植物膳食纖維改性技術研究進展

□ 張振國 柳洋洋 國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心 姚雪漫 蘇州慧谷知識產權服務有限公司

膳食纖維可以根據其在水中的溶解性分為水溶性膳食纖維和水不溶性膳食纖維。水不溶性膳食纖維主要用于使腸道產生機械蠕動效果，而水溶性膳食纖維則更多地發揮代謝功能如降低血糖及血脂、預防冠心病和糖尿病、影響人體代謝等。日前，將改性后的膳食纖維應用于面食、肉制品等食品領域已多有報道。

全球的植物膳食纖維改性技術相關研究報道呈逐年上升趨勢，國外發展較為平穩，而我國在近年來增長勢頭迅猛。隨著人們生活水平的提高，人們更加注重營養與健康的生活方式，而植物膳食纖維改性后所具有的生理功能和保健功效迎合了人們的需求，具有廣闊的市場前景。如何通過改性處理促使植物中的水不溶性膳食纖維向水溶性膳食纖維轉化已成為相關領域研究者關注的熱點問題。下面通過對植物膳食纖維改性技術相關專利申請及學術性文章進行分析，以期為改性技術的發展提供參考。

1 植物膳食纖維改性技術分支分析

植物中膳食纖維改性技術主要有4種，通常將其分為物理方法、化學方法、生物方法和同時運用上述2種或3種方法的聯合處理方法。

與國外的早期研究中偏向于物理方法和化學方法不同，由于國內對膳食纖維改性技術的研究起步較晚，分析國外已有的較為成熟的技術能對各種方法的優缺點有一定的了解，因此，研究重點更多地落在簡便易操作的物理方法和有效提升產率和品質的聯合方法上。

1.1 物理方法

物理方法改性包括擠壓膨化、超微粉碎、高溫高壓處理、冷凍粉碎等。數據統計分析發現，雖然國外使用物理方法進行改性探究要早于國內，國內該技術起步較晚，但是國內物理手段的探索嘗試相對于國外申請而言要進步許多，且國內對物理方法的改性不僅局限于使用一種物理方法進行改性。同時，近年來國內學者發表了大量采用物理方法對各種食品的膳食纖維進行改性的學術文章，可見，物理方法的簡便易操作性使其應用范圍更廣，因而更受研究者的關注。

1.2 化學方法

采用酸、堿等處理改性和通過修飾的方法進行改性，是早期膳食纖維改性技術研究熱點之一。酸、堿等化學溶劑的處理可部分改變膳食纖維的結構，以使其具有較優良的性質和功能；修飾改性則是對膳食纖維結構中的羥基和羧基等官能團進行酯化和/或醚化改性，進而達到提高其生物活性和功能特性的目的。通過對專利申請的統計分析發現，由于其可能帶來污染、食品安全性等問題，國外在2007年以后對化學方法改性技術的探究關注度較低，而國內對該方法的研究也并未呈現出持續性增長趨勢。

1.3 生物方法

生物方法包括酶法和發酵法改性。酶法是通過酶將大分子組分酶解，以使其轉化成水溶性膳食纖維；而發酵法則是利用微生物生長過程中分泌的酶、酸等發酵產生強化膳食纖維功能特性的技術。生物方法具有改性效果好、反應條件溫和等優點，因而隨著時間的發展，人們對酶反應和發酵工藝的探究更為透徹，因而在近年來對生物方法改性膳食纖維的關注度明顯提高。在相關專利申請中，國內首次通過微生物發酵改性膳食纖維早于國外。2005年，南昌大學申請專利公開了可利用乳酸菌產生乳酸模擬化學處理方法對膳食纖維進行改性。此外，江南大學、浙江工業大學等多數高校的相關學院也開展了對生物方法改性的研究，并發表了一系列研究性文章。

1.4 聯合方法

現有技術中的物理方法、化學方法和生物方法單獨使用均存在一定的缺陷，而使用聯合方法則可以揚長避短，一方面避免單一方法的缺陷，另一方面可以相互協作，有效提升膳食纖維的產率及品質。在今后的研發及生產中，對于聯合方法的進一步研發勢必成為熱點。最早報道的有關聯合方法的研究是在2003年，JP2003012537A首次公開使用熱處理后，加酸調節pH值進行酶解改性膳食纖維；Zhang等[1]通過試驗證實利用物理方法中的超聲法聯合生物酶法改性得到的產品產率更高、穩定性更好。

2 植物膳食纖維改性技術發展趨勢

總體來看，近年來涉及物理方法、生物方法和聯合方法的相關研究有更多的報道；考慮到生物方法生產成本更高，且所需反應條件更為苛刻等，可以預見，在今后的生產中考慮到兼顧食用安全性及生產效率等，物理方法和聯合方法改性會在今后的研發中越來越受到人們的關注。