水果渣中膳食纖維的研究進展

李，徐夢祥，楊寧寧

（蚌埠學院食品與生物工程學院，安徽 蚌埠233030）

膳食纖維（DF）是谷、豆等植物性食物中不能被胃腸道消化酶所消化，且不被吸收利用的多糖[1]。是多種復雜的有機物化合物，由纖維素、木質素、果膠、藻類多糖等組成。研究發現，膳食纖維有降低血清膽固醇、降血糖、改善腸道菌群、改善便秘、抗氧化活性和降低患癌的風險等作用[2-3]。我國是世界中最大的水果生產國，水果種植資源豐富[4]。而水果中膳食纖維含量豐富，所以水果可以作為提取膳食纖維的原料。對水果中膳食纖維的提取工藝、功能特性及應用進行簡要綜述，以期為后續相關科學研究提供參考。

1 水果中膳食纖維的提取工藝

膳食纖維的來源廣、性質差異大，提取方式多樣化[5]。主要介紹3種水果中膳食纖維的提取工藝，分別是化學法、酶法和超聲波輔助提取法。

1.1 化學法

化學分離法是將粗產品或原料磨碎、干燥后，采用化學試劑提取而制備各種膳食纖維的方式[6]。該方法操作簡單且迅速，但由于需要在高酸堿、高溫條件下進行，具有一定的危險性，且易對環境造成危害[7]。李慧蕓等人[8]采用化學法從光皮木瓜渣中提取水不溶性膳食纖維，確定了最佳工藝條件為料液比20∶1（mg∶g），NaOH濃度0.75 mol/L，提取時間70 min，提取溫度60℃，提取率為25.229%。李施瑤等人[9]研究發現，酸法和堿法都可用于紅樹莓果渣可溶性膳食纖維的提取，但堿法提取效果更勝一籌；通過響應面法獲得的堿法最佳提取工藝參數為NaOH質量濃度8.13 g/L，提取時間62 min，提取溫度40℃，料液比1∶25（g∶mL），平均得率為24.03%±1.01%。謝永紅等人[10]研究發現，影響蔗渣不溶性膳食纖維提取率的最主要因素是料液比，并得出了其最佳提取工藝參數為pH值5.5，料液比1∶20，提取溫度40℃，提取時間45 min，提取率為53.75%。利用蔗渣提取膳食纖維，可以延長甘蔗加工的產業鏈、提高資源利用率、減少環境污染，具有良好的經濟效益。

1.2 酶法

酶法是采用多種酶去除原料中膳食纖維以外的脂肪或蛋白質等雜質，最后獲得膳食纖維的方式。由于酶催化效率高、制備條件溫和、設備要求簡單、對有效成分破壞小，因此酶法提取工藝是一種較好的膳食纖維提取方式[11]。楊峰等人[12]通過采用酶堿法、純酶法從香蕉皮中提取膳食纖維的研究發現，NaOH溶液質量分數5%，水浴時間50 min，α-淀粉酶加酶量0.3 g，胃蛋白酶加酶量0.3 g可以使總膳食纖維提取率均達70%以上。楊輝等人[13]采取不同的方式從蘋果果渣中提取可溶性膳食纖維進行對比后發現，酸法和堿法存在所需原料多、程序復雜、污染環境等不足之處，而酶法和微生物法與之對比避免了這些不足，更具有良好的發展前景。徐崢嶸等人[14]研究得出酶法制備藍莓果渣膳食纖維的最佳工藝條件為在75℃條件下，添加0.3% α-淀粉酶；在45℃條件下，添加0.3%堿性蛋白酶。林杰等人[11]利用酶法制備蔗渣膳食纖維，獲得最佳工藝條件為混合酶0.3%（α-淀粉酶與蛋白酶質量比1∶3），在65℃下處理90 min，0.4%脂肪酶在50℃下處理60 min。

1.3 超聲波輔助提取法

超聲波輔助提取法又稱超聲波萃取，是利用超聲波空化作用、機械效應和熱效應等加速細胞內有效物質的釋放、擴散和溶解的一種提取方式[15]。李鵬沖等人[16]采用正交試驗優化了山楂水溶性膳食纖維超聲波提取工藝，獲得最佳工藝條件為超聲功率320 W，pH值4.4，超聲時間11 min，加酶量0.5%（纖維素酶5×104U/g，糖化酶1×105U/g，α-淀粉酶0.4×104U/g）。楊翠鳳等人[17]利用超聲波輔助酶法提取百香果籽可溶性膳食纖維，研究得到最優提取工藝參數為纖維素酶質量分數1.5%，超聲波功率120 W，溫度55℃，水浴時間160 min；驗證試驗證明了該工藝條件下百香果籽SDF得率可達5.12%。程明明等人[18]通過響應面法對超聲波輔助酶堿法提取西番蓮果皮膳食纖維的工藝條件進行優化，得出最佳工藝條件為超聲時間32.8 min，超聲功率355.5 W，超聲溫度37.3℃，提取率為53.07%。

2 水果中膳食纖維功能

膳食纖維作為“七大營養素”之一，其功能不可小覷。隨著科技水平的不斷提高，膳食纖維的各種功能也逐漸被人們所了解，水果中膳食纖維的功能也十分廣泛，可以有效改善脂肪變性和累積，具有潤腸通便、調節血糖、預防糖尿病、抗癌、降低膽固醇、減緩農藥毒害、抗氧化活性、清除自由基等作用。不同品種的水果中膳食纖維的生理功能不同[19]，并不是每一種水果都具有上述所有功能。各種水果中所含膳食纖維的種類各不相同，所以其生理功能和特性也會各不相同。

2.1 改善脂肪變性和累積

膳食纖維可以抑制高脂肪膳食引起的肝脂肪病變等問題，有效抑制脂肪變性和累積。果膠是一種廣泛存在于蔬菜和水果中的膳食纖維。Tuoping Li等人[20]對雄性昆明鼠，Rugang Zhu等人[21]對敘利亞金黃倉鼠關于山楂膳食纖維進行研究，均發現山楂果膠、山楂果膠低聚糖、山楂果膠高分子水解物可以改善脂肪變性、腎周脂肪的累積[22]。

2.2 潤腸通便

膳食纖維可以減少排泄物在腸道中的停留時間，促進腸道蠕動，潤腸通便。膳食纖維還可以預防長時間便秘而引起的痔瘡。陳洪雨等人[23]研究發現，山楂膳食纖維可以明顯縮短小鼠首粒排便時間、加大小鼠排便量等，從而促進小鼠小腸代謝并推動腸道廢棄物的排泄。王強等人[24]研究發現，擠壓膨化后的超微粉碎柚皮膳食纖維可以明顯降低大鼠血清的AI值和TC含量，即經超微粉碎后的高劑量柚皮膳食纖維具有良好的調血脂和潤腸通便的作用。此外，研究還發現500 mg/（kg·d）的山楂膳食纖維具有明顯降低小鼠血液、骨骼和肝臟中鉛含量的作用。

2.3 調節血糖，預防糖尿病

膳食纖維通過增加腸液黏度、可逆吸附葡萄糖、影響α-淀粉酶的降解，分別阻礙葡萄糖的擴散、降低葡萄糖在腸液中的濃度、降低葡萄糖的釋放速度以致血糖濃度降低[25]。Baodong Yao等人[26]研究發現，水果膳食纖維與患Ⅱ型糖尿病的相對危險度為0.77，其結果表明水果膳食纖維可以降低患Ⅱ型糖尿病的風險。

3 水果中膳食纖維的應用

3.1 面制品

目前，我國關于膳食纖維在焙烤食品中的研究有很多，其在面包、餅干等焙烤食品中的應用很廣泛[27]。楊輝等人[13]提出，蘋果渣水溶性膳食纖維可作為食品添加劑應用于面包、面條等食品中。孫海燕[28]通過正交試驗和單因素試驗，最終確定在曲奇餅干中添加6%的柑橘皮膳食纖維，不僅能改良餅干的質地構造，還能增加其營養成分和風味。此外，謝婧等人[29]通過試驗研究發現，在酥性餅干中添加4%柚皮可溶性膳食纖維可以改善酥性餅干的質構、風味和口感。膳食纖維可以吸收面包、餅干等水分，提高其持水力并改善其新鮮度和柔軟性。

3.2 乳制品

膳食纖維可以作為活性菌的營養源，在乳制品中添加膳食纖維可以使乳制品風味增加，還可以延長其有效期[30]。在酸奶中加入3%棗椰子膳食纖維，其接受度與普通酸奶幾乎相等，并且在加入棗椰子膳食纖維后，其營養價值更高。

3.3 膳食纖維微粉

在膳食纖維提取來源中，蔗渣是比較理想又便宜的原料。一般蔗渣的主要成分有纖維素和木質素等，但是這些成分不易被人體消化吸收。楊斌等人[31]將蔗渣進行粗粉碎、壓力處理等一系列處理后制得蔗渣膳食纖維微粉，從而使蔗渣膳食纖維易于被人體消化吸收。除此以外，蔗渣膳食纖維微粉還可以添加于焙烤食品中以增加口感和改善外觀，還可作為低熱量食品的原料。

3.4 脂肪替代物

脂肪替代物可以模擬脂肪潤滑口感并且不提供或提供微量能量，避免或減少了高脂肪對人體帶來的危害，又可以滿足人們對味蕾上的需求。研究表明，膳食纖維在一定情況下可以作為脂肪替代物，為保障人們的健康發揮作用。Maja T等人[32]用菊粉和柑橘膳食纖維生產出脂肪含量低的里昂香腸和肝香腸，通過消費者的反饋與相關試驗可知膳食纖維可以作為脂肪替代物。Yi Tian等人[33]研究發現，橘子膳食纖維可以改善酸奶的口感，而且從水化性相關性能的改善中了解到膳食纖維在脂肪替代物的應用前景。

3.5 其他方面

膳食纖維除了在食品方面有著廣泛的應用，在生活用品和生產工業上也可應用。張鷹等人[34]用柚皮果膠作為原料，制作出柚皮果膠可食性膜。該膜可以防止水分的散失，從而減少豬瘦肉的汁液流失；此膜還具有抑菌性和阻氣性，從而抑制豬瘦肉中微生物的生長。研究結果顯示其對豬瘦肉的保鮮效果略勝于市售的PE保鮮。還有研究人員發現并提出從柑橘和蘋果中提取的果膠可以用于凝膠的形成，還可以作為溶液的黏度增強劑。

4 關于水果中膳食纖維應用的展望

近年來，我國人民的飲食習慣發生了很大的改變，大中城市尤其是經濟較發達的沿海城市已出現了膳食纖維攝入不足的現象，并且產生一些相關的疾病（如肥胖癥、糖尿病等），所以膳食纖維的研究及應用問題亟待解決。水果種類豐富、資源廣泛，所以水果中膳食纖維的原料充足，且水果中膳食纖維的功能性廣泛，在食品工業領域及生產生活中的應用廣泛，所以開展水果中膳食纖維的相關研究非常有意義。當今世界的食品工業正在迅速變化，功能性食品的開發與研究正在發達國家形成高潮。作為功能性食品的基料品種繁多，但最熱門、最有普遍意義的是膳食纖維。但是，我國對膳食纖維的開發仍處于起步階段[35]，市場中供消費者選擇的膳食纖維產品種類不多、口味不全，不能完全滿足消費者的需求。雖然水果中膳食纖維具有良好的發展前景，但仍然需要科學工作者不斷地進行深入的研究，逐步改善膳食纖維發展的現狀，研發出健康的膳食纖維相關產品。