食品化学论文
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膳食纤维的开发及利用现状
摘要：人类社会进入
21世纪，社会高度发达，人们生活水平大幅提高，饮食
日趋精细，导致富贵病糖尿病、心血管病、肥胖、肠道癌、便秘等越来越普遍，人们对食品的消费观念也发生了变化，对食品的要求不仅仅停留在感官、口感上，而是越来越讲究功能性，因此，21世纪的食品将逐渐以功能性食品为主。膳食纤维是一类重要的食品功能性成分，具有多种特殊的功能防治结肠癌、防治高血压、防治糖尿病等，而膳食纤维正是因其突出的保健功能而被人们认识的，并正式将之列为继糖、蛋白质、脂肪、水、矿物质和维生素之后的“第七大营养素”发达国家对于膳食纤维食品的研究和应用自20世纪90年代开始掀起了高潮。例如，柠檬皮作为柠檬加工的副产品，是一种很好的膳食纤维来源，但是至今都未得到很好的利用。最近的研究显示，多数慢性病如糖尿病、动脉硬化等与食物中摄入的膳食纤维含量较少有关。因此有必要开发安全高效的膳食纤维。葛根(PuerariaLobataOhwi)为豆科葛属植物的块根，含有纤维素、生物碱、黄豆贰元、黄豆试、葛根素等活性成分，具有多种保健作用。
关键词：膳食纤维，功能性，降血糖，降血脂，消化吸收。Abstract:Alongwiththesocietydeveloping,people’sstandardoflivinghasbeen
improvedwithagreatextentin21century.Sobiteandsupisbeingbecomemorerefined.Butdiseasesarebecomingmoreandmoreprevalentsuchascardiovasculardisease,constipation,bowelcancer,diabetesmellitus,etal..Theconceptoffoodconsuminghasbeentransformed.Peoplepaidmuchregardonfunctionalitythanonsense.Thefunctionalfoodwouldbebecomingtheleadingfoodin21centurybydegrees.Dietaryfiber,asaclassesoffunctionalcomponentinfood,wasconsideredhadmanyspecialfunctionslikepreventionofcoloniccancer,hypertension,diabetesandsoon.Itwasthenamed“the7thnutriment”aftersugar,protein,fat,water,mineralandvitamin.Thedevelopedcountryhaspaidmoreattentiontoresearchandapplicationofdietaryfiberform1990s.
Forexample,dietaryfiber,agoodresourceofdietaryfibers,istheby-productofLemonprocessing.Butithasn’tbeenmadegooduseofsofar.Therecentresearchesindicatethatsuchchronicdiseaseasdiabetesandarteriosclerosisetc.areconcernedwiththedeficiencyofdietaryfibersinfood.Soitisverynecessarytodevelopsafe,functionalfoodofhighqualityanddietaryfibers.Atthesametime,Puerariaistheearthnutofleguminousplant,PuerariaLobataOhwi.Alotofstudiesindicatedthatfunctionalhealthcareingredientswerefoundinpueraria,suchascellulose,alkaloid,daidzein,daidzin,Pueraria,andsoon.
Keywords:Dietaryfiber,Functionality,Decreasebloodglucose,Decreaseblood
lipid，digestion-absorption.
一、膳食纤维的国内外研究现状
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（一）国内研究现状
我国对膳食纤维的制取技术研究、应用研究和生产尚处于起步阶段，距发达
国家还有相当的差距。大体可分为四个方面：一是膳食纤维对人体生理效应的研究，如防治冠心病，治疗肥胖症，预防高血压，治疗糖尿病和抗胃肠癌症，清除外源有害物质，抗氧化，清除自由基等等。二是关于膳食纤维源的分布和农副产品综合利用研究，就资源而言，我国目前主要集中在谷物、大豆壳、甘蔗等，近年来已有一些学者开始开发和研究百合膳食纤维资源。三是完善和提高膳食纤维工业制取方法研究，也包括膳食纤维改性研究。四是膳食纤维在食品加工中的应用研究。例如，对于葛根资源的开发利用尚处于初级阶段，没有形成系列产品，经济效益较低，表现为：一是制药和淀粉生产过程相互分离。从干燥葛根中提取有效成分黄酮类化合物时放弃了淀粉的提取，从鲜葛根中提取淀粉时则未考虑黄酮类化合物的提取，残渣均丢弃不用，而葛粉中只含有少量的功能活性成分，葛根中大部分有效成分仍保留在残渣中。这种现状造成了葛根资源在一定程度上的浪费。二是葛根功能食品的开发基本上还处于起步状态。葛根是国家卫生部认定的一种药食两用植物，全身是宝，经济价值极高。我国湘、粤、赣、云、贵、川、皖等省均有丰富的野生葛根资源，可供加工出口。但是，目前我国的葛根除少量以块片状原始材料作为药用外，绝大多数处于自生自灭状态，其深度开发实际上是一片空白。我国是葛根的资源大国，却大多仍处于加工葛根粉、葛根粒、葛根饮料、黄酮浸膏等粗放型生产状态，而对葛根残渣当作垃圾倾倒，造成了葛根资源的浪费开发葛根残渣资源，生产保健食品，不仅有益于食品种类的多样化和人民健康，而且对繁荣林区和山区经济也有一定的推动作用。
可喜的是，在我国，到目前为止已有众多科研机构和厂家推出多项膳食纤维加工技术和产品，如山西博奥科技有限公司与山西医大、山西农科院、山西农大等研制开发的高复合纤维食品，杭州商学院研制的高纤维营养保健食品一一麦宝等。另外国内一些著名食品生产厂家如汇源、雀巢、喜之郎等，已经在其产品中添加了膳食纤维，并推出“高纤维”概念。
（二）国际研究现状
国外己研究的膳食纤维主要有六大类谷物、豆类、果蔬、微生物多糖及其它天然纤维和合成、半合成纤维，计30多个品种，其中实际应用于生产的已有10余种。西方发达国家在70年代就对膳食纤维进行研究与开发，主要集中在膳食纤维的加工工艺、理化性质及保健功能，现在美、英、德、法已形成一定产业规模，并在食品市场占有一席之地。美国成立了膳食纤维协会USDA(TheUnitedStatesDietary－fiberAssociation),在年销售60亿美元方便谷物食品中，约20%是富含膳食纤维功能食品。该国的科学家们利用现代的高新技术，以全美国最上乘的“棕金车前谷”为原料研制成功了“金谷纤维王”，其含有高达80%的纤维，是人们己知含高纤维的燕麦的5至8倍。这一高纤维食品在美国问世后很快风靡欧美等发达地区。美国著名的安利公司也推出了膳食纤维保健食品一一“纽崔莱蔬菜纤维素嚼片”。上述两种美国高纤维食品都通过认证，并获中国卫生部颁发的保健食品批准证书，获准在中国销售。
二、目前对膳食纤维开发与研究存在的主要问题
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在我国，有着丰富的纤维素原料，可用于制备膳食纤维的原料很多。根据
文献报道，目前用于制备膳食纤维的原料有小麦麸皮、玉米皮、玉米芯、大豆、米糠、马铃薯、豆腐渣、甘蔗渣、和车前草等约25种，但我国膳食纤维研究过于集中在谷物、大豆壳、甘蔗等资源，对于一些含有重要生理有活性物质的野生植物资源中的膳食纤维研究相对较少，膳食纤维来源不同，其组成、理化性质及保健功能均存在较大的差异。尽管近年来国内已有学者开始开发和研究百合膳食纤维，但也只是刚刚起步，我国对富含膳食纤维的野生植物资源还有待开发与研究。
在生产工艺上采用化学处理方法，会使主要的生理活性物质损失很大，因为强烈的溶剂酸、碱等处理和反复的水浸泡、冲冼和频繁的热处理导致了几乎100％的水溶性纤维、50％到60％的半纤维素和10％到30％的纤维素被溶解损失掉，而膳食纤维中起重要生理功能的却是可溶性纤维和半纤维素，加工工艺对膳食纤维生理功能的影响很大。如明显减少纤维终产品的持水力和膨胀力，而膳食纤维在增加饱腹感、预防肥胖症、增加粪便排出量、预防便秘等方面的作用与其持水力、膨胀力有密切关系，因此膳食纤维持水力和膨胀力的下降势必会影响其生理功能的正常发挥。于此，在国外已采用醇法和酶法进行处理，但目前国内主要大多数还是采用化学方法处理，并且没有规模性的生产企业。
三、膳食纤维的生理功能
膳食纤维是一种重要的功能性食品基料，它对人体的保健生理功能己被国内外大量的研究事实和流行病学调查结果所证实，其主要的生理功能概括起来包括
1、维持肠道结构、完善肠道功能
膳食纤维能维持肠道结构，完善肠道功能。膳食纤维经结肠细菌酵解后产生能量，提供结肠黏膜所需能量的70％，调节胃肠道神经系统功能、平衡激素水平、刺激消化酶分泌等。此外，它还可直接扩张结肠黏膜血管，促进结肠血管循环与肠蠕动。这些综合作用的结果，能有效维持胃肠道的正常结构与明显改善肠道功能紊乱。如果膳食中缺乏膳食纤维，则可引起胃肠道结构损害和功能障碍，使得某些疾病，如溃疡性结肠炎等发病的危险性增加。2、平衡正常菌群、调节肠内环境
膳食纤维能平衡菌群、调理胃肠道内微环境。胃肠道内细菌是构成胃肠道内微环境的重要因子。人体肠道内细菌种类有很多，并且比例比较恒定。一般情况下，保持这些细菌的数量及细菌与细菌之间的正常比例对人体是有益的，这些有益菌能抑制某些病原菌如沙门菌、霍乱弧菌等生长，还能合成B族维生素和维生素K，是人体维生素的一个重要来源，结肠中一些腐生菌能产生致癌物质，可溶性膳食纤维经结肠细菌酵解后，可产生短链脂肪酸，使结肠内PH值下降，促进肠道有益菌群生长和增殖，抑制有害腐败菌的生长并减少有毒发酵产物的形成.可溶性膳食纤维的容水量大，可为肠内菌群提供理想的滋生场所，使肠内菌群在数量上得以增加.但当肠内菌群增生过度时，膳食纤维则能通过促进肠蠕动而加速其排出，由此维持了肠内菌群的动态平衡。此外，膳食纤维也维持肠黏膜的完整性，可防止肠内细菌透过肠壁向外移动而致病，从而有效保护人体。3、清除毒物、预防肠癌
膳食纤维能防止大肠癌。大肠癌是环境、饮食习惯，以及遗传因素协同作用的结果，致癌物可起到推波助澜的作用，而膳食纤维则通过清除肠道内致癌物，
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预防大肠癌的发生。实际上，人体肠道内经常会有一些致癌物质，有些是内源性
的，如胆汁中的胆酸和鹅胆酸可被细菌代谢为次生胆汁酸和脱氧胆酸，两者都是致癌剂和致突变剂。有些是外源性的，随饮食进入人体，如烧烤或油炸鱼、肉类食品产生的杂环类化合物等。这些致癌物数量少、浓度低时，并不足以促成癌症，但如果患有便秘，致癌物长期积聚肠道，危险性就大大增加了。膳食纤维通过束缚胆酸和次生胆汁酸将之排出体外，因此可大大降低结肠中次生胆汁酸的含量，通过排便，可使致癌物质与肠壁接触的机会减少，并促使起排出体外。此外，膳食纤维经发酵可使肠道内酸性增加，或通过改变胆汁酸代谢，起到预防大肠癌的作用。
4、防治高血压、心脏病和动脉硬化
长期的实验研究和临床资料证明，血清胆固醇含量的升高会导致冠心病，而膳食纤维的摄入可以降低胆固醇水平。关于膳食纤维能降低胆固醇的生理机理目前尚不完全清楚。有两种说法。第一种说法认为血液中胆固醇来源于食物的外源性摄取和体内内源性合成，其主要分解代谢途径是转化为胆酸。膳食纤维束缚脂肪，增加粪便中的脂肪排出量，束缚胆酸，促进胆固醇转化为胆汁酸产生丙酸，减少肝中脂肪积累和阻碍胆固醇的合成。膳食纤维能引起胆酸排泄的增加，从而增加了从胆固醇到胆酸的转化率。如果胆固醇的合成速度不足以补偿其转化为胆酸的损失，则胆固醇的浓度就会下降。第二种说法认为膳食纤维本身能够改变胆固醇的合成。5、治疗糖尿病
大量研究显示，糖尿病发病率高与膳食纤维摄入量低有很大关系，高膳食纤维饮食，尤其是可溶性膳食纤维如褐藻胶、卡拉胶、黄原胶等胶质的降血糖效果均较好。可溶性膳食纤维对糖尿病病情的控制是十分有效的，对于糖尿病患者，每天饮食中添加20g左右的膳食纤维，就可以很好地降低体内的血糖水平，使病情好转。膳食纤维降低血糖的机理是增加肠液粘度，阻碍葡萄糖的吸收，束缚葡萄糖，降低肠液葡萄糖的有效浓度，影响淀粉酶对淀粉的降解作用，延长酶解时间，降低肠液中葡萄糖的释放速度，改善神精末梢对胰岛素的感受性，降低机体对胰岛素的要求，从而降低糖尿病人的血糖水平。6、清“毒”排“废”的清道夫
它是肠道清“毒”排“废”的清道夫。膳食纤维在发挥防治便秘作用的同时，可协助人体清除肠道内毒性物质。肠道内细菌产生的各种酶，可分解食物残渣，产生一些有毒物质，这是正常的生理现象。如蛋白质经细菌分解后，可产生有臭味的吲哚、胺类、氨、硫化氢等，在正常情况下被人体少量吸收入血后，可在肝内转化、解毒，对健康并无影响。但是，如长期便秘，则可使有毒物质在人体内聚集，超出肝脏解毒能力，此时就会引起慢性中毒，出现口苦、口臭、恶心、腹痛、腹胀等症状，患者面容憔悴伴有皮肤色素沉着、精神萎靡、失眠，影响生活、工作质量及社交活动。膳食纤维在肠道内起了一个“清道夫”的作用，它可将各种毒素吸附、稀释、包裹，并促使其迅速排出体外。7、膳食纤维对维生素和矿物质吸收及影响
纯的膳食纤维可能降低某些维生素和矿物质的吸收率，这是因为在小肠内纤维素将这些营养结合了。用纯的膳食纤维研究钙的吸收，表明可以降低钙的吸收率，但是当这些被膳食纤维结合的钙进入到结肠内，由于纤维被细菌酵解为短链脂肪酸，此酵解产物又在结肠和回肠中促进了钙的吸收。体外实验的结果表明各种膳食纤维均能抑制胰酶的活性，因而在一定程度上影响了碳水化合物、蛋
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白质和脂肪的吸收，也因此影响了营养素的水解，降低了维生素的吸收率。因此，
过多的摄入膳食纤维对人体健康也有一定的副作用，必须正确的认识和评价膳食纤维的生理功能及适宜摄入量。
四、膳食纤维的参考摄入量（DRIs）与膳食来源
（１）暂定的DRIs目前暂定的膳食纤维的推荐摄入量是根据中国营养学
会１９９９年提出的中国居民膳食指南及平衡膳食宝塔为依据，由指南中推荐的各类食物摄入量及其所提供的膳食纤维含量计算出中国居民可以摄入的膳食纤维的量及范围。美国、英国及亚洲学者所提出的建议值为２０～３５g／d。（２）主要食物来源膳食纤维主要来源于谷、薯、豆类及蔬菜、水果等植物性食品，植物的成熟度越高，其纤维含量也就越多。谷类加工越精细则所含的纤维越少。我国居民自古以来以植物性膳食结构为主，膳食纤维摄入最较多，对预防一些慢性的发生有一定作用。我国一些代表性的食物中不可溶性膳食纤维（ＩＤＦ）的含量在１９９１年版的《食物成分表》中可查到，引用建议的折算系数可计算出总膳食纤维的参考性数据。
五、膳食纤维市场前景展望
纤维食品有“生命绿洲”之称，近年国际食品结构正朝着纤维食品的方向调整。日本、美国的消费需求每年以10％的速度增长。在欧美市场，将可溶性膳食纤维加入食品中己经流行了许多年，在日本、台湾、韩国加入可溶性膳食纤维的食品销量不断增加。
在中国，已有一些饮品中添加了可溶性膳食纤维。可以肯定，在不久的将来，膳食纤维饮品或保健食品将在中国得到进一步发展。据有关资料统计表明，膳食纤维对于改善我国不同性别、不同年龄人群的营养状况，具有无可替代的独特作用。仅以老年人为例，我国老年人的数量已超过1亿人，潜在的消费者以100万人计算，每人每天补充膳食纤维4g，则年需求量达1460吨，仅此一项，市场销售额就突破一亿元。如果用于保健食品、医院病人配餐的销售，每年的需求量将更大。例如，葛根属卫生部公布的“药食兼用食品”，既具上乘的保健疗效功能，又可以作为粮食食用。野生葛根未受污染，也极少发现病虫害，因此，葛根及其产品是理想的绿色食品。膳食纤维作为一种功能性食品的基料，以此为基础的膳食纤维保健食品成为世纪的主导食品之一是不可阻挡的潮流，从葛根加工后的废弃物葛渣中提取膳食纤维，在食品工业中也必将有着极为广阔的前景，同时，这样又提高了原料的经济价值，实现了资源的综合开发与利用。以葛根膳食纤维为原料，可以开发出一系列功能性保健食品，如降血糖保健食品、减肥用保健食品、治疗便秘用保健食品等。
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