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膳食纖維對于人體健康有著不可磨滅的作用,將膳食纖維添加到食品研究中越來越多,為此下面文章主要講述了膳食纖維的功能特點,及其在食品領域中的具體應用,希望為含膳食纖維食品的綜合開發和利用帶來相應的幫助。
關鍵詞:膳食纖維,功能特性,食品應用,研究進展
膳食纖維(dietaryfiber,DF)是一類植物碳水化合物混合物的總稱,因對人體有著重要的生理功能而被譽為“第七營養素”。近年來,富含膳食纖維類食品的開發與研究是食品領域的熱門課題,這些研究對提高人們身體健康水平非常重要,也具有重大的現實意義。
1膳食纖維的功能特性
1.1預防腸道疾病、便秘
作為一種植物組織,膳食纖維能夠改善腸道菌群數量,預防并減少胃腸疾病的發生。它具有較強的吸水溶脹作用,能夠加快消化道中糞便的運輸速度,使腸道內的糞便減少停留時間,降低了糞便中有害物質與腸道壁的接觸時間,能夠清潔腸道,還有些SDF具有很強的黏滯作用,能在一些情況下形成黏液,增加腸道的潤滑性,達到預防便秘和痔瘡的目的。王麗衛等[2]研究表明肉蓯蓉膳食纖維可以促進小鼠的小腸運動,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[3]研究發現山楂膳食纖維能夠調節小鼠腸道菌群。
1.2影響酶活性
膳食纖維對α-淀粉酶活性具有一定抑制的作用,可改善食品體系中淀粉類物質的消化特性[4]。燕麥麩皮、燕麥粥等可減小淀粉酶、脂酶、糜蛋白酶活性。宋真真等[5]研究表明,豆渣膳食纖維可以提高肝臟超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)活性,降低丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量、乳酸脫氫酶(lactatedehydrogenase,LDH)活性。
1.3降低血糖、血壓、血脂作用
膳食纖維具有抑制葡萄糖擴散的功效,可降低血液中葡萄糖的含量,有效控制血糖指數[6],可以明顯降低人體血脂(甘油三酯和膽固醇)水平,其較強的陽離子交換功能賦予了它有效降低血壓的功效。而酸性多糖類能夠調節血液中的Na/K比,產生降血壓的作用。柳萍等[7]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(type2di-abetesmellitus,T2DM)患者的早晚餐,能降低餐后2h血糖,且可作為T2DM患者的日常代餐。此外膳食纖維還可以降低膽酸和鹽類的合成與吸收,阻礙中性脂肪以及膽固醇的膽道再吸收,并加速脂肪物質的排泄。
1.4調節機體免疫
從菇類、靈芝等提取的膳食纖維中的多糖成分可以增加人體巨噬細胞的數量,從而刺激抗體的產生,提高免疫能力,申利紅等[8]研究發現黃芪多糖可從多層面發揮免疫增強作用,可直接影響細胞內的物質代謝,誘導機體細胞產生相關的體液因子;不僅能增強機體的特異性免疫,而且還能增強機體的非特異性免疫。研究發現牛膝多糖具有非常明顯的增強機體免疫能力的功能作用,能形成細胞束,提高血清中免疫球蛋白IgG水平,激活網狀內皮系統的吞噬功能,促進淋巴細胞的增殖生理功能。燕麥膳食纖維中β-葡聚糖含量較多,而β-葡聚糖不僅是降血糖、降血脂和預防心血管疾病的有效成分,還能激活巨吞噬細胞,提高免疫力。
1.5其他功能
膳食纖維有抗氧化作用,可以通過有效清除人體內·OH等自由基,抑制脂質的過氧化達到延緩衰老的作用。可溶性膳食纖維能清除多種自由基。楊曉寬等[9]研究表明,提取出的蘆筍老莖膳食纖維,其SDF羥基自由基(·OH)清除能力、DPPH·清除等能力均較理想。此外,膳食纖維還具有減肥作用。
可增加飽腹感,減少脂肪的攝入量,同時消耗了體內的脂肪,從而達到減肥的效果。Mateos-Aparicio[10]研究發現豆渣中含有的多糖具有減肥作用。多糖中含有一定的抗氧化活性,可以增加飽腹感,減少脂肪的攝入量,同時消耗了體內的脂肪,從而達到減肥的效果。Jimenez-Escrig等[11]研究發現喂食含有高膳食纖維豆渣的母鼠組與對照組有顯著差異,前者體重增加變緩、總膽固醇含量降低、抗氧化力與產丁酸作用明顯提高;Prestamo等[12]研究得出豆渣可降低甘油三酯與高密度脂蛋白,能有效減輕體重,對身體健康有益。
2膳食纖維在食品中的應用
2.1在面包中的應用
面包是歐美大部分國家的主食,目前在中國也越來越被消費者所接受,銷售量也在逐年遞增。添加一定的膳食纖維到面包中,可以增加面包的營養價值和功能性。試驗后發現,膳食纖維具有較高的熱穩定性,在面包攪拌、發酵、烘烤過程中其性能不易發生改變。
此外,在面團內部也容易與淀粉進行結合,阻止淀粉之間的鍵結,有效的延緩面團老化時間,面包的老化度也因此而降低。在面團中添加適量的膳食纖維較不添加膳食纖維的來說,提高了面團結合水的能力,使面團適度脹潤,增加了面團的柔韌性。
此外,膳食纖維的吸水溶脹性還能夠提高面包面團的吸水率,增加面包產品的保水性,有利于面包品質的穩定和保鮮,同時也可以降低產品成本。LaukováM等[13]研究發現馬鈴薯膳食纖維具有良好的水化性能(保水性、持水性和膨脹性),添加到小麥面團中可以增加吸水率、延長面團的穩定性和面團的發育時間。
王曉艷等[14]研究發現大豆纖維粉SDF的持水率高于高筋粉,尤其是SDF的持水率達到742%;此外,添加大豆纖維粉SDF還會顯著提高面包的膠著性與咀嚼性,降低內聚性和回復性,還可以明顯改善面包蜂窩狀組織和口感。黃原膠與面粉中面筋蛋白增強相互作用,從而加大了面筋蛋白儲能模量上升的趨勢。燕麥膳食纖維經常運用于面包制作中,加入燕麥會讓面包的口感更加細膩,組織蓬松,體積脹大[15]。
而且一定范圍內添加聚葡萄糖町可以增大面包的體積,提高產品的抗老化性和保水性。李華鑫等[16]研究表明,適量添加檸檬膳食纖維可以改善面包的口味和外觀形態,還能夠有效抑制面包的老化,面包的保質期得以延長。在面粉中加入大豆膳食纖維可以強化面團的網絡結構,改善其蜂窩狀組織,從而使面包體積增加。
一系列相關研究均表示,膳食纖維能夠改善面包品質,豐富面包的口感,提高面包的營養價值,但膳食纖維的添加量對面包感官性狀影響明顯,使用中應控制添加量,達到產品最優性狀。冷凍面團工藝主要是針對已進行拌粉、和面、加工成型后的面團進行冷凍的工藝。
近幾年,隨著國內消費者飲食習慣的改變,對冷凍面團及其制品的需求量逐漸增大,經研究發現,添加適量膳食纖維到冷凍面團中可提高其品質和營養價值。研究發現添加適量小麥麩皮膳食纖維在高筋粉中,可增加其冷凍面團面筋網絡強度,使發酵力變大,產氣量增加。張華等[17]研究發現添加竹筍膳食纖維可提高冷凍面團流變學特性,增強其持水能力,使其微觀結構更加均勻。
2.2在蛋糕中的應用
目前研究發現,將大豆膳食纖維、玉米膳食纖維、芒果皮渣膳食纖維、蘋果皮渣膳食纖維以及燕麥膳食纖維等添加到蛋糕中,能夠增加蛋糕的營養價值和功能特性。適量添加大豆纖維能夠增加蛋糕的持水性,蛋糕在貯存過程中因為失水而發生的系列品質變化也降低了,使得蛋糕的貨架期延長。當大豆膳食纖維的添加量為12%時,蛋糕品質達到最優化,但在生產過程中需要適當延長面糊攪拌時間和烘烤時間。
劉婷婷等[18]在研究玉米高品質膳食纖維時,也發現適量膳食纖維的添加可以抑制蛋糕的老化,延長貨架期。馬鈴薯粉中富含膳食纖維,BenJK等[19]研究發現用馬鈴薯粉代替小麥粉顯著降低了蛋糕的硬度,降低了面團的L*和B*的顏色值。黃原膠也可以作為蛋糕品質的改良劑,李冰等[20]研究后發現,添加黃原膠能夠增大蛋糕的體積,改善蛋糕的組織結構,使蛋糕富有彈性且貨架期延長,孔洞均勻大小一致。
2.3在餅干中的應用
餅干是一種保存時間長,市場認可度高,易于營養強化的休閑食品,將膳食纖維作為原材料添加到餅干中一直是研究的熱點。膳食纖維添加到餅干中能夠增加餅干面團結合水的能力,使面團適度脹潤,限制了面筋蛋白的形成,改善面團的加工性能,使面團吸水率增大,形成時間延長,穩定時間顯著延長,使面團的粉質特性得以改良[21],在餅干制作過程中吸水膨脹且保持水分,既避免餅干因面筋含量過高韌性過強影響口感,又避免水分過度流失導致口感松散。
膳食纖維能夠在餅干面團中形成的立體交織網狀結構,而這一結構是一種非面筋結構,不會引起面團的收縮與變形,并可適度限制面筋的形成,改良面團的加工性能,同時仍能保證產品具有優良的外觀和口感[22]。KimY等[23]研究發現蘋果膳食纖維可以替代面粉,提高面粉的糊化特性和混合穩定性,利用其制作的餅干拉伸性強,烘烤后松軟且不易碎。
謝婧等[24]研究表明在酥性餅干中添加4%柚皮膳食纖維,能使餅干的風味更加純正,色澤呈均勻的棕黃色,大小、硬度、黏性等適中,提高了酥性餅干的口感。王璐等[25]研究得到檸檬膳食纖維在酥性餅干最適添加量分別為2%,韌性餅干為1.5%;郭雪霞等[26]研制出一款口感酥松,具有保健功效的奶香豆渣膳食纖維餅干。
李素芬等[27]研究發現由于豌豆纖維粉不同于小麥面粉的膨脹力、持水力,將豌豆纖維粉添加到酥性餅干中,會直接影響餅干面團的流變特性于餅干的品質,既增加餅干的保健功能,又提高了豌豆加工副產物的利用率。餅干中的面粉對面筋數量和質量要求比較低,膳食纖維添加量過高,餅干面團中的面筋蛋白質含量降低太多,整個面筋網絡的形成效果不理想,面團的韌性降低,烘烤后的餅干空隙較大,成形效果不夠美觀,口感上脆性增大,口味變差,影響食用。因此膳食纖維的添加量必須要控制在合理添加范圍以內。
3膳食纖維類食品應用展望
目前的研究表明,膳食纖維作為一種理想的天然的功能性食品添加原料,可以代替糖類、淀粉或脂肪以適當的添加量加入食品中,不僅可以優化食品的營養價值和組織性能,還能夠滿足社會大眾一直追求的健康膳食理念。隨著社會對膳食營養的日益重視,科技人員對功能性膳食纖維食品的研究進一步深入,如何充分有效地利用各種膳食纖維改善食物的功能、質構和風味,開發出更多、更好、更有利于人體健康的功能性食物,必將成為今后的一大研究重點。
參考文獻:
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[7]柳萍,陳偉,張家瑜,等.富含膳食纖維主食對2型糖尿病患者糖代謝效應的影響[J].中國臨床醫生雜志,2016,44(6):24-28
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[9]楊曉寬,李漢臣,張建才,等.蘆筍膳食纖維品質分析及抗氧化性研究[J].中國食品學報,2013,13(10):205-212
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