海藻膳食纤维制取_特性及功能活化研究进展

2010年第2期广东化工第37卷总第202期 · 117 · 海藻膳食纤维制取、特性及功能活化研究进展刘生利1，杨磊2，李思东2，蔡鹰2，姚凡凡2，柯广新2(1．广东海洋大学食品科技学院，广东湛江 524088；2．广东海洋大学理学院，广东湛江 524088)[摘要]海藻不但能净化养殖水质，还含有丰富的藻胶、纤维素、半纤维素、维生素和矿物质等，是生产膳食纤维的优质原料，膳食纤维对人类健康有积极的作用，在预防人体胃肠道疾病和维护胃肠道健康方面功能突出，利用好这些藻类，是环保与增收双赢的好方法。

文章综合叙述了一些藻类加工膳食纤维的方法及发展趋势以及海藻膳食纤维的理化特性、安全性等。

[关键词]海藻；膳食纤维；制取；理化特性；安全性[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2010)02-0117-03An Overview of Preparation, Characteristics and Functional Activation of DietaryFiber from SeaweedsLiu Shengli1, Yang Lei2, Li Sidong2, Cai Ying2, Yao Fanfan2, Ke Guangxin2(1. College of Food Science, Guangdong Ocean University, Zhanjiang 524088；2. College of Science, GuangdongOcean University, Zhanjiang 524088, China)Abstract: Seaweeds, which can not only improve the water quality in aquaculture, but also contain rich algal pectin, cellulose, hemicelluloses, vitamins and minerals, are high quality raw materials for the production of dietary fiber. Dietary fiber has the positive function to the human health, in the human gastrointestin -altract disease prevention and gastrointestinal health maintenance. The full use of seaweeds will benefits both environment and farmers. The paper gave an overview of preparation, characteristics and functional activation of dietary fiber from seaweeds.Keywords: seaweeds；dietary fiber；production；characteristics；security迅速发展的海产品养殖业为全球提供了1/3总量的海产品，但同时也带来巨大的环境压力，如养殖水体及底质的恶化，浮游植物的大量增生，营养盐的超标，赤潮生物的发生等，使养殖生物病害频繁发生，养殖生物的品质下降，养殖产业难以持续健康发展。

因此，养殖环境的净化成为养殖业可持续发展研究的热点。

大型藻类(如江篱、麒麟菜、马尾藻和海带等)可以有效吸收、利用养殖环境中的营养盐，从而减轻养殖自身污染对环境的负荷，提高养殖系统的经济效益[1]，还有很强的生物固碳作用，作为温室气体控制的重要措施之一，正在成为相关学科的研究热点。

因此，大藻广泛应用于各类养殖系统中，不仅会吸收营养盐，控制水域的富营养化，而且会产生大量的可用作饲料、食品，药品的原材料的藻体，一方面可满足养殖业及加工业的需要，另一方面治理海洋环境，改善水质，维护生态平衡。

只有扩大了大藻的利用空间，才能保证海藻生态修复产业链的健康发展，将最终使中国海洋环境和海洋渔业经济得到可持续发展。

膳食纤维(Dietary Fiber，DF)对人体健康有很多重要的生理功能，己被国内外大量的研究事实与流行病学调查结果所证实，并被现代医学和营养学确认为继糖、蛋白质、脂肪、水、矿物质和维生素之后的“第七大营养素”。

马尾藻、江篱和麒麟菜等大型藻类都是属于海藻类海洋植物，含有丰富的藻胶、纤维素、半纤维素、维生素和矿物质等，是生产膳食纤维的优质原料[2-3]。

目前国内海藻膳食纤维的工业化生产少见报道，生产上多用陆上植物资源进行生产，因此有必要整理这些藻类的加工方法，为提高藻类的利用价值，拓宽膳食纤维的资源提供参考。

扩大海藻膳食纤维资源的开发，一方面是对现有大型海藻如海带、麒麟菜、江篱、马尾藻等的进一步利用，另一方面是对未开发的海藻如紫菜、鹤鸽菜、石花菜、羊栖菜、浒苔、石药、小球藻、螺旋藻等进行开发。

1 膳食纤维的定义[4]膳食纤维被定义为“凡是不能被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和”。

这一定义包括了食品中的大量组成成分包括：纤维素、半纤维、低聚糖、木质素、脂质类质素、胶质、改性纤维素、粘质和寡糖。

在有些情况下，也指那些不能被人体消化吸收的、在植物体内含量较少的成分，如糖蛋白、角质、蜡和多酚脂等，也包括在广义的膳食纤维范围内。

虽然，膳食纤维在人的口腔、胃、小肠内不能消化吸收，但在人体大肠内某些微生物能降解部分DF，所以DF的净能量不严格等于零。

2 海藻膳食纤维的制取2.1 膳食纤维的提取方法膳食纤维依据原料及产品特性要求的不同，其加工方法有很大的不同，必须的几道加工工序包括：原料粉碎、浸泡冲洗、漂白脱色、功能活化、脱水干燥和成品粉碎、过筛等。

膳食纤维的分离制备方法目前大致包括[5-8]：粗分离法，化学分离法，膜分离法，化学试剂和酶结合分离法以及发酵法。

目前发酵法在果皮原料制取膳食纤维时使用较多。

中国在用陆生植物原料制取膳食纤维时，主要是化学分离法、化学试剂与酶试剂结合法这两种方法[9]。

研究表明，海藻种类不同，其膳食纤维含量也不同，因此其提取工艺也有所不同。

以江蓠为例，其最佳提取工艺为用5 %氢氧化钠溶液，在80 ℃条件下处理90 min[10]。

海藻种类不同时，所得产品特性也各有不同。

杨贤庆等[11]研究了四种海藻对重金属离子的排出能力，由大到小为：麒麟菜、海带、江蓠、马尾藻；四种海藻中持水力和膨胀力最高的是海带膳食纤维(持水力26.50%，膨胀力55 mL/g)，其次为麒麟菜和马尾藻，江蓠最低(持水力82.5 %，膨胀力9.0 mL/g)，但这几种海藻膳食纤维持水力和膨胀力均较麦麸高，且具有很好的生理活性。

潘文洁等[12]首次报道了采用酶技术和化学处理相结合的方法，从海带中提取膳食纤维，改变海带传统的加工方法，其产率达27.3 %，与海带提取海藻酸钠的产率相比，产率提高约50 %，提高了海带的利用价值，所得海带膳食纤维的干基含量达83.8 %，膨[收稿日期] 2009-11-06[作者简介] 刘生利(1984-)，女，吉林人，硕士研究生，主要研究方向为水产品加工与储藏。

广东化工 2010年第2期· 118 · 第37卷总第202期胀力为55 mL/g，持水力为26.50 %，海带膳食纤维的功能性优于麸皮膳食纤维。

另外提取条件的激烈与否以及干燥条件等都会影响膳食纤维的生理功能，用60 ℃热水和96 %乙醇处理芦笋副产物，然后各分两批分别冷冻干燥和烘箱烘干，结果显示：样品的功能性成分，持水力，结合脂肪的能力，可溶性成分都与制备方法相关，热处理的产物持水力较高达11～12 g/g，结合脂肪的能力是5～8 mL/g[13]。

2.2 海藻膳食纤维的漂白方法[2]海藻膳食纤维通常会呈现一定的颜色，影响其感官品质，不利于在食品中的添加，不被消费者认同，制取时需要进行漂白处理使其呈白色或乳白色。

有报道用碱性过氧化氢处理蔗渣膳食纤维其物理化学性质兼有改善，白度、持水力结合脂肪的能力分别提高36、96和55 %，木质素含量减少53 %，其持水力和结合脂肪的能力分别是86.1 %和73.4 %[14]，常用的海藻膳食纤维漂白方法主要是氧化漂白法：H2O2漂白法，NaClO漂白法，KMnO4氧化后草酸还原。

李来好[2]在江篱膳食纤维制取中用0.1 %次氯酸钠溶液，在pH为4条件下漂白20 min，结果江篱膳食纤维的膨胀力为9.5 mL/g，产率为31.1 %，颜色为淡黄，然后用0.005 %KMnO4氧化10 min 后用0.2 %草酸还原5 min，得到膳食纤维为白色。

而麒麟菜膳食纤维0.2 %次氯酸钠溶液，在pH为4条件下漂白30 min，效果比较理想[15]。

不同原料膳食纤维的制取过程中漂白方法是不同的，在具体实施时要根据材料选择合适的漂白方法。

2.3 海藻膳食纤维的功能活化膳食纤维中的不溶性成分主要作用于肠道产生机械蠕动效果，而可溶性成分更多的发挥代谢功能，因此膳食纤维中可溶性成分的含量是影响膳食纤维生理功能的一个重要因素[8]。

加工中反复浸泡冲洗、频繁热处理等会严重降低终产品可溶性膳食纤维的含量，影响其生理功效的发挥。

所以采用现代高技术手段对其进行改性以获得水溶性膳食纤维含量较多的膳食纤维是必要的。

膳食纤维的改性研究一般是采用化学处理或机械降解处理或者俩者结合使用，通常认为挤压蒸煮产生的剪切应力和高温可以降低纤维的粒度使化学键断裂从而使可溶性膳食纤维增加。

陆上原料制备膳食纤维的方法也可以参考制备海藻膳食纤维，R.Repo Carrasco-Valencia等[16]采用双螺杆挤压安第斯的一种粮食作物结果显示其总膳食纤维含量从16.37 %降低到9.9 %，可溶性食纤维含量从2.8 %增加到3.1 %。

如钱建亚[17]等以干燥后的豆渣为原料，用双螺杆挤压机挤压后水溶性纤维含量有不同程度的提高。

郑建仙等[18]用ClxtarBlC45双螺杆挤压机挤压蔗渣后，膳食纤维总量稍有减少，但是可溶性膳食纤维含量有明显提高。

祝威[19]报道经挤压蒸煮处理后所获得的玉米膳食纤维其可溶性膳食纤维含量比未处理前高出5.4倍达到14.7 %，；处理后的膨胀力为11.2 mL/g，比未处理前提高了2.8倍；持水力为7.6 mL/g，比未处理前提高2倍；结合水力为5.8 mL/g，比原来提高2倍，另外超微化也可以改善膳食纤维的口感，从而拓宽其在食品工业中的应用范围，M.E.Camire 等[20]对碾削去皮的和蒸汽去皮的两种土豆皮膳食纤维在不同的温度、水分条件下进行了挤压研究，两种土豆皮经挤压后，可溶性纤维都有不同程度的提高。