膳食纖維的生理功能

作為食品中一個(gè)極其重要的組成部分，食品纖維已經(jīng)成為功能性食品領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。膳食纖維被公認(rèn)為是蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、維生素、礦物質(zhì)和水之后的第七大營(yíng)養(yǎng)素。在我國(guó),人們的飲食習(xí)慣已發(fā)生了很大的改變,大中城市特別是經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的沿海城市已出現(xiàn)了膳食纖維攝入量不足、營(yíng)養(yǎng)素?cái)z入不平衡的現(xiàn)象,其表現(xiàn)是肥胖癥、糖尿病、動(dòng)脈硬化、冠心病和惡性腫瘤的發(fā)病率在老年人群中很常見(jiàn),在中青年人群中發(fā)病率也逐年上升,在少年兒童中“小胖子”越來(lái)越多。1993年,我國(guó)國(guó)務(wù)院頒發(fā)《九十年代中國(guó)食物結(jié)構(gòu)改革與發(fā)展綱要》指出:由于膳食不平衡或營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩而造成的“文明病”已在我國(guó)出現(xiàn),肥胖癥、高血脂、冠心病、糖尿病和結(jié)腸癌等已成為危害我國(guó)人民健康的主要疾病。因此,開(kāi)展膳食纖維的研究對(duì)提高我國(guó)人民的健康水平是非常必要和緊迫的任務(wù),具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。1降血糖、降脂肪膳食和抗氧化作用膳食纖維對(duì)人體健康有很多重要的生理功能,這已被國(guó)內(nèi)外大量的研究事實(shí)與流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果所證實(shí),其主要的生理功能包括以下幾個(gè)方面:膳食纖維通過(guò)影響膽汁酸代謝使機(jī)體膽固醇排出增加,從而降低血清膽固醇,預(yù)防由冠動(dòng)脈硬化引起的心臟病。膳食纖維預(yù)防便秘與大腸癌。由于膳食纖維的通便作用還有益于腸內(nèi)壓的下降,還可預(yù)防長(zhǎng)時(shí)間便秘而引起的痔瘡及下肢靜脈曲張。膳食纖維可改善糖代謝,對(duì)糖尿病患者具有降血糖作用。膳食纖維對(duì)高脂肪膳食引起的肝脂肪變有阻抑作用,起到預(yù)防脂肪肝的作用。膳食纖維對(duì)有機(jī)農(nóng)藥有一定吸附作用,對(duì)重金屬離子有清除作用,可以減緩農(nóng)藥的毒害作用。膳食纖維具有抗氧化活性和清除·OH自由基的作用,具有抗突變作用,增強(qiáng)人體抗癌能力。膳食纖維具有清除NO2-能力,阻止其與仲胺、叔胺反應(yīng)形成亞硝胺,預(yù)防癌癥。膳食纖維具有促進(jìn)鈣、鐵、鎂吸收的作用。治療腸炎。各種不同品種的膳食纖維其生理功能是不同的,不能認(rèn)為凡是膳食纖維就具備上述所有的生理功能。例如水溶性燕麥纖維對(duì)降低血清膽固醇效果十分明顯,可以使冠心病的死亡率減少3%,但水不溶性燕麥纖維的這方面功能就要差很多,甚至幾乎沒(méi)有。膳食纖維還具有食品添加劑的功能,膳食纖維作為食品成分具有很多優(yōu)點(diǎn):可以影響產(chǎn)品顏色、風(fēng)味、保油性和保水性;可以作為穩(wěn)定劑,對(duì)結(jié)構(gòu)、膠凝和粗度有影響;可以作為增稠劑,控制糖的結(jié)晶,且對(duì)產(chǎn)品貨架期有一定影響。膳食纖維也不是越多越好。因?yàn)樯攀忱w維與有機(jī)物結(jié)合,可阻礙蛋白質(zhì)和脂肪的吸收,還可引起腹瀉,過(guò)量膳食纖維可引起脹氣,影響維生素的吸收。2蔬菜和微生物多糖在國(guó)內(nèi)外已研究的膳食纖維包括:谷物纖維、豆類種子與種皮纖維、水果蔬菜纖維、微生物多糖、其它天然纖維、合成半合成纖維,六大類共30余種,其中有實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用的大約十幾種。目前國(guó)際市場(chǎng)上已有多種商品化的膳食纖維出售,如玉米皮、小麥麩、大豆皮、豆渣、蘋(píng)果渣等。2.1椰子皮2.1.1纖維面包的開(kāi)發(fā)由于小麥麩有極好的保水性(每克麥麩可吸水4.5克),所以國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛,如麥麩纖維片、麥麩纖維面包、麥麩纖維餅干、膳食纖維湯料等。據(jù)報(bào)道,新近開(kāi)發(fā)出含有較高膳食纖維的天然保健飲料,如麩皮飲料、高纖維水果飲料。把膳食纖維用于焙烤制品,將3-5%的膳食纖維添加到面包、面條、果醬、糕點(diǎn)等食品中,以補(bǔ)充正常食品中膳食纖維含量的不足,添加20%的膳食纖維作為高血壓、肥胖病人的療效食品。2.1.2雙組分纖維的提純利用脫殼后的燕麥制成的燕麥麩中含有22%~30%的纖維素,其中有一半為可溶性纖維,這些可溶性纖維中大多數(shù)成分為半纖維素。它具有較高的吸水性,其提純成分可得到80%~90%的膳食纖維。最初是在熱冷快餐谷物中作為一種配料而得到應(yīng)用的,但現(xiàn)在已研制成功了單獨(dú)應(yīng)用燕麥麩,通過(guò)成型、并且干燥至水分不超過(guò)10%的即食谷物食品。最近,國(guó)外正在研究利用燕麥麩取代面包配方中10%~15%的面粉來(lái)生產(chǎn)面包。含有燕麥麩的餅干、脆面包、薄脆餅以及烘焙快餐已在國(guó)外面市,可望在烘焙食品領(lǐng)域里有進(jìn)一步發(fā)展。2.1.3高纖維/低熱量拓展食品及加工技術(shù)玉米麩皮是一種濃度很高的纖維源,其中纖維含量為90%,色澤棕黃,氣味很淡。因此在高纖維/低熱量快餐食品、面包、谷物、保健品、加工肉類、面糊、面團(tuán)、薄脆餅及餅干中已得到了應(yīng)用。在加工肉類中的添加量為2%~5%,在面團(tuán)中為11%,在快餐谷物中為30%~40%。2.1.4其他食品的研究典型大豆皮中含有70%的膳食纖維,因此,被用于面包、蛋糕、餅干以及快餐等食品中。目前日本在豆渣的研究和應(yīng)用上居領(lǐng)先地位,已面市的有豆渣點(diǎn)心、餅干膨松劑、豆渣膨化小食品、豆腐渣丸子、豆渣面包等。2.2其他植物纖維2.2.1糖東南角膳食纖維添加量對(duì)其他食品的影響甜菜制糖后剩下的渣,經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分離即可提取出甜菜纖維,作為食品添加劑。糖甜菜制成的膳食纖維產(chǎn)品可用于面包、面糊、蛋糕、餅干、快餐食品、預(yù)填充食品、碎屑型點(diǎn)心混合物、面團(tuán)及肉類制品以及谷物食品,添加量為5%~10%。糖甜菜纖維也可在湯中添加1%~2%,纖維粒度小于10μm時(shí),也可用于巧克力中。2.2.2甘薯纖維制品甘薯采用酸發(fā)酵法分離出淀粉后,再用酶處理技術(shù)將甘薯渣變成細(xì)微甘薯纖維,即為甘薯纖維制品。2.2.3米絲纖維產(chǎn)品從脫脂米糠提取可溶性纖維,提取率高,成分理想,并且保持了其降低膽固醇的功能。2.2.4洋白菜類其它可用于食品制造的植物纖維源有西紅柿、土豆、卷心菜(洋白菜)、蠶豆、莢類、百合、車(chē)前草、羅漢果、苜蓿、竹筍、藕粉、花生、杉木、藜嵩、劍花、牛蒡、香菇柄、椰子渣、莜麥、苦蕎麥、菠蘿、柚子皮、冬麥草、茭白殼等。2.3多酚膠2.3.1乳化/穩(wěn)定化處理紅海草提取物纖維含量為15%~75%,它們與蛋白質(zhì)的反應(yīng)活性能使食品結(jié)構(gòu)穩(wěn)定并得到改善,特別是對(duì)于乳品及肉制品來(lái)說(shuō),罐裝午餐肉周?chē)柠u水為凝膠狀,冰淇淋和其它乳品點(diǎn)心(特別是即食類),花色牛奶均進(jìn)行了乳化/穩(wěn)定化處理,藻脫酸鹽(Alginates)是從棕海藻中衍生提取的。食品中利用其與鈣的反應(yīng)活性產(chǎn)生粘性溶液,膠體被用作增稠劑和乳液穩(wěn)定劑。它對(duì)冰淇淋、乳品混合物、冰水的穩(wěn)定很有效,能與食品上的糖霜、糖漿及調(diào)味品結(jié)合。藻脫酸鹽使點(diǎn)心的膠凝及低熱點(diǎn)心的生產(chǎn)成為可能,如果汁、肉汁及果醬類飲品的增稠、懸浮;調(diào)味品的乳化和增稠;大肉和魚(yú)類食品的膠凍等。2.3.2黃原膠添加角豆莢和角豆膠中含有75%~85%的膳食纖維?？膳c鹿角菜一起配合使用,也可與黃原膠配合,用于冰淇淋等產(chǎn)品中,使其產(chǎn)生一種類膠體而增稠。此外,植物膠替代淀粉在灌腸制品中的應(yīng)用,同時(shí)加入適量的大豆蛋白和膳食纖維,增加灌腸制品的功能性及營(yíng)養(yǎng)性。2.3.3在其他方面的用途黃原膠是一種微生物膠,含有80%~95%的纖維,在許多食品中可配制高穩(wěn)定性懸浮液、乳劑和泡沫。因其對(duì)食品口感略有影響,故可與角豆膠、瓜爾膠等配合使用。黃原膠可用于調(diào)味品和果汁的穩(wěn)定劑,并可與CMC一起使柑桔果肉產(chǎn)生懸浮(如我國(guó)市場(chǎng)上的粒粒橙)。黃原膠的類塑性能使調(diào)味品自由流動(dòng)并粘附于食品。黃原膠可溶于冷、熱水,故可在許多干粉狀混合料中應(yīng)用。因黃原膠可與其它膠體配合使用,因此,它在乳品及其代用品中具有很重要的用途。黃原膠可部分或全部取代其它膠體和增稠劑,故可用于諸如果凍類和果汁軟糖以及低熱類“仿果醬”糖果類,并具有良好的澄清性、口感及抗凝膠作用。其它用途包括水果片制造、水基點(diǎn)心膠凍、肉凍、點(diǎn)心餡填充料、糖霜及乳制品等。2.4非酸性糖芯的制備從柑桔和蘋(píng)果中提取的果膠:主要用于凝膠的形成,并可作為酸化、糖化混合物及溶液的粘度增強(qiáng)劑。水果加工時(shí)大約有80%的果膠得以保留,如果醬、果凍等。低酯果膠可用于低酯果醬、制作水果酸乳酪及乳品、乳類點(diǎn)心、果凍及非酸性糖果芯如薄荷糖和肉桂糖。高酯交換性能使其可用于果凍和酸性糖果芯,重組果汁類產(chǎn)品及即飲飲品混合物。提取果汁后回收的低水分蘋(píng)果纖維及梨子纖維含有65%~75%的膳食纖維,其中大部分為不溶性纖維,具有柔和的味道,持水能力為其自身的3.5~10倍。主要用于烘焙品和谷物產(chǎn)品。蘋(píng)果纖維已被用于高纖維面團(tuán)食品中。柑桔果肉含有大約46%的膳食纖維。其中一半多為果膠,其潛在用途包括肉汁、醬類、肉制品、點(diǎn)心餡和面包及用于貯藏、烹調(diào)等。2.5作為無(wú)熱量的取代物纖維素是世界上最為豐富的有機(jī)化合物,大多數(shù)食品級(jí)纖維素原料為木質(zhì),且含有50%的纖維素。因纖維素?zé)o活性,故其可作為一種無(wú)熱量的取代物而取代其它碳水化合物,特別是糖類。纖維素還可作為一種脂肪填充劑在食品中應(yīng)用。纖維素用于低熱量面包時(shí)需增加更多水分和面筋。對(duì)于面團(tuán)產(chǎn)品來(lái)說(shuō),添加纖維素可降低烹調(diào)后的食品的粘度,對(duì)于醬類及調(diào)味品而言,添加纖維素能改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu),增加稠度。粗纖維素有助于醬類調(diào)味料在食品上的粘附。2.5.1cmc作為食品穩(wěn)定劑的使用變性纖維產(chǎn)品水溶性增大。其中最為普通的應(yīng)用實(shí)例為羧甲基纖維素(CMC)。這是一種可溶于冷水的白色粉末,主要用于冰淇淋的穩(wěn)定,并可維持產(chǎn)品低脂。CMC還有利于改善混合物的粘度、體積、控制熱沖擊、熱熔解,并使產(chǎn)品口感滑爽。但CMC可導(dǎo)致冷凍前漿體分離,因此,常將其與其它穩(wěn)定劑如鹿角菜等一起使用。CMC也可用于冰凍類食品。在調(diào)味品、醬油、肉汁、糖漿中,CMC作為穩(wěn)定劑和增稠劑,其半透明以及與糖的兼溶性使其特別適合用于糖漿。CMC的無(wú)熱量和膨脹作用被用于營(yíng)養(yǎng)食品如減肥餅干,低熱面包、松糕、涂抹調(diào)味品、冰淇淋、罐裝果醬。另外,作為可水合成分,CMC還可用于干燥水果、蔬菜或湯汁粉末。在淀粉基水果餡餅中,填充02%~05%的CMC,與淀粉具有很好的配合作用,并且有助于防止膠體脫水收縮。2.5.2粉末纖維在食品工業(yè)上的應(yīng)用粉末纖維是纖維素的另一種形式。但因其具有與普通膳食纖維素不同的作用,在食品加工中的功能還未被人們充分認(rèn)識(shí)。粉末纖維素是純凈的纖維素。含有99%的纖維,無(wú)污染且基本不溶于水,惰性、無(wú)色無(wú)味。粉末纖維有許多可用于食品工業(yè)的功能和特性。它能結(jié)合3~7倍于自重的水分。這一性質(zhì)使粉末纖維成為一種很有潛力的功能性膳食纖維食品配料,又稱膨松劑(BULKINGAGENT)。添加到食品中可提高食品質(zhì)量,包括作為脂肪代用品或作為脂肪稀釋劑(吸脂性)。但到目前為至,粉末纖維在食品工業(yè)中的應(yīng)用程度很低。被稱為粉末纖維素,或α纖維素的這類配料未被充分認(rèn)識(shí)并在食品工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用的原因之一是因其很有限的可獲得性。粉末纖維最初主要用于美國(guó)的烘焙食品工業(yè)中。但是隨著這些物質(zhì)資源的逐漸增多,粉末纖維成為更易于得到、具有潛在吸引力和用途的原料。目前,粉末纖維最具有吸引力的用途是其可作為脂肪代用品及降低熱量。在這些方面,已發(fā)現(xiàn)有許多顯著用途,特別是在美國(guó),可用于烘焙食品制造。在大多數(shù)情況下,這些食品脂肪含量較低,這與歐洲的基本烘焙食品如面包有區(qū)別。粉末纖維可用于面包、餅干、松糕、乳酪、湯類、醬類、黃油、火腿腸、大肉和魚(yú)肉醬,以及其它減肥食品和營(yíng)養(yǎng)食品。除了可作為脂肪代用品并降低熱量外,粉末纖維的功能特性使其在食品中的應(yīng)用更具有吸引力,例如,可用于松糕和面包等面團(tuán)食品的加工,以增大其體積,改善食品風(fēng)味。還可用于乳酪類點(diǎn)心。粉末纖維還可用于冷凍食品中作穩(wěn)定劑。在美國(guó),粉末纖維是已被獲準(zhǔn)應(yīng)用的食品配料,也已被FAO和WHO獲準(zhǔn)作為純凈的食品添加劑而得到應(yīng)用。雖然目前食品中實(shí)際應(yīng)用粉末纖維有關(guān)資料不多,但其作為一種食品配料或添加劑,在保健和功能性兩個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)已在實(shí)踐中得到了證實(shí)。3高吸食纖維的研究目前對(duì)制備高保水性膳食纖維的研究主要方法是幾大類:3.1物理方法3.1.1對(duì)纖維組分的改性擠壓蒸煮技術(shù)是現(xiàn)代食品工程的高新技術(shù)之一。擠壓機(jī)集輸送、混合、加熱和加壓等多種單元操作于一體,能在極短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)蛋白質(zhì)、淀粉或纖維素等高聚物直接或間接的化學(xué)形態(tài)轉(zhuǎn)化。而且高纖維物料經(jīng)擠壓處理后,還可改良色澤與風(fēng)味,鈍化部分能引起不良風(fēng)味的分解酶,使擠壓后產(chǎn)品的穩(wěn)定性與風(fēng)味得以明顯提高。劇烈的擠壓條件有利于水溶性組分的轉(zhuǎn)化,使膳食纖維中水溶性的組分增加。擠壓法工藝流程簡(jiǎn)單,而獲得的產(chǎn)品是水溶性與水不溶性纖維的混合物,在應(yīng)用上受到限制。3.1.2超細(xì)粉碎法經(jīng)過(guò)膨化處理后,物料的粉碎性能得到改善,再加工成很細(xì)的微晶粉末,不僅提高了加工性能,同時(shí)也改善了口感。3.2提高膳食纖維的親水性采用有機(jī)試劑沉淀如酒精沉淀法,酸堿反應(yīng)如酸堿法,使膳食纖維羧甲基化,增強(qiáng)膳食纖維的吸水性和水溶性。兩種方法制備成本較低,但在環(huán)保上存在弊端。3.3生物法利用生物酶的方法具有快速、高效、無(wú)污染的特點(diǎn),可以提高產(chǎn)品的純度和降低制備的難度,對(duì)于改進(jìn)工藝具有積極意義。3.4再加酶解濾渣的特點(diǎn)采用堿處理后使膳食纖維持水力、溶脹性顯著改善,再用纖維素酶酶解濾渣,可達(dá)到提高水溶性纖維的總得率,還可達(dá)到軟化纖維的目的,具有工藝成本低廉、操作簡(jiǎn)便、適合實(shí)際生產(chǎn)的特點(diǎn)。4膳食纖維的應(yīng)用前景與趨勢(shì)膳食纖維的開(kāi)發(fā)應(yīng)用在不斷的發(fā)展,但是在膳食纖維領(lǐng)域里,市場(chǎng)上可供消費(fèi)者選擇的食用方便、口感美味、花樣品種具有吸引力的膳食纖維食品還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。膳食纖維的功能性還是有很多方面值得研究,特別是具有針對(duì)性的、治療效果