大豆中膳食纤维检测方案(纤维测定仪)

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粮食与与油脂2002年第8期11 大豆膳食纤维研究Study on soybean Dietary Fiber 刘忠萍，华聘聘(江南大学食品学院，无锡 214036) 摘 要：大豆膳食纤维是生理活性物质，本文对其组成、生理功能、测定、加工方法、及应用作了较为全面介绍。 关键词：大豆；膳食纤维；生理功能 文章编号：：1008—9578(2002)08—0011-02 中图分类号：TQ645.9 文献标识码：A 20世纪60年代，据美国学者 Burkitt 和 Trowell 报道，非洲国家的人民由于经常食用高纤维食物，很少发现欧美发达国家常见的“文明病”，Trowell宣称“纤维素有利于防治某些疾病”后，引起食品界和医药界广泛兴趣。!976年 Tro.well 将膳食纤维定义为“那些不被人体所消化吸收的多糖类碳水化合物和木质素。1985年FAO 和 WHO 确定膳食纤维定义为“能用公认的定量方法测定的，人体消化器官固有的消化酶所不能水解的食用植物的构成成分"。 1大豆膳食纤维组成特点及生理作用 膳食纤维(dietary fiber， DF) 具有与已知的六大营养素完全不同的生理作用，被营养学家称之为“第七营养素”而日益受到重视。膳食纤维主要来源之一是大豆。大豆膳食纤维可分为水不溶性大豆膳食纤维(IDF)和水溶性大豆膳食纤维(SDF)。大豆膳食纤维生理作用主要是由其物理性质所决定，与其化学成分及各单糖的含量并无太大关系，见表1。 表1 大豆膳食纤维物理特性及生理作用 膳食纤维成分 物理性质 生理作用 有极性基团多糖 持水能力 影响营养物质吸收、食物通过时间、粪重等 细菌分解 产生短链脂肪酸等 木质素、果胶 吸附有机物 结合和排出胆汁酸 酸性多糖 阳离子交换 增大矿物质排泄 1.1水分吸收及保持作用 首先在胃和小肠段，大豆膳食纤维中有极性基团的部分吸水膨胀，延长食物在胃中滞留时间，使人产生饱感。进入大肠后，由于其保水作用，粪便含水量增加，并加快肠的蠕动，从而缩短排便时间，预防便秘。同时其吸水作用还可稀释肠道内致癌物质和其它有害物的浓度，缩短它们的停留时间，减少它们对肠壁粘膜的接触，有利于预防肠癌的发生。 1.2形成高粘度溶液 由于膳食纤维中有果胶、各种树对、混合键的β-葡聚糖和海藻多糖，这些物质在体内能明显增加小肠内容物的粘度，而膳食纤维又在小肠内形成网状结构，这就使得食物与消化液不能充分接触，阻碍了葡萄糖的扩散，使葡萄糖的吸收减慢而降低血糖含量，起到预防糖尿病的作用。但同时它对 Cu、Ca、Zn、Fe、Mn、维生素等有不同程度的束缚作用，因此过多地食用膳食纤维可造成营养不良。WHO 规定：每人日摄入膳食纤维量为16~24g。 1.3肠内细菌分解作用 SDF 能被肠内细菌发酵利用，使双歧杆菌等有益菌得 以繁殖，发酵产生的气体增强肠的蠕动，促进排便；另一方面产生短链脂肪酸，用以调节pH值，且丙酸还有减少血清胆固醇及肝张的作用。 1.4与阳离子结合作用 大豆膳食纤维的酸性多糖类具有较强的阳离子交换功能，在与 Ca²+、Zn²+、Cu²+等离子交换时改变阳离子的瞬间浓度，起稀释作用，故对消化道的 pH值、渗透压及氧化电位产生影响，形成一个理想缓冲环境，而且它能与肠道中的Na*、K*进行交换，从而降低血液中的Na+/K+比值，直接产生降血压的作用。 2膳食纤维测定方法 膳食纤维的测定方法因测定原理不同而差异很大，但总的可分为洗涤法(也称重量法)和酶法两种(2。洗涤法是利用酸性或中性洗涤剂将样品中的蛋白质和淀粉消化后干燥称重的方法。酶法是利用淀粉酶和蛋白酶将样品中的淀粉和蛋白质进行分解后，再根据重量分析法测那些未被分解的部分即膳食纤维。现将一些分析方法列于表2。 表2膳食纤维测定方法 方法 测定成分 评论 粗纤维 纤维素、半纤维素和木质 与其它测定纤维方法无可 素 比性 中性洗涤剂法 纤维素、不可溶半纤维素、测定 SDF 木质素 酸性洗涤剂法 纤维素和木质素 测定 SDF 总膳食纤维 非淀粉多糖、木质素、回生 AOAC 认可方法，可测定 淀粉及美拉德反应产物 SDF和 IDF Englyst法 非淀粉多糖 可分别测定纤维素和非纤 维素多糖 另外，可采用比色法、色谱法测定膳食纤维的单糖种类和比例，将此方法稍加修改可测定纤维素、SDF、IDF以及非纤维素多糖。 3膳食纤维加工方法(3〕 膳食纤维的制备分总膳食纤维、SDF 和 IDF 的制备，主要有碱煮-酸解法和酶法。碱煮-酸解法是通过碱作用，使纤维素中糖苷键断裂，降低纤维素聚合度和机械强度，除去淀粉层，并除去溶于碱的蛋白质、脂肪，然后再酸解以进一步降低聚合度，最后进行氧化脱色。此法简单，成本低，但是SDF几乎完全损失，因而一般只用于制备 IDF。 酶法分两种：一是用α-淀粉酶、蛋白酶除去淀粉、蛋白质等非纤维成分，分分离 SDF 和 IDF；另一种是采用 纤维素酶水解纤维素，使之成为 SDF，但此法难以控制水解结果。这两种酶方法均路线长、耗时多，难以适应大规模生产(4)。 目前，国外有学者采用缓冲液来萃取出原料中的 SDF，再用醇沉淀。结果表明所得的 SDF得率高，纯度高，色泽较好，并且不影响进一步提取 IDF。 4膳食纤维应用及开发前景 大豆膳食纤维制品有两类：水溶性型和水不溶性型。大豆水不溶性膳食纤维生产工艺简单，在国内已有批量生产。对于大豆水溶性膳食纤维而言，生产工艺较复杂，目前国内尚无生产商，市售产品均来自国外，因此在我国进行其研究生产有重要意义。大豆膳食纤维的应用很广，可用于食品、医药等领域。 膳食纤维是具有潜在应用价值的生理活性物质，由于其本身的特性以及对人体具有的生理作用，在食品中适量添加不同类型的膳食纤维即可制成具有不同特色的强化功能食品和风味食品。s 下面对大豆膳食纤维在食品中主要应用作一介绍。 4.1食品添加剂 4.1.1水不溶性大豆膳食纤维 水不溶性大豆膳食纤维具有增强面团网络结构，改善面团特性等功能，而且保水性好，因此是一种很实用的面粉品质改量剂。 面包：水不溶性大豆膳食纤维(一般添加量为2~5%)，可增强食品功能形状，同时改善面包工艺性状，特别是明显改善面包蜂窝状组织，增大其体积。 面条：水不溶性大豆膳食纤维(一般适宜量为5%)，可提高面条的强度和烹煮品质，此面条韧性良好，耐煮耐泡，不仅不断条，不混汤，还滑爽筋道。 饼干和糕点-—水不溶性大豆膳食纤维，因其具有保湿性，能够通过保持水分或防止水分散失来保持或延长产品的货架期，还能减少糕点制作过程中面筋的形成，保持“酥性”结构。而且饼干和糕点对面筋质量要求很低，可较大比例添加水不溶性大豆膳食纤维，制成以纤维功能为主的多种保健饼干。 4.1.2水溶性大豆膳食纤维 水溶性大豆膳食纤维具有溶解性大，热量低，能产生粘性溶液、胶体，保水性等性质，所以它的应用十分广泛。 饮料：由于水溶性大豆膳食纤维溶解度大，溶性粘性低，且在低pH下稳定，可随意充当纤维素来源用以增加饮料固形物含量。如高纤维豆乳，富含纤维的酸奶功能饮料，果汁、肉汁及果酱类食品的增稠。 巧克力：水溶性大豆膳食纤维能取代巧克力中的蔗糖，并能与糖霜结合，给巧克力基质提供温和、奶油质口感，又可防止巧克力“起霜”；他在食品加工中还能产生少量焦香物质，使巧克力风味更完美。 糖果：水溶性大豆膳食纤维的水溶性和粘性均很高，适于制造风味感佳的糖果。与其它原料混用还能减减结晶、消除冷流动性并提高糖果稳定性。加入口香糖中，水溶性大豆膳食纤维吸收唾液膨胀而增加口香糖与牙齿的接触面，达到 洁齿的效果，同时在储存时还防止糖果脱水收缩。 冷冻甜点：水溶性大豆膳食纤维在同等溶液中的粘度比蔗糖和山梨醇高，还具有冰点低的功能，用它能生产出具有奶油口感的美味冷冻甜点。水溶性大豆膳食纤维还能向低脂冷冻甜点提供某些功能特性，如控制水分、提供清新圆滑的口感及改进组织结构。 酸乳酪制品：水溶性大豆膳食纤维对于低脂及无脂食品体系的主要作用是防止脱水收缩，适当提供粘度而不致胶凝以及增进良好质地与奶油口感。 水果涂沫酱和水果馅料：水溶性大豆膳食纤维水溶性好、粘度高，适于添加到低糖水果馅料中，它可防止水分从馅中转移到面团或糕点内部，因而延长保质期。 4.2保健食品 大豆膳食纤维的多种生理功能，如降低血清清固醇、预防便秘与结肠癌、防治糖尿病等，决定它在保健食品方面应用广泛前景。如果每天能摄入适量的膳食纤维食品，会起到很好的医疗保健作用，如可溶性纤维或凝胶形成的多糖类、树脂或果胶可降低血糖和胰岛素；麸皮中低密度脂蛋白可降低血中胆固醇浓度；而脱壳大豆纤维、大豆多糖类等具有润肠通便更用。高纤维维食具有能量低、低脂、低糖、低食盐等特点，不仅能防肠胃病、癌症、心脏病和糖尿病，且能增加饱感，防止进食过饱，从而具有减肥之效。 4.3医药方面 可将大豆膳食纤维制成微晶纤维，用于医药工业，作为药品的填充粘合剂及药片赋形剂。 表3 豆皮、豆渣组成 (% 水 蛋白质 脂肪 灰分 淀粉 IDF SDF 豆皮 9 10~12 2 5 4 55 13 豆渣 8 18 15 4 6 15 34 大豆膳食纤维是国内外十分活跃的研究课题，然而我国对大豆膳食纤维的研究和生产尚处于起步阶段，目前开发大豆膳食纤维的关键是开拓资源和改进提取方法。我国是世界上主要大豆生产国和消费国，1999/2000年我国产1，440多万吨大豆，进口约1，040 万吨，2000年我国制油厂大豆总处理量约为1，312万吨，按豆皮占大豆8%重计，则可得约100万吨豆皮；另外，豆渣产量也非常可观(豆皮、豆渣成分见表3)，因此进行大豆膳食纤维的研究具有十分重要的意义。 ( 参考文献 ) ( 〔1〕 Barbara Olds Schneeman. P h ysical a n d p r operties [J]. Foodtechnology， 1 9 86， (2)：109一109. ) ( 〔2〕周建勇.膳食纤维测定方法的历史及现状[J].中国粮油学报， 2001，(3)：1 1 --16. ) ( 〔3〕 H a dden Gr a han. Ext r action of s oluble die t ary fiber [J] . Agric. food. chemistry， 1988， 36：497一501. ) ( 〔4〕 F umihide Yamaguchi. Effects of hexametaphosphate on soybean pectic polysaccharide extraction [J]. Bi o sio. biotech. biochem. 1991，(12)：2028—2031. ) ◎China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http：//www.cnki.net 膳食纤维是一种复杂的混合物的总称，具有多种生理功能。1976年Trowell等对膳食纤维的生理学定义为不能被人体内消化酶水解的多糖类碳水化合物和木质素”。1981年AOAC会议确认，Trowell等1976年的定义为膳食纤维的统一定义，并建立了统一的检测方法。随着对膳食纤维认识程度的不断深入，一些新的膳食纤维组成成分不断地被提出，如菊粉、抗性淀粉、低聚果糖等，这就使得膳食纤维的定义一直处于讨论和不断完善中。一些国家也相继对膳食纤维的范畴和鉴定标准做了规定。2001年美国化学家协会给膳食纤维的zui新定义是：膳食纤维是植物的可食部分或类似的碳水化合物，在人类的小肠中难以消化吸收，在大肠中会全部发酵分解。膳食纤维包括多糖、低聚糖及相关的植物物质。膳食纤维具有促进通便、降低血中胆固醇、降低血糖的生理效果。