水溶性膳食纖維在功能性乳制品中的應用

（山東保齡寶生物股份有限公司）

隨著經濟的發展，人類文明程度的提高，人們的飲食習慣發生了某些不合理的改變，特別是一些工業發達國家，高熱量、高脂肪、高血脂、心肌梗塞等所謂“現代文明病”的發病率大幅度上升，嚴重威脅著人類健康。隨著科學技術的進步，人們對于食品中各種組分的性能、功用、人體需要量以及食品各組分之間的相互作用關系都有了較為深入的認識。因而有可能通過營養平衡的調整和功能性食品的開發，實現預防和治療“現代文明病”的目的。功能性食品是改善公眾健康現狀的有效選擇之一。

功能性食品中，功能性乳制品占據重要地位。隨著時代潮流和消費趨勢的改變，功能性乳制品研究開發前景十分廣闊，并將成為乳制品行業發展的亮點、重點和經濟增長點，其中高膳食纖維乳制品又是重中之重。膳食纖維具有降低血糖和膽固醇，減肥和預防腸癌、便秘、心血管等疾病等功能，在預防現代一些“富貴病”方面具有突出作用。聚葡萄糖作為最適合乳制品的膳食纖維，已被超過57 個國家和地區批準應用于食品中。在國外，聚葡萄糖作為一種常量元素添加到各種食品中，銷量不斷增加。我國對聚葡萄糖的研究起步較晚，但是也已經在逐步使用聚葡萄糖。起初，聚葡萄糖在我國的保健品中應用較多，現在在普通食品中的應用也大大增加。由于聚葡萄糖特有的理化性質以及低熱量、代糖、代脂的功能，被廣泛應用于各種乳制品中。

1 公眾營養健康現狀與功能食品

隨著經濟的不斷發展，國內外公眾營養健康現狀不容樂觀。在美國成人中超體重人群占60%，日本20 歲以上的人群中有23.0%的男性和8.9%的女性都患有代謝綜合征，中國糖尿病、高血壓和血脂異常等疾病的患病率也分別達到了2.6%、18.8%和18.6%，成人超重率達到22.8%。預計到2020年，中國男性和女性的肥胖率將達到35%左右，其中女性的肥胖率更高一些。

在眾多疾病中，由膳食起決定作用的占41%，主要包括糖尿病、營養缺乏病、惡性腫瘤、心血管病以及其它腫瘤；受膳食影響的占其38%，主要包括消化疾病、營養性內分泌紊亂、呼吸疾病、口腔疾病等。人類社會進入21世紀以來，社會高度發達，人們生活水平大幅提高，飲食日趨精細，膳食纖維的攝入量逐漸減少從而導致膳食結構不合理。營養學家調查表明，在我國，由于膳食結構不合理而引起的高血壓、高血脂、高血糖、腸道疾病以及肥胖病呈上升趨勢。在國內，超重人數達到2 億人，肥胖者有6 000 萬人，貧血患病率為20.1%，貧血人數達到2 億人，血脂異常患病人數達1.6 億人，血糖異常患病人數達4 000 多萬人，高血壓患病人數達1.6 億多人，其中18歲以上成人高血壓患病率上升了31%，超重率上升了39%，肥胖率上升了97%。

功能食品是改善公眾健康現狀的最佳選擇，近年來發展速度很快，開發功能性食品是21世紀中國食品工業的發展方向。功能食品主要包括各種營養食品、保健食品、膳食補充劑，特別是一些以普通食品和飲料為載體，添加具有防病抗病功能的因子，主要包括纖維素、低聚糖、糖醇、多不飽和脂肪酸、礦物質、乳酸菌類等[1]。功能性食品不僅能夠提供人體必需的營養素，還能調節機體的生理功能。

2 功能性乳制品市場及發展趨勢

功能性乳制品是指除具有一般乳制品固有的化學成分和營養作用外，還含有某些特殊營養物質或功能性成分，兼具一種或多種特定生理保健功能的乳制品。近年來，隨著消費者健康意識的增強，對于產品的功能性要求越來越多元化，對于功能性乳制品的需求也形成一種潮流。2005～2009年，全球功能性乳制品數量呈緩慢上升趨勢，最高達到乳制品的35%，其中益生元作為配料占據第四位。中國功能性乳制品的比例也在不斷增加，已占到乳制品總量的15%，功能配料中占首位的是益生菌，益生元占第六位。

2010年有關數據顯示，全球功能性食品中占據數量第一的是乳制品，其中功能性乳品中占據前三位的功能性宣稱分別為幫助消化，提高免疫力，預防心血管疾病。這些均是功能性乳制品的主要發展方向。

目前，國內功能性乳制品新產品開發主要集中在添加益生菌、各種維生素、益生元、鈣等功能性配料，而且低乳糖產品也已經起步。中國功能性乳制品的比例已超過15%，但與全球35%左右的比例仍有很大差距，尚有很大的市場空間。

3 水溶性膳食纖維在乳制品中的應用

3.1 膳食纖維的定義

營養學家調查表明，我國居民由于攝取膳食纖維不足而引起的高血脂、肥胖癥、膽結石、脂肪肝、糖尿病及腸癌等疾病呈快速上升趨勢，因此人們應注意飲食對自身健康的影響。膳食纖維在預防現代一些“富貴病”方面具有突出作用。

1953年，Hispsley率先提出了“膳食纖維”（Dietary fiber，DF）一詞，指植物性食品中不能被人類胃腸道消化酶消化，但能被大腸內的某些微生物部分酵解或利用的非淀粉多糖類和木質素的合稱。2001年3月，美國谷物化學家協會給膳食纖維的最新定義是：膳食纖維是植物的可食部分或類似的碳水化合物，其在人體的小腸中難以消化吸收，在大腸中會全部或部分發酵分解。膳食纖維包括多糖、低聚糖、木質素及相關的植物物質，具有通便、降低血中膽固醇、降低血糖等有益健康的生理功效。2008年5月，中國衛生部《食品營養標簽管理規范》規定膳食纖維是指植物中天然存在的、提取的或合成的碳水化合物的聚合物，其聚合度DP≥3、不能被人體小腸消化吸收、對人體有健康意義的物質。膳食纖維包括纖維素、半纖維素、果膠、菊粉及其它一些膳食纖維單體成分等[2]。

3.2 膳食纖維的分類

膳食纖維來源廣泛，存在于蔬菜、水果、粗糧、雜糧、瓊脂、果膠等物質中，屬于不能被人體消化吸收的植物性非淀粉多糖類。這些多糖類是由1 800～3 000 個葡萄糖分子組成，由于人體內缺乏分解消化纖維素的酶系統，所以它不能被人體消化吸收。膳食纖維主要可以分為：可溶性膳食纖維（SDF），包括果膠等親水膠體物質和部分半纖維素；不溶性膳食纖維（IDF），包括纖維素、木質素和部分半纖維素；功能性低聚糖和抗性淀粉。目前市場上主要的水溶性膳食纖維產品有：聚葡萄糖、菊粉、抗消化糊精、膠體類、功能性低聚糖以及其它。

3.3 水溶性膳食纖維的生理功能[3]

3.3.1 具有較強的吸水功能和膨脹功能

膳食纖維可吸收其自身質量數倍甚至數十倍的水分，它在腸胃中吸水膨脹并形成高粘度的溶膠或凝膠，攝入后會使人產生飽腹感并抑制進食，這對肥胖人群有較好的減肥功能。同時，膳食纖維會增加大便水分體積，刺激腸道蠕動，加速排便速度，使糞便中的有害物質，特別是致癌物質及時排出體外，大大減少腸道癌和痔瘡等的發病概率。

3.3.2 調節血脂，促進新陳代謝，降低甘油和膽固醇含量

膳食纖維可以控制脂肪酶的活性，導致食物脂肪消化受阻，使大量未消化的脂肪排出體外。聚葡萄糖是一種水溶性的膳食纖維，可以阻止和降低甘油三酯和膽固醇向腸細膜淋巴的運輸作用，從而減少大鼠對甘油三酯和膽固醇的吸收。將聚葡萄糖添加到食品中同樣具有降低甘油三酯和膽固醇的作用。水溶性膳食纖維能幫助人體對礦物質（如鈣、鐵、鎂等）元素的吸收，并且促進體內毒素的排泄。

3.3.3 具有與陽離子結合和交換的能力，能夠解毒和降血壓

膳食纖維化學結構中包含一些羧基和羥基類側鏈基團，呈現出弱酸性陽離子交換樹脂的作用，可與陽離子，尤其是有機陽離子進行可逆交換。它能與腸道中的K+、Na+進行交換，促使尿液和糞便中大量排出Na和K，從而降低血液中的Na+與K+的比值，產生降低血壓的作用；膳食纖維可與Cu、Pb等重金屬離子進行交換，緩解重金屬中毒程度。

3.3.4 清除自由基和抗癌的作用

水溶性膳食纖維呈溶液狀態，主要促進腸道雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌的產生，同時還會產生大量的短鏈脂肪酸和抑制腫瘤細胞生長的丁酸，預防結腸癌。歐仕益通過實驗證明，水溶性膳食纖維有清除自由基的功效。

3.4 膳食纖維在乳制品中的應用

膳食纖維具有降低血糖、降低膽固醇、減肥和預防腸癌、便秘、心血管等疾病的功能，所以能夠廣泛地應用到各種食品、保健品和醫藥制品中，應用的主要目的是補充人體生理所需的膳食纖維，增加產品保健功能，改進產品風味，提高產品品質和附加值等。

膳食纖維食品素有“生命綠洲”之稱，美國、日本膳食纖維食品銷售每年以10%的速度增長。在乳制品中加入膳食纖維能同時滿足人們對蛋白質、維生素A、脂肪等動物性營養成分的需求，進一步提高乳制品的營養價值和應用范圍。該類產品在歐美很受消費者歡迎，如法國的AGLH公司的“Nactalia Ercrem”產品，其中含有約1.0%的水溶性膳食纖維。國內膳食纖維在乳制品中的應用也發展迅速，具有極大的市場潛力。如國內的乳制品市場正從UHT純牛奶時代向高端功能性乳制品時代邁進。隨著國人對膳食纖維重要性認知的不斷提高，高膳食纖維食品將成為我國新的功能性健康食品潮流，高膳食纖維奶也將成為功能性乳制品的新亮點。水溶性膳食纖維在乳制品中應用有如下作用：改善乳品口感，提高穩定性，且不與其中任何成分發生對人體不利的理化反應；長期飲用含有水溶性膳食纖維的乳制品，能使腸道舒暢，并可降低膽固醇，調節血脂、血糖，特別適合中老年人、糖尿病人和肥胖者食用。

膳食纖維雖然有益于人體健康，但攝入過多也會產生負面影響，如影響人體對維生素和微量元素的吸收，因此營養學家規定了膳食纖維的日攝入量。如英國營養學家建議為25～30 g/天；美國FDA推薦為20～35 g/天；日本營養學家建議為20～30 g/天；我國國家營養學會 2000 年提出，成年人膳食纖維適宜攝入量為30.2 g/天。

4 水溶性膳食纖維——聚葡萄糖在乳制品中的應用研究

聚葡萄糖是一種水溶性膳食纖維，是由隨機交聯的葡萄糖組成的多糖，由葡萄糖和少量山梨醇、檸檬酸經高溫熔融縮聚而成。聚葡萄糖是葡萄糖分子的聚合體，平均聚合度為12，以α-1-6鍵和α-1-4鍵為主。聚葡萄糖1981年面世，現在已是一種成熟產品，有56 個國家和地區允許使用能量值4.18 kJ/g的標簽。由于聚葡萄糖已被確認為安全無毒的食品添加劑所以被廣泛地應用于乳制品中。

4.1 聚葡萄糖在酸奶應用中的研究

隨著消費者健康意識的增強，酸奶已不僅僅代表著營養，而是變成了一種特別的、保護良好腸胃環境的飲品。酸奶已不再是僅僅強調其特有的菌種，消化、增強免疫力、防止糖尿病等功能性宣稱的產品也在不斷推出。

聚葡萄糖已被實驗證明是很好的益生元，它的發酵可以使腸道內容物pH值從7.24±0.45 降至6.44±0.35，可有效增殖乳酸菌及雙歧桿菌等益生菌。聚葡萄糖在低pH值下穩定，用于酸奶生產，能提供清爽的口感和強化纖維；在低脂和無脂產品中能防止析水，賦予產品良好的質構和奶油口感。李紹波等[4]的研究表明，聚葡萄糖添加到酸奶中，不僅有助于酸奶發酵，減緩乳清析出或使酸奶不析出，還能夠改善產品的組織狀態，提高奶香味；當聚葡萄糖添加量為3%時，能有效地維持和提高乳酸菌活性。

4.2 聚葡萄糖對酸奶飲品及活性乳酸菌的影響

聚葡萄糖用于乳飲料中，能直接強化纖維并且影響酸奶飲品的口感。LCAllgeyer等[5]針對益生菌和益生元對酸奶飲品的感官和微生物指標特性的影響研究表明，添加低含量聚葡萄糖（2.5 g/240 mL）和高含量聚葡萄糖（5 g/240 mL）主要是對酸奶飲品的口感有影響，可以增加產品的甜度和粘度；樣品放置30 天后，與對照相比（沒有添加聚葡萄糖），添加聚葡萄糖的酸奶飲品中的菌種（Blactis Bb-12 和 Lb acidophilus LA-5）數量高1 個數量級。由此得出結論，聚葡萄糖的添加能較好地維持菌活力，延長產品貨架期。此外，Mitchell 等證明，當降低脂肪和糖時，聚葡萄糖可以給產品帶來令人滿意的口感和品質。

4.3 聚葡萄糖在低脂冰淇淋中的應用研究

冰淇淋作為一種傳統的冷凍飲品，深受廣大消費者的喜愛。然而傳統的冰淇淋具有高脂、高糖的特點，現代人的飲食習慣日益向低脂低糖的方向發展，因此聚葡萄糖卓越的代糖、代脂功能以及多種生理功效成為功能性冰淇淋的一種應用趨勢。在低脂冰淇淋中，添加聚葡萄糖并配合使用麥芽糊精后，可增加產品奶油感和乳脂狀，而對冰淇淋的產量、貨架期和價格等的影響都很小。

李海奇[6]的研究表明，用聚葡萄糖分別替代20%和40%蔗糖后，能夠提高冰淇淋的膨脹率，降低其抗融性，并且能夠使組織更加細膩；三種配方產品質構相似，具有濃厚的乳香味，口感細膩。

[1]王鳳翼，錢方，盧明春，等. 功能性食品與功能性乳制品的開發. 中國乳品工業，2000，28（1）：51-53.

[2]黃凱豐，杜明鳳. 膳食纖維研究進展. 河北農業科學，2009，13（5）：53- 55.

[3]張玉倩，趙乃峰，王成忠，等. 膳食纖維功能特性與改性的研究. 糧油加工，2010，35（5）：57-59.

[4]李紹波，盧文學. 聚葡萄糖對酸奶品質的影響.農業研究與應用，2011，132（1）：27-29.

[5]L C Allgeyer，M J Miller，S Y Lee. Sensory and microbiological quality of yogurt drinks with prebiotics and probiotics. J Dairy Sci，2010，93（10）：4471–4479.

[6]李海奇. 聚葡萄糖在冰淇淋中的應用. 農產品加工，2009（8）：15.