（农产品加工及贮藏工程专业论文）雷竹笋膳食纤维的制取工艺及其特性研究.pdf

论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行研究工作所取 得的成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，学位论文中不包 含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四川农业大学 或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意 研究生签名：年月日 关于论文使用授权的声明 本人完全了解四川农业大学有关保留，使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、 缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文同意四川农业大学可以用不同方式在不同媒体 上发表，传播学位论文的全部或部分内容 研究生签名： 导师签名： 月日 浙铲 j u 年 四川农业大学硕士论文2 0 0 5 摘要 本文以雷竹笋为原料，对雷竹笋加工后的下脚料进行研究，探讨制备膳食纤 维的工艺技术路线，并对产品膳食纤维含量及主要功能性质进行了分析，这对雷 竹笋实现综合利用，充分发挥其经济价值具有重要的现实意义。 本研究分别采用化学法处理和绿色木霉发酵两种方法制取雷竹笋膳食纤维， 对两种方法所得产品的色泽、风味、成分及功能性质等进行了分析比较。结果表 明：发酵法得到的膳食纤维在上述各方面均优于化学法 通过四因素三水平正交实验，筛选出最佳发酵条件为：温度3 2 ( 2 ，培养时间 4 8 h ，p h 为7 0 ，接种量为8 。在最佳条件下制取膳食纤维产品，对它们的化学 组成，包括粗蛋白、淀粉、灰分、可溶性膳食纤维、不可溶性膳食纤维和总膳食 纤维进行了测定结果表明发酵产品的可溶性膳食纤维比原粉有大幅度的提高。 蛋白质含量有所下降。 在p h 2 0 条件下，测定了样品对重金属的最大束缚量，与原粉比较，发酵法 样品及化学法样品对c 矿、p b 铆c u ”的最大束缚量均有提高发酵样品对c 矿、 p b ”和c u ”的最大束缚量分别为3 8 8 、3 7 4 、3 5 3l im o l g ：化学法样品对c d 、 p b ”和c u 2 + 的最大束缚量分别为3 5 5 、3 4 8 、3 3 6um o l g ；而原粉对c 矿、p b 和c u 的最大束缚量分别为3 0 4 、3 0 7 、2 9 1l im o l g 发酵样品的持水性、持油性、溶胀性及结合水力分别为7 8 2 、l - 0 5 、4 4 0 和5 6 7 9 g ，而化学法样品的持水性、持油性、溶胀性及结合水力分别为5 3 0 、 0 8 9 、3 6 2 、和4 8 8 9 g ，均比原粉的相应指标高 通过动物实验，研究膳食纤维对小鼠排便情况的影响。0 5 、0 8 或i 2 9 l k g d 雷笋发酵膳食纤维，可增加小鼠的粪便排泄量和粪便含水量。化学法膳食纤维也 有类似的作用。当发酵膳食纤维剂量增加时其粪便排泄量随之增加，但粪便含水 量无明显变化 关键词：雷竹笋绿色木霉膳食纤维发酵 t h e s i sf o rm i s t e r sm 粤 雷笋瞒食纤维的制备及其特性研究 s t u d i e so np r e p a r a t i o na n dp r o p e r t i e so f d i e t a r yf i b e r o f b a m b o o ( p h y l l o s t a c h y sp r a e c o xf - p r e v e y n a l i s ) s h o o t p r o c e s s i n ga n ds t o r a g ee n g i n e e r i n go f f a r m p r o d u c t s a b s t r a c t d i e t a r yf i b e rh a sb e e nd e f i n e da sr e m n a n t so f p l a n tc e l l sr e s i s t a n tt oh y d r o l y s i sb y h u m a na l i m e n t a r ye n z y m e , a n di t sm a i nc h e m i c a lc o n s t i t u e n t sa r ch e m i e e l l u i o s e s ， c e l l u l o s e 1 i g n i n , p e c t i n , g u m sa n dw a x e s t h e r ea 坞t h r e em a i nm e t h o d st op r o d u c e d i e t a r yf i b e re n z y m i c a l l y , c h e m i c a l l ya n dp l a y s i c a l l y w es t u d yt h ep r o c e s s i n go fe x t r a c t i o no fd i e t a r yf i b e rf r o mp h y l l o s t a e h y sp r a e c o x f p r e v e y n a i i sb yt d c h o d e r m av i r i d ea n dc h e m i c a lt r e a t m e n t c o m p a r e dw i t hc h e m i c a l f i b e r ，l u s t e r 、f l a v o r 、f u n c t i o nn a t u r ea n dt h ec h e m i c a lc o n t e n t so f f e r m e n t a t i o nf i b e r a r es u p e f i o r e r p a r a m e t e r s o ff e r m e n t a t i o na r ei n v e s t i g a t e db yt h eo r t h o g o n a le x p e r i m e n t o r t h o g o n a lt e s t s r e s u l t e d i no p t i m u mf e r m e n t a t i o nc o n d i t i o n s 鹊f o l l o w s ：8 t r i c h o d e r m av i r i d e ，a t3 2 ( 2 ，a tp h t , f o r4 8 h c o m p a r e dw i t hr a wm a t e r i a l s ，t h ec h e m i c a lc o n t e n t so ff e r m e n t a t i o np r o d u c t s h a v ec h a n g c d t h ea m o u n to fp r o t e i nh a sc u td o w n w h i l et h ea m o u n to fs o l u b l e d i e t a r yf i b e rh a sa r i s e n , a n dt h ea m o u n t so f s a l ta l s oi n c r e a s e w ed e t e c tt h ee f f e c to ff e r m e n t a t i o nf i b e ra n dc h e m i c a lf i b e ro na b i d i n go f h e a v y m e t a l s t h ec a p a c i t i e so f f e r m e n t a t i o nf i b e rf o ra b i d i n gc d 2 + p b 2 + a n dc u 2 + a r e3 8 8 ， 3 7 4 、3 5 3i lt o o l g ：t h ec a p a c i t i e so f c h e m i c a lf i b e ra r e3 5 5 、3 4 8 、3 3 6i lm o l g t h e c a p a c i t i e so fl a wm a t e r i a l sa r e3 0 4 、3 0 7 、2 9 1l im o l g c o m p a r e dw i t l lr a w m a t e r i a l s ，t h es c a v e n g i n gc a p a c i t i e so f t w ok i n d so f f i b e rf o rc a 2 + p b 2 + a n dc u 2 + h a v e e l e v a t e t h ew h c ，o h c ，s w c ：w b co f f e r m e n t a t i o nf i b e ra r er e s p e c t i v e l y7 8 2 、1 0 5 、4 4 0 和s 6 7 9 g ，t h ew h c , o h c ，s w c , w b co ff e r m e n t a t i o nf i b e ra r e s p e c t i v e l y5 3 0 、 0 8 9 、3 6 2 、和4 8 8 9 g , a n dt h e s ea r eb i g g e rt h a nt h o s eo f r a wm a t e r i a l s t h ed e f e c a t i a o na n df e c a lw a t e rc o n c e n tw 雠i n c r e a s e di nr a t sw h e nt r e a t e dw i t h 2t h e s i sf o rm a s t e r sm 它m 四川农业大学硕士论文2 0 0 5 g a s t r i ci n t u b a t i o no f0 5 ，0 8o r1 2 9f e r m e n t a t i o nf i b e r k gb o d yw e i g h te v e r yd a y o 8 9c h e m i c a lf i b e r k gb o d yw e i g h tt o o kt h es i m i l a re f f e c t t h eg r e a t e rd o s eo f f e r m e n t a t i o nf i b e r , t h em o r eo b v i o u se f f e c t s0 1 1d e f e c a t i o n , b u tn o ts oo b v i o u so nf e c a l w a t e rc o n c e n t k e yw o r d s ：p h y l l o s t a c h y sp r a e e o xf p r e v e y n a l i s ，t r i c h o d e r m av i r i d e ，d i e t a r y f i b e r ，f e r r a e n t a d o n t h e s i sf o rm t e r sd e g r e e 3 雷笋膳食纤维的制备及其特忭研究 中文 膳食纤维 总膳食纤维 水溶性膳食纤维 不溶性膳食纤维 租纤维 非淀粉多糖 酸性洗涤剂纤维 中性洗涤剂纤维 持水力 持油力 吸水膨胀力( 溶胀性) 结合水力 世界卫生组织 文中缩写符号说明 英文 d i e t a r yf i b e r t o t a ld i e t a r yf i b e r s o l u b l ed i e t a r yf i b e r i n s o l u b l ed i e t a r yf i b e r c r u d ef i b e r n o n - s t a r c hp o l y s a c c h a r i d e s a c i dd e t e r g e n tf i b e r n e u t r a ld e t e r g e n tf i b e r w a t e rh o l d i n gc a p a c i t y o i lh o l d i n gc a p a c i t y s w e l l i n gc a p a c i t y w a t e rb i n d i n gc a p a c i t y 联合国粮农组织 美国职业分析化学家协会 美国谷物化学家协会 国际菌种保藏联合会 中国工业微生物菌种保藏中心 缩写符号 d f t d f s d f i d f c f n s p a d f n d f w h c o h c s w c w b c w h 0 f a 0 a o a c 从c c w f c c c i c c 4 t h b f o r m “嘲 d e 旷 四川农业大学硕士论文2 0 0 5 1 、前言 人类社会进入了全新的2 1 世纪科学技术的日益发达，既为人类的生存和 发展带来了很大帮助，但同时也带来了诸多新的困惑和忧虑。工业发展带来空气、 水源、土壤的污染，人们的生存环境日趋恶化。很多恶性疾病也呈明显上升趋势 这些部促使人们更加关注自身健康与饮食的相互关系。功能性食品正是在这种背 景下问世的传统的观点认为：食品具有提供营养和享受两种功能，也就是食品 要满足人们的感官刺激和食用品质。功能性食品的出现给食品工业注入了新的内 容。所谓功能性食品就是强调这类加工食品中的某些成分具有调节人体生理活 动、增强防御免疫能力、预防疾病和促进康复等方面的调节功能。目前，尽管世 界各国具体使用的措词有所不同，但强调食品具有这种第三功能，已为全世界所 公认目前国内外市场掀起一股功能性食品的研究与生产的热潮，很多专家学者 认为它将成为2 l 世纪的主导食品 在众多的功能性食品中，膳食纤维是研究开发的热点医学研究确认高糖、 高脂肪、低膳食纤维的饮食结构是导致现代文明病的重要原因而研究发现膳食 纤维具有较强的持水、持油能力，能螯合消化道中的胆固醇、卟啉和重金属，阻隔 致癌物的产生，促进肠的蠕动，利于废物的排出，减少有害物质的吸收，具有类似 填充剂的容积作用，并能降低食物中能量的浓度，而且还是微生物在大肠中进行 发酵的基质等等。所有这些特有的物化性能对人的生理功能有着极其重要的作 用。现代流行病学研究资料表明高纤维膳食反映了更为健康的生活方式高纤维 膳食的研究、开发和应用愈来愈受到西方各主要国家的高度重视医学界、营养 学界、食品工业界都对此作了大量的研究【”我国膳食纤维研究工作起步较晚， 高膳食纤维食品至今仍然非常缺乏，且多侧重于谷物类膳食纤维的研究翻有关 水果、蔬菜膳食纤维方面的研究报道尚不多见。竹笋是一种深受我国人们喜爱的 传统食品，它营养丰富，不仅含有多种氨基酸、维生素、矿物质。而且膳食纤维含 量办相当高，是一种理想的膳食纤维原料。我国竹笋资源丰富，本文就对优质笋 用竹种之一的雷竹笋中的膳食纤维进行系统研究 1 1 膳食纤维的定义 长期以来，人们一直使用租纤维这个概念，认为粗纤维不能被人体消化吸收， t h u i sf o rm a 咖q - t sd 馏r h 5 雷笋膳食纤维的制备及其特性研究 没有任何营养价值，对维持健康也没有意义1 9 2 9 年m c c a n c e 和l a m e n c e 首先 发现了“不可利用的碳水化合物”，这应是文献上最早对食品中纤维的认识和描 述1 9 5 3 年，h i s p s l e y 率先提出“膳食纤维”( d i e t a r yf i b e r 。d f ) 的术语， 把构成植物细胞壁的纤维素( c e l l u l o s e ，c e l ) 、半纤维素( h e m i c e l l u l s o e 。h c ) 及木质素( l i g n i n ) 等成分统称为d f ，并提出d f 能降低孕妇毒血症的假说 1 9 7 2 年t r o w e l l 给d f 定义为“完全不能被消化道酶水解的植物细胞的框架 残留部分”。存在片面性1 9 7 4 年修正为“抗人体消化酶水解的植物组分” 1 9 7 6 年他又拓宽了d f 的定义，认为“d f 是不能被人体消化酶水解的多糖和木质 素”例，d f 包括纤维素、半纤维素、木质素、树胶、人造纤维素、海藻胶、寡 糖、果胶、蜡质、角质和木栓质【4 】。t r o w e l l 建立了大量d f 与健康相关的假说， 认为d f 的摄入与结肠癌及心脏病的发生呈负相关。膳食纤维假说为d f 的研究拉 开了序幕 至1 9 7 6 年止，d f 的定义已被拓宽到包括所有不可消化的多糖( 主要为植物 性) ，如胶质、粘胶、寡糖、果胶等，这属于生理学的定义，即基于可食性及抗 消化性p l 。这个定义为营养学家、分析学家进行生理功能和测定方法的研究提供 了明确的方向。 在1 9 7 9 年第9 3 界美国职业分析家协会( a o a c ) 年会上，p r o s k y 和h a r l a n d 提出应在学术界将d f 定义及测定方法标准化的建议，这一号召引起世界范围内 膳食纤维研究的热潮，产生了大量的测定方法。1 9 8 1 年加拿大渥太华举行的a o a c 春季工作会议上就此达成共识，认同t r o w e l l 的定义，并确立d f 定量方法 1 9 8 4 年，a o a c 年会以酶一重量法分别对食品中总纤维、不溶性纤维、可溶性 纤维进行了测定，为不溶性纤维、可溶性纤维生理功能的研究提供了强有力的手 段。随着研究的深入，以前的定义显然有所局限，没有包括那些存在于动物和微 生物体内及人工合成或半合成的膳食纤维1 9 8 7 年e n g l g s t 等人提出以“非淀 粉多糖( n o n s t a r c hp o l y s a c c h a r i d e s ，n s p ) ”来代替“非消化性残余”的更 为妥帖的表述。1 9 8 8 年a o a c 法经实验室问研究并获最后通过，为国际间膳食纤 维的研究、食品标签和标准制定提供了依据 1 9 9 5 年突尼斯a o a c 会议认为，d f 应包括抗性寡糖，同年，f a o 和w h o 的营 养法典委员会采纳的定义是“d f 是不能被人体消化道酶消化的植物或动物可食 6 t h e s i s f o r m 咖，i m 2 m 网川农业大学硕士论文2 0 0 5 部分，且可用a o a c 9 8 5 2 9 和a o a c 9 9 1 4 3 方法检测出”d f 是否应包括动物性 食物这点直到2 0 0 0 年所有的营养法典委员会也未达成完全一致【3 1 2 0 0 1 年3 月，美国谷物化学家协会( 从c c ) 对d f 的定义是：d f 是植物的可 食部分，或类似的碳水化合物，它们不能被人体消化道的酶分解，但只是在口腔、 胃及小肠内不被消化，可以在大肠内全部或部分发酵( 从这个意义上说，膳食纤 维的净能量不严格等于零) 【6 l 。它包括多糖、寡聚糖、木质素及植物基质( f o o d a n dn u t r i t i o n ，b o a r di n s t i t u t eo fm e d i c i n e ，2 0 0 1 ) 。但不包括动物性食物 中的不可消化部分阴 几十年来，d f 的概念和范围有一定变化，但大体还是将生理作用和化学组成 二者结合起来目前普遍接受的定义是把美国职业分析化学家学会( a o a c ) 的测 定方法( a o a c 9 8 5 2 9 和9 9 1 4 3 ) 作为一种事实上的定义嘲。 综上所述，人们对膳食纤维的认识经历了一个曲折的过程二十世纪七十 年代以前，d f 被认为是一种“粗糙的成分”。没有任何营养价值。现在人们认识 至i j d f 是一种对人类有积极作用的营养素，缺乏d f 会对人体健康产生不良影响。营 养专家将其列为。第七营养素”，1 9 9 1 年w h o 专家组在日内瓦也将d f 推荐入“人 群膳食营养目标”【9 1 。 由定义也看出膳食纤维与粗纤维的本质区别。传统意义上的“粗纤维( c r u d e f i b e r ) ”是指植物经特定浓度的酸、碱、醇或醚等溶剂作用后的剩余的残渣，强 烈的溶剂处理导致了几乎1 0 0 的水溶性纤维，5 0 6 0 的半纤维素和1 0 3 0 的纤维素被溶解损失掉。对于同一种产品，其粗纤维含量与总膳食纤维含量往往 有很大的差异，两者之间也没有一定的换算关系【 1 2 膳食纤维的分类 膳食纤维是一种复杂的混合物，随来源不同其组成会有很大的不同其分类 方法众多 1 2 1 根据溶解性分类 d f 按其溶解性不同可分为可溶性膳食纤维( s o l u b l ed f s d f ) 和不可溶性 膳食纤维( i n s o l u b l ed f ，i d f ) ，二者的总和统称总膳食纤维( t o t a ld f ，t d f ) i d f 是指不被人体消化酶消化且不溶于热水的那部分膳食纤维它主要是细胞 壁的组成成分，包括纤维素、半纤维素和木质素，有饱腹感和增加便量的特点； t h bf o rm s 协r id e g r e e7 雷笋膳食纤维的制备及其特性研究 s d f 是指不被人体消化酶消化，但可溶于温水或热水且其水溶液又能被乙醇再 沉淀的那部分膳食纤维它主要指植物细胞内的储存物质和分泌物( 1 n ，还包括 部分微生物多糖和合成类多糖，如果胶、瓜儿豆胶、葡聚糖和真菌多糖。有持 水性、粘稠性和发酵性的特点【1 2 1 现己知道s d f 的作用主要为：增加肠道的过渡时间；延续胃排空；减轻葡 萄糖在小肠内的吸收、调节血脂、血糖及益生菌丛而i d f 主要的作用为：降低 肠道过渡时间；增加粪便体积l n l 。不同的膳食纤维成分有不同的物理性质和生理 作用，见表i 因此p r o s k e y 认为膳食纤维是一种功能性食品碍】 表1膳食纤维的物理特性及生理作用 t a b l el p h y s i c a lp r o p e r t i e sa n dp h y s i o l o g i c a la c t i o no f d i e t a r yf i b e r 所有植物性食品均含有水溶性纤维和水不溶性纤维，但其水溶性纤维和水不 溶性纤维的含量却有很大差异例如谷物中水不溶性纤维含量高，而水溶性纤维 含量低，水果中的水溶性纤维含量高，而水不溶性纤维少，豆类、燕麦和大麦中 的水溶性与水不溶性纤维的比例则比较均衡【1 4 1 1 2 2 根据在大肠内的发酵程度分类 d f 可被人体大肠内的菌群所发酵，但不同的d f 被发酵的程度不一样，可分 为部分发酵类纤维和完全发酵类纤维部分发酵类纤维包括：纤维素、半纤维素、 木质素、植物蜡和角质等；完全发酵类纤维包括：1 3 一葡聚糖、果胶、瓜儿豆胶、 阿拉伯胶、海藻胶和菊粉等一般来说，完全发酵类纤维多属s d f ，而部分发酵 类纤维多属i d f 。但也有一些例外，如c m c ，它虽然易溶于水，但几乎不被大肠 内菌群所发酵【i s l 1 2 3 根据在植物体内的不同功能分类 s t h e s i sf o rm 椭r sd 罐r 四川农业大学硕士论文2 0 0 5 根据d f 在植物体内的不同功能，又可将其分为：结构性多糖类，主要有细 胞壁的相关物质组成，。包括纤维素多糖、半纤维素多糖及果胶多糖等；结构性非 多糖类，主要成分为木质素，木质素化学组成属芳香族碳氢化合物，只是天然存 在的木质素大多与碳水化合物紧密结合在一起，很难将之分离开来；非结构性多 糖类，主要是细胞壁内的分泌物，如树胶、胶浆及部分多糖类物质f 垌 1 2 4 根据定义分类 2 0 0 1 年1 月，膳食纤维定义委员会提交给从c c 一份名为( t h ed e f i n i t i o n o fd i e t a r yf i b e r 的报告，报告中根据定义将d f 分为：非淀粉多糖和抗消化 的低聚糖类，包括纤维素、半纤维素( 阿拉伯木聚糖、阿拉伯半乳聚糖) ，果聚 糖( 菊粉、低聚果糖) ，树胶、粘浆和果胶：相似的碳水化合物类，包括抗消化 糊精( 抗消化的麦芽糊精和马铃薯淀粉糊精) 、合成的碳水化合物类( 葡聚糖、 甲基纤维素) ；木质素；相关植物物质类，包括蜡质、肌醇六磷酸、角质、皂角 苷、软木脂和单宁 1 2 5 根据来源分类 植物性来源：纤维素、半纤维素、木质素、果胶、阿拉伯胶、愈疮胶、半乳 糖甘露聚糖等；动物性来源：甲壳素、壳聚糖、胶原等；海藻多糖类：海藻酸盐、 卡拉胶、琼脂等；微生物多糖：真菌多糖、黄原胶等：合成类：羧甲基纤维素等。 来源不同的膳食纤维其化学本质的差异也很大其中植物是膳食纤维的主要来 源，也是研究应用最多的一类 1 3 膳食纤维的理化特性 膳食纤维具有些独特的理化特性，对其生理功能起着重要的影响【m 主要 包括五个方面 1 3 1 高持水力 膳食纤维化学结构中含有很多亲水基团，因此具有很强的持水力其大小根 掘纤维的来源、加工方法以及测定方法的不同而不同，一般在自身重量的1 5 2 5 倍之间很多研究表明，膳食纤维的持水性可以增加人体粪便的体积和排便的速 度，减轻直肠内压力，同时也减轻泌尿系统的压力，从而缓解了诸如膀胱炎、膀 胱结石、肾结石这类泌尿系统疾病的症状，并能使毒物迅速排出体外膳食纤维 t h e s i s 如rm s s t e r sd r 9 雷笋膳食纤维的制各及其特性研究 的持水力大小及束缚水的存在形式均会影响其生理功能的发挥，但后者的影响更 大些。 1 3 2 对阳离子有结合和交换作用 膳食纤维的化学结构中包含一些羟基和羧基类侧链基团，呈现一个弱酸性阳 离子交换树脂的作用，可与阳离子，尤其是有机阳离子进行可逆性交换，它不是 单纯的结合而减少机体对阳离子的吸收，而是改变离子的瞬间浓度，一般是起稀 释作用并延长它们的转换时间，从而对消化道的p h 值、渗透压以及氧化还原电 位产生影响，并产生一个容量更大的缓冲环境，利于消化吸收膳食纤维也因此 会影响到人体对某些矿物元素的代谢。 1 3 3 对有机化合物有吸附鳌合作用 由于膳食纤维表面有许多活性基团，可以鳌合吸附胆固醇和胆汁酸之类有机 分子，从而可以抑制人体对它们的吸收，同时，膳食纤维还能吸附肠道内的有毒 物质( 内源性有毒物质) 、化学药品和有毒药品( 外源性有毒物质) 等，并促进 它们排出体外因而可起到降低体内血脂水平、解毒排毒的作用 1 3 4 具有类似填充剂的作用 膳食纤维体积较大，吸水之后体积更大，对肠道产生填充作用，并影响机体 对食物其他成分( 可利用的碳水化合物等) 的消化吸收，人体不易产生饥饿感， 对预防和治疗肥胖症十分有利 1 3 5 可改变肠道系统中微生物群系组成 肠道系统中流动的肠液和寄生菌群对食物的蠕动和消化有重要作用。大肠内 某些微生物可降解膳食纤维的部分组成成分，产生乙酸( 盐) ，丙酸( 盐) 及丁 酸( 盐) 等短链脂肪酸，有研究表明这些脂肪酸对降低血脂水平有利同时，肠 道内膳食纤维多时会诱导出大量好气菌群来代替原来存在的厌气菌群。由于好气 菌群产生的致癌物质比厌气菌群少得多，即使产生也能很快随膳食纤维排出体 外，这是膳食纤维能预防结肠癌的重要原因之一 1 3 6 粘性与胶凝性 果胶、瓜儿胶等膳食纤维具有良好的粘性和胶凝性，可增加胃肠道内容物的 粘性，形成胶基层，增加非搅动层( u n s t i r r e dl a y e r ) 的厚度，减少葡萄塘、 1 0i r i k = l = f o rm 蛔r d e 2 r 四川农业大学磺士论文2 0 0 5 胆汁酸等物质的吸收，对糖尿病人和高血脂症病人十分有利 1 4 膳食纤维的生理功能 自从本世纪6 0 年代以来，膳食纤维的重要生理功能已逐渐被人们所认识并 日益重视起来总的来说，膳食纤维的生理功能主要包括以下几个方面： ( 1 ) 降低机体胆固醇水平，防治动脉粥样硬化和冠心病。 ( 2 ) 降低血糖含量，预防糖尿病 ( 3 ) 促进排便，改善肠道功能，调节肠道菌群。防治便秘和结肠癌 ( 4 ) 增加饱腹感，减少摄食量，预防肥胖症 ( 5 ) 减少胆汁酸重吸收量。改变食物消化速度和消化道分泌物的分泌量，预防 胆结石 ( 6 )膳食纤维的缺乏或不足还与乳腺癌、肾结石、膀胱结石和十二指肠溃疡 等疾病的发病率及发病程度有很大关系 然而，并不是所有的膳食纤维都具有上述生理功能，膳食纤维也有质量的优 劣，就如同蛋白质有质量好坏一样膳食纤维的生理功能与其来源、理化性质有 十分密切的关系，但起决定性作用的应当是其化学本质通过现代食品工程高新 技术。可以对天然膳食纤维进行改性达到功能活化的目的，最终实现膳食纤维的 功能设计 1 5 膳食纤维的研究现状 1 5 1 国外研究情况 西方发达国家在上世纪7 0 年代开始d f 的研究与开发，已经形成一定产业 舰模。研究机构包括科研机关、高校，公司、政府、学会及其它，周建勇检索了 f s t a ( 食品科技文摘) 1 9 6 9 2 0 0 0 年的文献，收集到有关膳食纤维的论文2 3 4 1 篇，研究内容从多到少依次为加工利用、组成含量、。生理功能、测定方法和理化 性质美国的a r c h e rd a n i e l sm i d l a n dc o 。n a t i o n a lo a t sc o 。 e s t a l e y m f g c o - j a m e sr i v e rc o ，m i l l e rb r e w i n gc o 等公司已生产和销售各类 d f 产品。在全美年销售6 0 亿美元的方便谷物食品中，约2 0 富含d f 强化膳食 纤维的功能食品在欧美、日本等发达国家盛行如美国的无热量添加物，日本的 糟渣食品，纤维面包，普拉面等。日本还生产活性d f 加强型的功能饮料：碳酸 t h e s i s 向rm s m e r sd q y i l 雷笋膳食纤维的制各及兑特性研究 饮料、乳酸饮料和果汁；有3 4 个厂家采用木浆、米糠、麦麸、甜菜渣、玉米、 大豆、麻、果皮、种子多糖、魔芋、甲壳素等原料生产d f 国外已研究的d f 主 要有六大类：谷物、豆类、果蔬、微生物多糖及其它天然纤维与合成，半合成纤 维，共3 0 多个品种，其中实际应用于生产的已有1 0 余种( f o o da n dn u t r i t i o n 。 b o a r di n s t i t u t eo fm e d i c i n e ，2 0 0 1 ) 美国著名的安利公司推出了膳食纤维 保健食品“纽崔莱蔬菜纤维素咀嚼片”，已通过f d a 认证，并获中国卫生部 颁发的保健食品批准证书，获准在中国销售：全球最大的食品及饮料生产商雀巢 公司也在我国推出了“衡怡膳食纤维饮品”随着d f 研究的深入和多种产品的 问世，膳食纤维疗法也开始进入临床 1 8 , 1 9 1 国外研究者在制取膳食纤维时以物理方法为主如b r a d d o c k 采用磨粉、水 洗、石灰处理和干燥的办法从柑桔果皮中制取膳食纤维 2 0 1 l a r r a u r i 采用洗涤、 挤压、干燥和粉研c 制取菠萝皮膳食纤维【2 l 】t r o n g p a n i e h - k 使用双螺杆技术以脱 脂大豆为原料生产膳食纤维制品，产品的t o f 含量和蛋白质含量大于原料 2 2 1 m a s t o i d - f a 通过水提取和超微粉碎制取苹果渣膳食纤维并将其添加入糕点【2 3 1 t i m p o n e - r 用挤压和酶处理法从柑桔果肉中制取i d f ，产品微酸，但不带苦味 2 4 1 p r a k o n g p a n - t 用乙醇制取和碱处理法制取菠萝膳食纤维。产品具有良好的持水、 持油性，能很好改善油炸食品的功能特性【2 5 1 这些方法总的看来可以得到i d f 含量较高的产品，质量比较稳定和均一 但不足在于s d f 含量过少，对环境的污染大，且过多的水洗导致产品的生理功效 降低。 1 5 2 国内研究情况 我国d f 制取技术的研究、应用和生产尚处于起步阶段目前，大体可分为 四个方面：一是研究膳食纤维对人体的生理作用二是研究膳食纤维资源分布和 农副产品综合利用。三是完善和提高工业制取膳食纤维工艺四是研究膳食纤维 在食品工业上的应用。 众多学者已开始从谷物( 如米渣、麦麸) 、豆类、水果( 如甘蔗渣、苹果 渣、梨渣、柑桔皮、菠萝渣) 、蔬菜( 如竹笋壳、甜菜渣) 、花生壳等多种植物 制取d f 的研究。膳食纤维作为一种食品配料有许多优良特性，可用于食品工业 的多个方面：焙烤食品、主食食品、制粉业、馅料、汤料、饮料、快餐、膨化食 t h e s i sf e rm a s t e r sd 铭r 四川农业大学硕士论文2 0 0 5 品及其它。 国内众多科研机构和生产厂家已推出了多项膳食纤维加工技术和产品如： 山西博奥科技有限公司与山西医大、山西农科院、山西农大联合研制开发的高复 合膳食纤维食品；杭州商学院研制的高纤维保健食品麦宝；宁波宝鼎公司开 发的新型海洋生物膳食纤维保健食品；上海川崎食品公司推出的新型s d f 粒粒 爽；河南科龙保健食品厂以谷物为原料开发的保健食品膳食纤维粉一些著名食 品生产厂家，如汇源、光明乳业等，已经在其产品中添加了d f ，并推出“高纤 维”概念经检索国家专利局统计数据，截止2 0 0 5 年8 月2 3 日，已经有1 7 9 项 与膳食纤维有关的产品申请了国家专利，这其中大部分采用酸碱制取的方法生 产。比较成型的方法还有挤压蒸煮技术、气流膨化技术、局部爆炸技术、湿热处 理技术、酶处理技术和膜分离法等渊。 1 5 2 1 微生物法制取膳食纤维研究概况 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降低 纤维终产品的持水力和膨胀性，这样会恶化其工艺特性。因为膳食纤维在增加饱 腹感、预防肥胖症、增加粪便排出量、预防便秘等方面的生理作用与其持水力， 溶胀性有密切关系【2 7 】。同时大量的酸碱也会造成严重的环境污染，制约企业的良 性发展。 采用微生物发酵制取d f 是一种比较新的思路。韦小英研究利用白腐菌生产 蔗渣d f 2 s ；李安平等利用乳酸菌发酵制备竹笋膳食纤维阴；吕芳尝试用乳 酸菌发酵生产苹果渣膳食纤维，可能因为培养基选择不当，没有取得成功( 3 0 l ；姜 竹茂等利用绿色木霉制取豆渣可溶性膳食纤维口1 l ；王庆忠利用绿色木霉制备柑桔 皮渣膳食纤维等。 1 5 2 2 酶法制取膳食纤维研究概况 蛋白酶：一般使用木瓜蛋白酶和胰蛋白酶。许喜林用木瓜蛋白酶制取豆腐 渣水i d f l 3 2 l ；余华等用木瓜蛋白酶制取花生壳d f 口3 1 ；陈霞等采用胰蛋白酶制取 豆渣d f l 3 4 1 。 纤维素酶：姜竹茂等用纤维素酶制取豆渣i d 妒 淀粉酶：吕金顺等用淀粉酶制取马铃薯渣d s l 。顾芯等、吴卫国等用淀粉 酶制取麦麸d f l 3 6 s t l ，伍立居等用淀粉酶制取玉米皮及豆皮d 一田 t h e s i sf o rm 蛐盯 d r 1 3 雷笋膳食纤维的制备及其特性研究 多种酶制剂：王遂等用碱性脂肪酶、高峰淀粉酶、胰蛋白酶、耐高温一淀粉 酶、糖化酶、1 3 9 8 蛋白酶等6 种酶制剂制取玉米皮d f 3 v 1 6 膳食纤维的测定方法 1 6 1p r o s k y 法 本法是酶一重量法的代表，为全球通用方法，被a o a c 采纳( a o a c 9 8 5 2 9 和 9 9 1 4 3 ) ，可测定t d f 、s d f 和i d f 其原理是模拟人体消化过程，依次用淀粉 酶、蛋白酶和葡萄糖苷酶进行消化，以除去蛋白质和淀粉，再用7 8 乙醇沉淀 s d f ，残渣为i d f 【4 羽 但本法也有不足，对某些本应属于d f 的物质未计算在内，因为它们在7 麟 的乙醇溶液中不会沉淀。因而一些学者开展了这方面的研究工作f l a , 呲等研究 后认为菊糖( i n u l i n ) 和寡聚果糖( o l i g o f r u c t o s e 或f r u c t a n ) 也是d f 菊糖 和寡聚果糖由b ，2 - 1 糖苷键连接，天然菊糖的聚合度( d p ) 一般为1 0 - 2 0 ；而 寡聚果糖为2 - 1 0 ，平均为4 1 4 3 1 a o a c 在1 9 9 7 年将9 9 7 0 8 ( 离子交换色谱法) 作 为9 8 5 2 9 的补充，用于测量菊糖和寡聚果群似删 从检测的准确性和操作的简便性来看，采用高活性酶处理和先进的仪器相 结合进行分析是发展的方向和研究的重点比如采用g c ( 气相色谱法) 、l c 法 ( 液相色谱法) 1 4 7 , 4 8 ；采用h p l c r i ( 高效液相色谱结合折光检测仪法) ；采用 甲基化和截断聚合物技术处理膳食纤维样品，而后用n m r ( 核磁共振技术) m s ( 质 谱) 技术分析单糖【4 9 】 1 6 2e n g i y s t 法 本法是酶一化学法的代表，适用于英国食品标签。其原理将n s p 作为d f 进行测 定。首先将淀粉用酶水解后，残渣酸水解，气相色谱测定单糖，或比色法测定单 糖通过转换系数n s p s o , s q 。但是2 0 0 0 年英国也推荐采用a o a c 9 9 1 4 3 和9 9 7 0 8 1 5 2 1 1 6 3 洗涤测定法 酸性洗涤纤维法( a d f ) 和中性洗涤纤维法( n d f ) 是洗涤剂法测定纤维的代表 性方法：a d f 法测得纤维素和木质素；n d f 法则测得纤维素、木质素和半纤维素 n d f 和a d f 的差值可作为半纤维素的值该法不能测定s d f 【5 3 1 t b h l = f a rm i s t e r sd 胛 四川农业大学硕士论文2 0 0 4 j 我国还未将d f 列入食品标签内容有关d f 测定的方法有采用中性洗涤剂 法测定食物中不溶性膳食纤维的方法【g b t1 2 3 9 4 一1 9 9 0 】，更早的还有酸碱法 测定食品中裉纤维的测定方法 g b t5 0 0 9 1 0 - 1 9 8 5 】 由于“租纤维”是指植物经特定浓度的酸、碱、醇或醚等溶剂作用后 的剩余的残渣，强烈的溶剂处理导致了几乎1 0 0 的水溶性纤维，5 0 6 0 的半纤维素和1 0 3 0 的纤维素被溶解损失掉因此，膳食纤维与长期以 来一直沿用的极易造成误解的“粗纤维”( c r u d ef i b e r ) 这一概念有着本质 的区别。对于同一种产品，其粗纤维含量与总膳食纤维含量往往有很大的 差异，两者之间也没有一定换算关系l 1 7 我国研究开发膳食纤维的必要性 我国传统的饮食习惯以植物性食品为主。一般居民不会缺乏膳食纤维但近 年来随着我国人民生活水平的提高，动物性食品及其加工品占食物的比重增加， 人们的饮食结构发生了很大变化，已出现膳食纤维摄入量减少的迹象，大中城市 尤其是发达城市已出现膳食纤维摄入不足的情况。1 9 9 2 年中国预防医学科学院 营养与食品研究所进行了第三次全国性营养调查，结果表明，全国城乡居民平均 d f 摄入量为1 3 3 9 d ，其中低收入组为1 5 1g d ，中收入组为1 3 2g d ，高收 入组仅为1 1 5g d 而世界卫生组织( w h o ) 建议总膳食纤维的摄入量下限为2 7 g d ，上限为4 0g d ，我国摄入量远低于这个建议标准。加上过多摄取高糖，高 脂类食物，肥胖症、糖尿病、动脉硬化、冠心病和恶性肿瘤等所谓现代文明病的 发病率有所增加。原本这些属于老年人的病症在中青年甚至青少年中的发病率也 呈上升趋势。虽然其原因是多方面的，但膳食纤维摄入量的不足是其中一个重要 原因【s 4 1 。 1 9 9 3 年2 月9 日，国务院颁发的九十年代中国食物结构改革与发展纲要 就指出：由于膳食不平衡或营养过剩而造成的。文明病”已在我国出现，肥胖症、 糖尿病、动脉硬化、冠心病、结肠癌等已成为我国人民的主要疾病。因此开展膳 食纤维的研究对提高我国人民的健康水平具有极其深远的现实意义，而绝不是一 件可有可无的事。 1 8 竹笋生产、加工和利用现状 竹笋是竹子膨大的芽和幼嫩的茎，素有。寒土山珍”之称中医认为竹笋性 t h e s i sf o rm - ，妊r id 铭憎 1 5 雷笋膳食纤维的制各及其特性研究 甘、微寒，能清热去痰湖。对咳嗽、高血压，便秘、糖尿病均具有一定疗效，所 以竹笋是一种深受我国人们喜爱的传统食品。它营养丰富，不仅含有多种氨基酸、 维生索、矿物质，而且膳食纤维含量亦相当高，被誉为“素食第一品”。其特点 是高纤维低脂肪、营养齐全，受环境污染极少，是现代人所追求的真正意义上的 绿色健康食品，也是一种理想的膳食纤维原料我国竹笋资源丰富，年产鲜笋 1 5 0 多力吨。雷竹笋又名早竹笋，是几十种食用笋中筛选出来的优质笋种之一 其笋粗壮洁白，甘甜鲜嫩，味美可口、营养丰富，是一种能提供较多蛋白质的森 林蔬菜经测定【5 们，每1 0 0 克雷竹笋含蛋白质2 7 4 克，脂肪o 5 2 克，总糖3 5 3 克，可溶性糖1 6 8 克，热量2 9 8 千卡，粗纤维o 5 5 克，灰分0 8