膳食纤维在食品加工中的应用与研究进展

膳食纤维在食品加工中的应用与研究进展陈燕卉1，陈敏1，张绍英1，李亚秋2（1. 中国农业大学食品科学与营养工程学院，北京 100083）（2. 北京市化工学校，北京 100023）摘要：本文对膳食纤维的主要生理功能进行了归纳，对膳食纤维在食品中的开发应用和研究进行了评述，对膳食纤维应用与研究的发展趋势进行了展望。

关键词：膳食纤维；应用；进展Abstract：The physiological function of dietary fiber are introduced. application and researches of dietary fiber on food processing are commoned. Prospect for research on the development of dietary fiber are briefly discussed.Key words： dietary fiber；application；development膳食纤维作为一种极其重要的食品成分已经成为功能性食品领域研究的热门课题。

膳食纤维被公认为是蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、矿物质和水之后的第七大营养素。

在我国，人们的饮食习惯已发生了很大的改变，大中城市特别是经济比较发达的沿海城市已出现了膳食纤维摄入量不足、营养素摄入不平衡的现象，其表现是肥胖症、糖尿病、动脉硬化、冠心病和恶性肿瘤的发病率在老年人群中很常见，在中青年人群中发病率也逐年上升，在少年儿童中“小胖子”越来越多。

1993年，我国国务院颁发《九十年代中国食物结构改革与发展纲要》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、高血脂、冠心病、糖尿病和结肠癌等已成为危害我国人民健康的主要疾病。

因此，开展膳食纤维的研究对提高我国人民的健康水平是非常必要和紧迫的任务，具有非常重要的现实意义。

1 膳食纤维的功能膳食纤维对人体健康有很多重要的生理功能，这已被国内外大量的研究事实与流行病学调查结果所证实，其主要的生理功能包括以下几个方面： 膳食纤维通过影响胆汁酸代谢使机体胆固醇排出增加，从而降低血清胆固醇，预防由冠动脉硬化引起的心脏病[1][2]。

膳食纤维预防便秘与大肠癌。

由于膳食纤维的通便作用还有益于肠内压的下降，还可预防长时间便秘而引起的痔疮及下肢静脉曲张[3][4][5]。

膳食纤维可改善糖代谢，对糖尿病患者具有降血糖作用[6]。

膳食纤维对高脂肪膳食引起的肝脂肪变有阻抑作用，起到预防脂肪肝的作用[7]。

膳食纤维对有机农药有一定吸附作用，对重金属离子有清除作用，可以减缓农药的毒害作用[8]。

膳食纤维具有抗氧化活性和清除·OH自由基的作用，具有抗突变作用，增强人体抗癌能力[9]。

膳食纤维具有清除NO2-能力，阻止其与仲胺、叔胺反应形成亚硝胺，预防癌症[10][11]。

膳食纤维具有促进钙、铁、镁吸收的作用[12][13]。

治疗肠炎[14]。

各种不同品种的膳食纤维其生理功能是不同的，不能认为凡是膳食纤维就具备上述所有的生理功能。

例如水溶性燕麦纤维对降低血清胆固醇效果十分明显，可以使冠心病的死亡率减少3％，但水不溶性燕麦纤维的这方面功能就要差很多，甚至几乎没有。

膳食纤维还具有食品添加剂的功能，膳食纤维作为食品成分具有很多优点：可以影响产品颜色、风味、保油性和保水性；可以作为稳定剂，对结构、胶凝和粗度有影响；可以作为增稠剂，控制糖的结晶，且对产品货架期有一定影响[15]。

膳食纤维也不是越多越好。

因为膳食纤维与有机物结合，可阻碍蛋白质和脂肪的吸收，还可引起腹泻，过量膳食纤维可引起胀气，影响维生素的吸收[16]。

2 国内外膳食纤维的研究和应用情况在国内外已研究的膳食纤维包括：谷物纤维、豆类种子与种皮纤维、水果蔬菜纤维、微生物多糖、其它天然纤维、合成半合成纤维，六大类共30余种，其中有实际生产和应用的大约十几种。

目前国际市场上已有多种商品化的膳食纤维出售，如玉米皮、小麦麸、大豆皮、豆渣、苹果渣等。

2.1 麸皮类2.1.1 小麦麸制品由于小麦麸有极好的保水性（每克麦麸可吸水4.5克），所以国内外应用广泛[17]，如麦麸纤维片、麦麸纤维面包、麦麸纤维饼干、膳食纤维汤料等。

据报道，新近开发出含有较高膳食纤维的天然保健饮料，如麸皮饮料、高纤维水果饮料。

把膳食纤维用于焙烤制品，将3-5%的膳食纤维添加到面包、面条、果酱、糕点等食品中，以补充正常食品中膳食纤维含量的不足，添加20%的膳食纤维作为高血压、肥胖病人的疗效食品。

2.1.2 燕麦麸[18]利用脱壳后的燕麦制成的燕麦麸中含有22%～30%的纤维素,其中有一半为可溶性纤维,这些可溶性纤维中大多数成分为半纤维素。

它具有较高的吸水性,其提纯成分可得到80%～90%的膳食纤维。

最初是在热冷快餐谷物中作为一种配料而得到应用的,但现在已研制成功了单独应用燕麦麸,通过成型、并且干燥至水分不超过10%的即食谷物食品。

最近,国外正在研究利用燕麦麸取代面包配方中10%～15%的面粉来生产面包。

含有燕麦麸的饼干、脆面包、薄脆饼以及烘焙快餐已在国外面市,可望在烘焙食品领域里有进一步发展。

2.1.3 玉米麸玉米麸皮是一种浓度很高的纤维源,其中纤维含量为90%,色泽棕黄,气味很淡。

因此在高纤维/低热量快餐食品、面包、谷物、保健品、加工肉类、面糊、面团、薄脆饼及饼干中已得到了应用。

在加工肉类中的添加量为2%～5%,在面团中为11%,在快餐谷物中为30%～40%[19]。

2.1.4 豆渣纤维典型大豆皮中含有70%的膳食纤维,因此,被用于面包、蛋糕、饼干以及快餐等食品中。

目前日本在豆渣的研究和应用上居领先地位，已面市的有豆渣点心、饼干膨松剂、豆渣膨化小食品、豆腐渣丸子、豆渣面包等[20]。

2.2 其它植物纤维2.2.1 甜菜纤维制品甜菜制糖后剩下的渣，经过进一步分离即可提取出甜菜纤维，作为食品添加剂。

糖甜菜制成的膳食纤维产品可用于面包、面糊、蛋糕、饼干、快餐食品、预填充食品、碎屑型点心混合物、面团及肉类制品以及谷物食品,添加量为5%～10%。

糖甜菜纤维也可在汤中添加1%～2%,纤维粒度小于10μｍ时,也可用于巧克力中[21]。

2.2.2 甘薯纤维制品甘薯采用酸发酵法分离出淀粉后，再用酶处理技术将甘薯渣变成细微甘薯纤维，即为甘薯纤维制品[22]。

2.2.3 米糠纤维制品从脱脂米糠提取可溶性纤维，提取率高，成分理想，并且保持了其降低胆固醇的功能[23]。

2.2.4 其它其它可用于食品制造的植物纤维源有西红柿、土豆、卷心菜(洋白菜)、蚕豆、荚类、百合、车前草、罗汉果、苜蓿、竹笋、藕粉、花生、杉木、藜嵩、剑花、牛蒡、香菇柄、椰子渣、莜麦、苦荞麦、菠萝、柚子皮、冬麦草、茭白壳等。

2.3 多糖胶2.3.1 海洋海藻多糖[24]红海草提取物纤维含量为15%～75%,它们与蛋白质的反应活性能使食品结构稳定并得到改善,特别是对于乳品及肉制品来说，罐装午餐肉周围的卤水为凝胶状,冰淇淋和其它乳品点心(特别是即食类)，花色牛奶均进行了乳化/稳定化处理,藻脱酸盐(Alginates)是从棕海藻中衍生提取的。

食品中利用其与钙的反应活性产生粘性溶液,胶体被用作增稠剂和乳液稳定剂。

它对冰淇淋、乳品混合物、冰水的稳定很有效,能与食品上的糖霜、糖浆及调味品结合。

藻脱酸盐使点心的胶凝及低热点心的生产成为可能,如果汁、肉汁及果酱类饮品的增稠、悬浮;调味品的乳化和增稠;大肉和鱼类食品的胶冻等。

2.3.2 角豆胶[25]角豆荚和角豆胶中含有75%～85%的膳食纤维。

可与鹿角菜一起配合使用,也可与黄原胶配合,用于冰淇淋等产品中,使其产生一种类胶体而增稠。

此外，植物胶替代淀粉在灌肠制品中的应用，同时加入适量的大豆蛋白和膳食纤维，增加灌肠制品的功能性及营养性。

2.3.3 黄原胶[26]黄原胶是一种微生物胶，含有80%～95%的纤维,在许多食品中可配制高稳定性悬浮液、乳剂和泡沫。

因其对食品口感略有影响,故可与角豆胶、瓜尔胶等配合使用。

黄原胶可用于调味品和果汁的稳定剂,并可与ＣＭＣ一起使柑桔果肉产生悬浮(如我国市场上的粒粒橙)。

黄原胶的类塑性能使调味品自由流动并粘附于食品。

黄原胶可溶于冷、热水,故可在许多干粉状混合料中应用。

因黄原胶可与其它胶体配合使用,因此,它在乳品及其代用品中具有很重要的用途。

黄原胶可部分或全部取代其它胶体和增稠剂,故可用于诸如果冻类和果汁软糖以及低热类“仿果酱”糖果类,并具有良好的澄清性、口感及抗凝胶作用。

其它用途包括水果片制造、水基点心胶冻、肉冻、点心馅填充料、糖霜及乳制品等[27,28]。

2.4 水果中的多糖类从柑桔和苹果中提取的果胶[29][30]：主要用于凝胶的形成,并可作为酸化、糖化混合物及溶液的粘度增强剂。

水果加工时大约有80%的果胶得以保留,如果酱、果冻等。

低酯果胶可用于低酯果酱、制作水果酸乳酪及乳品、乳类点心、果冻及非酸性糖果芯如薄荷糖和肉桂糖。

高酯交换性能使其可用于果冻和酸性糖果芯,重组果汁类产品及即饮饮品混合物。

提取果汁后回收的低水分苹果纤维及梨子纤维含有65%～75%的膳食纤维,其中大部分为不溶性纤维,具有柔和的味道,持水能力为其自身的3.5～10倍。

主要用于烘焙品和谷物产品。

苹果纤维已被用于高纤维面团食品中。

柑桔果肉含有大约46%的膳食纤维。

其中一半多为果胶,其潜在用途包括肉汁、酱类、肉制品、点心馅和面包及用于贮藏、烹调等。

2.5 纤维素纤维素是世界上最为丰富的有机化合物,大多数食品级纤维素原料为木质,且含有50%的纤维素。

因纤维素无活性,故其可作为一种无热量的取代物而取代其它碳水化合物,特别是糖类。

纤维素还可作为一种脂肪填充剂在食品中应用。

纤维素用于低热量面包时需增加更多水分和面筋。

对于面团产品来说,添加纤维素可降低烹调后的食品的粘度,对于酱类及调味品而言,添加纤维素能改善产品结构,增加稠度。

粗纤维素有助于酱类调味料在食品上的粘附。

2.5.1 变性纤维产品变性纤维产品水溶性增大。

其中最为普通的应用实例为羧甲基纤维素(CMC)。

这是一种可溶于冷水的白色粉末,主要用于冰淇淋的稳定,并可维持产品低脂。

CMC还有利于改善混合物的粘度、体积、控制热冲击、热熔解,并使产品口感滑爽。

但CMC 可导致冷冻前浆体分离,因此,常将其与其它稳定剂如鹿角菜等一起使用。

CMC也可用于冰冻类食品。

在调味品、酱油、肉汁、糖浆中, CMC作为稳定剂和增稠剂,其半透明以及与糖的兼溶性使其特别适合用于糖浆。

CMC的无热量和膨胀作用被用于营养食品如减肥饼干,低热面包、松糕、涂抹调味品、冰淇淋、罐装果酱。

另外,作为可水合成分, CMC还可用于干燥水果、蔬菜或汤汁粉末。

在淀粉基水果馅饼中,填充0 2%～0 5%的CMC,与淀粉具有很好的配合作用,并且有助于防止胶体脱水收缩[31]。