甘薯膳食纤维的研究现状与展望.doc

甘薯膳食纤维的研究现状与展望膳食纤维是指能抗人体小肠消化吸收，而在人体大肠能部分或全部发酵的可食用的植物性成分、碳水化合物及其相类似物质的总和，被称为继糖类、蛋白质、脂肪、维生素、矿物质和水之后的“第七营养素”，具有预防便秘和结肠癌、预防心血管疾病、治疗肥胖症、消除外源有害物质等功效。甘薯特别是甘薯淀粉加工的副产物薯渣，含有丰富的膳食纤维，约占原料的10%14%。长期以来，我国把薯渣主要作为畜禽饲料，对其营养成分没有进行充分提取和利用，造成了极大的资源浪费，而且易造成环境污染。综合利用甘薯及其薯渣，有利于提高甘薯产业化水平、减轻生态压力，有效促进我国甘薯产业的健康发展。1甘薯膳食纤维的含量与组成1 .1甘薯膳食纤维的含量甘薯膳食纤维含量丰富，特别是薯渣中含有22%左右的膳食纤维。膳食纤维根据溶解性可分为可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维，甘薯中大部分为不溶性膳食纤维，约占75%以上。甘薯膳食纤维含量见表1。1.2甘薯膳食纤维的组成成分甘薯膳食纤维组成成分较为复杂，主要含有果胶、半纤维素、纤维素、抗性淀粉、木质素等。其中，果胶等可溶性膳食纤维含量丰富，明显高于大豆膳食纤维，魏海香研究发现，甘薯渣中含有10%30%的果胶等可溶性膳食纤维。甘薯膳食纤维的组成成分见表2。2甘薯膳食纤维的提取方法国内外学者对甘薯膳食纤维的提取做了大量的研究工作，目前主要的提取方法有化学法、酶法、发酵法、筛法等。2.1化学法化学法是指采用盐酸、氢氧化钠、磷酸氢二钠等化学试剂提取膳食纤维的方法，以碱法应用较多。杜连起等采用酸碱法制备甘薯膳食纤维，其工艺流程是薯渣经过干燥、粉碎、过筛、称重后，加入氢氧化钠、盐酸、过氧化氢处理，随后经过滤、脱水、干燥、粉碎、过筛、分级、包装即为产品。张春蓬以薯渣为原料，采用磷酸氢二钠法提取甘薯果胶，在单因素试验基础上，通过二次回归正交旋转组合试验确定的最优提取条件为：液料比20：1，提取时间3.3h，提取温度66，溶液pH7.9，果胶得率为10.24%。2.2酶法常采用淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶等酶制剂提取制备高纯度膳食纤维。刘达玉等采用a-淀粉酶、中性蛋白酶分别水解淀粉、蛋白质的方法提取薯渣膳食纤维，确定了酶解的最适工艺条件，提取的产品总膳食纤维含量达到78%以上。孙健等采用a淀粉酶、胰蛋白酶、糖化酶水解甘薯渣进行制备膳食纤维，获得膳食纤维产品中总膳食纤维为81.43%，其中可溶性膳食纤维达40.31%，膳食纤维膨胀力和持水力分别达到195mL/g和910%。丰来等以甘薯渣为原料，利用纤维素酶、淀粉酶、糖化酶提取可溶性膳食纤维，确定最优条件为：淀粉酶100uL，纤维素酶90 uL，pH5.6，酶作用时间3h，反应温度40。倪文霞等利用纤维素酶法制备高品质甘薯膳食纤维，获得了最佳工艺条件，水溶性膳食纤维的含量由原来的4.26%提高到20.91%。2.3发酵法刘平采用固态发酵技术获取甘薯渣膳食纤维，最佳的摇瓶发酵条件为：含水量70%，麸皮添加4%，菌龄4d，接种量10%，培养时间16d;膳食纤维制品中膳食纤维、可溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维的平均含量分别为70.5%、54.6%、l5.9%。邬建国等采用药用真菌液态发酵甘薯渣制备膳食纤维。在采用甘薯渣9%，麸皮0.18%培养基的摇床中，发酵4d后发酵液中的膳食纤维含量可达到29.63g/L;而在相同的培养条件的10L发酵罐中，发酵4d后发酵液中的膳食纤维含量可达到25.81g/L，其中不溶性膳食纤维lO.Olg/L，可溶性膳食纤维15.80g/L。刘蔚等利用灵芝菌发酵紫甘薯渣获得可溶性膳食纤维，优化了发酵工艺和培养条件，在摇瓶水平可溶性膳食纤维达到15.89g/L，而在15L发酵罐中，可溶性膳食纤维达到14.73g/L。2.4筛法筛法是一种利用物料颗粒大小不同提取膳食纤维的物理方法。曹媛媛等研究了筛法提取甘薯膳食纤维的工艺，确定最佳筛分提取条件为：料液比1：60，筛分时间20min，筛分频率3.75Hz，溶液pH7。在此条件下制得的甘薯膳食纤维的总膳食纤维含量为81.25%。随后，韩俊娟等利用筛法提取了甘薯膳食纤维，确立了最佳筛分方式及条件，并开发了甘薯膳食纤维功能强化食品。3甘薯膳食纤维的理化性质膳食纤维具有持水性、容积作用、与阳离子交换作用、吸附作用等特性，特别是其持水力和膨胀力是衡量其保健功能的一个重要指标。郭亚姿等研究发现，从安徽、北京密云淀粉加工厂及实验室自制的甘薯渣中提取的3种甘薯膳食纤维均显示有较高的持水性、吸水膨胀性和持油性。张兆琴等测定了水提法和酶解法提取的甘薯膳食纤维理化性质，发现两种方法制得的膳食纤维持水力、膨胀力等理化性质差异较大，其中酶解法制备膳食纤维理化性质较优。王贤以甘薯渣酒精发酵后的醪液为原料，采用物理筛分法制备的膳食纤维具有较好的吸水膨胀性(13.26mL/g)、持水性(11.84glg)和持油性(1.85g/g)。Yoshimoto等研究发现不同品种甘薯膳食纤维持水力和持油力显著正相关(r=0.636)。此外，还有研究发现，甘薯膳食纤维对油脂、胆固醇、胆酸钠和亚硝酸根离子均有较好的吸附作用。4甘薯膳食纤维的生理功能甘薯膳食纤维具有预防结肠癌、防治心脑血管疾病、治疗糖尿病、改变肠道系统中微生物群落、提高人体免疫能力的功效。4.1防治结肠癌甘薯膳食纤维的高持水性和高膨胀性能使大便增量、软化、刺激肠道蠕动减少致癌物与结肠的接触机会，同时甘薯膳食纤维能抑制腐生菌生长，减少次生胆汁酸产生，产生能抑制肿瘤细胞生长的丁酸。4.2防治心脑血管疾病大量研究表明，膳食纤维能显著抑制总胆固醇浓度升高，降低胆酸及其盐类的合成与吸收，从而阻碍中性脂肪和胆固醇的胆道再吸收，限制了胆酸的肝肠循环，进而加快了脂肪的排泄。因此，可直接扼制和预防冠心病、动脉硬化、高血脂症等心脑血管疾病。4.3治疗糖尿病膳食纤维通过抑制葡萄糖的扩散、加强葡萄糖吸收，可以有效地降低血液中葡萄糖的含量，从而改善神经末梢组织对胰岛素的感受性，降低对胰岛素的要求，减轻对胰岛组织的压力，达到调节糖尿病患病的血糠水平的作用。4.4改变肠道系统中微生物群落甘薯膳食纤维虽不能被小肠中内源酶分解，但大肠中寄生的各种微生物可对其进行程度不同的分解发酵作用，产生大量短链脂肪酸，如乙酸、乳酸等，从而改变肠道系统中的微生物群系。Yoshimoto等研究发现甘薯膳食纤维特别是果胶、半纤维素等促进肠道青春双歧杆菌、短双歧杆菌的生长。4.5改善和增进口腔、牙齿的功能增加饮食中膳食纤维素，则可增加使用口腔肌肉、牙齿咀嚼的机会，长期下去，会使口腔保健功能得到改善，防止牙齿脱落、龋齿出现的情况。5展望5.1膳食纤维分离制备由于不同的加工方法对甘薯膳食纤维产品的理化性质和生理功能有明显影响，如反复用水浸泡冲洗和频繁的热处理会明显减少膳食纤维终产品的持水力和膨胀力，这样不仅会恶化其工艺特性，而且会影响其生理功能的发挥。因此，采用较为温和的工艺方法和高新技术提取分离甘薯膳食纤维是今后的研究方向之一。5.2膳食纤维的生理功能关于甘薯膳食纤维的生理功能已有相关报道，但是甘薯膳食纤维的抗氧化作用和清除自由基的活性作用是否能进入血液循环对人体生理过程产生影响，膳食纤维的解毒机理，膳食纤维中单糖与醛酸与由它们构成的膳食纤维生理功能之间确定的关系以及膳食纤维其他一些