膳食纖維在食品中應用的研究進展

胡 楊，周夢舟

(1.武漢輕工大學 食品學院，湖北 武漢 430023；2.湖北工業大學 生物工程與食品學院，湖北 武漢 430068)

膳食纖維是一種極其重要的營養成分，國內外學者對膳食纖維的功能作用進行了大量研究，并將其廣泛地應用到食品行業中。膳食纖維在飲食中扮演著越來越重要的角色，因此被列為繼碳水化合物、脂肪、蛋白質、維生素、水和礦物質人類所需6大營養素之后的，能夠調節機體功能的第七大營養素。我國膳食纖維資源豐富、來源廣泛，但人均攝入量嚴重不足，因缺乏膳食纖維而引起疾病的人群數量逐年攀升。隨著人們對膳食纖維營養價值的認可，富含膳食纖維的食品日益受到消費者的青睞，市場前景廣闊。因此，開展膳食纖維類食品的研究對提高我國居民的健康水平具有重要的現實意義。

1 膳食纖維的定義及分類

1.1 膳食纖維的定義

20世紀50年代，膳食纖維(DF)的概念被首次用于科學文獻當中，Hipsley使用這個術語特指纖維素、半纖維素和木質素，并指出膳食纖維是一種不被人體消化酶所消化的植物成分的總稱[1]。1999年在美國谷物化學家協會( AACC)的年會上對膳食纖維作出了定義：膳食纖維是指能抵抗人體小腸消化吸收的、在人體大腸能部分或全部發酵的可食用的植物性成分，是碳水化合物及其相類似物質的總和，包括多糖、寡糖、木質素以及相關的植物物質。隨著對膳食纖維的不斷研究，在AACC定義的基礎上，有些學者將存在于動物體、微生物體內以及人工合成和半合成的抗消化的物質均歸于膳食纖維，例如美拉德反應的產物、氨基多糖等。目前，膳食纖維已被許多國家公認為在長時間聚合度(DP)>10的抗性多糖[2]。膳食纖維因其獨特的生理功能和保健功能被廣泛地研究與應用，已成為功能性食品研究領域的熱門課題。

1.2 膳食纖維的分類

按水溶性來劃分，膳食纖維分為水溶性膳食纖維(SDF)和水不溶性膳食纖維(IDF)2大類；按來源來劃分，膳食纖維分為植物性膳食纖維、動物性膳食纖維以及合成膳食纖維。

2 膳食纖維的功能

近年來，隨著社會的發展與進步，在人們生活水平逐漸提高的同時，膳食結構也發生了改變，人們對高熱量、高脂肪、高蛋白食品以及精細食品的攝入量大大提升，而忽略了膳食纖維的攝入量，使得肥胖癥、糖尿病、心血管疾病等“文明病”的發病率逐年上升。隨著對膳食纖維的深入研究發現，“文明病”的發生與膳食纖維的攝入量不足密切相關，同時也有眾多研究表明，膳食纖維對此類疾病具有防治功效。

熊霜等[3]報道復合型海藻膳食纖維對高脂膳食引起的總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)以及動脈硬化指數(AI)具有顯著的抑制作用，對高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)具有明顯的提高作用。焦俊等[4]研究結果顯示，谷物膳食纖維明顯降低了高脂高膽固醇誘導肥胖小鼠的體重、血脂、血糖、血清總膽固醇、游離脂肪酸(FFAs)和瘦素水平，同時使得小鼠脂肪細胞體積變小，脂肪蓄積量減少。

柳萍等[5]研究結果表明，用富含膳食纖維的藥食同源粉和小麥纖維制成的饅頭代替2型糖尿病(T2DM)患者的早晚餐，能降低餐后2 h血糖，且可作為T2DM患者的日常代餐。CHUNYE CHEN[6]等研究發現，在T2DM患者的短期干預期內，隨著可溶性膳食纖維的增加，患者的空腹血糖、2 h胰島素、空腹C-肽、2 hC肽、糖化白蛋白(GA)和甘油三酯水平明顯改善；20 g/d可溶性膳食纖維組顯著改善了空腹血糖、低密度脂蛋白水平以及胰島素抵抗指數；10 g/d和20 g/d的可溶性膳食纖維明顯改善了腰圍、髖關節周圍、TG和載脂蛋白A的水平。鄭守晶等[7]將真姬菇SDF作用于小鼠，通過提高小鼠肝臟抗氧化的能力，提高肝糖原的儲量，從而降低小鼠體內血糖濃度，使小鼠血糖降低，表明真姬菇SDF具有降血糖功效。

相關研究表明，膳食纖維被認為具有預防和治療過度肥胖(OB)及其伴隨的慢性疾病作用[8]。世界衛生組織(WHO)建議攝入20 g/d的非淀粉多糖(NSP)和至少25 g/d的總DF，這可以防止OB及其帶來的后果[9]。Marisol Cruz-Requena等[10]認為富含膳食纖維的飲食有利于保持健康體重。

在人體腸道內，絕大部分微生物為細菌，而且數量龐大、種類繁多。已有大量的研究證實，膳食纖維具有改善腸道菌群的作用。王麗衛等[11]研究表明肉蓯蓉膳食纖維可以促進小鼠的小腸運動，而且明顯縮短了便秘小鼠的首粒黑便排出時間，軟化了便秘小鼠的糞便。楊光等[12]研究結果顯示將添加10%山楂膳食纖維的凍干山楂果作用于小鼠，可以顯著增加小鼠腸道內的乳酸菌和雙歧桿菌的數量，同時抑制了產氣莢膜梭菌、腸桿菌和腸球菌等有害微生物的增長，這說明山楂膳食纖維具有調節小鼠腸道菌群的作用。Chan等[13]研究結果表明，每天攝入一定量的獼猴桃膳食纖維能夠減輕中國便秘患者的癥狀。

3 膳食纖維在食品中的研究進展

3.1 膳食纖維在焙烤食品中的研究進展

焙烤食品是以小麥谷物等粉料作為基本原料，通過發面、高溫焙烤過程而熟化的一大類食品，主要包括餅干類、蛋糕類、酥類等。我國是產麥大國，也是面制品消費大國。隨著科技的發展進步，小麥粉的加工精度不斷提升，導致了營養素的大量流失。因此，在面制品中復配膳食纖維不僅可以增強營養，還可以改善人們的膳食結構。

Khawla Ben Jeddou等[14]發現高水平的膳食纖維和蛋白質馬鈴薯皮粉明顯改善了蛋糕的質地。用馬鈴薯皮粉代替小麥粉顯著降低了糕點的硬度，并且降低了L*和b*面團顏色值。此外，通過用5%的馬鈴薯皮粉代替小麥粉可以生產具有良好感官質量的富含蛋白質和膳食纖維的蛋糕。

LiliaBelghith-Fendri等[15]研究顯示，小麥粉中添加5%、10%、15%、20%、25%和30%水平的豌豆莢和蠶豆莢粉末，對蛋糕的質地有顯著影響，蛋糕的硬度和彈性隨著添加量的增加而變大。同時，蛋糕的色澤有顯著變化，當添加量增大時，蛋糕顯著變暗，a*和b*值降低。此外，隨著蛋糕配方中豌豆莢和蠶豆莢粉含量的增加，蛋糕的感官評分下降，人們可接受的最高水平添加量為15%。

彭紅梅等[16]研究麥麩的不同添加量對面包烘焙得率、比容、感官評價的影響，結果顯示當麥麩添加量為6%時，面包的綜合品質最佳。

謝婧等[17]將從柚皮中提取出的可溶性膳食纖維(柚皮SDF)、不溶性膳食纖維(柚皮IDF)按照不同比例分別添加到酥性餅干中，研究其對酥性餅干物理特性及品質的影響，結果表明添加4%的柚皮SDF時，餅干品質最佳。

劉旭光等[18]通過單因素實驗和正交實驗，確定香蕉花膳食纖維曲奇餅干的最佳工藝為低筋小麥粉90 g、高筋小麥粉10 g、糖粉45 g、黃油50 g、雞蛋50 g、香蕉花4 g。王璐等[19]對檸檬皮渣膳食纖維在餅干的應用進行了研究，最終確定檸檬膳食纖維在酥性餅干和韌性餅干中的最適添加量分別為2%和1.5%。此外，楊君等[20]研究了高蛋白高膳食纖維豆渣餅干工藝，陳艷等[21]研究了香蕉紫薯高纖維蛋糕配方及生產工藝。

3.2 膳食纖維在肉制品中的研究進展

我國是肉制品生產和消費大國。肉類中含有豐富的營養價值，能為人們提供優質蛋白質、多種礦物質以及維生素。但是肉類食品中脂肪和膽固醇含量高且缺乏膳食纖維，將膳食纖維添加到肉制品中不僅可以提高肉制品的持水能力和乳化穩定性，還可以增加肉制品的保健功能[22]。

劉英麗[23]等通過在豬肉中添加小麥麩膳食纖維研究膳食纖維對豬肉肌原纖維蛋白凝膠功能特性的影響，結果顯示，隨著小麥麩膳食纖維添加量的增加，肌原纖維蛋白乳化性有所升高但是不明顯，同時蛋白的彈性模量增大，凝膠硬度和保水性提高。此外，隨著膳食纖維粒徑的減小，肌原纖維蛋白凝膠硬度和保水性逐漸提高，微觀結構更加致密，蛋白彈性模量降低。

余歡歡[24]等將不同比例的燕麥膳食纖維添加到泡椒牛肉中，結果表明添加10%的燕麥膳食纖維可以顯著降低牛肉的硬度，改善牛肉的嚼勁，豐富牛肉的風味，使牛肉的顏色變淺，顯著提高泡椒牛肉的出品率。

雷激[25]等研究檸檬膳食纖維在午餐肉中的應用，確定檸檬膳食纖維在午餐肉中的最適添加量為0.5%～1.0%。另外，1．0%的檸檬膳食纖維添加量能使午餐肉中亞硝酸鹽殘留量降低41%。

南瓜具有豐富的膳食纖維，是優良的膳食纖維來源。滕安國[26]等將3種不同南瓜粉(蜜本南瓜、窩瓜、美洲南瓜)按照1%、3%、5%的比例添加到豬肉乳化香腸中，結果發現隨著添加量的增大，乳化香腸的蒸煮損失率顯著降低(P<0.05)；香腸硬度、彈性、咀嚼性和黏聚性逐漸增大；亮度(L*)減小，紅度(a*)和黃度(b*)增大。

馬齒莧是一種歷史悠久的藥食同源植物，含有豐富的膳食纖維。賈鴻茭[27]等研究了馬齒莧粉在豬肉乳化香腸中的應用，結果顯示，隨著馬齒莧添加量的增加，香腸的蒸煮損失顯著減小(P<0.05)，硬度、彈性、咀嚼性、黏聚性呈現先增大后減小的趨勢。此外，郝教敏[28]等研究了高纖維兔肉脯配方工藝。

3.3 膳食纖維在乳制品中的研究進展

乳制品主要有殺菌奶、酸奶、乳粉、奶油等，而酸奶作為主要代表因其獨特的風味深受大眾喜愛，在食品市場占有一定份額。將膳食纖維添加到乳制品中是增加膳食纖維攝取量的有效方法[22]。

白婕等[29]通過研究得到豆渣膳食纖維酸奶的最佳配方，所得豆渣膳食纖維酸奶色澤均勻一致，組織形態細膩，酸甜爽口，風味頗佳。

李雪玲[30]以小麥麩皮為原料，采用復合酶法水解制得麥麩水溶性膳食纖維，將其添加到原料乳中進行乳酸菌發酵，確定了最佳配方，實驗結果表明在乳酸中添加麥麩膳食纖維可以提高乳酸中鈣和必需氨基酸的含量。此外，司俊玲等[31]在鮮奶中添加燕麥膳食纖維研制出燕麥膳食纖維凝固性乳制品，通過單因素實驗和正交實驗確定了酸乳加工工藝，結果表明燕麥膳食纖維凝固型酸乳口感細膩，風味獨特。

冰淇淋是年輕人熱捧的一款冷凍型食品，雖口感細膩，但缺乏功能成分，而且隨著原材料奶粉價格的攀升，冰淇淋的生產成本也逐漸提高，因此研發一款兼顧營養均衡、風味俱佳、生產成本低的新產品已成為趨勢。大豆中含有豐富的蛋白質、膳食纖維、維生素及微量元素等。尤燕莉等[32]研制了全大豆雙蛋白冰淇淋，與傳統冰淇淋相比，具有高蛋白質、高膳食纖維和低脂肪的優勢，而且黏度和硬度均大于全奶粉冰淇淋。

4 小結

膳食纖維被稱為“第七大營養素”，大量研究證實了其具有降血壓、降血脂、通便潤腸等功能，對特殊人群的治療具有輔助作用。近年來，我國城鎮居民的飲食習慣發生了很大的改變，因膳食纖維攝入量不足而引發的疾病發病率逐年上升。將膳食纖維添加到食品中，不僅可以提高食品的營養價值，增強口感，還可以進一步優化人們的膳食結構，有效降低“文明病”的發病率。

在歐美發達國家早已將膳食纖維運用到食品中。在上世紀80年代，美國將膳食纖維作為一種功能性食品配料運用于食品工業，并制成各種各樣富含膳食纖維的糕點、飲品、果醬等，并逐漸形成了一定的市場規模。近幾年，日本生產的膳食纖維類產品高達40多種，占據了近三分之一的功能性食品市場。我國學者對膳食纖維做了大量研究，但是膳食纖維產業發展水平遠無法滿足市場需求。據相關數據統計，中國居民膳食纖維攝入普遍不足且呈下降趨勢，目前每日人均膳食纖維(不可溶)攝入量為11 g，城市與農村基本一致，與《中國居民膳食營養素參考攝入量》中膳食纖維的推薦量相比，能達到適宜攝入量(25 g/d)的人群不足5%。因此，要大力發展膳食纖維產業，研發多種符合人們口味的產品，以滿足人們對膳食纖維市場的需求。

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