1 膳食纖維概述

1．1 膳食纖維概念、分類及其成分構(gòu)成膳食纖維主要是指不能被人類胃腸道中消化酶所消化的、且不被人體吸收利用的多糖，這類多糖主要來自植物細(xì)胞壁的復(fù)合碳水化合物，也可稱之為非淀粉多糖，即非 一葡萄糖的多糖。其主要成分包括纖維素、半纖維素、果膠、樹膠、木質(zhì)素、抗性淀粉等。根據(jù)溶解性不同，膳食纖維可分為總膳食纖維(TDF)、水溶性膳食纖維(SDF)和水不溶性膳食纖維(IDF)；根據(jù)生產(chǎn)原料不同，膳食纖維可分為谷物類膳食纖維和果蔬類膳食纖維等。膳食纖維的資源非常廣泛，主要存在于農(nóng)產(chǎn)品及食品加工過程中的下腳料和廢棄物中，如果渣(皮)、蔬菜渣、食用菌下腳料等果蔬類及小麥麩皮、豆渣、蕎麥皮、米糠等谷物類。以蘋果渣為例，干燥濾渣中總膳食纖維的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為70%，其中水溶性膳食纖維占到l5％，水不溶性膳食纖維占到55％，含量非常高。因此，研究生產(chǎn)膳食纖維實際上是研究農(nóng)副產(chǎn)品綜合利用，延長了產(chǎn)業(yè)鏈，提升了農(nóng)產(chǎn)品附加值，其意義重大。

1．2 膳食纖維生理功能

1．2．1 促進(jìn)腸道蠕動，預(yù)防腸道疾病膳食纖維在腸道中吸收和保持水分形成高黏度的溶膠或凝膠，易于產(chǎn)生飽腹感，抑制進(jìn)食量，防止熱量過多攝入，對肥胖有較好的調(diào)節(jié)功能；同時可刺激腸道蠕動，縮短食物殘渣通過腸道的時間，降低結(jié)腸憩室、腸道癌和痔瘡等癥的發(fā)生。

1．2．2 降低血壓功能

膳食纖維對陽離子有結(jié)合和交換功能，可與Ca2+、Zn2．、Cu+2 、Pb抖等離子進(jìn)行交換，對消化道pH值、滲透壓及氧化還原電位產(chǎn)生影響，形成—個理想的緩沖環(huán)境，降低血液中鈉鉀比，從而降低血壓。

1．2．3 降低血脂、防止心腦血管疾病

膳食纖維可部分阻斷膽汁酸在腸內(nèi)吸收，增加膽固醇的排出量，有利降低血清膽固醇液濃度，預(yù)防高血脂癥，從而可減少冠心病和腦血管等病的發(fā)病率。

1．2．4 降低血糖、防止糖尿病

膳食纖維在胃腸道中形成一種網(wǎng)狀黏膜，使食物與消化液不能充分接觸，使葡萄糖吸收減慢，從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 增強人體免疫功能

膳食纖維不能被人體消化酶分解吸收，卻是有益細(xì)菌的重要能量來源，能夠促進(jìn)雙歧桿菌等有益菌的增殖，抑制腐敗菌生長，并可刺激抗體的產(chǎn)生，從而增強人體免疫功能。

1．3 膳食纖維供給量及用途

據(jù)調(diào)查，我國成人每日攝入的膳食纖維量，已由1992年的13．3 g下降到目前的12．0 g。究竟每日攝入量多少為宜，國際生命科學(xué)研究小組建議，以每人每日攝入20 g為宜。美國FDA推薦的成人總膳食纖維的攝入量為每人每日20 g～35 g。我國國家營養(yǎng)學(xué)會2000年提出，成年人膳食纖維適宜攝入量為30．0 g／日，而糖尿病、肥胖癥患者，每日應(yīng)增加到30 g以上。

膳食纖維主要用于面制品，如面包、餅干、糕點、饅頭、面條等；肉制品，如火腿腸、魚腸，午餐肉等，以及乳品、果汁、蛋白、飲料、果凍、果醬等多種食品中。可作為減肥食品、中老年食品、保健食品、強化食品，特殊營養(yǎng)食品、 “糖尿病”病人專用食品等的配料。

2 果蔬膳食纖維的研究價值

近年來，我國的果蔬加工業(yè)取得了長足發(fā)展，但也存在著許多問題，如資源浪費和環(huán)境污染。每年都會有大量的果蔬加工下腳料產(chǎn)生(加工1 t原料平均可產(chǎn)生0．35 t下腳料)，這些資源大都作為廢棄物丟棄，嚴(yán)重浪費資源和污染環(huán)境，只有小部分粗加工后用作飼料，但飼養(yǎng)效果不佳。以這些廢棄物為原料進(jìn)行深加工提取膳食纖維，能大大提高他們的價值，得到高附加值的產(chǎn)品，從而解決環(huán)境污染問題；另外，隨著全球經(jīng)濟一體化進(jìn)程的加快，我國農(nóng)業(yè)面臨巨大的考驗，果蔬資源的綜合利用能加大資源的利用率，同時又可解決勞動力的就業(yè)問題，對穩(wěn)定社會、促進(jìn)經(jīng)濟的發(fā)展具有積極意義。因此，開發(fā)果蔬膳食纖維產(chǎn)品具有很大的社會效益和經(jīng)濟效益。

研究表明，果蔬膳食纖維中高活性纖維的比例遠(yuǎn)大于谷物纖維；果蔬廢渣中蛋白、淀粉等物質(zhì)的含量較低，易于得到高純度纖維產(chǎn)品，使加工提取工藝簡單化；果蔬廢渣干燥保存后，可在水果蔬菜的非收獲季節(jié)加工纖維產(chǎn)品；另外，纖維產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)備比較簡單，一般果蔬加工廠的設(shè)備經(jīng)改造后即可生產(chǎn)膳食纖維，在果蔬加工的淡季可以用已有的設(shè)備生產(chǎn)纖維產(chǎn)品，使工廠的設(shè)備得到了進(jìn)一步利用，又可解決閑散勞動力、創(chuàng)造新價值，給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。

3 果蔬膳食纖維生產(chǎn)方法(以蘋果膳食纖維為例)

3．1 工藝流程(見圖1)

3．2 操作要點

3．2．1 原料預(yù)處理

蘋果剛榨完汁后得到的蘋果渣中水分約占總質(zhì)量的75％左右，極易腐敗變質(zhì)，需在65℃ ～70℃條件下烘干備用。

3．2．2 漂洗

蘋果渣中所含的成分，如糖苷、淀粉、芳香物質(zhì)、色素、酸類和鹽類等成分需漂洗干凈，以免影響產(chǎn)品的品質(zhì)。因此蘋果渣首先須進(jìn)行浸泡漂洗以軟化纖維，同時，初步洗去殘留在蘋果渣表面的可溶性雜質(zhì)，浸泡時不斷攪拌。浸泡水量控制在蘋果渣質(zhì)量的10～20倍。溫度和時間應(yīng)嚴(yán)格控制，浸泡水溫過高，時間過長會增大可溶纖維的損失，反之則起不到作用。通常的水溫最高不超過35℃ ，
蘋果濕渣→預(yù)處理→漂洗→干燥→粉碎→加水提取水溶性膳食纖維→過濾→濾渣再用水提取一次→過濾→濾渣→脫色→除雜→干燥→功能活化→粉碎→水不溶性膳食纖維     ∣
↓
二次濾液合并→離心→濃縮 →澄清濃縮液→真空干燥→功能活化→粉碎→水溶性膳食纖維

圖1 果蔬膳食纖維生產(chǎn)工藝流程

時間0．5 h～1 h為宜，同時加入淀粉酶，使蘋果渣中的淀粉水解為糖，便于漂洗除去。

3．2．3 干燥、粉碎

漂洗完成后進(jìn)行干燥，干燥條件同預(yù)處理一樣，隨后將干燥后蘋果粗渣進(jìn)行粉碎至150 am～180 LIm(100目-80目)大小。

3．2．4 水溶性膳食纖維提取

第一次提取加干果渣質(zhì)量6～7倍水，用食用檸檬酸調(diào)pH值至2．0，緩緩加熱至95 cc，保溫1 h～1．5 h左右，水溶性膳食纖維在低pH值和高溫下加速向水中溶解，提取1 h后過濾，水溶性膳食纖維存在于濾液中，殘渣加其質(zhì)量3—4倍水在相同條件下再提取一次，過濾得第二次濾液，合并兩次所得濾液。

3．2．5 水不溶性膳食纖維的提取

提取水溶性膳食纖維過濾所得濾渣中，不僅含有大量的膳食纖維，同時還含有部分雜質(zhì)。所以濾渣須再次經(jīng)過除雜后方能得到純度較高的水不溶性膳食纖維。除雜操作工藝為：先在濾渣中加入其質(zhì)量7～8倍pH值為12．0的NaOH溶液，浸泡30 min，將堿溶性雜質(zhì)溶出而除去，然后漂至中性，再用HCI將pH值調(diào)至2．0，加熱至60℃并保溫1 h以除去酸溶性雜質(zhì)，過濾收集濾渣，再漂洗至中性，所得濾渣即為精制水不溶性膳食纖維。

3．2．6 脫色

由于蘋果渣富含花青素，對膳食纖維的色澤有一定的影響，故應(yīng)除去。其方法是加入其質(zhì)量0．3％～0．4％含有黑曲霉制備的花青素酶(酶活力為40個單位)，邊加邊攪拌，調(diào)整pH值為3．0～5．0，加熱至55℃ ～6o℃ ，40rain。脫色結(jié)束后，漂洗過濾除去溶液即可。

3．2．7 干燥、活化處理

經(jīng)上述處理后的蘋果渣通過離心或壓濾處理可得淺色濾餅，干燥至水分占總質(zhì)量的6％ ～8％后進(jìn)行功能活化處理�；罨�處理是制備高活性多功能膳食纖維的關(guān)鍵步驟，也是最難最能體現(xiàn)技術(shù)水準(zhǔn)的一步�；罨�處理包括膳食纖維內(nèi)部組成成分的優(yōu)化與重組；膳食纖維某些暴露基團的包埋，以避免這些基團與礦物質(zhì)元素相結(jié)合而影響機體內(nèi)的礦物質(zhì)代謝平衡。活化處理技術(shù)采取螺桿擠壓技術(shù)，其原理是：使物料在擠壓機筒內(nèi)受到強烈剪切作用后，纖維類大分子部分轉(zhuǎn)化為非消化性的可溶性多糖。條件是：入料時按入料質(zhì)量的10％添加水分，控制擠壓溫度在150℃左右，末端溫度在135℃ 左右，擠壓腔壓力為0．5 MPa～1 MPa、螺桿轉(zhuǎn)速100 r，min～120 r，min。經(jīng)過活化處理后的蘋果膳食纖維水溶性增加，功能作用加強。

3．2．8 粉碎、包裝、成品

活化后的膳食纖維再經(jīng)真空干燥處理，最后用高速粉碎機粉碎，過200目篩，即得高活性蘋果膳食纖維。采用充氮氣包裝，可長期保藏。

4 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

本標(biāo)準(zhǔn)適用蘋果膳食纖維，其他果蔬膳食纖維可參考執(zhí)行。

4．1 感觀標(biāo)準(zhǔn)

顏色：淡黃色且色澤均勻。

香氣：具有本品應(yīng)有的水果淡香味。

滋味：具有本品應(yīng)有的滋味，無異味，入口咀嚼后很快軟化，食后無不良感覺。

組織及形態(tài)：膨松粉未狀。雜質(zhì)：無肉眼可見外來雜質(zhì)。

4．2 理化指標(biāo)

纖維總量>70 g／100 g；
水溶性膳食纖維>10 g，100 g；
蛋白質(zhì)<8 g，100 g；
脂肪<2 g，100 g；
水分<8 g，100 g；
產(chǎn)品細(xì)度95％通過200目篩；
吸水膨脹率(g水，g樣)>5．5：
膨脹力(mL，g)6～12；
砷<0．2mg／kg；
鉛<0．3 mg／kg。

4．3 衛(wèi)生指標(biāo)

符合保健食品通用標(biāo)準(zhǔn)GB16740—1997。
菌落總數(shù)<30 000個／g；
大腸肝菌<90個／g；
致病菌不得檢出。

4．4 檢驗方法

感觀及部分理化指標(biāo)檢驗按GB／T10792中的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行；蛋白質(zhì)采用凱氏定氮法先測定總氮量，再計算蛋白質(zhì)含量；脂肪測定采用氯紡——甲醇法；纖維素含量測定采用重量法(GB5009．10)；吸水膨脹率測定參照淀粉“膨脹度” 測定法； 微生物指標(biāo)檢驗按GB4789．2、GB4789．3中的規(guī)定進(jìn)行； 重金屬指標(biāo)按GB／T5009．1l、GB／T5009．12中的方法進(jìn)行；菌落總數(shù)、大腸菌群按GB4789．2、GB4789．3中規(guī)定的方法檢驗。

5 效益分析與結(jié)論

5．1 效益分析
以蘋果渣為原料制備膳食纖維，得率一般在6O％以上，生產(chǎn)l噸膳食纖維，成本約l萬元左右，產(chǎn)值2．5～3萬元，每噸可獲利稅1．5～2萬元。建成一條年產(chǎn)250噸的蘋果渣膳食纖維生產(chǎn)線，總投資300萬元，年銷售收入500萬元，可獲利稅近300萬元。

5．2 結(jié)論
采取本研究方法生產(chǎn)果蔬膳食纖維，設(shè)備投資小，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，可與同類產(chǎn)品媲美，膳食纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對提高農(nóng)產(chǎn)品的綜合利用，減少污染，增加食品種類，改善國民膳食結(jié)構(gòu)，提高人民健康水平具有重大意義，因此開發(fā)膳食纖維具有廣闊的市場前景和良好的經(jīng)濟效益。