和礦物質的吸收率，這是因為在小腸內纖維素將這些營養(yǎng)結合了。用純的膳食纖維研究鈣的吸收，表明可以降低鈣的吸收率，但是當這些被膳食纖維結合的鈣進入到結腸內，由于纖維被細菌酵解為短鏈脂肪酸，此酵解產(chǎn)物又在結腸和回腸中促進了鈣的吸收。體外實驗的結果表明各種膳食纖維均能抑制胰酶的活性，因而在一定程度上影響了碳水化合物、蛋

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白質和脂肪的吸收，也因此影響了營養(yǎng)素的水解，降低了維生素的吸收率。因此，

過多的攝入膳食纖維對人體健康也有一定的副作用，必須正確的認識和評價膳食纖維的生理功能及適宜攝入量。

四、膳食纖維的參考攝入量（DRIs）與膳食來源

（１）暫定的DRIs目前暫定的膳食纖維的推薦攝入量是根據(jù)中國營養(yǎng)學

會１９９９年提出的中國居民膳食指南及平衡膳食寶塔為依據(jù)，由指南中推薦的各類食物攝入量及其所提供的膳食纖維含量計算出中國居民可以攝入的膳食纖維的量及范圍。美國、英國及亞洲學者所提出的建議值為２０～３５g／d。（２）主要食物來源膳食纖維主要來源于谷、薯、豆類及蔬菜、水果等植物性食品，植物的成熟度越高，其纖維含量也就越多。谷類加工越精細則所含的纖維越少。我國居民自古以來以植物性膳食結構為主，膳食纖維攝入最較多，對預防一些慢性的發(fā)生有一定作用。我國一些代表性的食物中不可溶性膳食纖維（ＩＤＦ）的含量在１９９１年版的《食物成分表》中可查到，引用建議的折算系數(shù)可計算出總膳食纖維的參考性數(shù)據(jù)。

五、膳食纖維市場前景展望

纖維食品有“生命綠洲”之稱，近年國際食品結構正朝著纖維食品的方向調整。日本、美國的消費需求每年以10％的速度增長。在歐美市場，將可溶性膳食纖維加入食品中己經(jīng)流行了許多年，在日本、臺灣、韓國加入可溶性膳食纖維的食品銷量不斷增加。

在中國，已有一些飲品中添加了可溶性膳食纖維。可以肯定，在不久的將來，膳食纖維飲品或保健食品將在中國得到進一步發(fā)展。據(jù)有關資料統(tǒng)計表明，膳食纖維對于改善我國不同性別、不同年齡人群的營養(yǎng)狀況，具有無可替代的獨特作用。僅以老年人為例，我國老年人的數(shù)量已超過1億人，潛在的消費者以100萬人計算，每人每天補充膳食纖維4g，則年需求量達1460噸，僅此一項，市場銷售額就突破一億元。如果用于保健食品、醫(yī)院病人配餐的銷售，每年的需求量將更大。例如，葛根屬衛(wèi)生部公布的“藥食兼用食品”，既具上乘的保健療效功能，又可以作為糧食食用。野生葛根未受污染，也極少發(fā)現(xiàn)病蟲害，因此，葛根及其產(chǎn)品是理想的綠色食品。膳食纖維作為一種功能性食品的基料，以此為基礎的膳食纖維保健食品成為世紀的主導食品之一是不可阻擋的潮流，從葛根加工后的廢棄物葛渣中提取膳食纖維，在食品工業(yè)中也必將有著極為廣闊的前景，同時，這樣又提高了原料的經(jīng)濟價值，實現(xiàn)了資源的綜合開發(fā)與利用。以葛根膳食纖維為原料，可以開發(fā)出一系列功能性保健食品，如降血糖保健食品、減肥用保健食品、治療便秘用保健食品等。

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