摘要  膳食纤维是一种不能被人体消化的碳水化合物，以溶解于水中可分为两个基础类型：水溶性纤维与非水溶性纤维。用酶法和化学法相结合制备理化性能良好的脱脂米糠不溶性膳食纤维和脱脂米糠可溶性半纤维素B两种膳食纤维，在体外模拟条件下分别采用不同的分析侧试，综述不同条件下米糠膳食纤维的持水力和膨胀力、吸附性质、阳离子交换能力、抗氧化性质等的研究。水溶性膳食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。本文主要介绍水溶性膳食纤维在食品中的应用。

关键字：米糠；水溶性膳食纤维；持水力和膨胀力；吸附性质；抗氧化能力；乳制品；食品中的应用

引言  膳食纤维是指不被人体消化的多糖类碳水化合物和木质素的总称。可分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维,其中水溶性膳食纤维主要有植物细胞内的储存物质和分泌物,另外还包括部分微生物多糖和合成多糖,其组成主要是一些胶类物质和糖类物质,而水不溶性膳食纤维的主要成分是纤维素、半纤维素、木质素、原果胶、壳聚糖等。水溶性膳食纤维有着广泛的生理作用,在许多方面具有比水不溶性膳食纤维更强的生理功能,如调整糖类和脂类代谢的功能、降低人体胆固醇含量、预防心血管疾病、持水率高、防便秘等。因为水溶性膳食纤维能在结肠中几乎被彻底水解,产生的短链酸比不溶性膳食纤维要多很多,故对结肠癌的防治效果比不溶性膳食纤维更好。此外在降低血液胆固醇含量方面及对有害物质的清除上都比不溶性膳食纤维效果好[1]。1993年颁发《九十年代中国食物结构改革与发展纲要》指出:由于膳食不平衡或营养过剩而造成的“文明病”已在我国出现,肥胖症、高血压、冠心病、糖尿病和结肠癌等已成为危害我国人民健康的主要疾病。   

因此,制备水溶性膳食纤维具有特别重要的意义[2]。我国是世界上种植水稻的主要国家,水稻的产量很高,然而在稻米加工过程中作为副产品的米糠却没有得到有效地利用,仅作为榨油、饲料或废弃物处理,其经济效益也较低,同时也造成了大量环境污染。其实米糠中含有丰富的膳食纤维,可占米糠干基的35% ~50%,此外还含有蛋白质、脂肪、维生素等营养成分,具有很高的营养价值[3],因此开发利用米糠具有广阔的市场潜力。

1、膳食纤维的理化性质

 1.1持水力和膨胀力、持油力

膳食纤维的持水力和膨胀力(或称膨胀力)是反映它的生理活性的重要参考指标,持水力大可以增加人体排便的速度和体积,缩短粪便在肠道内的滞留时间,以减少粪便中各种致癌物对肠壁的刺激,同时也可减轻泌尿系统的压力,从而可以缓解肾结石膀胱炎这类疾病的症状,并能使毒物迅速排出体外,而膨胀力就可对人体肠道产生增容作用,容易引起饱腹感,对预防肥胖症很有作用。

1.1.1不同的PH和盐度对米糠膳食纤维有一定的影响：

（1）在pH值为3~11的溶液中测定米糠膳食纤维的膨胀力呈现为先降低后增加；低浓度盐对米糠膳食纤维的膨胀力影响不明显，当盐浓度超过5%时膳食纤维的膨胀力有所下降。

（2）随着pH值的变化，米糠膳食纤维的持水力变化比较波动，变化规律性不强；随着盐浓度的增加米糠膳食纤维的持水力有所下降。

1.1.2超微粉粹对膳食纤维持水力、膨胀力、持油力的影响

由图1得知，随着超微粉碎时间的延长,膳食纤维的持水力、膨胀力、持油力不断提高,这是因为随着粒径的降低,膳食纤维致密的组织结构被疏松,颗粒的比表面积、表面能和孔隙率提高;并且在超微粉碎作用下部分细胞破碎,纤维素和半纤维素中更多的亲水性基团暴露出来,颗粒与水的接触面积、接触部位增多,其分散性增强,因而持水力、膨胀力和持油力均有明显提高[4]。但是随着粉碎时间的延长,即在图1中的90~120 min时,增加幅度较小且趋于平缓。这是由于纤维粉体细胞群减少、裂片增加,且膳食纤维长链减少、短链增加,细胞结构破损,使得纤维对水分和油的束缚力减弱。

1.2吸附性质[16]

1.2.1米糠膳食纤维对胆固醇的吸附作用

虽然现有证据表明膳食纤维降低胆固醇的作用机制不止一种,但是其作用机理尚未定论,但公认膳食纤维的各种物理性质与胆固醇结合的能力及黏度最为有关[5],而膳食纤维的黏度与SDF有关[6]。膳食纤维受到挤压剪切力的作用,使纤维高聚物发生断裂,产生了聚合度相对较低的成分,这种分子具有高度的分支区域,易于形成网状结构。与纤维素的链状结构相比,不仅吸附面积大,而且与胆固醇的结合更牢固。另外,体系的酸碱性对膳食纤维吸附胆固醇的能力亦有较大影响,水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维在中性条件下(模拟小肠环境)对胆固醇的吸附能力高于酸性条件(模拟胃的酸性环境)。

1.2.2米糠膳食纤维对亚根离子的吸附作用

亚盐是剧毒物质，成人摄入0.2-0.5克即可引起中毒，3克即可致死。亚盐同时还是一种致癌物质，据研究，食道癌与患者摄入的亚盐量呈正相关性，一个最受关注的健康问题是肉类所含的亚钠在过度烹饪或者烹饪至焦糊状态的过程中可能产生致癌的亚硝胺类化合物。致癌物质亚硝胺可以通过在酸性环境下与二级胺反应产生，而这样的酸性条件可以由胃液提供，同样也可以存在于肉类的加工过程。而米糠膳食纤维中阿拉伯木聚糖[7]很可能是一种和糖蛋白[7,8]一起与阿魏酸和香豆酸等酚酸通过酰化作用而连接起来的复合体，它在胃肠道酸性条件下（PH=2~3）就可和亚根离子发生反应而阻断强致癌物N—硝基化合物（NOC）的合成。由于正常人的胃液PH为2.0，而人体在病理条件下胃液酸度有可能改变，并且它结合亚根离子后进入弱酸和弱碱肠道，也不会发生可逆反应而将亚根离子重新释放，故可以认为米糠膳食纤维在正常胃液条件下对NOC的合成会有阻断作用，对癌症的发生会产生预防作用。

1.2.3米糠膳食纤维对有机化合物有吸附螯合作用

膳食纤维表面带有很多活性基因，可以螯合吸附胆固醇、胆汁酸之类有机分子及肠道内的有毒物质，从而抑制人体对它们的吸收，促进它们排出体外。

1.3米糠膳食纤维阳离子交换能力

膳食纤维结构中包含着一些羧基、羟基和氨基等侧链基团,能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交换[9-10],形成一个理想的缓冲体系。膳食纤维能够与肠道中的K+、Na+结合,使之随粪便或尿液一同排出体外,降低由于K+、Na+摄入过量而引起的许多疾病(如心血管疾病等)的发病率[11-12];当然,膳食纤维的阳离子交换能力也必然影响到机体对某些矿物元素(如Ca、Fe、Zn等)的吸收，有利于降低血压。

1.4米糠膳食纤维的抗氧化能力

1.4.1 清除 DPPH·和·OH 的能力  

大多数自由基反应活性较强而寿命短暂，DPPH·是为数不多的即使在室温条件下也能保持稳定的自由基，当抗氧化剂或供氢体出现时，稳定的自由基变成 DPPH－H，颜色深度下降，下降的程度随时间增大。·OH 是活性最强的活性氧，它的大量产生是中毒的重要特征，因此清除·OH 是机体最有效的预防各种疾病的途径。

1.4.2 还原能力

还原能力是表示抗氧化物质提供电子能力的重要指标，还原能力大的样品是良好的电子供体，可以通过提供电子使自由基变为稳定的物质，以中断自由基的连锁反应［13］。许多研究已证实抗氧化活性同还原力之间呈正相关关系［14］。

2、米糠水溶性膳食纤维在功能性食品中的应用

2.1水溶性膳食纤维在乳制品中的应用

2.1.1水溶性膳食纤维在婴幼儿奶粉中的应用

膳食纤维是一种特殊的营养素，其本质是碳水化合物中不能被人体消化酶所分解的多糖类物质。水溶性膳食纤维-聚葡萄糖是被公认可以安全的用于成年人的一种主流膳食纤维，基于成人肠道的实验表明，聚葡萄糖能够增加粪便量、降低转送时间、降低粪便 pH 和结肠内物质的浓度，成年人摄取聚葡萄糖能够有助于肠内有益菌的增殖和短链脂肪酸的生成。今年 1 月 12 日，卫生部批准聚葡萄糖作为营养强化剂应用于婴幼儿配方食品，在婴幼儿特殊产品市场是一个令人振奋的消息。根据国际上的研究发现，针对聚葡萄糖用于婴儿食品的可行性研究已经很多，这些结果也大多呈现出正面结果。Tina Marie Herfel 等［15］人用一天龄的小猪作为实验对象，喂养添加了聚葡萄糖 ( 1. 7、4. 3、8. 5 or 17g / L) 的牛奶奶粉，与母乳喂养的小猪比较，体重增长率、大便稠度、行为情况、血代谢和相对器官重量没有明显差异。聚葡萄糖添加量20g / L 时和母乳喂养的小猪结肠 pH 下降情况相似。Tina Marie Herfel 认为在实验中，聚葡萄糖表现出能够添加到婴儿食品中的特性。

2.1.2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。活性菌饮料虽然含有一定量的有益菌，但经过人体消化道后有益菌所剩无几，已起不到营养保健的作用。非活性菌饮料的营养保健功能更是极为有限。现在摆在每个人乳饮料生意企业面前的问题是如何提高乳酸菌饮料的营养和功能，这也成为现在乳酸菌饮料企业面临的难题。现在由于水溶性膳食纤维的出现，为众多乳酸菌饮料企业提供了新的契机，带来了新的希望。

2.2膳食纤维在食品工业中的应用[17]

2.2.1在焙烤食品中的应用

在焙烤食品中加入膳食纤维，能改变制品的质构，提高其柔软度和疏松度，可以保持水分或防止水分迁移来控制食品含水量的不利变化，延长产品的货架期。以饼干为例，在饼干加入 2.5%~3.0%的膳食纤维，其口感、风味均较好，且断面结构均匀无色变，而且稳定性和起酥性均得到提高。

2.2.2在主食食品中的应用

在馒头、挂面等主食中加入膳食纤维，能使产品口感良好，面筋的韧性增加，强度增强。在我国的主食馒头中添加3%～6%的膳食纤维，可强化馒头面筋，出笼馒头口感良好，有特殊纤维香；米饭中添加3%～6%膳食纤维，米饭有蓬松清香的良好口感；面条中加膳食纤维，煮熟后其强度增加，韧性良好，耐煮耐泡，比单用面粉制作的面条更为爽口。

2.2.3在油炸食品中的应用

由于油炸食品中油脂含量比较高，而且易氧化，而膳食纤维具有抗氧化作用，添加后可明显延长其保存期。如将 3％膳食纤维加入到丸子配方中，油炸成丸子或油条；豆渣膳食纤维添加到油炸食品中，可以得到油炸膳食纤维点心等。

2.2.4在馅料、汤料食品中的应用

将膳食纤维与肉类混合制成馅料，不仅可增强面食制品的外观品质，而且会使产品具有丰厚、润滑的口感，是理想的模仿脂肪感官特征的脂肪代用品。Garcia研究表明当在脂肪质量分数为 10%的发酵香肠中添加 1.5%的桃子、苹果、柑橘等水果类纤维，尤其是柑橘纤维时，发酵香肠的感官性质和高脂肪产品最为接近；在普通汤料中加入 1%的膳食纤维可以起到增稠作用，从而改变汤类食品的外观。

3、结论

3.1奶粉问题近年来引人关注，母乳喂养和奶粉喂养的问题争议不休，希望膳食纤维中的聚葡萄糖在婴幼儿奶粉中的添加有更深的研究。

3.2膳食纤维在食品中的添加，即改善了食品风味，又提高了食品品质，对人体健康有益。

3.3膳食纤维因其特有的化学结构和物理特性，影响胃肠道功能及影响营养素的吸收速率和吸收部位，并决定了它对人体健康的特有保健功能;预防心血管疾病、预防糖尿病、防止便秘、预防癌症，希望可以应用到平常百姓家，有效缓解“富贵病”。

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