果蔬膳食纤维生产技术研究

1 膳食纤维概述

1．1 膳食纤维概念、分类及其成分构成膳食纤维主要是指不能被人类胃肠道中消化酶所消化的、且不被人体吸收利用的多糖，这类多糖主要来自植物细胞壁的复合碳水化合物，也可称之为非淀粉多糖，即非一葡萄糖的多糖。其主要成分包括纤维素、半纤维素、果胶、树胶、木质素、抗性淀粉等。根据溶解性不同，膳食纤维可分为总膳食纤维(TDF)、水溶性膳食纤维(SDF)和水不溶性膳食纤维(IDF)；根据生产原料不同，膳食纤维可分为谷物类膳食纤维和果蔬类膳食纤维等。膳食纤维的资源非常广泛，主要存在于农产品及食品加工过程中的下脚料和废弃物中，如果渣(皮)、蔬菜渣、食用菌下脚料等果蔬类及小麦麸皮、豆渣、荞麦皮、米糠等谷物类。以苹果渣为例，干燥滤渣中总膳食纤维的质量分数为70%，其中水溶性膳食纤维占到l5％，水不溶性膳食纤维占到55％，含量非常高。因此，研究生产膳食纤维实际上是研究农副产品综合利用，延长了产业链，提升了农产品附加值，其意义重大。

1．2 膳食纤维生理功能

1．2．1 促进肠道蠕动，预防肠道疾病膳食纤维在肠道中吸收和保持水分形成高黏度的溶胶或凝胶，易于产生饱腹感，抑制进食量，防止热量过多摄入，对肥胖有较好的调节功能；同时可刺激肠道蠕动，缩短食物残渣通过肠道的时间，降低结肠憩室、肠道癌和痔疮等症的发生。

1．2．2 降低血压功能

膳食纤维对阳离子有结合和交换功能，可与Ca2+、Zn2．、Cu+2 、Pb抖等离子进行交换，对消化道pH值、渗透压及氧化还原电位产生影响，形成—个理想的缓冲环境，降低血液中钠钾比，从而降低血压。

1．2．3 降低血脂、防止心脑血管疾病

膳食纤维可部分阻断胆汁酸在肠内吸收，增加胆固醇的排出量，有利降低血清胆固醇液浓度，预防高血脂症，从而可减少冠心病和脑血管等病的发病率。

1．2．4 降低血糖、防止糖尿病

膳食纤维在胃肠道中形成一种网状黏膜，使食物与消化液不能充分接触，使葡萄糖吸收减慢，从而降低餐后血糖水平，改善葡萄糖耐量，起到防止糖尿病作用。

1．2．5 增强人体免疫功能

膳食纤维不能被人体消化酶分解吸收，却是有益细菌的重要能量来源，能够促进双歧杆菌等有益菌的增殖，抑制腐败菌生长，并可刺激抗体的产生，从而增强人体免疫功能。

1．3 膳食纤维供给量及用途

据调查，我国成人每日摄入的膳食纤维量，已由1992年的13．3 g下降到目前的12．0 g。究竟每日摄入量多少为宜，国际生命科学研究小组建议，以每人每日摄入20 g为宜。美国FDA推荐的成人总膳食纤维的摄入量为每人每日20 g～35 g。我国国家营养学会2000年提出，成年人膳食纤维适宜摄入量为30．0 g／日，而糖尿病、肥胖症患者，每日应增加到30 g以上。

膳食纤维主要用于面制品，如面包、饼干、糕点、馒头、面条等；肉制品，如火腿肠、鱼肠，午餐肉等，以及乳品、果汁、蛋白、饮料、果冻、果酱等多种食品中。可作为减肥食品、中老年食品、保健食品、强化食品，特殊营养食品、 “糖尿病”病人专用食品等的配料。

2 果蔬膳食纤维的研究价值

近年来，我国的果蔬加工业取得了长足发展，但也存在着许多问题，如资源浪费和环境污染。每年都会有大量的果蔬加工下脚料产生(加工1 t原料平均可产生0．35 t下脚料)，这些资源大都作为废弃物丢弃，严重浪费资源和污染环境，只有小部分粗加工后用作饲料，但饲养效果不佳。以这些废弃物为原料进行深加工提取膳食纤维，能大大提高他们的价值，得到高附加值的产品，从而解决环境污染问题；另外，随着全球经济一体化进程的加快，我国农业面临巨大的考验，果蔬资源的综合利用能加大资源的利用率，同时又可解决劳动力的就业问题，对稳定社会、促进经济的发展具有积极意义。因此，开发果蔬膳食纤维产品具有很大的社会效益和经济效益。

研究表明，果蔬膳食纤维中高活性纤维的比例远大于谷物纤维；果蔬废渣中蛋白、淀粉等物质的含量较低，易于得到高纯度纤维产品，使加工提取工艺简单化；果蔬废渣干燥保存后，可在水果蔬菜的非收获季节加工纤维产品；另外，纤维产品的生产设备比较简单，一般果蔬加工厂的设备经改造后即可生产膳食纤维，在果蔬加工的淡季可以用已有的设备生产纤维产品，使工厂的设备得到了进一步利用，又可解决闲散劳动力、创造新价值，给企业带来可观的经济效益。

3 果蔬膳食纤维生产方法(以苹果膳食纤维为例)

3．1 工艺流程(见图1)

3．2 操作要点

3．2．1 原料预处理

苹果刚榨完汁后得到的苹果渣中水分约占总质量的75％左右，极易腐败变质，需在65℃ ～70℃条件下烘干备用。

3．2．2 漂洗

苹果渣中所含的成分，如糖苷、淀粉、芳香物质、色素、酸类和盐类等成分需漂洗干净，以免影响产品的品质。因此苹果渣首先须进行浸泡漂洗以软化纤维，同时，初步洗去残留在苹果渣表面的可溶性杂质，浸泡时不断搅拌。浸泡水量控制在苹果渣质量的10～20倍。温度和时间应严格控制，浸泡水温过高，时间过长会增大可溶纤维的损失，反之则起不到作用。通常的水温最高不超过35℃ ，
苹果湿渣→预处理→漂洗→干燥→粉碎→加水提取水溶性膳食纤维→过滤→滤渣再用水提取一次→过滤→滤渣→脱色→除杂→干燥→功能活化→粉碎→水不溶性膳食纤维
↓
二次滤液合并→离心→浓缩 →澄清浓缩液→真空干燥→功能活化→粉碎→水溶性膳食纤维

图1 果蔬膳食纤维生产工艺流程

时间0．5 h～1 h为宜，同时加入淀粉酶，使苹果渣中的淀粉水解为糖，便于漂洗除去。

3．2．3 干燥、粉碎

漂洗完成后进行干燥，干燥条件同预处理一样，随后将干燥后苹果粗渣进行粉碎至150 am～180 LIm(100目-80目)大小。

3．2．4 水溶性膳食纤维提取

第一次提取加干果渣质量6～7倍水，用食用柠檬酸调pH值至2．0，缓缓加热至95 cc，保温1 h～1．5 h左右，水溶性膳食纤维在低pH值和高温下加速向水中溶解，提取1 h后过滤，水溶性膳食纤维存在于滤液中，残渣加其质量3—4倍水在相同条件下再提取一次，过滤得第二次滤液，合并两次所得滤液。

3．2．5 水不溶性膳食纤维的提取

提取水溶性膳食纤维过滤所得滤渣中，不仅含有大量的膳食纤维，同时还含有部分杂质。所以滤渣须再次经过除杂后方能得到纯度较高的水不溶性膳食纤维。除杂操作工艺为：先在滤渣中加入其质量7～8倍pH值为12．0的NaOH溶液，浸泡30 min，将碱溶性杂质溶出而除去，然后漂至中性，再用HCI将pH值调至2．0，加热至60℃并保温1 h以除去酸溶性杂质，过滤收集滤渣，再漂洗至中性，所得滤渣即为精制水不溶性膳食纤维。

3．2．6 脱色

由于苹果渣富含花青素，对膳食纤维的色泽有一定的影响，故应除去。其方法是加入其质量0．3％～0．4％含有黑曲霉制备的花青素酶(酶活力为40个单位)，边加边搅拌，调整pH值为3．0～5．0，加热至55℃ ～6o℃ ，40rain。脱色结束后，漂洗过滤除去溶液即可。

3．2．7 干燥、活化处理

经上述处理后的苹果渣通过离心或压滤处理可得浅色滤饼，干燥至水分占总质量的6％～8％后进行功能活化处理。活化处理是制备高活性多功能膳食纤维的关键步骤，也是最难最能体现技术水准的一步。活化处理包括膳食纤维内部组成成分的优化与重组；膳食纤维某些暴露基团的包埋，以避免这些基团与矿物质元素相结合而影响机体内的矿物质代谢平衡。活化处理技术采取螺杆挤压技术，其原理是：使物料在挤压机筒内受到强烈剪切作用后，纤维类大分子部分转化为非消化性的可溶性多糖。条件是：入料时按入料质量的10％添加水分，控制挤压温度在150℃左右，末端温度在135℃ 左右，挤压腔压力为0．5 MPa～1 MPa、螺杆转速100 r，min～120 r，min。经过活化处理后的苹果膳食纤维水溶性增加，功能作用加强。

3．2．8 粉碎、包装、成品

活化后的膳食纤维再经真空干燥处理，最后用高速粉碎机粉碎，过200目筛，即得高活性苹果膳食纤维。采用充氮气包装，可长期保藏。

4 产品质量标准

本标准适用苹果膳食纤维，其他果蔬膳食纤维可参考执行。

4．1 感观标准

颜色：淡黄色且色泽均匀。

香气：具有本品应有的水果淡香味。

滋味：具有本品应有的滋味，无异味，入口咀嚼后很快软化，食后无不良感觉。

组织及形态：膨松粉未状。杂质：无肉眼可见外来杂质。

4．2 理化指标

纤维总量>70 g／100 g；
水溶性膳食纤维>10 g，100 g；
蛋白质<8 g，100 g；
脂肪<2 g，100 g；
水分<8 g，100 g；
产品细度95％通过200目筛；
吸水膨胀率(g水，g样)>5．5：
膨胀力(mL，g)6～12；
砷<0．2mg／kg；
铅<0．3 mg／kg。

4．3 卫生指标

符合保健食品通用标准GB16740—1997。
菌落总数<30 000个／g；
大肠肝菌<90个／g；
致病菌不得检出。

4．4 检验方法

感观及部分理化指标检验按GB／T10792中的有关规定进行；蛋白质采用凯氏定氮法先测定总氮量，再计算蛋白质含量；脂肪测定采用氯纺——甲醇法；纤维素含量测定采用重量法(GB5009．10)；吸水膨胀率测定参照淀粉“膨胀度” 测定法；微生物指标检验按GB4789．2、GB4789．3中的规定进行；重金属指标按GB／T5009．1l、GB／T5009．12中的方法进行；菌落总数、大肠菌群按GB4789．2、GB4789．3中规定的方法检验。