水溶性纤维素的提取及应用

水溶性膳食纤维的提取及其应

张少奎12质量2 20120807245

摘要：水溶性膳食纤维主要有水解胶体、半乳甘露聚糖、寡聚糖、真菌多糖等。水溶性纤维可减缓消化速度和最快捷排泄胆固醇，有助于调节免疫系统功能，促进体内有毒重金属的排出。所以可让血液中的血糖和胆固醇控制在最理想的水准之上，还可以赞助糖尿病患者改善胰岛素水温和三酸甘油脂。

关键词：水溶性膳食纤维；作用；功能性食品；提取；应用。

1、水溶性膳食纤维的提取

1.1苹果渣水溶性膳食纤维提取

工艺流程：湿苹果渣→干燥→粉碎→过筛→干苹果渣→混合酶酶解→灭酶→纤维素酶酶解→灭酶→离心→抽滤→滤液→70℃减压浓缩→醇沉→抽滤→滤渣→60℃真空干燥→水溶性膳食纤维。

1.2大豆水溶性膳食纤维的提取

1.2.1常压下可溶性膳食纤维提取工艺

取豆渣，加水浸泡，加入六偏磷酸钠溶液，调p H值，水浴加热处理一段时间，抽滤，滤液装入透析透析24 h 后，蒸发浓缩，用乙醇沉淀，得大豆渣SDF。以六偏磷酸钠溶液溶液的浓度、p H、处理温度、料液比为考查因素，探讨其对可溶性膳食纤维提取率的影响。

SDF提取率（%）=(水溶性膳食纤维质量(g)/原豆渣质量(g) ×100%。

1.2.2 加压预处理提取豆渣中可溶性膳食纤维的工艺

加压预处理提取豆渣中可溶性膳食纤维的提取工艺流程：样品加水浸泡→加压预处理→六偏磷酸钠溶液处理→过滤→滤液透析→蒸发浓缩→乙醇沉淀→离心→干燥→得SDF成品。

1.3花生壳水溶性膳食纤维不同提取工艺

花生壳(花生果的外壳，去除霉烂、虫害的花生壳后，自来水洗净，恒温干燥箱中80℃烘干，在植物粉碎机中粉碎，再经50 目筛分，取筛下物作为提取SDF 的原料)。

取一定量的花生壳粉原料，加入3% 的柠檬酸溶液，在90℃恒温水浴中振荡提取2h。水浴结束后，反应器中的提取混合物经抽滤得到红棕色提取液。该提取液经真空旋转蒸发得到浓缩液，在浓缩液中加入4 倍体积的无水乙醇，沉淀过夜。无水乙醇沉淀的混合液抽滤，滤渣在60℃干燥，粉碎后即得到一次酸提法的SDF样品。

1.3.2二次酸提法

取一定量的花生壳粉原料，加入3% 的柠檬酸溶液，在90℃恒温水浴中振荡提取2h。水浴结束后，反应器中的提取混合物抽滤，保留滤液。抽滤后的滤渣加入柠檬酸溶液，与花生壳粉原料做同样处理后抽滤，滤液与第一次滤液合并为提取液。该提取液经真空旋转蒸发得到浓缩液，在浓缩液中加入4 倍体积的无水乙醇，沉淀过夜。无水乙醇沉淀的混合液抽滤，滤渣在60 ℃干燥，粉碎后即得到二次酸提法的S DF 样品。

1.3.3 三次酸提法

取一定量的花生壳粉原料，加入3% 的柠檬酸溶液，在90℃恒温水浴中振荡提取2h。水浴结束后，反应器中的提取混合物抽滤，保留滤液。抽滤后的滤渣加入柠檬酸溶液，与花生壳粉原料做两次相同的处理，合并三次滤液为提取液。该提取液经真空旋转蒸发得到浓缩液，在浓缩液中加入4 倍体积的无水乙醇，沉淀过夜。无水乙醇沉淀的混合液抽滤，滤渣在60 ℃干燥，粉碎后即得到三次酸提法的SDF 样品。

1.3.4微波提取法

取一定量的花生壳粉原料，加入3% 的柠檬酸溶液，在90℃恒温水浴中振荡提取20min，再微波处(0.5min ×5 次)，水浴和微波交替处理三次共67.5min，反应器中的提取混合物抽滤，保留滤液。抽滤后的滤溶液后，同花生壳粉原料一样用水浴和微波交替处理三次，抽滤，合并两次抽滤液为提取液。该提取液经真空旋转蒸发得到浓缩液，在浓缩液中加入4 倍体积的无水乙醇，沉淀过夜。无水乙醇沉淀的混合液抽滤，滤渣在60℃干燥，粉碎后即得到微波提取法的SD F 样品。

取一定量的花生壳粉原料，加入3% 的柠檬酸溶液，在90℃恒温水浴中振荡提取15min，再超声处理15min(超声频率为40k Hz，超声波功率为150W，常温)，水浴和超声交替处理四次共2h，反应器中的提取混合物抽滤，保留滤液。抽滤后的滤渣加入柠檬酸溶液后，同花生壳粉原料一样用水浴和超声交替处理四次，抽滤，合并两次抽滤液为提取液。该提取液经真空旋转蒸发得到浓缩液，在浓缩液中加入4 倍体积的无水乙醇，沉淀过夜。无水乙醇沉淀的混合液抽滤，滤渣在60 ℃干燥，粉碎后即得到超声提取法的S DF 样品。

1.4牛蒡根中水溶性膳食纤维提取工艺

1.4.1水溶性膳食纤维的提取工艺牛蒡根→去皮→干燥( 60 ℃、4 h) →粉碎→过筛( 40 目筛) →牛蒡干粉→酸浸提→过滤→滤液→离心( 4 000 r/min、15 min)→上清液→减压浓缩( 至原体积的1/3) →醇析( 4 倍体积的95 %乙醇)→抽滤→洗涤( 无水乙醇) →真空干燥( 40 ℃、真空度为0.085 MPa) →水溶性膳食纤维。

2、膳食纤维的概念及主要特性

膳食纤维是指能抗人体小肠消化吸收的而在人体大肠能部分或全部发酵的可食用的植物性成分、水化合物及其相类似物质的总和，包括多糖、低聚糖、木质素以及相关的植物物质。根据溶解性不同，分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维两大类，具有如下功能特性：

2.1 吸水作用。膳食纤维有很强的吸水能力或与水结合的能力。此作用可使肠道中粪便的体积增大，加快其转运速度，减少其中有害物质接触肠壁的时间。

2.2粘滞作用。一些膳食纤维具有很强的黏滞性,能形成粘液型溶液,包括果胶、树胶、海藻多糖等。

2.3 结合有机化合物作用。膳食纤维具有结合胆酸和胆固醇的作用。

2.4 阳离子交换作用。其作用与糖醛酸的羧基有关,可在胃肠内结合无机盐，如钾、钠、铁等阳离子形成膳食纤维复合物，影响其吸收。

2.5 细菌发酵作用。膳食纤维在肠道易被细菌酵解，其中可溶性纤维可完全被细菌酵解，而不溶性膳

食纤维则不易被酵解。而酵解后产生的短链脂肪酸如乙酯酸、丙酯酸和丁酯酸均可作为肠道细胞和细菌

的能量来源。

3、水溶性膳食纤维在功能性食品中的应用。

3.1 糖尿病人保健食品

糖尿病是由遗传因素、免疫功能紊乱、微生物感染及其毒素、自由基毒素、精神因素等等各种致病因子作用于机体导致胰岛功能减退、胰岛素抵抗等而引发的糖、蛋白质、脂肪、水和电解质等一系列代谢紊乱综合征。随着国民生活水平的不断提高，我国的糖尿病从个别状况急速发展为普通现象，截止2003年初，我国糖尿病人越六千万有余，这个数字值得人警示。在现在的医疗条件下，还没有办法根治糖尿病，只能有效的控制和维持病情，除了药物的有效控制病情外，最主要的还是要取决于饮食的控制，这是一个长期漫长的过程。目前防治糖尿病的最主要办法是合理、适当的调整病人的饮食结构。膳食纤维的问世为糖尿病了解决了一大顾虑，水溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维根据各自的特点，在胃肠中形成一种保护黏膜，延缓胃肠的排空时间，这样食物营养素在病人体内的消化吸收过程减慢，血液中的糖分只能缓慢增加，胰岛素分泌不足时，血糖浓度也不会马上提高，这样就很好的控制了病人的病情。所以在饮食中合理的添加膳食纤维是十分必要的。研究表明：在饮食中添加膳食纤维后，空腹血糖由（9.84 ±3.51 ）mmol/L 降至（6.82±2.65 ）mmol/L，餐后2h 血糖由（1 3.08±5.12 ）mmol/L 降至10.57±4.64mmol/L，P均＜0.01。可见在适量摄入膳食纤维后，可降低糖尿病患者血糖水平。据此，我们应改变膳食模式，每日摄入一定量的水溶性膳食纤维；特别是早餐，最好保持膳食纤维摄入量5g 以上。

3.2 便秘病人的保健食品随着人们生活水平的提高，便秘人群也成为了不可忽视的一个小

群体，严重影响着人们的健康。随着水溶性膳食纤维的不断推广，目前已广泛应用到便秘人群的保健食品上。此类保健食品能有效的调节人体肠道内的微生态平衡，改变肠道内的酸碱度，促进肠道内双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌的产生，同时产生大量的有益脂肪酸，如乙酸、醋酸、叶酸和乳酸等，有益的改善了肠道内有菌群的生存空间，菌群的有效繁殖加快了肠道的蠕动，从而起到了润肠通便的作用。

3.3 水溶性膳食纤维在乳制品中的应用

现在的乳制品被人们所普遍食品。因为乳制品能满足人们对所需蛋白质、脂肪等营养成分的需要。随着人们对健康的关注，在某些乳制品中已加入了膳食纤维，这就进一步的提高了乳制品的营养价值和满足了人们的需求。此类乳制品应用范围广泛，因膳食纤维的介入，在饮用此类乳制品时不但能改善肠道润滑，还能降低血糖，调节血脂等，适合广泛的人群，特别对于中老年人、血糖、血脂高的病人及肥胖人群有

其调节的作用。此类产品已在世界各国受到广大消费者的欢迎。

3.4水溶性膳食纤维在饮料中的应用

膳食纤维类饮料是西方很流行的功能性饮料。其既能解渴、补充水分，又可提供人体所需膳食纤维。这类产品，尤其是水溶性膳食纤维在欧美和日本等发达国家比较流行。目前国内汇源公司开发并生产了高纤果汁，北京三元乳业推出了高纤奶。长期饮用能使肠道舒畅，防治便秘，并可降低胆固醇，调节血脂、血糖，助控减肥，特别适于中老年人、糖尿病病人和肥胖者饮用。

3.5 水溶性膳食纤维在婴幼儿食品中的应用

婴幼儿特别是断乳后体内双歧杆菌骤减，导致腹泻厌食、发育迟缓，营养成分的利用率降低；食用水溶性膳食纤维食品，可以提高营养素的利用率和促进对钙、铁、锌等微量元素的吸收。

3.6水溶性膳食纤维在乳品中的应用。

3.6.1 水溶性膳食纤维在奶粉中的应用

随着水溶性膳食纤维的广泛应用，膳食纤维的保健保用被人们所认知。根据水溶性膳食纤维的特点，人们觉得如果在婴儿配方奶粉和中老年奶粉中适当添加会起到事半功倍的效果。婴幼儿和老年人在身体是弱势群体，婴幼儿消化道功能还没发育完全，中老年人的消化道功能在日渐的退化，婴幼儿和中老年人也是钙质流失最快的人群，水溶性膳食纤维不仅能弥补婴幼儿和中老年人身体营养结构上的缺陷还能促进矿物元素的吸收等功效。

3.6.2 水溶性膳食纤维在发酵酸奶中的应用

酸奶在乳制品中已占在绝对的优势，发展迅速。已成为人们日常生活中特受欢迎、老少皆宜的乳制品之一。近年来拥有优质配方的水溶性膳食纤维酸奶（即高纤维酸奶）产品成为消费者的新宠。具体配方设计：优质鲜牛奶80％、全脂奶粉3％、果葡糖浆（71％）3 ％、蔗糖2％、水10％、水溶性膳食纤维6％、发酵剂（嗜热链球菌∶保加利亚乳杆菌＝1∶1 ）2.5％、稳定剂0.2％。

3.6.3水性膳食纤维在风味乳饮料中的应用

水溶性膳食纤维不仅在乳制品中得到广泛应用，现在市场上销售的风味乳饮料也因加入了水溶性膳食纤维而受到众多儿童和年轻人的普遍欢迎。风味乳饮料因其具有乳香味和水果味，这二种独特风味相溶合，且因水溶性膳食纤维的加入，更大大的增加了其营养价值和保健功能。

3.6.4 水溶性膳食纤维在乳酸菌饮料中的应用

乳酸菌饮料又称发酵型的酸性含乳饮料，通常是以牛乳或乳粉、植物蛋白乳（粉）、果菜汁、糖为原料，添加或不添加食品添加剂与辅料，经杀菌、冷却、接种乳酸菌发酵剂培养发酵，然后经稀释而制成的活性（非杀菌型）或非活性（杀菌型）的饮料。随着消费者健康意识的增强，酸奶已不仅仅代表着营养，而是变成了一种特别的、保护良好肠胃环境的饮品。酸奶已不再是仅仅强调其特有的菌种，消化、增强免疫力、防止糖尿病等功能性宣称的产品也在不断推出。聚葡萄糖已被实验证明是很好的益生元，它的发酵可以使肠道内容物p H值从7.24±0.45 降至6.44±0.35，可有效增殖乳酸菌及双歧杆菌等益生菌。聚葡萄糖在低p H值下稳定，用于酸奶生产，能提供清爽的口感和强化纤维；在低脂和无脂产品中能防止析水，赋予产品良好的质构和奶油口感。李绍波等的研究表明，聚葡萄糖添加到酸奶中，不仅有助于酸奶发酵，减缓乳清析出或使酸奶不析出，还能够改善产品的组织状态，提高奶香味；当聚葡萄糖添加量为3%时，能有效地维持和提高乳酸菌活性。4.2 聚葡萄糖对酸奶饮品及活性乳酸菌的影响聚葡萄糖用于乳饮料中，能直接强化纤维并且影响酸奶饮品的口感。L C Allgeyer等针对益生菌和益生元对酸奶饮品的感官和微生物指标特性的影响研究表明，添加低含量聚葡萄糖（2.5 g/240 m L）和高含量聚葡萄糖（5 g/240 m L）主要是对酸奶饮品的口感有影响，可以增加产品的甜度和粘度；样品放置30 天后，与对照相比（没有添加

聚葡萄糖），添加聚葡萄糖的酸奶饮品中的菌种（B lactis Bb-12 和Lb acidophilus LA-5）数量高1 个数量级。由此得出结论，聚葡萄糖的添加能较好地维持菌活力，延长产品货架期。此外，Mitchell 等证明，当降低脂肪和糖时，聚葡萄糖可以给产品带来令人满意的口感和品质。

4.总结

水溶性膳食纤维拥有不错的发展前景，但是在我国还有较大的发展空间，同时对人体有着大量有益的作用，值得我们去开发与研究。

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