水果中膳食纖維提取方法研究進展

張 靜，黃 月

（重慶化工職業學院環境與質量檢測學院，重慶 401228）

近年來，富含膳食纖維類食品的開發與研究成為熱門領域。膳食纖維（dietary fiber，DF）被譽為“第七營養素”，對人體有著重要的生理功能。目前，中國營養學會將膳食纖維定義為在人體內不易被消化酶消化的多糖類食物成分的總稱[1]。膳食纖維按照其溶解性不同可分為可溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）和不溶性膳食纖維（insoluble dietary fiber，IDF）[2]。水果中的膳食纖維主要有增加飽腹感、維持腸道的菌群平衡、提高機體免疫力、預防腸道疾病和腸道癌、控制血糖、降低血液中膽固醇水平和解毒等作用[3]。

目前，以水果為原料用不同方法提取膳食纖維的的基礎研究很多，本文將主要對近年來水果（果渣、果皮等）中膳食纖維的提取方法進行總結，為膳食纖維的進一步開發和利用提供參考。

1 水果中膳食纖維的提取方法

1.1 化學法

化學法是指用干燥、粉碎，再經相應的化學試劑脫雜處理后，在酸性或堿性條件下提取得到水溶性膳食纖維的方法[4]，根據工藝不同可以分為酸法、堿法以及絮凝劑法等[5]。化學法是目前食品工業中應用最廣泛的方法之一，但該法具有膳食纖維提取物純度不高、污染環境等缺點。

李施瑤等[6]研究紅樹莓果渣化學法提取可溶性膳食纖維的最佳工藝，采用酸法和堿法進行，從水溶性膳食纖維提取物的純度初步判斷較優的化學提取方法。結果表明，兩種工藝條件下的平均得率分別是21.45%±2.3%和3.39%±0.68%，平均純度分別為73.84%和76.17%。杜彬等[7]利用響應面法對葡萄皮渣中可溶性膳食纖維的酸法提取工藝進行優化，建立影響因素數學模型，采用0.4 mol/L 鹽酸在75 ℃下提取90 min，最終得到可溶性膳食纖維實測得率為47.56 mg/g，與預測值接近。郭涵博等[8]使用鹽酸提取菠蘿皮SDF 的最佳工藝為料液比1∶20（g/mL），酸濃度0.45 mol/L，提取溫度70 ℃，提取時間90 min，提取次數3 次，在此提取工藝條件下，菠蘿皮SDF的提取率為16.15%。文攀等[9]以菠蘿蜜、洋蒲桃、莽吉柿、番荔枝為原料，用化學結合酶法對其膳食纖維進行制備，并利用掃描電鏡、紅外光譜和化學分析等方法進行結構表征和理化性質分析。結果表明，膳食纖維含量從大到小的順序為番荔枝、洋蒲桃、菠蘿蜜、莽吉柿，這幾種水果中可溶性膳食纖維含量最高是洋蒲桃，不可溶性膳食纖維含量最高是番荔。鄒蘭等[10]以蘋果梨渣為原料，采用正交試驗設計，確定了蘋果梨渣中膳食纖維的最佳提取工藝為NaOH 濃度0.035%、處理時間60min、處理溫度40 ℃，此時平均提取率可達59.7%。

1.2 物理法

物理法主要是指采用物理方式提取膳食纖維，如超聲波提取法、微波法、超微粉碎法、擠壓膨化法等[11]。物理法能夠較好地保留膳食纖維的活性，提高膳食纖維的提取率，提取時間短，被廣泛使用。

姜翠翠等[12]采用超聲輔助優化提取番石榴中的可溶性膳食纖維,在單因素試驗基礎上以可溶性膳食纖維提取得率為考察指標，得到用最佳工藝參數為pH 2.94、提取時間40.36 min、提取溫度50.02 ℃、液料比值14∶1（mL/g）、超聲波功率240 W，此時提取率為17.2%。夏潔等[13]以刺梨果渣為原料，采用超聲波輔助提取不溶性膳食纖維（IDF），結果表明，在超聲功率184 W、提取時間14.7 min、提取溫度49.5 ℃時，刺梨果渣IDF 的最大得率為76.00%，表明優化超聲輔助提取刺梨果渣IDF 具有準確性和可靠性。Basanta 等[14]利用浸提法提取李子中的果膠，2h后提取率達12%。Guo等[15]采用高壓法在壓力500MPa、溫度55 ℃、提取時間10 min 下，臍橙皮中果膠得率達到20.44%。蔣緯等[16]對野木瓜的研究發現，微波法提取的野木瓜SDF 和IDF 能較好地保持其還原能力和抗氧化能力，從提取時長、能耗、成本等方面都充分體現了其優勢，該方法提取的野木瓜膳食纖維清除DPPH 自由基的能力最高，達到24.19%，且微波法提取的SDF 羥自由基清除率最高，達20.6%。

1.3 酶法

酶法是利用酶釋放出游離的膳食纖維，同時去除原料的其他成分的一種方法[17]，目前常使用的酶有蛋白酶、纖維素酶、半纖維素酶等[18]。酶法提取膳食纖維的工藝簡單，所得膳食纖維提取率和純度均很高，但成本較高。

薛山[19]通過優化試驗表明蛋白酶用量0.21 mL/g 皮渣，在淀粉酶作用溫度67 ℃，糖化酶溫度64 ℃條件下，所提取的IADF 抗氧化效果最顯著。該研究為植物性食品中IADF 及其產品的研發、應用與推廣提供了一定的理論參考和創新依據。周淑儀等[20]以百香果廢棄物為對象采用纖維素酶法提取可溶性膳食纖維，采用正交試驗設計優化可溶性膳食纖維的提取工藝，在一定工藝條件下，可溶性膳食纖維的提取率可達21%，為其商業生產中的應用提供理論依據。酶法同樣能夠有效提取柑橘皮渣中的的非水溶性抗氧化膳食纖維（IADF）。

火龍果果皮是SDF 膳食纖維良好來源，纖維素酶法是一種安全高效提取方法[21]，采用優化后濃度為0.54%的纖維素酶在50 ℃下進行提取，實測得到火龍果皮SDF的提取率為19.81%，與預測值相符，說明纖維素酶法可充分提高膳食纖維提取率。劉銘等[22]考察了纖維素酶法水解制備芒果皮中可溶性膳食纖維的工藝，當纖維素酶用量為2.7 U/mL，提取時間2.5 h，提取溫度為55 ℃時，芒果皮中的可溶性膳食纖維提取率為18.3%。陳小舉等[23]以碭山梨渣為原料，用半纖維素酶水解法從梨渣中提取可溶性膳食纖維，利用響面優化法優化工藝，最終采取最優工藝得到梨渣中可溶性膳食纖維的提取率為15.21%。經檢驗證明酶法提取可溶性膳食纖維是合理可靠的，酶法提取椪柑渣可溶性膳食纖維提取率達32.53%[24]，酶法輔助提取蘋果梨渣可溶性膳食纖維得率為15.31%[25]。

1.4 微生物發酵法

微生物發酵法是利用微生物液體發酵產生的酶，將蛋白質、淀粉和脂肪等雜質進行分解，從而提取水溶性膳食纖維的一種有效方法[26]。該方法安全性高、成本低、品質高[27]。目前主要選擇保加利亞乳酸桿菌和嗜熱鏈球菌作為發酵菌種。如令博等[28]以葡萄皮渣為原料，采用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌混合菌為發酵菌種，得到葡萄皮渣可溶性膳食纖維的產率為17.25%左右，所制葡萄皮渣膳食纖維素的膨脹力、持水力和持油力均得到提高。蔣麗等[29]選擇乳酸菌和綠色木霉作為發酵菌種，利用微生物發酵法從檸檬果渣中提取膳食纖維，通過研究對比兩種發酵菌種制備檸檬果渣膳食纖維的含量，顯示用綠色木霉進行發酵得到的膳食纖維含量比乳酸菌發酵的高，提取率達88.3%。黃曉兵等[30]以芒果皮為原料，采用1∶1 比例混合的保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌作為發酵菌種，在38 ℃溫度下發酵3 h，芒果皮中膳食纖維得率達到31.74%，與芒果皮干粉相比，發酵法生產的膳食纖維的含量更高。杜斌等[31]利用發酵法制取藍莓果渣中的可溶性膳食纖維，以乳酸菌作為發酵菌種，結果表明乳酸菌發酵法制備藍莓果渣可溶性膳食纖維的最佳工藝為接種量12%、料液比1∶6（g/mL）、發酵溫度34 ℃、發酵時間48 h 以及pH 6.0，此條件下可溶性膳食纖維提取率為15.92%，發酵法得到的膳食纖維各項評價指標均優于未發酵的。

為了提高梁平柚柚皮的綜合利用率，顧欣等[32]設計優化乳酸菌發酵法制備梁平柚皮中不可溶性膳食纖維的工藝參數，提取率達58.65%，用發酵法得到的柚皮不溶性膳食纖維的持水力、膨脹力、吸附不飽和脂肪酸的能力、吸附和脂肪酸的能力、吸附固醇能力及金屬螯合能力較柚原料均有26%～65%的提高。周笑犁等[33]研究了刺梨果渣可溶性膳食纖維的發酵工藝，采用1∶1 比例混合的保加利亞乳酸桿菌與嗜熱鏈球菌作為發酵劑，發酵時間48 h、料液比1∶25、發酵溫度40 ℃時，可溶性膳食纖維的得率為16.81%，經發酵法制備的膳食纖維持水力和膨脹力均得到提高。

2 小結與展望

我國擁有豐富的食品加工副產物資源，尤其膳食纖維廣泛存在于在各類水果的果皮果渣中，將水果作為提取原料，具有廣闊的應用前景。化學法是現階段工藝最成熟、應用最廣泛的方法，但對膳食纖維的結構會造成改變，并對環境造成一定污染。因此，未來仍需對水果中膳食纖維的提取工藝進一步進行優化，使其向更加高質、高效、綠色的方向發展，系統研究更加有利于生產和環保的方法。對比發現，用新型技術輔助下的物理法，或改良工藝、控制成本的酶法，以及微生物發酵法都是取代傳統化學法的新方法，新的方法不但可以提高膳食纖維的提取率，還可以提高膳食纖維的持水力、膨脹力等，有利于膳食纖維在食品產業中的進一步發展。