水果中膳食纤维提取方法研究进展

张 静，黄 月

（重庆化工职业学院环境与质量检测学院，重庆 401228）

近年来，富含膳食纤维类食品的开发与研究成为热门领域。膳食纤维（dietary fiber，DF）被誉为“第七营养素”，对人体有着重要的生理功能。目前，中国营养学会将膳食纤维定义为在人体内不易被消化酶消化的多糖类食物成分的总称[1]。膳食纤维按照其溶解性不同可分为可溶性膳食纤维（soluble dietary fiber，SDF）和不溶性膳食纤维（insoluble dietary fiber，IDF）[2]。水果中的膳食纤维主要有增加饱腹感、维持肠道的菌群平衡、提高机体免疫力、预防肠道疾病和肠道癌、控制血糖、降低血液中胆固醇水平和解毒等作用[3]。

目前，以水果为原料用不同方法提取膳食纤维的的基础研究很多，本文将主要对近年来水果（果渣、果皮等）中膳食纤维的提取方法进行总结，为膳食纤维的进一步开发和利用提供参考。

1 水果中膳食纤维的提取方法

1.1 化学法

化学法是指用干燥、粉碎，再经相应的化学试剂脱杂处理后，在酸性或碱性条件下提取得到水溶性膳食纤维的方法[4]，根据工艺不同可以分为酸法、碱法以及絮凝剂法等[5]。化学法是目前食品工业中应用最广泛的方法之一，但该法具有膳食纤维提取物纯度不高、污染环境等缺点。

李施瑶等[6]研究红树莓果渣化学法提取可溶性膳食纤维的最佳工艺，采用酸法和碱法进行，从水溶性膳食纤维提取物的纯度初步判断较优的化学提取方法。结果表明，两种工艺条件下的平均得率分别是21.45%±2.3%和3.39%±0.68%，平均纯度分别为73.84%和76.17%。杜彬等[7]利用响应面法对葡萄皮渣中可溶性膳食纤维的酸法提取工艺进行优化，建立影响因素数学模型，采用0.4 mol/L 盐酸在75 ℃下提取90 min，最终得到可溶性膳食纤维实测得率为47.56 mg/g，与预测值接近。郭涵博等[8]使用盐酸提取菠萝皮SDF 的最佳工艺为料液比1∶20（g/mL），酸浓度0.45 mol/L，提取温度70 ℃，提取时间90 min，提取次数3 次，在此提取工艺条件下，菠萝皮SDF的提取率为16.15%。文攀等[9]以菠萝蜜、洋蒲桃、莽吉柿、番荔枝为原料，用化学结合酶法对其膳食纤维进行制备，并利用扫描电镜、红外光谱和化学分析等方法进行结构表征和理化性质分析。结果表明，膳食纤维含量从大到小的顺序为番荔枝、洋蒲桃、菠萝蜜、莽吉柿，这几种水果中可溶性膳食纤维含量最高是洋蒲桃，不可溶性膳食纤维含量最高是番荔。邹兰等[10]以苹果梨渣为原料，采用正交试验设计，确定了苹果梨渣中膳食纤维的最佳提取工艺为NaOH 浓度0.035%、处理时间60min、处理温度40 ℃，此时平均提取率可达59.7%。

1.2 物理法

物理法主要是指采用物理方式提取膳食纤维，如超声波提取法、微波法、超微粉碎法、挤压膨化法等[11]。物理法能够较好地保留膳食纤维的活性，提高膳食纤维的提取率，提取时间短，被广泛使用。

姜翠翠等[12]采用超声辅助优化提取番石榴中的可溶性膳食纤维,在单因素试验基础上以可溶性膳食纤维提取得率为考察指标，得到用最佳工艺参数为pH 2.94、提取时间40.36 min、提取温度50.02 ℃、液料比值14∶1（mL/g）、超声波功率240 W，此时提取率为17.2%。夏洁等[13]以刺梨果渣为原料，采用超声波辅助提取不溶性膳食纤维（IDF），结果表明，在超声功率184 W、提取时间14.7 min、提取温度49.5 ℃时，刺梨果渣IDF 的最大得率为76.00%，表明优化超声辅助提取刺梨果渣IDF 具有准确性和可靠性。Basanta 等[14]利用浸提法提取李子中的果胶，2h后提取率达12%。Guo等[15]采用高压法在压力500MPa、温度55 ℃、提取时间10 min 下，脐橙皮中果胶得率达到20.44%。蒋纬等[16]对野木瓜的研究发现，微波法提取的野木瓜SDF 和IDF 能较好地保持其还原能力和抗氧化能力，从提取时长、能耗、成本等方面都充分体现了其优势，该方法提取的野木瓜膳食纤维清除DPPH 自由基的能力最高，达到24.19%，且微波法提取的SDF 羟自由基清除率最高，达20.6%。

1.3 酶法

酶法是利用酶释放出游离的膳食纤维，同时去除原料的其他成分的一种方法[17]，目前常使用的酶有蛋白酶、纤维素酶、半纤维素酶等[18]。酶法提取膳食纤维的工艺简单，所得膳食纤维提取率和纯度均很高，但成本较高。

薛山[19]通过优化试验表明蛋白酶用量0.21 mL/g 皮渣，在淀粉酶作用温度67 ℃，糖化酶温度64 ℃条件下，所提取的IADF 抗氧化效果最显著。该研究为植物性食品中IADF 及其产品的研发、应用与推广提供了一定的理论参考和创新依据。周淑仪等[20]以百香果废弃物为对象采用纤维素酶法提取可溶性膳食纤维，采用正交试验设计优化可溶性膳食纤维的提取工艺，在一定工艺条件下，可溶性膳食纤维的提取率可达21%，为其商业生产中的应用提供理论依据。酶法同样能够有效提取柑橘皮渣中的的非水溶性抗氧化膳食纤维（IADF）。

火龙果果皮是SDF 膳食纤维良好来源，纤维素酶法是一种安全高效提取方法[21]，采用优化后浓度为0.54%的纤维素酶在50 ℃下进行提取，实测得到火龙果皮SDF的提取率为19.81%，与预测值相符，说明纤维素酶法可充分提高膳食纤维提取率。刘铭等[22]考察了纤维素酶法水解制备芒果皮中可溶性膳食纤维的工艺，当纤维素酶用量为2.7 U/mL，提取时间2.5 h，提取温度为55 ℃时，芒果皮中的可溶性膳食纤维提取率为18.3%。陈小举等[23]以砀山梨渣为原料，用半纤维素酶水解法从梨渣中提取可溶性膳食纤维，利用响面优化法优化工艺，最终采取最优工艺得到梨渣中可溶性膳食纤维的提取率为15.21%。经检验证明酶法提取可溶性膳食纤维是合理可靠的，酶法提取椪柑渣可溶性膳食纤维提取率达32.53%[24]，酶法辅助提取苹果梨渣可溶性膳食纤维得率为15.31%[25]。

1.4 微生物发酵法

微生物发酵法是利用微生物液体发酵产生的酶，将蛋白质、淀粉和脂肪等杂质进行分解，从而提取水溶性膳食纤维的一种有效方法[26]。该方法安全性高、成本低、品质高[27]。目前主要选择保加利亚乳酸杆菌和嗜热链球菌作为发酵菌种。如令博等[28]以葡萄皮渣为原料，采用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合菌为发酵菌种，得到葡萄皮渣可溶性膳食纤维的产率为17.25%左右，所制葡萄皮渣膳食纤维素的膨胀力、持水力和持油力均得到提高。蒋丽等[29]选择乳酸菌和绿色木霉作为发酵菌种，利用微生物发酵法从柠檬果渣中提取膳食纤维，通过研究对比两种发酵菌种制备柠檬果渣膳食纤维的含量，显示用绿色木霉进行发酵得到的膳食纤维含量比乳酸菌发酵的高，提取率达88.3%。黄晓兵等[30]以芒果皮为原料，采用1∶1 比例混合的保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌作为发酵菌种，在38 ℃温度下发酵3 h，芒果皮中膳食纤维得率达到31.74%，与芒果皮干粉相比，发酵法生产的膳食纤维的含量更高。杜斌等[31]利用发酵法制取蓝莓果渣中的可溶性膳食纤维，以乳酸菌作为发酵菌种，结果表明乳酸菌发酵法制备蓝莓果渣可溶性膳食纤维的最佳工艺为接种量12%、料液比1∶6（g/mL）、发酵温度34 ℃、发酵时间48 h 以及pH 6.0，此条件下可溶性膳食纤维提取率为15.92%，发酵法得到的膳食纤维各项评价指标均优于未发酵的。

为了提高梁平柚柚皮的综合利用率，顾欣等[32]设计优化乳酸菌发酵法制备梁平柚皮中不可溶性膳食纤维的工艺参数，提取率达58.65%，用发酵法得到的柚皮不溶性膳食纤维的持水力、膨胀力、吸附不饱和脂肪酸的能力、吸附和脂肪酸的能力、吸附固醇能力及金属螯合能力较柚原料均有26%～65%的提高。周笑犁等[33]研究了刺梨果渣可溶性膳食纤维的发酵工艺，采用1∶1 比例混合的保加利亚乳酸杆菌与嗜热链球菌作为发酵剂，发酵时间48 h、料液比1∶25、发酵温度40 ℃时，可溶性膳食纤维的得率为16.81%，经发酵法制备的膳食纤维持水力和膨胀力均得到提高。

2 小结与展望

我国拥有丰富的食品加工副产物资源，尤其膳食纤维广泛存在于在各类水果的果皮果渣中，将水果作为提取原料，具有广阔的应用前景。化学法是现阶段工艺最成熟、应用最广泛的方法，但对膳食纤维的结构会造成改变，并对环境造成一定污染。因此，未来仍需对水果中膳食纤维的提取工艺进一步进行优化，使其向更加高质、高效、绿色的方向发展，系统研究更加有利于生产和环保的方法。对比发现，用新型技术辅助下的物理法，或改良工艺、控制成本的酶法，以及微生物发酵法都是取代传统化学法的新方法，新的方法不但可以提高膳食纤维的提取率，还可以提高膳食纤维的持水力、膨胀力等，有利于膳食纤维在食品产业中的进一步发展。