淺析植物中膳食纖維提取方法的專利技術(shù)

李薇霞 楊葉波

摘? 要：膳食纖維被稱為“第7類營養(yǎng)素”，其在改善食品的保健價值、食用品質(zhì)、加工特性中有著較高的應(yīng)用價值。該文通過分析相關(guān)專利，以期為膳食纖維提取方法的專利布局提供參考。

關(guān)鍵詞：膳食纖維;提取;專利技術(shù)

中圖分類號 TS721文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2019）08-0101-02

研究表明，膳食纖維對人體血糖、血脂有著良好的調(diào)節(jié)作用，也可有效預(yù)防糖尿病、肥胖癥等[1]。因此，關(guān)注膳食纖維的提取方法，具有重要的研究意義。植物中膳食纖維的提取方法，按照提取原理的不同，主要分為直接提取法和雜質(zhì)除去法2種。直接提取法操作簡便，但提取率低，應(yīng)用范圍窄，主要應(yīng)用于可溶性膳食纖維的提取，現(xiàn)有的專利申請中多數(shù)涉及雜質(zhì)除去法。由于生物體的復(fù)雜多樣性，單一的方式無法滿足不同植物的膳食纖維提取的要求，因此，越來越多的研究開始向多種方法結(jié)合提取方向發(fā)展。后續(xù)更是逐漸發(fā)展出采用一些物理、化學(xué)的前處理手段來促進后續(xù)除雜提純的效率和效果。本文就膳食纖維提取方法的專利技術(shù)進行了梳理，以期為膳食纖維的提取方法的研究提供參考。

1 直接提取法

直接提取法主要分溶劑提取法和物理粉碎法2種。1987年US19870090919A最早公開使用直接粉碎法制備膳食纖維。在1990—2000年期間，國外陸續(xù)有公司和個人對物理粉碎法進行改進，主要的改進點在于通過不同的物理法（如超微粉碎、濕磨等）對植物進行破壁處理，釋放其中的膳食纖維，從而提高膳食纖維的提取效率。國內(nèi)從2004年開始對物理法提取膳食纖維有相關(guān)的專利申請，雖然起步較晚，但是其采用的手段相對先進，如國內(nèi)的申請中結(jié)合了瞬時閃蒸（CN1620908A）、膠體磨研磨（CN101032304A）、超聲波（CN101756119A）、亞臨界水提取（CN103652945A）等技術(shù)，極大地提高了提取的效率。

關(guān)于溶劑提取法，最早由1993年韓國IL YANG醫(yī)藥公司（KR19940004856A）公開采用醇提法獲取白參中的膳食纖維，接下來在1998—2000年陸續(xù)申請了采用醇提法獲取不同植物中膳食纖維的方法。為了克服醇提法容易存在有機溶劑殘留的缺陷，2001年日本的不二制油（JP3772833B2）公開采用水熱法提取可可皮中的膳食纖維的方法。國內(nèi)在2008年開始有采用水熱法提取膳食纖維的申請出現(xiàn)，同樣國內(nèi)在基礎(chǔ)的水熱提取上增加了新的輔助技術(shù)，如微波加熱等，以提高提取的效率。

2 雜質(zhì)除去方法

雜質(zhì)除去法主要是相對于直接提取法而言，其主要是將植物中除膳食纖維以外的組分通過一定的方法去除，最后獲得所需的膳食纖維的方法。主要有酶法、化學(xué)法、物理法、微生物發(fā)酵法和復(fù)合法等。

2.1 酶法 酶法是用酶逐一除去原料中除膳食纖維外的其他組分，主要包括蛋白質(zhì)、脂肪、還原糖、淀粉等，最后獲得膳食纖維的方法。常用的酶包括淀粉酶、蛋白酶、半纖維素酶、阿拉伯聚糖酶等[2]。該方法最早是由美國SEC OF AGRIC（US4996063A）公開采用酶法酶解燕麥，從而獲取其中的膳食纖維，酶解主要使用纖維素酶用于破壞植物中的細胞壁。此后，續(xù)逐漸出現(xiàn)針對植物中蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉等雜質(zhì)采用不同酶進行酶解。針對不同的植物，還出現(xiàn)了采用多種酶進行復(fù)合酶解，從而提高了膳食纖維的純度，部分還針對于植物中的其他組分進行酶解，如植酸、粗纖維等。

2.2 化學(xué)法 膳食纖維主要存在于植物細胞中，且常與植物細胞中蛋白質(zhì)、淀粉或脂肪等雜質(zhì)相結(jié)合，采用一定的分離法將膳食纖維與雜質(zhì)進行有效的分離，可以大幅度地提高提取的效率和純度。1990年日本最早出現(xiàn)了化學(xué)法除雜（JPH03232475A），主要是使用酸堿與雜質(zhì)反應(yīng)，從而實現(xiàn)除去雜質(zhì)的目的。在1993—2013年期間，國內(nèi)外陸續(xù)出現(xiàn)了許多采用酸堿法對不同植物進行膳食纖維提取的申請，改進點均在于針對不同提取原料選擇不同的酸或堿以及處理的條件優(yōu)化，從而提高提取效率。2013年北京林業(yè)大學(xué)提出采用電解水代替氫氧化鈉來進行膳食纖維的提取，電解水在提取完成后提取液變?yōu)橹行裕粌H避免了環(huán)境污染，而且產(chǎn)量和純度高，有較好的物化特性，符合現(xiàn)代工業(yè)的要求[3]。

2.3 物理法 1996年日本的FUKUI KEN公司（JPH1015 8306A）提出采用活性炭吸附提取洋蔥中可溶性膳食纖維;2000年韓國的YONSEI大學(xué)將雙螺旋擠壓技術(shù)應(yīng)用到膳食纖維雜質(zhì)的去除中，提高了膳食纖維的提取效率;2004年黑龍江省北大荒麥業(yè)有限責(zé)任公司提出根據(jù)混合物中的蛋白質(zhì)顆粒和纖維素、半纖維素、果膠混合顆粒比重的不同，在高速旋轉(zhuǎn)過程中，利用離心力的大小，分離出纖維素含量豐富的膳食纖維的細粉。該方法采用純物理的方式獲取膳食纖維，避免了化學(xué)污染，提高了生產(chǎn)過程環(huán)保性和安全性[4]。2007年美國的NUTRIFINA PTY公司（US2011028427A1）提出采用超聲法可以將糖與纖維有效分離，2010年河南省農(nóng)科院（CN101933616A）提出采用固態(tài)氣爆的方式提取膳食纖維，克服了傳統(tǒng)方法對膳食纖維損失的嚴重的缺點。此外，在2010—2013年期間國內(nèi)還陸續(xù)出現(xiàn)了結(jié)合不同物理手段提取膳食纖維的方法，如超聲、微波、高壓蒸煮、高剪切乳化等，均不同程度的提高了不同植物膳食纖維的提取的效率。

2.4 微生物發(fā)酵法 微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的膳食纖維色澤、質(zhì)地、氣味和分散程度均優(yōu)于化學(xué)法，比化學(xué)提取法得到的膳食纖維有更高的持水力和得率[2]。相對于上述提取技術(shù)而言，微生物發(fā)酵法出現(xiàn)的相對較晚，1999年日本的南條博道（JP2000245391A）最早提出了對白菜進行發(fā)酵從而獲取膳食纖維的方法，2004年廣西大學(xué)（CN1586305A）申請采用食用菌對甘蔗渣或玉米渣進行發(fā)酵以獲取膳食纖維的方法。2005—2012年期間，國內(nèi)出現(xiàn)了大量通過微生物發(fā)酵法生產(chǎn)膳食纖維的申請。國內(nèi)的研究中開發(fā)了里氏木霉（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)CN101161 103A）、乳酸菌（河南科技大學(xué)CN101999673A）、靈芝菌（蘇州百趣食品有限公司CN102630950A）、真菌姬松茸（浙江省醫(yī)學(xué)科學(xué)院CN103393128A）等微生物對富含膳食纖維的原料進行發(fā)酵。

2.5 復(fù)合法 不同方法存在各自的優(yōu)缺點，將不同的方法結(jié)合、揚長避短，可以有效提高膳食纖維的提取效率。1995年呂永奎（CN1130035A）提出采用中性洗滌劑（除去糖、蛋白質(zhì)、脂肪、單寧、色素和蠟等成分）結(jié)合α-淀粉酶（除去淀粉）提取植物中的膳食纖維，這是首個提出將化學(xué)法與酶法結(jié)合的方法;2001年日本的DOKU公司（JP4067805B2）申請的專利中將微粉化、高溫蒸煮（即物理法）與酶法結(jié)合提取膳食纖維。之后陸續(xù)出現(xiàn)了一系列的復(fù)合法的申請，其中結(jié)合了大量化學(xué)和物理的新技術(shù)，如機械活化、二氧化碳爆破、超聲、微波等，并對操作參數(shù)進行了優(yōu)化，以實現(xiàn)方法之間的協(xié)同效果。物理-化學(xué)法：采用乳酸、檸檬酸結(jié)合超高壓均質(zhì)處理（CN101313758A），擠壓膨化結(jié)合堿處理（CN102084985 A），采用機械活化結(jié)合酶解制取膳食纖維（CN102018 183A）、超臨界二氧化碳與堿液處理結(jié)合;物理-酶法：利用超聲微波協(xié)同處理與酶法結(jié)合（CN102550995A、CN102061322A），利用超聲波結(jié)合酶法脫除淀粉和蛋白質(zhì)（CN101156684A），高壓微射流超微粉碎與酶解結(jié)合（CN102524803A）;化學(xué)-酶法：稀堿浸提結(jié)合酶解（CN102524802A）。2006年日本的KAND公司（JP2008109 917A）則提出了更復(fù)雜的提取方法，他們在提取豆腐渣中的膳食纖維時，采用了熱處理、蛋白酶處理、堿處理，即“物理+化學(xué)+酶法”三者結(jié)合提取膳食纖維。2011年湖南省農(nóng)產(chǎn)品加工研究所（CN102511789A）則開發(fā)出了將水熱提取、超聲處理、木霉發(fā)酵和擠壓膨化進行結(jié)合，首次將微生物發(fā)酵法與物理、化學(xué)方法進行結(jié)合，實現(xiàn)了提取效率和膳食纖維品質(zhì)的提升。此后，在2011—2013年期間，國內(nèi)的申請中出現(xiàn)了大量關(guān)于復(fù)合法提取的申請，可見該方法將成為膳食纖維提取方法發(fā)展的趨勢。

3 結(jié)論

通過對國內(nèi)外植物內(nèi)膳食纖維提取方法的梳理，主要根據(jù)提取對象的不同特點，具體的提取的方法也有所不同。因此，今后在具體的研究過程中，可以根據(jù)不同方法、原料的特點、生產(chǎn)成本、提取效率等，選擇適合的提取方法。

參考文獻

[1]朱靜，蔣金鑫.膳食纖維生理功能的研究進展[J].糧食流通技術(shù)，2016，9（18）：4-6.

[2]符瓊，林親錄，魯娜，等.膳食纖維提取的研究進展[J].中國食物與營養(yǎng)，2010，3：32-35.

[3]北京林業(yè)大學(xué).一種提取膳食纖維的方法，申請?zhí)朇N201210375438，公開號CN102871134 A[P].2013-01-16.

[4]黑龍江省北大荒麥業(yè)有限責(zé)任公司.食用膳食纖維分離方法，申請?zhí)朇N200410013552，公開號CN1654123A[P].2005-08-17.

（責(zé)編：張宏民）