茭白壳中不溶性膳食纤维的研究

1、茭白壳中不溶性膳食纤维的研究 浙江大学生物系统工程与食品科学学院硕士学位论文茭白壳中不溶性膳食纤维的研究姓名:金建昌申请学位级别:硕士专业:食品科学指导教师:刘东红20061201中文摘要浙江大学硕士学位论文中文摘要膳食纤维是一种包含纤维素、半纤维素、木质素、果胶及可溶性多糖等多种成分的混合物,作为功能性食品的重要功效成分之一,在功能性食品的开发中越来越被重视。而茭白壳作为茭白产业的副产品,其中含有丰富的膳食纤维成分,目前一真没有被很好的利用。不溶性膳食纤维是膳食纤维的重要组成部分。分布非常广泛。本论文以茭白壳为原材科,采用化学法来制备不溶性膳食纤维,通过正交实验确定了不溶性膳食纤维制各的最佳

2、工艺;以不溶性膳食纤维产品为原料,分别通过正交实验采用漂白和微波辅助漂白进行处理,得到最佳漂白工艺;同时分析了环境温度和膳食纤维的粒度大小对其理化特性的影响。试验结果如下:、不溶性膳食纤维的最佳提取工艺为:按料液比:,在./的溶液中下处理,洗涤至中性后再在的硫酸溶液中下浸泡,洗涤至中性后,下恒温干燥,粉碎。、漂白的最佳工艺为:按料液比:,用浓度为%的,在溶液中下处理小时.微波辅助漂白的最佳工艺为:按料液比:,用%的溶液,功率下处理。、环境温度和膳食纤维粒度对膳食纤维的理化性质影响较大。膨胀力、持水力和吸油力随粒度的减小而增大,但过分粉碎会使其性能下降;结合水力则随粒度的减小而始终减小。膨胀力,

3、持水力在高温下性能较好,而吸油力和结合水力则相反。关键词:茭白壳,不溶性膳食纤维,提取,漂白,理化特性竺竺坚塑望盔兰堡主兰竺望苎、.,.:.: :,./.恤, 乜乩 ,.陀:. .: %, :.: %, , .、 、;. . 浙江大学硕士学位论文: , ,呻独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得澎望盘茎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签字日期: 州年,月占日

4、学位论文作者签名:彦毫蒸两学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解澎婆盘茎有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权溢望盘茎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权书学位论文作者签名:虚煮两导师签名:,少.签字期:声“年?明签字日期:沙年月 :分聊,吐工作单位:拟;,州孳 :通讯地址:嘞耐籼鼯:鹕纠太场劲妇咖,哕浙江大学硕士学位论文 第一章文献综述第一章文献综述内容提要本章主要分析了茭白生产存在的问题,并综述了膳食纤维发

5、展的现状和趋势,并在此基础上提出了本论文研究内容、研究目标及意义。.茭白综合利用现状.茭白概况,是禾本科菰属多年生宿根水生草本植物,又名蒿芭、茭白/血菰、茭笋,是我国重要的水生蔬菜之一,栽培面积仅次于莲藕。我国茭白的栽培,春秋战国时期就已记载,一直到西晋初年,都是作为贵重的粮食作物。目前世界上只有我国对茭白还进行着大面积的栽培柯卫东。.茭白品质柔嫩,味美适口,营养丰富。据分析:茭白中含蛋白质.,脂肪.。碳水化合物.热量.千焦,钙,磷,铁.,胡萝索微量,硫胺素.,核黄素.,烟酸.,抗坏血酸。古人对其评价极高,西湖寻梦记有:“法相寺前茭白笋,其嫩如玉,其香如兰,入口甘芳,天下无比。”自古以来被誉为

6、。江南三大名菜”之一。茭白不仅是餐桌上的美肴,而且还可入药。茭白性味甘、寒,具有清热除烦、解毒、利二便的功效。临床上常用于烦热、目赤、消渴,黄疸、痢疾等症。如食疗本草记载“利五脏邪气,酒查皮面赤,白癞、疬疡、目赤、热毒风气、卒心痛、大便不畅、心胸烦热”。浙江是茭白种植大省,茭自是浙江省种植面积最大的水生蔬菜,近年来发展非常迅速,面积已达万,主要集中在余姚、嘉兴、黄岩、缙云等地,年产茭白万以上徐红星,。浙江省的菱自主要分单季茭和双季茭,单季茭一年只采收一次,采收期多集中在月份,而双季茭一年可采收两季,采收期在夏季月月和秋末月中旬一月中旬,产量较高。目前浙江省的许多地区已发展了四季茭自采收期为月初

7、一月底和冷水茭白利用水库的冷水灌溉,采收期为月月。主要品牌有余姚的“古址”牌、嘉兴的“栖木圣”牌、武义的“武阳夏雪”牌等,其中的“古址”牌无公害茭白近几年更是盛销上海、杭州、宁波等地,并有少量出口到日本等地俞晓平,。第一章文献综述浙江大学硕士学位论文.茭自加工利用的现状单季茭白一年只采收一次,采收期多集中在月份,双季茭白一年采收两季夏季月底月初和秋末月中旬月中旬,因此茭白上市时间短,并相对集中。很多茭自由于不能在当天及时的销售,到第二天就出现变色而无法销售,农户和运输户遭受重大损失。所以目前的绝大多数的茭白以鲜食为主。而对茭白的加工利用状况也受到茭白自身特点的制约,通常只对其进行处理后进行保鲜

8、贮藏,或者对其进行初步加工,通过这两类方法对茭白产业起到调节供需、提高茭白经济价值的目的。对茭白的简易保鲜贮藏通常采用的保鲜方法主要有清水贮藏法、冷藏法、明矾水贮藏法、盐封贮藏、塑料薄膜袋贮藏等薛延利,:王迪轩,。杨寿清等用明矾水处理带壳茭白,发现有比较好的保鲜效果杨寿清,席屿芳等人用赤霉素等对茭白进行了处理,发现其能延迟茭白的衰老、具有比较好的保鲜效果席屿芳,。郜海燕等人发现用气调小包装对去壳茭白进行处理,在低氧、高二氧化碳的条件下,也可以使去壳茭白有的保鲜期郜海燕,。无锡市蔬菜公司在茭白市价较低的月中旬将茭白贮藏在冷库中,经过个月左右到元旦上市,每公斤市价可以达到元。除了对茭白进行保鲜贮藏

9、外,为了达到延长茭白的销售季节,其他比较好的方法就是对茭白进行初加工.茭白罐头郑为东,、脱水茭白、泡茭白李共国,;李共国,等加工产品也得到了开发研究。除了对茭白进行加工利用外,实际上,茭白的外壳也具有非常大的使用价值,而且茭自壳的产量也是非常之大。据测算,栽培每亩茭白所产出的茭白干鞘叶约。目前对这些原料的利用处于一个空白的状态。闵锐发现茭白壳中纤维素的含量丰富,见表,并利用酶处理和化学处理的方法来制各膳食纤维闵锐,。表 茭白壳中的营养成分曲.也有人利用蛋白酶水解茭白叶鞘后把它当作编制工艺品的原料,蔡为明提出了利用茭白鞘叶栽培蘑菇、草菇、鸡腿菇的参考配方和栽培工艺蔡为明,;也有利用茭白鞘叶来栽培

10、食用菌。对茭白副产品的开发利用只占了茭白壳资源的极小部分,绝大部分价值还没第一章文献综述浙江大学硕士学位论文有得到充分的认识和完全开发利用,目前大多数的原料都被废弃,在茭白产区,茭自鞘叶已成为市场、街道、道路、村庄及环境、溪水的污染源,严重阻碍茭自产业健康、持续的发展。.膳食纤维的研究现状近年来在世界范围内掀起了一股功能性食品的热潮,功能性食品是食品科学研究的前沿。膳食纤维 ,作为功能性食品的重要基料己成为研究的热点,其营养价值和对人体的健康影响越来越多地被人类所认识。大量事实表明,膳食纤维可以促进人体肠道蠕动,影响着人体对蛋白质、脂肪、可利用碳水化合物、维生素及矿物质的消化和吸收,对肥胖、糖

11、尿病、心血管疾病和便秘等疾病都有缓解作用。.膳食纤维的定义,这一术语以来,而对从年首先提出“膳食纤维”膳食纤维的定义。一直以来都处于不断发展和丰富中。膳食纤维一词是由.于年首先提出并定义为“食物中那些不被人体所消化吸收的植物成分”。这个定义范围较窄,尚未包括那些存在于动物体内,微生物体内以及人工合成、半合成的膳食纤维,具有一定的片面性。年又把它修正为“抗人体消化酶水解的植物成分”,并于年扩大了其所指的范围,将那些“不被人体所消化吸收的多糖类碳水化合物与木质素”统称为“膳食纤维”龚广予,。即包括了纤维素、半纤维素、木质素、树胶、人造纤维素,海藻胶、寡糖、果胶、蜡质、角质和木栓质龚瑞玲,。据此出于

12、分析上的方便,通常就将存在于膳食中的非淀粉类多糖与木质素部分称为膳食纤维。在某些情况下,也将那些不被人体消化吸收的、在植物体内含量较少的成分,如糖蛋白、角质、蜡和多酚酯等包括在广义的膳食纤维范围内郑建仙,。不同国家对膳食纤维的定义也各不相同。加拿大膳食纤维专家委员会于年定义为“不能被人体消化酶消化的外源植物成分”,主要是非淀粉的多糖和木质素,可能还包括他们的结合物祝渊,.美国政府尽管没有正式规定过的定义,但年美国食品药品管理局把定义为非淀粉类的多糖、木质素和某些抗性淀粉的总称,个聚合度的寡糖不属于。年,美国谷物化学家协会把定义为:植物的可食部分或类似的碳水化合物,它们不能被人体的小肠分泌物所消

13、化,但能被大肠内菌群完全或部分发酵。包括多第一章文献综述浙江大学硕士学位论文糖、低聚糖、木质素和相关的植物物质,具有促进通便、及戚降低血液中胆固醇含量、及/,。或降低血糖含量的有益健康的生理效果日本没有正式定义过,但规定了主要包括:不可消化的麦芽糊精、水解的瓜儿豆胶、聚氨基葡糖、葡聚糖、亚麻籽、麦麸和解聚海藻酸钠龚广予,。英国等少数欧盟国家认为是植物非淀粉多糖,认为不包括木质素,多酚类物质,.和肌醇磷酸等在中国,郑建仙把定义为“不被人体消化吸收的多糖类碳水化合物和木质素”,并指出纤维素、基料碳水化合物果胶、果胶类化合物和半纤维素和填充类化合物木质素是它的三个部分,因此也把阿拉伯半乳聚糖、阿拉伯

14、聚糖、半乳聚糖、半乳聚糖醛酸、阿拉伯木聚糖、木糖葡聚糖、糖蛋白和木质素等也归到下郑建仙,。膳食纤维与长期以来一直沿用的“粗纤维” 有本质的区别。传统意义上的“粗纤维”是指植物经过特定浓度的酸、碱或醚等溶剂作用后的剩余残渣,强烈的溶剂处理导致几乎%的水溶性纤维、%.%的半纤维素和%的纤维素被溶解损失掉。对同一产品,其粗纤维含义与总膳食纤维含义往往有很大差异,两者之间没有一定的换算关系。其中的纤维素只是膳食纤维的一个组成部分,膳食纤维包括了纤维素郑建仙,。对膳食纤维的认识经过了一个曲折的过程,世纪年代前认为是一种“粗糙的成分”,没有任何营养价值,对人体健康无益。而且把膳食纤维等同于粗纤维和半纤维素

15、祝渊,。到世纪年代以后,弓起了世界各国的营养学家的极大关注。膳食纤维虽不具备碳水化合物、蛋白质、脂质、维生素、矿物质和水等六大营养素的营养作用,但它是人体健康所不能缺少的必需物,称得上是“第七营养素”肖春玲,。年,专家组在日内瓦将推荐入“人群膳食营养目标”陈茂生,。.膳食纤维的组成.纤维素纤维素是植物细胞壁的主要结构物质,是由葡萄糖经.,糖苷键连接而成的直链线性多糖王璋,。虽然其化学结构与淀粉相似,但它的物理性质却与淀粉截然不同。在植物细胞壁中,纤维素分子链由结晶区与非结晶区组成,结晶区由大量的氢键连接而成,非结晶结构内的氢键结合力较弱。易被溶剂破坏。纤维素的结晶区与非结晶区之间没有明显浙江大

16、学硕士学位论文 第一章文献综述的界限。纤维素不溶于水,但具有吸水膨胀的能力,在消化道内可以大量吸收水分郑建仙。纤维素的化学结构见图.、.圉纤维素的化学结构.半纤维素半纤维素是另一类植物多糖,主要由半乳糖、木糖、甘露糖组成,由?,键连接起来,其次是阿拉伯糖、葡萄糖、鼠李糖、甲基葡萄糖酸和半乳糖醛酸王璋,。半纤维素总是与纤维素共存于植物细胞壁内,但其化学结构与纤维素没有关系,它是另一类植物多糖.半纤维素的种类很多,不同的半纤维素其水溶性也不同,有的可溶于水,但绝大部分都不溶于水。一些水溶性胶也属于半纤维素。不同植物中半纤维素的种类、含量均不相同,其中组成谷物和豆类膳食纤维中的半纤维素有阿拉伯木聚糖

17、,木聚葡聚糖、半乳糖甘露聚糖和葡聚糖等数种。半纤维素的化学结构如图所示。一阿拉伯塘蓦?佟一术聚糖一术聚塘 删确术穗基,四靖掰短伯糖基图半纤维素的化学结构.木质素木质素是高度复杂的非多糖聚合物,聚合物中包含有从酚类衍生来的苯基丙烷单元,这些酚类单体包括松柏醇、芥子醇、对羟基肉桂醇等。天然存在的木质素大多数与碳水化合物紧密结合在一起,很难将它分离开来。木质素作为一种抗氧化剂,具有与、结合的能浙江大学硕士学位论文 第一章文献综述力秦畴,。它的化学结构见图。,讧. .果胶及果胶类物质果胶主要以,键连接的半乳糖醛酸为主链,连接有,鼠李糖残基,通过鼠李糖残基的位置取代有半乳糖、阿拉伯糖、木糖等。果胶和果胶

18、类物质均能溶于水,并能形成凝胶,对维持膳食纤维的结构有很重要作用。果胶的化学结构式如图。越啐玲圈果胶的化学结构导呋喃阿拉伯糖通过?糖苷键连接而成,其或位有时连有支链。半乳聚糖则是由一吡喃半乳糖通过一糖苷键连接而成的线性结构,在此线性结构吡喃半乳糖一位上若连接有阿拉伯糖或其低度聚合物,就成为阿拉伯半乳聚糖。果胶活果胶类物质均能溶于水,他们在谷物纤维中的含量少,但在豆类及果蔬纤维中的含量较高。任何导致其水溶性和胶凝性改变的因素均有可能影响其生理功能的有效发挥郑第一章文献综述浙江大学硕士学位论文建仙,。.膳食纤维的分类.按溶解性分类膳食纤维按溶解性分可分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维两大类。水溶

19、性膳食纤维是指不被人体消化酶消化,但可溶于温水或热水且其水溶液又能被倍体积的乙醇再沉淀的那部分膳食纤维,主要有植物细胞内的储存物质和分泌物,另外还有部分微生物多糖和合成多糖,其组成主要有一些胶类物质,如果胶、阿拉伯胶、角叉胶、瓜儿豆胶、卡拉胶、黄原胶、琼脂等以及半乳甘露聚糖、葡聚糖、海藻酸盐、和真菌多糖等:而水不溶性膳食纤维是指不被人体消化酶消化且不溶于热水的那部分膳食纤维,它是细胞壁的主要组成成分,包括纤维素、半纤维素、木质素、原果胶、壳聚糖和植物蜡等陈茂生,.按膳食纤维的来源分可分成植物来源膳食纤维,包括纤维素、半纤维素、木质素、果胶、阿拉伯胶、愈疮胶、明胶、半乳甘露聚糖等;动物性来源膳食

20、纤维,包括甲壳素、壳聚耱和胶原等;海藻多塘,包括海藻酸盐、卡拉胶和琼脂等:微生物多塘,如黄原胶等;合成类膳食纤维,如羧甲基纤维素等郑建仙,。.根据定义分年月,膳食纤维定义委员会提交给一份名为 的报告中将膳食纤维定义为:非淀粉多糖和抗消化的低聚糖类,包括纤维素、半纤维素阿拉伯木聚糖、阿拉伯半乳聚糖、果聚糖菊粉、低聚果糖、树胶、粘浆和果胶:相似的碳水化合物,包括抗消化糊精抗消化麦芽糊精和马铃薯淀粉糊精、合成的碳水化合物葡聚糖、甲基纤维素;木质素;相关植物物质类,包括蜡质,肌醇六磷酸、角质、皂角苷、软木脂和单宁祝渊,.浙江大学硕士学位论文 第一章文献综述.根据在大肠内的发酵程度分膳食纤维在人体大肠内

21、可被其中的微生物菌群所发酵,但发酵的程度不一样。根据发酵程度,可分为部分发酵纤维和完全发酵纤维。部分发酵纤维包括:纤维素、半纤维素、木质素、植物蜡和角质;完全发酵类纤维包括:一葡聚糖、果胶、瓜尔豆胶、阿拉伯胶、海藻胶和菊粉等。一般说来,完全发酵类纤维多属可溶性膳食纤维,而部分发酵纤维类多属不溶性膳食纤维。但也有例外,如。它虽然易溶于水,但几乎不被大肠内的菌群所发酵,。.根据在植物体内的不同功能分根据在植物体内的不同功能,膳食纤维可以分为:结构性多糖,主要由细胞壁的相关物质组成,包括了纤维素多糖、半纤维素多糖及果胶多糖等;结构性非多糖,主要成分为木质素,非结构性多糖,主要是细胞壁内的分泌物,如树

22、胶、胶浆及部分多糖类物质雷霆,。.膳食纤维的测定方法膳食纤维的分析测定可以分为两大类:一类是测定其含量,通常用质量法;另一类是测定其各组成成份,为化学分析法。另外还有一些其它测定方法,如仪器法等。为了测量的准确和方便, 有时常将这些方法综合起来使用谢世其,。膳食纤维的测定方法因其测定原理不同而差异较大。最早的粗纤维测定方法是在年提出的,测纤维的方法于年被美国农业分析化学家协会采纳。在年期间,建立并改进了酸性洗涤剂法和中性洗涤剂法用来测定纤维素、半纤维素和木质素。年,介绍了一种测定可溶性纤维和不溶性纤维的酶分析法。年,等报告了酶一重量法测不溶性纤维。化学分析法方面,年利用酶法和化学法水解,提出了

23、采用或比色法测总、报告了重量法测总、不可溶、可溶性不可溶、可溶性非淀粉性多耱,年的膳食纤维,年等人在的方法基础上提出酶一重量法测食品中的总、不可溶、可溶性的膳食纤维含量,这一方法后来被指定为测定方法周建勇,。浙江大学硕士学位论文 第一章文献综述.小法酸性洗涤纤维法法和中性洗涤纤维法法一直被用于测定食品中的纤维含量,是洗涤剂法测纤维的代表。其原理是将样品中的可消化成分蛋白质和淀粉通过与硫酸、十二烷基铵溴化物之类酸性洗涤剂或十二烷基硫酸钠、乙烯肼四醋酸之类中性洗涤剂相互作用而分开,处理后的残渣与灰分的差值即是“洗涤剂纤维”。包括了纤维素和木质素,而包括纤维素、不溶性半纤维素和木质素。这两种方法分析

24、的都是不溶于洗涤剂溶液中的膳食纤维部分,和的差值即为半纤维素的含量。/法是二十世纪六十年代初至八十年代中期主要的测定方法,由于其相对快速和简单,现仍在一些中、小实验室使用。但该法不甚精确郑建仙,该法也不适合于测定含果胶和水溶性半纤维素物质较高的样品周建勇,。.法法该方法为酶一重量法的代表,是目前公认的测定总、不可溶、可溶性膳食纤维含量的方法。其原理为双份干燥样品脂肪含量%,需抽提,用热稳定的一淀粉酶胶凝化,然后用蛋白酶和淀粉葡萄糖苷酶进行酶法消化,以去除蛋白质和淀粉,加入倍体积的乙醇沉淀可溶性膳食纤维,过滤总残留物,用%乙醇,%醇和丙酮洗涤、干燥、称重,双份样品之一用来分析蛋白质,另一份在灼烧

25、并测定灰分,总膳食纤维残留物重一蛋白质灰分重。该法采用酶处理,模拟人体的消化方式,是一种公认的分析方法,目前使用较广,精确度也较高,可分别测定总、不溶性、可溶性的膳食纤维,适合于食品标签上的测定,但该法步骤较为繁琐,费时周建勇,。谢碧霞等对该法进行了改进,分析快速且结果精确度较高谢碧霞,。.法该法是酶.化学法的代表,其原理是测定样品中的非淀粉性多糖作为膳食纤维测定指标,首先将淀粉用酶完全水解,溶液离心后,残渣通过酸水解后,通过测定单糖,或比色法测定单糖,通过转换系数得总糖即为非淀粉性多糖,该法可用于测总,不溶性,可溶性,也能测定组成膳食纤维的单糖的组成,该法由于是单试管操作,精确度高,重现性好

26、,傲适当变动后可测定纤维素及非纤维素的多糖,并已成功地定了浙江大学硕士学位论文 第一章文献综述多种食品,其值用于英国食品标签中,同时为确立膳食纤维成分和功能之间的关系测提供了有效的手段,进行与组成及结构相关的研究。但该法不能测定木质素和抗性淀粉柴巍中,。.仪器法瑞典公司生产的测定仪在我国推广后取得粗纤维取得良好的效果。仪器法测定膳食纤维和化学法的分析程序完全相同,但仪器法测定的膳食纤维结果均高于化学法。它可以解决化学法中难以解决或无法解决的问题,仪器法操作简便、快速、结果稳定、重现性好的优点,但仪器成本较高谢世其,。孙秀钦等按照从美国谷物化学家协会的分析程序,用该测定仪测定了面粉、空心菜、柚桔

27、等食物中的膳食纤维,分析结果稳定,有较好的重现性,其结果与化学法相比,相对偏差在%控制线以下,达到了该方法的分析要求孙秀钦,。.膳食纤维的理化特性.膨胀力和持水力膳食纤维能吸收相当自身重量数倍的水分,表现出较高的膨胀力和持水力。由于膳食纤维化学结构中有很多亲水基团,因此具有很强的持水性。具体的持水能力视纤维的来源不同以及分析方法的不同而不同,变化范围大致在自身重量的.倍之间,源自初级细胞壁结构的膳食纤维,其持水力普遍高于源自次级细胞壁结构的膳食纤维。对于含有带电基团的膳食纤维如含有羧基的果胶纤维和海藻纤维,溶液、离子浓度以及离子性质等因素都会对其持水力产生影响郑建仙,。此外,持水力也受到膳食纤

28、维的颗粒大小和环境温度的影响仇顺海,。而碾磨、干燥、加热、挤压等加工手段,可能引起纤维基质物理特性的变化而影响其持水力:而高温、高剪切或挤压力的作用可使某些水溶性的纤维大分子断裂,形成较小分子的可溶性组分,使其持水力增加。测定方法不同,膳食纤维持水力的具体数值也各不相同。.吸附作用膳食纤维具有吸附有机质和离子的能力,这是它具有保香性的根本原因。膳食纤维能吸第一章文献综述浙江大学硕士学位论文附油脂、香气成分等有机物质,从而赋予食品应有的香气和风味。膳食纤维分子表面有很多活性基团,可以吸附或螯合胆固醇、胆汁酸、肠道内的有毒物质内源性毒素、有毒化学医药品外源性毒素等。从而可以抑制人体对他们的吸收。膳

29、食纤维对胆汁酸的吸附一般认为可能是静电力、氢键力或者疏水键间相互作用,其中氢键力结合是主要的,这种作用也被认为是膳食纤维降血脂功效的机理之一郑建仙,。膳食纤维对胆汁酸的吸附能力与膳食纤维的种类、值及胆汁酸的性质有关,在酸性条件下,膳食纤维对胆汁酸的结合最多,随着值的增高,结合力下降。体外试验表明,木质素吸附胆汁酸的能力很强,果胶对胆汁酸的吸附能力也很好,而纤维素的吸附能力相对较小。膳食纤维还可以吸附肠道内的有毒物质和致癌物质,促使他们排出体外。膳食纤维的这种吸附螯合作用,与其生理功能密切相关郑建仙,。临床实验进一步证明:可溶性非纤维素多糖果胶、瓜儿豆胶等可增加粪便中胆酸和胆固醇的捧泄,从而降低

30、血浆胆固醇的浓度刘晓婷,。在中性条件下,膳食纤维对胆固醇的吸附能力要高于在酸性条件下的吸附能力。而且随着浓度的增加,膳食纤维对胆酸钠的吸附能力也逐渐升高:同时,膳食纤维对胆酸盐的吸附可能存在一种动态的平衡陈亚非,。.离子交换能力膳食纤维分子结构中的羧基、羟基和氨基等侧链基团,可产生类似弱酸性阳离子交换树脂的作用,可与阳离子,尤其是有机阳离子进行可逆的交换,从而影响消化道的值、渗透压等,以出现一个更缓冲的环境,有利于消化吸收郑建仙,。膳食纤维能与、等离子结合,使与.交换.并吸附,使之随粪便排出体外,降低因摄入过量而引起的许多疾病如心血管疾病的发病率仇顺海,。当然,膳食纤维的阳离子交换能力也必然会

31、影响到肌体对某些矿物元素的吸收,而这些影响并不都是积极的郑建仙,.有研究表明,膳食纤维的该性能会降低某些矿物元素和维生素的有效性。例如果胶可能降低铁元素的生物活性和维生素在尿中的捧泄量,但对钙、镁,铜和维生素的影响较小刘晓婷,。.发酵作用发酵作用是多糖特有的性质。由于膳食纤维不能被哺乳动物小肠中的酶所分解,因而也不易被人体消化吸收。但是在大肠中由于细菌的作用,会有不同程度的发酵,产生具有重要浙江大学硕士学位论文 第一章文献综述生理作用的乙酸、丙酸和丁酸等短链脂肪酸 ,使大肠内值降低,从而影响微生物菌群的生长和增殖,诱导产生大量的好气有益菌,抑制厌气腐败菌郑建仙。不同种类的膳食纤维发酵的程度各不

32、相同。果胶、树胶和粘胶等可溶性成分可以被细菌完全地降解,而纤维素和半纤维素等水不溶性纤维则不易被微生物所作用。不同来源的膳食纤维,其发酵性也不相同。水果、蔬菜来纤维比麦谷类纤维容易发酵刘晓婷,。由于膳食纤维的化学结构和性质各不相同,因此膳食纤维被发酵降解的程度和降解产物的浓度也各不相同。如纤维素是由葡萄糖通过一,糖苷键连接起来的,不易被微生物利用,而淀粉是由一,和。一,糖苷键连接的,这两键则非常容易被微生物所降解,。而同一来源的膳食纤维,颗粒小者较颗粒大者更容易被降解,而单独摄入的膳食纤维较包含于食物基质中的更易被降解。不同的膳食纤维发酵后的产物也各不相同,瓜儿豆胶最终形成丙酸富集的发酵产物,

33、而阿拉伯胶则最终形成乙酸和丁酸富集的发酵产物祝渊,。.容积作用膳食纤维的体积较大,缚水之后的体积更大。对肠胃道产生容积作用而易引起饱腹感,减少对其他食物的摄入;同时由于纤维的存在影响了肌体对食物其他成分如可利用碳水化合物的消化吸收,使人不易产生饥饿感郑建仙,。.溶解性和粘性膳食纤维的溶解性和粘性对其生理功能有重要影响,而水溶性纤维更易被肠道内的细菌所发酵,粘性纤维有利于延缓和降低消化道中其他食物成分的消化吸收。膳食纤维有序和无序结构的稳定性决定了其溶解性能。多糖结构的分子排列若有如晶体般的有序排列,则它在固体状态下比在溶液中更为稳定。纤维素等线性有序结构为水不溶,瓜儿胶等由于其主链和侧链的不规

34、则性使其水溶解性较好。果胶等含带电基团的纤维在盐溶液中易于溶解,因为电斥力的作用抑制了有序结构的形成,某些纤维在冷水中不能溶解,但在高温下却易于溶解,这是因为温度升高破坏了键合力而形成了无序结构的缘故。果胶、瓜儿胶、琼脂等具有良好的粘性和胶凝性,能形成高黏度的溶液。粘性是膳食纤维在溶液中的物理作用引起的,黏度大小与其化学结构密切相关。果胶的相对分子质量及甲氧基含量均会影响其黏度的大小,同时溶剂、浓度及温度等都会影响其黏度,在一定条件下第一章文献综述浙江大学硕士学位论文高黏度溶液还会更进一步形成凝胶。在肠胃道中,这些膳食纤维可使其中的内容物黏度增加,形成胶基层.增加非揽动层的厚度,降低胃排空率,

35、延缓和降低葡萄糖、胆汁酸和胆固醇等物质的吸收。.膳食纤维的生理功能在过去很长的一段时间里,营养学家并不重视膳食纤维的作用。他们认为,人体从食物中获取的纤维素,既不能被人体消化,又不能被人体吸收,因此对人体没什么营养价值。然而随着对膳食纤维研究的不断深入,人们发现,膳食纤维不但可以提供少量的能量郑建仙,还具有非同寻常的生理功能。一般认为,水溶性膳食纤维的主要功能是可减少血液中胆固醇水平,调节血糖水平,从而降低心脏病的危险.改善糖尿病。水不溶膳食纤维的主要功能是膨胀,可调节肠的功能,防止便秘,保持大肠的健康刘成梅,美国早在年和英国的在年就己提出,认为如果食物中完全不舍膳食纤维或麸皮。不但易引起便秘

36、,而且还会;起痔疮、静脉血管曲张和迷走神经痛等疾病。年博士论述了小麦麸皮的医疗功能。世纪年代初,在大量的事实与流行病调查结果基础上,膳食纤维的重要生理功能逐渐被人们所了解并得到公认郑建仙,。.调节血糖水平、预防糖尿病膳食纤维中的可溶性膳食纤维,能抑制餐后血糖值的上升,其原因是延缓和抑制对葡萄糖的消化吸收,并改善末梢组织对胰岛素的感受性,降低对胰岛素的要求。水溶性膳食纤维随着凝胶的形成,阻止了糖类的扩散,推迟了在肠内的吸收,因而抑制了糖类吸收后血糖的上升和血胰岛素升高的反应。此外,膳食纤维能改变消化道激素的分泌,如胰汁的分泌减少,从而抑制了糖类的消化吸收,并减少小肠内糖类与肠壁的接触,从而延迟血

37、糖值的上升。因此,提高可溶性膳食纤维的摄入量可以防止型糖尿病非胰岛素依赖型的发生。但对型糖尿病胰岛素依赖型的控制作用很小郑建仙,。也有人认为膳食纤维可以通过束缚葡萄糖,降低肠液中葡萄糖的有效浓度或影响一淀粉酶对淀粉的降解作用,延长酶解时间从而降低肠液中葡萄糖的释放速率欧仕益,。刑小燕等研究证明提高饮食中膳食纤维含量并降低脂肪含量有益于预防型糖尿病刑小燕,。浙江大学硕士学位论文 第一章文献综述.调节肠胃功能膳食纤维对胃、大肠、小肠都有影响,但主要作用于小肠和结肠,除小肠能够消化吸收少量的膳食纤维外,绝大部分的非纤维素多糖都是在结肠内分解,并产生短链脂肪酸。短链脂肪酸以提供细胞生长的能量底物、增加

38、肠道血运和刺激胃肠道激素的分泌等方,研究表明,缺乏时粘膜细胞的生长变慢,式来促进结肠细胞的增殖添加后能使减缓生长的细胞迅速增长 ,许宝华等发现比或不含的食物有更明显的促进结肠粘膜增殖的作用许宝华,。每人每天在结肠内约有的膳食纤维被分解,可产生/的短链脂肪酸侯会池,。通过产生乙酸、丙酸和丁酸等有机酸,降低大肠内的值,促进有益菌群的生长和繁殖从而抑制肠内有害茵的繁殖,并吸收掉有害菌所产生的二甲基联氨等致癌物质。同时,具有的高持水性,增加粪便含水量,使其变的柔软更易排出,有助于降低肠内压。某些水溶性膳食纤维如菊粉还是双歧杆菌的有效增殖因子郑建仙,.降血脂、降胆固醇,预防心血管疾病膳食纤维能显著降低人

39、体中血胆固醇含量,脂肪、胆固醇在体内被膳食纤维吸附,随粪便排出体外。部分可溶性膳食纤维可鳌合胆固醇,从而抑制机体对胆固醇的吸收,并降低血浆胆固醇帖%,且都是降低对人体健康不利的低密度脂蛋白胆固醇,而高密度脂蛋白胆固醇降得很少或不降。相反,不溶性膳食纤维很少能改变血浆胆固醇水平;膳食纤维能结合胆固醇的代谢分解产物胆酸,从而会促使胆固醇向胆酸转化,减少肝中脂肪的积累和胆固醇的合成,从而进一步降低血浆胆固醇水平。流行病学调查表明,纤维摄入量高与冠心病的危险性大幅度降低有关。海藻中的膳食纤维可以有效降低血清胆固醇、血压.,华聘聘等采用磷酸盐缓冲溶液提取一超滤纯化法获得的可溶性大豆膳食纤维能大大降低血清

40、胆固醇、甘油三酯水平华聘聘。.控制肥胖大多数富含膳食纤维的食物,仅含有少量的脂肪。因此,在控制能量摄入的同时,摄入富含膳食纤维的膳食会起到减肥作用。黏性纤维使碳水化合物的吸收减慢,防止了餐后血糖浙江大学硕士学位论文 第一章文献综述的迅速上升并影响到氨基酸的代谢,对肥胖病人起到减轻体重的作用。膳食纤维具有的吸水膨胀性,膨胀后形成粘度很高的胶体溶液,能增加胃部饱胀感,延缓胃内容物排空,更快产生饱腹感且不易感到饥饿,能有效预防肥胖王国利,。膳食纤维能与部分脂肪酸结合,使脂肪酸通过消化道,不能被吸收,因此对控制肥胖有一定的作用牟光庆,。.抗癌作用许多研究表明,膳食纤维在防止结肠癌和乳腺癌方面具有显著的

41、生理功效。膳食纤维在结肠中发酵产生短链脂肪酸,特别是丁酸,可以降低肠道的值 ,。水不溶性膳食纤维对许多有害物质的吸附和清除能力较强,且不易被微生物降解,还能促进肠道蠕动,加速粪便排泄,使吸附的有害物质很快排出体外郑建仙。,同时它本身还携带其他生物活性物质,如植酸、阿魏酸等,它们对肿瘤的形成有抑制作用欧仕益,;欧仕益,。有报道指出,膳食纤维对妇女乳腺癌也有一定的防治作用,雌激素在乳腺肿瘤和乳腺癌的发生发展起一定作用 ,; 何娟,膳食对游历雌激素有良好的吸附作用,膳食纤维可以降低雌激素的水平温兆霞,体外实验表明其中麦麸的降雌激素效果最为显著宋扬,。也有一些研究认为,果胶促进癌肿的形成,和果胶一样,

42、其他来源的水溶性膳食纤维,如瓜儿豆胶、琼脂和卡拉胶等表现为促癌作用。但也有研究发现,这些胶质在促癌阶段又会表现出防癌作用李建民,。.消除外源有害物质一些外源性的有害物质摄入人体后。能被膳食纤维清除。目前已报道的有和镉。麦麸膳食纤维对汞、砷、镉和高浓度的铜、锌都具有清除能力,可使它们的浓度由中毒水平降低到安全水平。.膳食纤维的推荐摄入量尽管膳食纤维有上述理化特性,并产生一些有利的生理功能,但当膳食纤维的摄入量过度时,则往往会产生一些副作用,如:束缚和一些微量元素 许多膳食纤维对、舫等金属离子都浙江大学硕士学位论文 第一章文献综述具有不同程度的束缚作用。膳食纤维摄入过多,伴随着粪便的排出,容易造成

43、大量该类物质从体外排出,最终导致人体营养不良。束缚人体对维生素的吸收和利用 研究表明,果胶、树胶和大麦、小麦、燕麦等膳食纤维对维生素、维生素和胡萝素都具有不同程度的束缚能力。水溶性膳食纤维摄入过多时,粪内脂肪和氮排出增加,由于脂肪的排出增加,造成脂溶性维生素摄入不足。引起不良反应 过量摄入膳食纤维,尤其是摄入凝胶性强的膳食纤维,如瓜几豆胶等会有腹胀、大便次数减少,便秘等副作用。同时过量摄入膳食纤维也可能影响到其他营养物质的吸收,如对氮代谢和生物利用率产生一些影响。世界卫生组织建议总膳食纤维的摄入量下限为每人每天.,上限为每人每天.。且水溶性膳食纤维与不溶性膳食纤维的比例为:。在美国,总膳食纤维

44、的为/;天成人占%,英国为,澳大利亚为。而我国对膳食纤维的关注比较晚,年版的食物成分首次列出了不可溶膳食纤维,尚无总膳食纤维的含量。年版“中国居民膳食营养素参考摄入量”仍未列出的值,但提到了计,高能量算值的原则:低能量膳食【.×切为,中等能量膳食【×膳食.为中国营养学会,。.膳食纤维的改。眭在膳食纤维中,水溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维在人体内所具有的生理功能和保健作用是不同的.一般认为,可溶性膳食纤维能更好地发挥其代谢作用,它可以防止胆结石和排除有害金属离子,防止糖尿病,降低血清和肝脏胆固酵,防止高血压、心脏病等。而不溶性膳食纤维则对防止肥胖症、便秘、肠癌等比较有效。然而在

45、天然来源的膳食纤维中,可溶性膳食纤维的含量较低,大多数都为不溶性膳食纤. 维。美国学者 .和 .,建议,平衡的膳食纤维高活性膳食纤维组成要求可溶性膳食纤维占总膳食纤维含量的%以上.因此,对膳食纤维进行改性,通过各种方式,得到更多具有更好生理功能的高活性膳食纤维,对更好达到膳食纤维的生理功能,显得非常必要。国外对膳食纤维的改性做了一些研究,但报道不多,主要的方法是化学处理法和机械降解处理法 ,。国内外的众多学者一致认为,对膳食纤维进行改性也是膳食纤维发展过程中一个重要的发展方向浙江大学硕士学位论文 第一章文献综述刘伟,;闵锐,。.膳食纤维改性方法目前对膳食纤维进行改性的方法主要有三大类,化学法主

46、要有酸碱法、生物技术法酶法、发酵法、物理法主要有超微粉碎技术、挤压蒸煮技术、冷冻粉碎技术、纳米技术等,也有综合应用以上各种方法同时处理,以获得较高含量和品质的水溶性膳食纤维。有实验表明,挤压改性技术对提高水溶性膳食纤维含量的效果比酸、碱处理效果要明显陈存社,。.挤压改性技术挤压技术是指物料经预处理粉碎、调湿、混合后,经机械作用强使其通过一个专门设计的孔口模具,以形成一定形状和组织状态的产品朱国洪,。含有一定水分的食品物科在挤压机中受到螺杆推力的作用,套筒内壁、反向螺旋、成型模具的阻滞作用,套筒外壁的加热作用以及螺杆与物料和物料与套筒之间的摩擦热的加热作用,使物料与螺杆套筒的内部产生大量的摩擦热

47、和传导热.在这些综合因素的作用下,使机筒内的物料处于的高压和以上的高温状态,此时的压力超过了挤压温度下的水的饱和蒸汽压,这就使挤压机套筒物料中的水不会沸腾蒸发,物料呈现出熔融状态。一旦物料从模头挤出,压力骤降为常压,物料中水分瞬间闪蒸而散发,温度降至左右,导致物料成为具有一定形状的多孔结构的膨胀食品。用挤压工艺提高含量的理论依据是通过含纤维素物料在挤压机筒内受到的强烈剪切作用,使大分子降解徐树来,。膳食纤维在经过挤压机的时候,由于高温、高压、高剪切的作用使纤维分子间化学键裂解,挤压可大幅度提高纤维原料中的可溶性膳食纤维的比例,并且改善它们的理化性质、生理功能。当挤压机结构固定后,影响挤压工艺效

48、果的主要因索有物料水分、挤压温度、挤压机螺杆转速等。.挤压改性对膳食纤维的影响在经过挤压处理后总膳食纤维的含量变化上,还存在着不同的观点,和等研究认为:小麦粉在挤压过程中总纤维含量不发生变化,但可溶性纤维相对增加徐树来,。朱永义等发现,挤压膨化后,糙米中膳食纤维的含量由原来的.%浙江大学硕士学位论文 第一章文献综述增加到.%朱永义,。尽管在膳食纤维总量的变化上存在分歧,但比较一致的认为,通过挤压处理,可溶性膳食纤维的含量显著增加,达到%甚至更高,这主要是由于高温、高压、高剪切的作用使纤维分子间化学键裂解。导致分子的极性发生变化所致。徐树来等人发现,经过挤压处理,米糠中不溶性膳食纤维可向可溶性膳

49、食纤维转化,转化率可达%徐树来,。郑建仙等发现,蔗渣物料经过挤压后,可溶性含量也得到提高,但当可溶性膳食纤维含量增加至%时,即使挤压条件挤压机械能比继续增大,其含量也不会。继续增加郑建仙,。不同的原料,增加的可溶性膳食纤维的转化来源也各不相同。挤压米糠中所增加的主要是由半纤维素和纤维素降解而来许晖,。蔗渣中增加的主要是部分不溶性的阿拉伯木聚糖半纤维素在挤压蒸煮的强作用力下溶解或断裂某些连接键转变成可溶性阿拉伯木聚糖。挤压蒸煮并不会引起蔗渣纤维聚合物结构的分生深度降解或破坏,对纤维素组分也未发生影响。钱建亚等人发现,在挤压过程中,水溶性膳食纤维与半纤维素之间很明显地存在相关性,水溶性膳食纤维增加

50、则半纤维素减少,因此可以说明水溶性膳食纤维是由半纤维素派生的钱建亚,。而纤维素的含量变化很小,即使在酸碱条件辅助的情况下也基本保持不变钱建亚,。挤压只引起膳食纤维中部分组成成分主要是阿拉伯木聚糖的溶解或断裂,对其游离侧链基团的影响较小,因此对离子交换容量几乎没有影响郑建仙,。通过剪切作用,挤压使得膳食纤维的颗粒变的更小细小。而纤维物料粒度的减小,使的可供吸水的表面积增大,因此可以吸收更多的水分。同时,在挤压过程中,由于物料紧密的组织结构被挤压过程中的多种作用力所松散,产生了更多的毛细孔,使水分更容易渗入,因此膳食纤维的持水力得到提高。但当挤压强度加剧后,物料原有的组织结构被中度或严重破坏,如原

51、由的毛细孔变成大的裂缝,也会影响对水分的吸收,导致持水力下降。粗颗粒物料的天然组织结构较为完整,所吸收的水分能较稳定地持留在纤维内部擞孔空隙中,可抵抗离心力的作用。但随着粒度的减小,如经挤压处理或粉碎,这种较为完整的天然紧密的组织结构被缩小、松散或破坏,持留在纤维内部的水分所能抵抗离心力作用的能力减弱,因此其结合水力逐渐减小。挤压对细颗粒的膳食纤维在该方面的影响要比粗颗粒要小,基本没影响。浙江大学硕士学位论文 第一章文献综述.膳食纤维的主要来源.燕麦纤维燕麦是世界上公认的营养价值较高的粮食作物,它所含的蛋白质、粗脂肪、氨基酸、微生物、微量元素均高于大米、小麦粉和玉米等谷物或其他加工产品。燕麦含.%的膳食纤维,其中水溶性组分约%,具有较高的持水能力和膨胀力,用于焙烤食品中可以有效改善产品的质地和口感,保持产品中的水分。美国目前由燕麦或燕麦麸加工的燕麦纤维产品比较多,其特性也各不相同。高级燕麦纤维由食品配料公司制造。在焙烤食品中应用,可