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农业论文

红枣膳食纤维生物功能及提取工艺概述

时间:2019年05月15日 所属分类:农业论文 点击次数:

摘要:红枣富含丰富的膳食纤维,可作为特色功能性营养素研究利用。该文对红枣膳食纤维的生物功能和目前主要的提取工艺进行了概述,分析了相关研究的特点和存在的问题,以期为今后红枣膳食纤维的研究提供参考,并为其开发应用提供理论依据。 关键词:红枣;膳

  摘要:红枣富含丰富的膳食纤维,可作为特色功能性营养素研究利用。该文对红枣膳食纤维的生物功能和目前主要的提取工艺进行了概述,分析了相关研究的特点和存在的问题,以期为今后红枣膳食纤维的研究提供参考,并为其开发应用提供理论依据。

  关键词:红枣;膳食纤维;生物功能;提取

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  膳食纤维被称为“第七营养素”,是一大类不易或不能被肠胃消化分解的植物营养素,大部分源自植物细胞壁,包含纤维素、半纤维素、菊糖、β-葡聚糖、树脂、果胶及木质素等[1-3]。膳食纤维能降“三高”,减少重金属物的吸收,从而预防冠心病、糖尿病、心脑血管病、肠道癌等疾病的发生[3]。红枣是中国特有的果树资源,全世界95%以上的枣资源都集中在我国[4]。已有研究表明,红枣中膳食纤维含量丰富,是一种很好的提取膳食纤维的原材料。

  1红枣膳食纤维的生物功能

  1.1润肠通便,调节肠道菌群

  据报道显示,全球半数以上人群都曾被便秘困扰,便秘的发生率不仅在中老年人群中逐渐增高,在孕产妇和婴幼儿中发病概率也渐有提高[5]。陈旧性大便滞留在肠道内,会导致肠道有害物质难以排出,进而产生健康问题[5]。红枣膳食纤维的吸水溶胀性可以增加食糜体积,刺激肠胃蠕动,促进排便,减少粪便在体内的滞留时间,进而减少有害物质危害[1,5]。

  白冰瑶等[6]研究红枣膳食纤维改善小鼠功能性便秘和调节肠道菌群功能的作用,使用溶剂空白、低、中、高4种不同剂量红枣膳食纤维,连续对小鼠灌胃10d,建立功能性便秘模型,发现红枣膳食纤维可以极显著提高小鼠小肠推进率,缩短首粒排黑便时间并增加粒数和质量,显著降低小鼠肠道内产气荚膜梭菌、肠杆菌和肠球菌的含量,同时促进双歧杆菌和乳杆菌的增殖。

  李黎和王宇辉[7]利用保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、植物乳酸菌等复合发酵提取枣渣中不溶性膳食纤维,发现发酵后比发酵前枣渣不溶性膳食纤维的持水力、膨胀性都有所提高,发酵后枣渣不溶性膳食纤维更能够使大便增量,刺激肠道蠕动通便。邢晓圆等[8]通过为期40d的人体试食红枣膳食纤维果冻试验,证实红枣膳食纤维果冻可以显著改善运动人员肠道中的益生菌数量,乳酸杆菌、双歧杆菌、厌氧菌和肠球菌数量有所提高。张孟凡[9]等采用红枣渣膳食纤维食用粉中剂量(2.7g/kg)组和高剂量(5.3g/kg)组给药对小鼠有促进消化和排便的作用。

  1.2降低血液中的胆固醇、甘油三酯,减肥瘦身

  红枣膳食纤维能结合消化道内的胆固醇,降低其对脂肪和胆固醇的吸收,从而降低血液中的胆固醇、甘油三酯含量,同时红枣膳食纤维吸水膨胀性高,吸水后体积和重量可增加10倍以上,既能增加饱腹感,又可以减少食物中脂肪吸收,进而控制体重,达到减肥瘦身的目的[3,6-9]。

  蔡兴航等[10]探讨了大枣及大枣叶水提醇沉物对高脂血症模型小鼠的降血脂效果,结果显示大枣及大枣叶水提醇沉物能够提高高密度脂蛋白胆固醇含量,降低低密度脂蛋白胆固醇、总胆固醇以及甘油三酯的含量,协调高低密度脂蛋白胆固醇比例,说明大枣及大枣叶水提醇沉物有较好的降血脂作用。

  1.3抗氧化,抗衰老

  科研表明,癌症、衰老或其他病变都与体内自由基的过量产生有关系。人体在成长衰老过程中不可避免地会产生自由基,当体内自由基浓度不高时,自身有一套完善的系统来消灭这些自由基。但是,当今各种添加剂、农残超标、辐射等因素导致空气、水、食物等污染日益严重,造成体内自由基浓度大大增加,此时身体中的抗氧化系统将面临严峻的危机。抗氧化物质能直接作用于自由基,或间接消耗容易生成自由基的物质,阻止进一步反应发生,进而起到保护作用。

  张丽芬等[11]研究发现红枣可溶性膳食纤维对脂质过氧化、Fe2+诱发蛋黄卵磷脂脂质过氧化、亚油酸脂质过氧化具有一定的抑制作用,且对抑制小鼠肝组织的脂质过氧化有一定作用。谢惠等[12]通过DPPH·、ABTS+·、·OH、O2-·和H2O2自由基清除体系和还原能力评价红枣可溶性膳食纤维的抗氧化活性,发现红枣可溶性膳食纤维对DPPH·和H2O2清除能力较强,具有一定的体外抗氧化活性,可用于开发功能性食品。

  李福帅等[13]通过响应面优化试验提取长红枣多糖,研究了其对·OH、O2-·、NO2-的清除能力,发现当长红枣多糖质量浓度为2mg/mL时,对·OH和O2-·清除率分别达到53%和56%;在pH值为2~3的酸性条件下,对NO2-清除率达40%以上。

  1.4其他生物活性

  红枣膳食纤维还具有保护肝脏、抗疲劳、提高免疫力、抗癌症、降血糖、抗菌消炎、抗辐射等功能。张钟等[14]研究发现大枣多糖能够改善氯仿引起的肝脏病理变化,还能够提高小鼠运动后乳酸脱氢酶活力,起到抗疲劳作用。王洪杰等[15]取56只雄性SPF级昆明小鼠,连续灌胃不同剂量的枣多糖,发现金丝小枣多糖能延长小鼠力竭游泳时间,提高肝糖原和肌糖原含量。

  李晋等[16]采用MTT法测定红枣多糖对体外培养的人肝癌细胞HepG2增殖的抑制作用,结果表明红枣多糖对体外培养的肝癌细胞增殖具有抑制作用,可将肝癌细胞HepG2阻滞于G1期,并通过下调Bc1-2而上调caspase-3mRNA表达诱导HepG2细胞凋亡。刘晓连等[17]对6种长枣多糖对人肝癌细胞株Bel7402、人胃癌细胞株BGC823、人鼻咽癌细胞株KB的增殖抑制率进行了测定,发现LJU-3对3种肿瘤细胞的抑制率分别为61.29%、68.77%、72.16%。蔡雨晴[18]研究发现木质素-多糖复合物对小鼠的脾淋巴细胞有促增殖作用,可以增强RAW246.7细胞吞噬能力。

  2枣膳食纤维的提取

  目前国内膳食纤维的提取方法包括物理法(超微粉碎法、挤压膨化法、超高压技术法)、化学分离法(水提法、酸碱法)、生物技术法(酶法、发酵法)、化学试剂-酶结合法。而枣膳食纤维的提取主要用到酸碱法、酶法、发酵法、化学试剂-酶结合法。

  2.1酸碱法

  酸碱提取法是一种传统的方法,常用于获取不同来源的膳食纤维,一般需结合高温进行提取,成本低,但获得的提取物品质较差,酸、碱味难以去除,而且对环境造成污染[1,3]。

  2.2酶法

  酶法获得膳食纤维是生物技术在食品中的应用,即利用酶反应的高度专一性,将纤维素、果胶质、木质素等胞壁成分降解,减小膳食纤维从胞内向胞外扩散的阻力,缩短提取时间,具有快速、高效、无污染的优点,且通过酶法改性获得的可溶性膳食纤维与大部分天然存在的不溶性膳食纤维相比,具有明显的生理功能优势[3]。

  姚文华等[19]利用纤维素酶提取枣渣中的膳食纤维,发现当纤维素酶添加量0.7%、提取温度35℃、时间120min时,可溶性膳食纤维得率对比常规酸法水解提高28%。韩立英和张倩倩[20]、杨艳艳等[21]均通过纤维素酶提高了枣可溶性膳食纤维的得率。赵梅等[22]将枣渣与水按料液比1∶10的比例配成悬液,加入0.29%纤维素酶和0.21%木聚糖酶进行改性,-4℃醇沉5h以上,得到溶解性、粘性表现俱佳的可溶性膳食纤维。李星科等[23]在提取枣膳食纤维中添加α-淀粉酶、糖化酶,结果表明虽然酶法提取不溶性膳食纤维的得率高于化学方法,但其持水力、持油力和膨胀率均低于化学法提取的不溶性膳食纤维。

  2.3发酵法

  在枣渣中接入菌种进行发酵,利用菌种仅分解多糖、蛋白,而不分解膳食纤维的特点来制取膳食纤维。发酵法制成的膳食纤维在色泽、质地、气味和分散程度上均优于化学法制成的膳食纤维,且在持水力和得率上也具有明显的优势。李黎和王宇辉[7]利用保加利亚乳杆菌、嗜热链球菌、植物乳酸菌复合发酵提取枣渣中的不溶性膳食纤维,并对发酵工艺条件进行响应面法优化研究,通过测定持水力、膨胀性及持油力等功能特性,得到最佳提取工艺条件为:当复合菌种配比1∶1∶1、接种量为0.5%、料水比为1∶19.7、发酵温度为30℃、发酵时间16h,此条件下得率为18.13%,与理论值18.1485%非常接近。

  2.4化学试剂-酶结合法

  采用化学分离法制取的膳食纤维多含蛋白、淀粉等多种杂质,要制取高纯度的膳食纤维需结合相关的酶进行处理。化学试剂-酶结合法是指在使用化学试剂如酸、碱处理的同时,用各种酶(如α-淀粉酶、蛋白酶、淀粉葡糖苷酶、纤维素酶等)降解膳食纤维中的杂质。陶永霞等[24]以枣渣为原料,采用酶法水解淀粉,碱法水解蛋白质、脂肪的提取方法提取枣渣可溶性膳食纤维,结果表明在最佳工艺条件(糖化酶添加量0.4%、纤维素酶添加量0.5%、酶解时间60min、碱解pH值12、碱解温度70℃、碱解时间90min)下,可溶性膳食纤维得率可达11.32%。

  3问题及展望

  膳食纤维是一个很广泛的概念,包括众多的物质,比如多糖类(纤维素、半纤维素、果胶、菊糖、β-葡聚糖、甲壳质等)、低聚糖类、木质素等,目前有关膳食纤维结构性质和生理功能的研究还比较少,已有的研究多集中于部分多糖类物质,且与膳食纤维的界定比较模糊,因此未来应加强此方面的研究。另外,目前红枣膳食纤维的应用还很少,局限于个别保健品、面点类,未来应在快速优质提取红枣膳食纤维的基础上,拓宽应用于食品各个领域、护肤品领域等,以此缓解红枣产量过剩、资源浪费的问题,也能为红枣生产创造更多的经济效益。

  参考文献

  [1]郑建仙,高孔荣.论膳食纤维[J].食品发酵工业,1994(4):71-74.

  [2]周艳青,杨英,周娇娇,等.米糠膳食纤维对大米粉糊化特性的影响[J].粮食与油脂,2018(12):64-67.

  [3]曲鹏宇,李丹,李志江,等.膳食纤维功能、提取工艺及应用研究进展[J].食品研究与开发,2018,19(12):218-224.

  [4]鲁周民,刘坤,闫忠心,等.枣果实营养成分及保健作用研究进展[J].园艺学报,2010,37(12):2017-2024.

  [5]张银凤,王永志,杜仪,等.综合医院门诊患者便秘及心理健康调查[J].中国医药导报,2018,33(11):43-46,55.

  [6]白冰瑶,刘新愚,周茜,等.红枣膳食纤维改善小鼠功能性便秘及调节肠道菌群功能[J].食品科学,2016,37(2):254-259.

  [7]李黎,王宇辉.响应面法优化发酵法提取枣渣中不溶性膳食纤维提取工艺优化[J].中国食品添加剂,2017(9):140-145.

  [8]邢晓圆.红枣膳食纤维提取及肠道健康运动食品研制[J].食品研究与开发,2017,(24):93-96.

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