丁莎莎，黃立新，*，張彩虹，2，謝普軍，張 瓊，張耀雷（.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所，生物質(zhì)化學(xué)利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家林業(yè)局林產(chǎn)化學(xué)工程重點(diǎn)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，江蘇省生物質(zhì)能源與材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京20042；2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，林業(yè)新技術(shù)研究所，北京0009）

膳食纖維的制備、性能測(cè)定及改性的研究進(jìn)展

丁莎莎1，黃立新1，*，張彩虹1，2，謝普軍1，張 瓊1，張耀雷1
（1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所，生物質(zhì)化學(xué)利用國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，國(guó)家林業(yè)局林產(chǎn)化學(xué)工程重點(diǎn)開(kāi)放性實(shí)驗(yàn)室，江蘇省生物質(zhì)能源與材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇南京210042；2.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，林業(yè)新技術(shù)研究所，北京100091）

大量的研究表明膳食纖維具有控制人體體重、改善腸道功能、清除有毒物質(zhì)等生理功能，對(duì)人體的健康起著積極的作用。我國(guó)物產(chǎn)資源豐富，可利用的膳食纖維資源開(kāi)發(fā)潛力大，制備高生物活性的膳食纖維產(chǎn)品是近年來(lái)研究熱點(diǎn)之一。本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外膳食纖維的制備、性能測(cè)定及改性等方面的相關(guān)研究過(guò)程和結(jié)果進(jìn)行分析比較，指出了膳食纖維的提取和脫色的方法和特點(diǎn)，歸納總結(jié)了代表膳食纖維主要性能的測(cè)定方法，并就膳食纖維的改性技術(shù)進(jìn)行探討，為膳食纖維制備工藝的優(yōu)化、產(chǎn)品生物活性的提高等未來(lái)研究提供幫助和參考。本文還就其未來(lái)的應(yīng)用前景進(jìn)行展望和建議。

膳食纖維，制備，提取，脫色，性能測(cè)定，改性

膳食纖維（dietary fiber，DF）是一類不易被人體消化酶消化的碳水化合物及其類似物，其主要來(lái)自植物細(xì)胞壁，包括纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、果膠和樹(shù)膠等。膳食纖維根據(jù)其在水中的溶解性，分為水不溶性膳食纖維（insoluble dietary fiber，IDF）和水溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）。SDF主要有果膠、樹(shù)膠、低聚糖等親水膠體物質(zhì)和部分半纖維素，IDF主要有纖維素、部分半纖維素和木質(zhì)素［1］。IDF由

于其多孔性和低密度，可以增加糞便體積和促進(jìn)腸道蠕動(dòng)，具有防止便秘的功能，而SDF比IDF具有更重要的生理功能，可以降低血糖和血脂，調(diào)節(jié)血壓，預(yù)防腸胃疾病和心血管疾病等［2-3］。有研究表明，采用化學(xué)、物理處理或酶改性處理，可以使膳食纖維中大分子組分連接鍵斷裂為小分子物質(zhì)，使IDF向SDF轉(zhuǎn)化，增加SDF的含量，進(jìn)一步提高膳食纖維的功能品質(zhì)［4］。

常見(jiàn)的食物中如谷物、豆類、水果、蔬菜等含有豐富的膳食纖維。我國(guó)有著豐富的纖維素原料，特別是食品加工中的下腳料和廢棄物，如豆渣、小麥麩、米糠、蔗渣以及各種水果皮等，都可用于制備膳食纖維。膳食纖維作為一種對(duì)人體健康有益的功能性食品，已成為食品工業(yè)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。本文結(jié)合國(guó)內(nèi)外膳食纖維的研究進(jìn)展，主要總結(jié)了膳食纖維的制備、性能測(cè)定和技術(shù)改性等方面，為進(jìn)一步開(kāi)發(fā)利用膳食纖維提供參考。

1 膳食纖維的制備

1.1 膳食纖維的提取工藝

目前，膳食纖維的主要提取工藝有化學(xué)法、酶法、發(fā)酵法、膜分離法和多方法輔助提取法如酶-化學(xué)法、超聲波輔助法、微波輔助法等。

1.1.1 化學(xué)法 化學(xué)提取法是將粗產(chǎn)品或原料干燥、粉碎后，用化學(xué)試劑提取膳食纖維的方法，主要有水提法、酸法、堿法和酸堿結(jié)合法等。水提法操作簡(jiǎn)單，無(wú)環(huán)境污染，但是得率較低。而酸法、堿法和酸堿結(jié)合法得率較高，應(yīng)用較廣。在提取工藝中，原料的種類、提取液的濃度、料液比、提取時(shí)間和溫度等因素都會(huì)影響膳食纖維的得率?；瘜W(xué)法提取不同原料的膳食纖維最佳工藝見(jiàn)表1所示［5-9］。目前的研究表明，借助超聲波、微波等方式輔助化學(xué)法可以減短提取時(shí)間，提高可溶性成分的含量，獲得高質(zhì)量的膳食纖維產(chǎn)品。黃群等［10］采用超聲波輔助堿法提取杜仲籽粕，在超聲時(shí)間23 min、提取溫度43℃、料液比1∶23 g/mL、堿液質(zhì)量濃度2.0 g/100 mL的條件下，提取可溶性膳食纖維得率達(dá)到22.92%。溫志英等［11］采用微波輔助法提取花生殼水溶性膳食纖維，在微波功率為320 W、處理時(shí)間30 s的條件下，提取可溶性膳食纖維得率達(dá)到17.25%，且所得膳食纖維具有良好的持水性、溶脹性、結(jié)合水力和一定的陽(yáng)離子交換能力。

化學(xué)法提取膳食纖維得率高，操作方便，是較為常用的提取方法，但是化學(xué)法提取不可避免會(huì)排出大量污水，污染環(huán)境，而且過(guò)多的酸或堿的浸泡會(huì)降低膳食纖維的生物活性。因此，化學(xué)法可與超聲波和微波等物理手段相結(jié)合，減少化學(xué)試劑的用量，減少反應(yīng)時(shí)間，優(yōu)化生產(chǎn)工藝。同時(shí)，化學(xué)法也可與酶法和發(fā)酵法等方法相結(jié)合，提高產(chǎn)品的生物活性和品質(zhì)。

1.1.2 酶法 酶法就是用多種酶制劑逐一除去產(chǎn)品中非膳食纖維成分，如淀粉、蛋白質(zhì)、脂肪等，得到最終膳食纖維產(chǎn)品，常用的酶制劑有淀粉酶、蛋白酶和糖化酶等。李星科等［12］用α-淀粉酶酶解提取棗渣中不溶性膳食纖維，其得率為24.8%，是化學(xué)提取工藝的1.5倍。Chen Sheng-Nan等［13］用超聲輔助酶解法提取豆莢中的膳食纖維，最佳工藝下SDF得率為8.9%，IDF得率為77.35%。Min Zhang等［14］將麥麩進(jìn)行擠壓預(yù)處理，提取時(shí)先用乙醇除去大部分的多酚類、黃酮類、皂苷和單糖，然后用α-淀粉酶和β-淀粉酶酶解，最后用4倍體積乙醇醇沉出SDF，在最優(yōu)條件下，SDF得率為14.2%，其純度達(dá)到了82.7%。Juan等［15］用化學(xué)法、酶法、超聲波輔助酶法等多種方法提取芭蕉芋SDF，實(shí)驗(yàn)得出用超聲-酶法提取的SDF的產(chǎn)率高，熱穩(wěn)定性和均質(zhì)性好，所用的酶有α-淀粉酶、纖維素酶和胰酶等。

酶制劑的選擇和用量是酶法提取工藝中的關(guān)鍵因素，應(yīng)針對(duì)原料的成分差異以及產(chǎn)品品質(zhì)的要求，選擇相適應(yīng)的酶制劑，用一種或多種酶制劑相結(jié)合，可提高產(chǎn)品的得率和純度。酶法需要控制酶反應(yīng)的適宜溫度和pH，相對(duì)化學(xué)法其操作條件較為復(fù)雜，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。但是酶法提取條件溫和，不用高溫高壓，對(duì)環(huán)境污染少，適合淀粉、蛋白質(zhì)含量高的原料，其制備的產(chǎn)品沒(méi)有溶劑殘留，目前應(yīng)用也比較廣。

1.1.3 發(fā)酵法 發(fā)酵法是選用適當(dāng)?shù)木N對(duì)原料進(jìn)行發(fā)酵，水洗至中性，干燥得到膳食纖維。徐靈芝等［16］以雷竹筍渣為原料，綠色木霉為發(fā)酵菌種制備雷竹筍渣膳食纖維。李狀等［17］利用根霉菌發(fā)酵消耗糖類和蛋白質(zhì)的作用，從竹筍下腳料中制備膳食纖維，其制備的膳食纖維食用性和功能活性較高，并且保持了竹筍本身特有的風(fēng)味。左茜等［18］采用保加利亞乳桿菌和嗜熱鏈球菌（1∶1）混合為發(fā)酵菌發(fā)酵制備茶渣可溶性膳食纖維，其產(chǎn)品是一種色澤均勻、呈淺綠色且具有茶葉清香的粉末。

發(fā)酵法提取時(shí)間長(zhǎng)，需要選擇合適的菌種，但是其提取的膳食纖維食用性和功能活性較高。對(duì)于產(chǎn)品質(zhì)量，發(fā)酵法制備的膳食纖維在色澤、質(zhì)地、氣味

和分散程度等方面優(yōu)于其他提取方法。

表1 化學(xué)法提取膳食纖維的最佳工藝條件Table1 The optimal process conditions of chemical extraction for dietary fiber

1.1.4 膜分離法 膜分離技術(shù)是一種新興的分離技術(shù)，以選擇性的透過(guò)膜為分離遞質(zhì)，當(dāng)膜兩側(cè)存在一定的電位差、濃度差或壓力差時(shí)，原料一側(cè)的組分會(huì)選擇性的透過(guò)膜，從而達(dá)到分離、濃縮和純化的作用［19］。膜分離法提取膳食纖維是通過(guò)改變膜的分子截留量來(lái)提取高純度的膳食纖維或制備不同分子量的膳食纖維。王世清等［20］采用PS-30聚砜超濾膜分離純化花生殼中水溶性膳食纖維，在最優(yōu)條件下，水溶性膳食纖維得率為67.56%。肖小年等［21］利用超濾技術(shù)制備車前草可溶性膳食纖維，與傳統(tǒng)水提醇沉法相比，超濾技術(shù)制備的產(chǎn)品中粗蛋白和灰分含量明顯下降，不溶性膳食纖維的純度提高。

膜分離法避免了化學(xué)法的有機(jī)物殘留，在常溫下操作，適合處理熱敏性物質(zhì)，同時(shí)避免有效物質(zhì)被氧化。在制備可溶性膳食纖維方面，膜分離法相對(duì)于傳統(tǒng)的醇沉工藝，大大節(jié)省了醇析試劑，綠色環(huán)保，是一種極具潛力的提取方法。但是膜分離法設(shè)備要求高，目前技術(shù)還不成熟，有待進(jìn)一步發(fā)展。

1.1.5 多方法輔助提取法 膳食纖維的多方法輔助提取法有酶-化學(xué)法、超聲波輔助法、微波輔助法等。酶-化學(xué)法是酶法和化學(xué)法相結(jié)合的方法，吸收了兩者的優(yōu)點(diǎn)，提取效率高，避免了酸堿的大量使用，減少酸堿浸泡對(duì)產(chǎn)品生物活性的影響，制備的膳食纖維產(chǎn)品純度較高。超聲波和微波等常配合化學(xué)法和酶法等提取膳食纖維。超聲波處理可在物料內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和空化效應(yīng)，降低植物組織各成分之間結(jié)合的緊密程度，促進(jìn)生物活性成分的溶出，同時(shí)縮短提取時(shí)間［22］。微波輻射過(guò)程是高頻電磁波穿透萃取介質(zhì)到達(dá)物料內(nèi)部的過(guò)程，造成細(xì)胞破裂，提高有效成分的提取得率［23］。綜合應(yīng)用多方法輔助提取膳食纖維，可以揚(yáng)長(zhǎng)避短，最大限度的提高膳食纖維的得率和生物活性，是今后膳食纖維提取工藝的發(fā)展方向之一。

1.2 脫色工藝

由于原料以及提取方法的不同，某些原料如蘋果渣、紅棗渣、香菇等提取后的膳食纖維色澤較深，產(chǎn)品的感官質(zhì)量和相關(guān)的功能特性受到影響，需要對(duì)提取的膳食纖維進(jìn)行脫色處理，才能滿足人們要求的色澤，應(yīng)用于食品及其加工過(guò)程中。多糖的脫色常用的方法有離子交換樹(shù)脂、氧化法（如雙氧水氧化）、活性炭吸附脫色和大孔吸附樹(shù)脂脫色等［24-25］。膳食纖維主要是不能被人體消化吸收的多糖和木質(zhì)素，其常用的脫色方法有雙氧水氧化法、活性炭法、臭氧脫色法等。雙氧水是一種強(qiáng)氧化劑，其脫色作用是由其在水溶液中電離出過(guò)氧氫根離子HOO-使樣品中的呈色基團(tuán)發(fā)生變化而脫色。脫色過(guò)程應(yīng)控制雙氧水脫色時(shí)間、脫色溫度、雙氧水用量和pH等因素，否則會(huì)使雙氧水無(wú)效分解或造成膳食纖維部分降解產(chǎn)率下降。超聲波和微波常輔助雙氧水脫色，可以減短脫色時(shí)間，獲得更好的脫色效果。表2是常見(jiàn)農(nóng)副產(chǎn)品膳食纖維的雙氧水脫色最佳工藝［26-31］?；钚蕴渴呛谏嗫仔晕镔|(zhì)，它能夠吸附色素從而使有色物質(zhì)脫色。在脫色過(guò)程中，脫色溫度、時(shí)間和活性炭用量是主要的影響因素。活性炭對(duì)膳食纖維中某些成分如果膠等亦存在吸附作用，若活性炭用量過(guò)多，會(huì)使膳食纖維的得率降低。從凡華等［32］用活性炭對(duì)馬鈴薯渣膳食纖維脫色時(shí)，每50 mL提取液加入顆粒大小為60～80目的活性炭3.5 g時(shí)，對(duì)馬鈴薯渣的脫色效果較好。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，在造紙行業(yè)及印染行業(yè)中作為漂白脫色劑廣泛應(yīng)用，但是其在水溶液中溶解度較小，無(wú)法與膳食纖維充分接觸，因而脫色效果并不顯著，李蕊岑等將超聲技術(shù)引入臭氧脫色中處理蘋果膳食纖維，取得顯著的脫色效果［33］。

在膳食纖維的脫色工藝中，雙氧水脫色效果較好，反應(yīng)條件溫和，殘留物質(zhì)少，同時(shí)提高了膳食纖維的純度，雙氧水脫色已廣泛應(yīng)用在蘋果渣、麥麩、豆渣、馬鈴薯和花生殼等農(nóng)副產(chǎn)品膳食纖維中。但是雙氧水具有強(qiáng)腐蝕性，應(yīng)用于食品時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制產(chǎn)品中雙氧水殘留量以符合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求?；钚蕴棵撋に囍校钚蕴烤哂袩o(wú)毒、無(wú)臭、可再生使用和成本低等特點(diǎn)，但是在脫色過(guò)程中，容易存在活性炭殘?jiān)y以完全除去的問(wèn)題，造成脫色效果并不理想。臭氧脫色法是一種新型綠色環(huán)保的脫色方法，臭氧在水溶液中易分解為水和氧氣，在產(chǎn)品中無(wú)殘留，不會(huì)引起食品安全問(wèn)題，但是其難溶于水，對(duì)水溶液中的不溶性物質(zhì)脫色較差，會(huì)限制臭氧在膳食纖維脫色上的應(yīng)用，因此臭氧技術(shù)應(yīng)用于膳食纖維脫色有待進(jìn)一步發(fā)展［33］。此外，其他脫色劑如二氧化氯、次氯酸鹽等由于在脫色反應(yīng)中有氯的存在，使膳食纖維產(chǎn)品帶有氯味，故在膳食纖維脫色中不宜應(yīng)用［34］。

2 膳食纖維的性能測(cè)定

膳食纖維雖然不能被人體消化酶消化，但卻具有吸水膨脹性、可發(fā)酵性、吸附性和抗氧化性等對(duì)人體健康有益的物化特性。制備的膳食纖維需要進(jìn)行各種性能測(cè)定以判斷其品質(zhì)的好壞，膳食纖維常用的性能測(cè)定內(nèi)容有水合性能的測(cè)定，持油力的測(cè)定，吸附葡萄糖、膽固醇能力的測(cè)定，清除重金屬離子的測(cè)定，以及抗氧化能力的測(cè)定等，表3是不同種類膳食纖維的功能特性［35-39］。

表2 膳食纖維的雙氧水脫色最佳工藝Table2 The optimal decolorization conditions of H2O2on dietary fiber

表3 不同種類的膳食纖維的功能特性Table3 The functional characteristics of different kinds of dietary fiber

2.1 水合性能的測(cè)定

膳食纖維能吸收相當(dāng)于自身重量數(shù)倍的水分，其水合性能主要有持水力（water holding capacity，WHC）和膨脹力（swelling capacity，SW）等。持水力是每克膳食纖維干基物料，浸入水后在特定的溫度、浸泡時(shí)間和離心力的條件下所持有的水的質(zhì)量。膨脹力是每克膳食纖維干基物料，浸入水后達(dá)到平衡所占的體積。高持水力的膳食纖維在用作食品添加劑時(shí)，可以避免食品脫水收縮，在配方食品中可以改善其粘度和質(zhì)地。膳食纖維的水合性能與膳食纖維中多糖成分的化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)，其他因素如孔隙率、粒徑大小、pH和溫度等都會(huì)影響膳食纖維的持水力［40］，而且膳食纖維的來(lái)源不同，其持水力和膨脹力也相差很大。

2.2 吸附性能的測(cè)定

膳食纖維能夠吸附大分子物質(zhì)，如油、膽汁酸、膽固醇、葡萄糖和重金屬離子等。Alfredo等［41］測(cè)定得出每克鼠尾草纖維吸收2.02 g玉米油，研究發(fā)現(xiàn)纖維的顆粒大小影響其吸油性，較小的顆粒具有較大的表面積可以吸附更多的油。Chau等［42］對(duì)胡蘿卜果渣的膳食纖維做了抑制淀粉酶活性和吸附葡萄糖能力的測(cè)定，研究發(fā)現(xiàn)胡蘿卜果渣膳食纖維具有吸附葡萄糖、抑制淀粉酶活性的能力，有助于控制餐后血糖水平。陳琬盈等［39］測(cè)定了中性（模擬小腸環(huán)境）和酸性（模擬胃條件）環(huán)境下膳食纖維對(duì)膽固醇的吸附作用，在中性條件下膳食纖維對(duì)膽固醇的吸附能力均高于酸性條件下的吸附能力。Goel等［43］進(jìn)行了大黃秸稈粉吸附膽汁鹽（酸）的體外實(shí)驗(yàn)，測(cè)得每克大黃秸稈粉可以吸附40 μmol的牛黃膽酸，其吸附量隨著大黃纖維的濃度增加而增加。錢慈等［44］測(cè)定當(dāng)歸膳食纖維對(duì)重金屬鎳離子、銅離子和鉛離子的體外吸附量，分別為30.18、17.47和21.22 mg/g。

2.3 抗氧化性能的測(cè)定

高抗氧化性能的膳食纖維作為抗氧化添加劑，可以穩(wěn)定高脂肪食品，提高其氧化穩(wěn)定性，延長(zhǎng)保質(zhì)期。由于食物的抗氧化能力由多種抗氧化物的協(xié)同交互作用形成，需要結(jié)合多種方法來(lái)確定食物的抗氧化能力。常用的方法有羥基自由基（·OH）清除能力的測(cè)定、超氧陰離子自由基（O2-·）清除能力的測(cè)定、DPPH自由基清除能力的測(cè)定和TEAC抗氧化能力的測(cè)定等，都能較好地反映出膳食纖維的抗氧化能力。

3 膳食纖維的改性技術(shù)

天然的膳食纖維活性較低，品質(zhì)不高，而改性處理可以改善膳食纖維的物化特性，獲得高品質(zhì)高生物活性的產(chǎn)品。膳食纖維的改性技術(shù)，是指對(duì)膳食纖維進(jìn)行適當(dāng)?shù)募夹g(shù)處理，導(dǎo)致不溶性膳食纖維大分子結(jié)構(gòu)的部分連接鍵斷裂，轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿拥途垠w的膳食纖維降解產(chǎn)物，其物理、化學(xué)特性以及生物活性發(fā)生變化［45］。目前，膳食纖維的改性技術(shù)主要有化學(xué)改性、生物改性及物理改性技術(shù)。

3.1 化學(xué)改性

化學(xué)改性多利用酸、堿等化學(xué)試劑處理，可部分改變膳食纖維的結(jié)構(gòu)，使其具有較優(yōu)良的性質(zhì)和功能。膳食纖維結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基和羧基，可以進(jìn)行酯化和醚化改性，目前文獻(xiàn)報(bào)道的膳食纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾改性主要是硫酸酯化和羧甲基改性。楊陽(yáng)等［46］對(duì)蘋果水溶性膳食纖維進(jìn)行硫酸酯化改性，以提高其生物功能活性。黃紀(jì)念等［47］以氫氧化鈉為催化劑，一氯乙酸為醚化劑對(duì)麥麩膳食纖維進(jìn)行羧甲基化改性，由于羧甲基基團(tuán)的親水性可以顯著提高膳食纖維的持水性，與改性前相比，麥麩膳食纖維的持水力提高了105.79%。楊倩等［48］將豆渣膳食纖維與辛烯基琥珀酸酐進(jìn)行酯化反應(yīng)，在豆渣纖維素分子中引入一個(gè)疏水基團(tuán)，使豆渣纖維素酯具有一定的表面活性，表現(xiàn)出較高的去污能力。

化學(xué)改性技術(shù)以制備高功能高活性膳食纖維為目的，有針對(duì)性的進(jìn)行化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾改性，以提高膳食纖維的生物活性和功能特性，但是化學(xué)基團(tuán)的引入也會(huì)給食品中利用此類膳食纖維帶來(lái)較大的風(fēng)險(xiǎn)［4］。

3.2 生物改性

生物改性技術(shù)采用的方法有酶法和發(fā)酵法。目前應(yīng)用的膳食纖維改性的酶主要有木聚糖酶、纖維素酶等。李晶等［49］采用復(fù)合纖維素酶和木聚糖酶對(duì)玉米皮酶解改性制備水溶性膳食纖維，首先用蛋白酶、淀粉酶和糖化酶酶解提取膳食纖維粗品，然后對(duì)膳食纖維粗品用復(fù)合纖維素酶和木聚糖酶同時(shí)限制性酶解，縮短纖維素和半纖維素的分子長(zhǎng)度，使其轉(zhuǎn)

化為水溶性膳食纖維，其得率由改性前的4.16%提高到13.82%。魏決等［50］用纖維素酶酶解改性制備蘋果膳食纖維，其可溶性膳食纖維的得率達(dá)到了21.3%。目前應(yīng)用的膳食纖維發(fā)酵的微生物主要有乳酸菌等，菌種的選擇也與原料的特性有關(guān)。林寧曉等［51］針對(duì)豆渣可溶性膳食纖維含量較少的情況，通過(guò)采用乳酸菌和鏈球菌混合發(fā)酵，以及纖維素酶處理技術(shù)，對(duì)大豆膳食纖維進(jìn)行改性，提高了可溶性成分的含量。

生物改性技術(shù)條件溫和，無(wú)化學(xué)溶劑污染，改性后產(chǎn)品中可溶性成分增多，持水力、膨脹力和吸附性等生物活性功能提高，同時(shí)產(chǎn)品的色澤和口感都較好，是較好的改性發(fā)展方向。但是生物改性技術(shù)成本較高，酶制劑的成本以及微生物菌種的選育培育是制約其發(fā)展的關(guān)鍵因素。而且生物改性技術(shù)所需生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)效率低，仍需進(jìn)一步的優(yōu)化工藝。

3.3 物理改性

膳食纖維的物理改性方法有螺桿擠壓技術(shù)、蒸煮技術(shù)、超微粉碎技術(shù)和超高壓技術(shù)等。擠壓技術(shù)可以通過(guò)機(jī)械剪切打開(kāi)纖維的結(jié)構(gòu)，釋放纖維素的羥基基團(tuán)從而增加持水力［52］，同時(shí)擠壓處理也會(huì)提高膳食纖維的總含量和可溶性成分的比例［53］。Yan Jing等［54］用雙螺旋擠壓機(jī)在擠壓溫度115℃，水分含量31%，螺桿轉(zhuǎn)速180 r/min時(shí)處理豆渣可溶性膳食纖維，使其含量增加了10.6%，經(jīng)擠壓后的豆渣表現(xiàn)出更高的持水力和持油力。Min Zhang等［14］在研究時(shí)發(fā)現(xiàn)擠壓過(guò)程可以提高燕麥麩SDF的功能特性，使其具有高得率和更高的溶解性和膨脹力。蒸煮技術(shù)是常用的食品加工技術(shù)，通常和其他物理手段相結(jié)合應(yīng)用在膳食纖維的改性中，如高壓蒸煮、常壓蒸煮、高溫蒸煮、擠壓蒸煮、微波蒸煮等。賴愛(ài)萍等［55］對(duì)甘薯渣膳食纖維蒸煮加工，顯著提高了膳食纖維的含量以及持水力、膨脹力等特性。超微粉碎技術(shù)通常是將物料顆粒粉碎微米甚至是納米級(jí)微粉的一種粉碎技術(shù)，超微粉碎獲得的顆粒具有良好的分散性、溶解性和吸附性。Zhu等［56］在研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，小麥麥麩經(jīng)過(guò)超細(xì)粉碎，其粒徑可達(dá)到亞微米級(jí)，其不溶性組分向可溶性組分轉(zhuǎn)化增加，IDF/SDF比值由27.98∶1降至5.98∶1。超高壓技術(shù)是將食品用超高壓（一般是100～1000 MPa）處理，從而達(dá)到物料改性、滅菌、保藏和加工的作用。李雁等［57］對(duì)紅薯渣不溶性膳食纖維進(jìn)行超高壓改性，顯著提高其調(diào)節(jié)血糖、血脂、清除外源有害物質(zhì)等能力。

物理改性技術(shù)有利于保持食品的色澤、風(fēng)味和質(zhì)地，可以顯著減小粒徑，增加膳食纖維的可溶性成分的比例，提高各種功能特性，廣泛應(yīng)用在食品領(lǐng)域中。物理改性技術(shù)可與生物改性或化學(xué)改性等技術(shù)聯(lián)用更能有效的分散和降解膳食纖維的大分子物質(zhì)，從而大幅提高可溶性膳食纖維的含量。

4 展望

目前，在發(fā)達(dá)國(guó)家，膳食纖維被廣泛應(yīng)用在各類食品中，如谷物類主食、烘培產(chǎn)品、乳制品、肉制品及膨化產(chǎn)品等。而我國(guó)對(duì)膳食纖維的研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用與國(guó)外仍有一定的差距。因此，應(yīng)當(dāng)充分利用和開(kāi)發(fā)谷物、豆類、水果和蔬菜等農(nóng)副產(chǎn)品的渣、皮，用于膳食纖維的來(lái)源，可以節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、增加農(nóng)產(chǎn)品的附加值。酶法、發(fā)酵法和膜分離法等較為溫和、環(huán)保的提取工藝必將成為膳食纖維提取工藝的研究重點(diǎn)之一。在脫色工藝中，雙氧水脫色法應(yīng)用較廣，但就食品安全而言，應(yīng)繼續(xù)研究發(fā)展新的綠色環(huán)保的脫色工藝，如臭氧脫色法等。膳食纖維的改性是制備高功能高活性膳食纖維的關(guān)鍵步驟，也是最難最能體現(xiàn)現(xiàn)代科技水平的一步，聯(lián)合利用物理、生物、化學(xué)等改性技術(shù)是將來(lái)發(fā)展方向之一。優(yōu)化膳食纖維的制備和改性工藝，研究膳食纖維作為功能性食品添加劑對(duì)產(chǎn)品的品質(zhì)、口感及生理功能的影響，開(kāi)發(fā)品質(zhì)優(yōu)異、種類豐富且廣受大眾歡迎的膳食纖維產(chǎn)品，是膳食纖維的研究熱點(diǎn)。隨著人們對(duì)健康營(yíng)養(yǎng)要求的提高，膳食纖維的生理功能和活性越來(lái)越受到人們的重視，其在食品保健領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展應(yīng)用前景。

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Research progress on preparation，properties determinations and modification of dietary fiber

DING Sha-sha1，HUANG Li-xin1，*，ZHANG Cai-hong1，2，XIE Pu-jun1，ZHANG Qiong1，ZHANG Yao-lei1
（1.Institute of Chemical Industry of Forest Products，CAF，National Engineering Lab.for Biomass Chemical Utilization，Key and Open Lab of Forest Chemical Engineering，SFA，Key Lab of Biomass Energy and Material，Jiangsu Province，Nanjing 210042，China；2.Research Institute of Forestry New Technology，CAF，Beijing 100091，China）

Literature survey showed that dietary fiber had many healthy physiological functions，such as weight control，improvement of the intestinal functions and cleaning of toxic substances etc.In China，there were plenty of natural resources which were available for the development of dietary fiber.R&D on dietary fiber products with high biological activity become a hot spot for scientists in recent years.In this paper，the process and results presented in the published literatures on preparation，properties determinations and modification of dietary fiber were compared and analyzed.The extraction and decolorization ways of dietary fiber and its characteristics were described.The measurement process and methods for the typical properties of dietary fiber were summarized.The modifications of dietary fiber were summarized.This paper could provide the helps and a good reference for further studies on the following topics，i.e.，optimization of preparation technology，and improvement of the biological activity of products.Finally，the prospect of dietary fiber application was suggested at the end of this paper.

dietary fiber；preparation；extraction；decolorization；properties determinations；modification

TS201.1

A

1002-0306（2016）08-0381-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.08.071

2015－08－19

丁莎莎（1993-），女，碩士研究生，研究方向：農(nóng)林產(chǎn)品深加工，E-mail：dingshasha0317@163.com。

*通訊作者：黃立新（1967-），男，研究員，研究方向：天然產(chǎn)物提取分離純化及新型干燥技術(shù)，E-mail：l_x_huang@163.com。

中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（CAFINT2013C04）。