《食品安全导刊》刊号:CN11-5478/R 国际:ISSN1674-0270

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膳食纤维改性方法研究进展

2016-05-23 10:51:50 来源: 食品安全导刊

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金信江 王庆庆 哈尔滨理工大学荣成学院

  随着我国经济的高速发展,人民生活水平大幅提高,人们的饮食结构也在发生变化。因营养过剩和失调导致的高血脂、高血压、动脉硬化、糖尿病、便秘等“富贵病”发生率也在逐年增加。膳食纤维能够平衡人体营养,调节机体机能,对“富贵病”有一定的治疗作用,被誉为“第七大营养素”。膳食纤维根据水溶解特性分为可溶性和不溶性两种。自然界原料中可溶性膳食纤维的含量一般在3%左右,其生理功能作用不能充分发挥。研究表明,可溶性膳食纤维含量达到10%以上时,膳食纤维将具有良好的加工和功能特性,生理活性较强,属于高品质膳食纤维,否则只是低品质的填充型膳食纤维,活性功能较小。

  改性处理膳食纤维,会改变其中纤维素类聚合物的分子结构和相对含量,将大分子物质分解成小分子成分,不溶性成分转变成可溶性成分,增加或强化原先没有或微弱的功能。改性后的膳食纤维具有更大的比表面积,有更高的持水性和膨胀力,其功能性更强。

  目前膳食纤维改性主要有三种方法:化学法、物理法和生物法,也可以综合运用几种方法进行混合处理。化学法是将膳食纤维分子结构中的某些基团,通过化学手段,如硫酸化、磺酸化、酯化、离子交换、化学基团取代等方法,改变膳食纤维的分子结构,使纤维类大分子的聚合度下降成小分子组分。如纤维素是线型有序、规则的大分子物质,是不溶性膳食纤维,其分子结构中的羟基引入甲基后,发生取代反应,可将纤维素转为可溶性的纤维素胶,增加了可溶性膳食纤维的含量。随着高新技术的应用,采用物理法进行改性处理已经得到广泛应用,其处理效果要好于化学法。目前应用较多的物理法是挤压技术和超微粉碎技术。挤压技术是借助挤压机螺杆的推动力,强迫物料向前输送,在输送过程中物料受到高温、高压和高剪切作用,发生物理、化学和生物化学变化,导致纤维素高聚物连接键的断裂,从而改变聚合物成分的聚合度和分子质量。常用的设备有双螺杆式挤压机,物料在生产时会受到搅拌、混合、破碎、蒸煮、杀菌、加压等一系列操作,这种改性方法操作简单、时间短、效率高。物料经挤压处理后,改善了风味与色泽,钝化了分解酶的活性,提高了产品的稳定性。超微粉碎机能把原料加工成微米甚至纳米级的粉末,已经得到了广泛的应用。膳食纤维生理功能的发挥与颗粒的比表面积有很大关系。经超微粉碎处理后原料颗粒不改变分子结构,其比表面积大幅度增加,产生许多特有的微粉特征,从而具有更好的溶解力和膨胀性。目前应用较多的超微粉碎法是瞬时高压技术,物料在高压作用下快速通过反应腔时,受到强烈的撞击、高剪切、空穴作用,纤维素类大分子成分的糖苷键发生断裂,转化为小分子的可溶性膳食纤维。

  生物法,酶法是一种较有潜力的改性方法,其操作简单、反应条件温和、时间短、专一性强、副产物较少,改性处理后的膳食纤维持水力和膨胀性都有提高。目前应用于膳食纤维改性的酶主要是纤维素酶,该酶可直接水解纤维素,使其分解成小分子片段。酶法虽条件温和,能耗低,但单一酶酶解的效率不高,可以用几种酶分步进行改性。微生物法,微生物生长繁殖时会分泌出多种酶,这些酶会水解消耗原料中的蛋白质、淀粉等成分,从而提高了膳食纤维的总体含量。同时分泌出的酶将纤维素糖苷键分解断裂,使大分子组分分解成小分子化合物,增加了可溶性膳食纤维含量。现在应用发酵法对膳食纤维改性的微生物有枯草芽孢杆菌、猴头菌等。该法生产过程简便、产品质量好、成本低廉、污染少,易于实现工业化。

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