第一章.緒論

1.1膳食纖維素概述

膳食纖維（Dietary Fiber DF)是不能被人類(lèi)的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(lèi)多糖主要來(lái)自植物細(xì)胞壁的復(fù)合碳水化合物，也可稱(chēng)之為非淀粉多糖，即非a- 葡聚糖的多糖。一些不可利用的低聚糖（抗性低聚糖)，也包括在膳食纖維的成份之中。膳食纖 維的主要成份，包括纖維素、半纖維素、果膠及親水膠體物質(zhì)如樹(shù)膠及海藻多糖等組分，另外還 包括植物細(xì)胞壁中所含有的木質(zhì)素。

對(duì)膳食纖維的研究開(kāi)展較早，但先前的資料主要關(guān)注這種食物成份對(duì)其他營(yíng)養(yǎng)素吸收的不利 影響以及粗纖維對(duì)消化系統(tǒng)的損傷。近年來(lái)有關(guān)膳食纖維的研究才轉(zhuǎn)移到它有益于人體健康的保 健功能上，并不斷對(duì)它的作用機(jī)理和用途進(jìn)一步的探討和研究。

1970年前營(yíng)養(yǎng)學(xué)認(rèn)為“粗纖維”是對(duì)人體不起營(yíng)養(yǎng)作用的一種非營(yíng)養(yǎng)成份，營(yíng)養(yǎng)學(xué)家認(rèn)為 粗纖維會(huì)影響人體對(duì)食物中營(yíng)養(yǎng)素的吸收，尤其是對(duì)微量元素的吸收不利。然而通過(guò)近20多年 來(lái)的調(diào)査和研究，發(fā)現(xiàn)并認(rèn)識(shí)到這種"非營(yíng)養(yǎng)素"與人體健康密切相關(guān)，它在預(yù)防人體的某些疾病 方面起著重要的作用，同時(shí)也認(rèn)識(shí)到這種“非營(yíng)養(yǎng)素”的概念已不適用，改稱(chēng)為“膳食纖維”。

由于膳食纖維不是單一物質(zhì)而是許多復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)的混合物，所以膳食纖維除包含不為人體 消化酶所消化的多糖外，近年來(lái)又將一些非細(xì)胞壁的化合物，如一些也不被人體消化酶所分解的 物質(zhì)如抗性淀粉（resistant starch)及抗性低聚糖，美拉得反應(yīng)（Millard reaction)的產(chǎn)物以及來(lái) 源于動(dòng)物的不被消化酶所消化的物質(zhì)如氨基多糖（也稱(chēng)甲殼素）等也列入到膳食纖維的組成成份 之中。這類(lèi)物質(zhì)在人類(lèi)的膳食中含量雖少，但仍具有一定的生理活性。[1~<]

膳食纖維根據(jù)其組份的不同分可分為：

1.總膳食纖維（TDF):包括所有的組份在內(nèi)如非淀粉多糖、木質(zhì)素、抗性淀粉（包括回生淀 粉和改性淀粉）以及美拉德反應(yīng)產(chǎn)物等。

2.可溶性膳食纖維（SDF):包括果膠等親水膠體物質(zhì)和部分半纖維素。

3.不可溶性膳食纖維（IDF):包括纖維素、木質(zhì)素和部分半纖維素。

4.非淀粉多糖：食物樣品中除去淀粉后，殘澄用酸水解成中性糖，然后用氣相色譜（GLC)或 高效液相色譜（HPLC)定量檢測(cè)其總和，即為非淀粉多糖，或用酶解方法檢測(cè)，包括纖維 素、半纖維素、果膠及可溶性非纖維素多糖。

1.2膳食纖維的物化特性：

+很高的持水力：膳食纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有很多親水基團(tuán)，因此具有很強(qiáng)的持水性，變化范圍 大致在自身重量的1. 5?2. 5倍之間。

今對(duì)陽(yáng)離子有結(jié)合和交換能力：膳食纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)中包含一些羧基和羥基類(lèi)側(cè)鏈基團(tuán)，有類(lèi)似 于弱酸性陽(yáng)離子交換樹(shù)脂的作用，可與陽(yáng)離子，特別是有機(jī)陽(yáng)離子進(jìn)行可逆交換，它不是通 過(guò)單純結(jié)合而減少機(jī)體對(duì)離子的吸收，而是改變離子的瞬間濃度，從而對(duì)消化道的pH值、

滲透區(qū)以及氧化還原電位產(chǎn)生影響，呈現(xiàn)出一種更緩沖的環(huán)境以利用消化吸收。

今對(duì)有機(jī)化合物的吸附螯合作用：睹食纖維表面帶有很多活性基因，可以螯合吸附膽固醇和膽 汁酸之類(lèi)有機(jī)分子，從而抑制人體對(duì)它們的吸收，這是膳食纖維能夠影響體內(nèi)膽固醇物質(zhì)代 謝的重要原因。同時(shí)，膳食纖維還可以吸附腸道內(nèi)的有毒物質(zhì)、化學(xué)藥品和有毒醫(yī)藥品等，

并促進(jìn)它們排出體外。

々具有類(lèi)似填充劑的容積作用：膳食纖維的體積較大，縛水之后的體積更大，對(duì)腸道產(chǎn)生容積 作用，易引起飽腹感。同時(shí)，由于膳食纖維的存在，影響了機(jī)體對(duì)食物其他成分的消化吸收， 人也不易產(chǎn)生饑餓感。

今可改變腸道系統(tǒng)中的微生物群系組成：腸系統(tǒng)中流動(dòng)的腸液和寄生菌群對(duì)食物蠕動(dòng)和消化有 重要的作用，腸道內(nèi)膳食纖維含量多時(shí)會(huì)誘導(dǎo)出大量好氣菌群來(lái)代替原來(lái)存在的厭氣菌群， 這些好氣菌很少產(chǎn)生致癌物，厭氣菌能產(chǎn)生較多的致癌性毒物，這些毒物能快速地隨膳食纖 維排出體外[“51。

1.3膳食纖維的生理功能：

1.預(yù)防心腦血管疾病的功效

肝臟中的膽固醇會(huì)轉(zhuǎn)變成膽酸，到達(dá)小腸后能幫助消化脂肪，然后膽酸會(huì)回到肝臟再轉(zhuǎn)變成 膽固醇。由于水溶性膳食纖維在小腸中能形成膠狀物質(zhì)將膽酸包圍，膽酸便不能通過(guò)小腸腸壁被 吸收再回到肝臟，而是通過(guò)消化道被排出體外。于是，當(dāng)腸內(nèi)食物再進(jìn)行消化需要膽酸時(shí)，肝臟 只能靠吸收血中的膽固醇來(lái)補(bǔ)充消耗的膽酸，從而降低了血中的膽固醇，令冠心病和中風(fēng)的發(fā)病 率也隨之降低。

2.預(yù)防糖尿病的功效m

水溶性膳食纖維能在胃腸中形成一種粘膜，阻隔了食物營(yíng)養(yǎng)素與小腸壁的直接接觸，使整個(gè) 消化道中消化吸收過(guò)程減慢，從而降低血糖水平•膳食纖維可降低胃排空速率，研究表明，減緩 胃排空速率，可減輕血糖生成反應(yīng)和減緩營(yíng)養(yǎng)素吸收的能力。有的報(bào)道還將降糖機(jī)理解釋為增加 膳食纖維的含量，可以改善末梢組織對(duì)胰島素的感應(yīng)性，降低對(duì)胰島素的要求，從而達(dá)到降血糖 的作用。

3.預(yù)防腸癌的功效

膳食纖維對(duì)防治癌癥的作用主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面：

1)水不溶性纖維素吸水后稀釋了大腸中致癌物質(zhì)，并使腸道中的食物膨脹變軟，促進(jìn)腸道 蠕動(dòng)和加速排便，減少了致癌物質(zhì)在腸道內(nèi)的停留時(shí)間，有效預(yù)防大腸癌。

2)腸中的膽酸可能致癌，但水溶性纖維可以令膽酸不被小腸腸壁吸收而通過(guò)消化道被排出 體外，因此膳食纖維可預(yù)防大腸癌的發(fā)病率。

4.防治便秘的功效

膳食纖維影響大腸功能的作用包括：縮短通過(guò)時(shí)間、增加糞便量及排便次數(shù)，稀釋大腸內(nèi)容 物以及為正常存在于大腸內(nèi)的菌群提供可發(fā)酵的底物。

1)影響糞便排出量。一種原因是獎(jiǎng)便排出量受膳食纖維酵解程度的影響較大，其機(jī)理可能 是膳食纖維的容水量，但也不盡然•另一重要因素是膳食纖維使細(xì)菌量以及細(xì)菌的含水量增加。

2)對(duì)結(jié)腸運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)移時(shí)間的影響，由于膳食纖維有緩瀉作用，起到了促進(jìn)腸蠕動(dòng)和減少了 腸內(nèi)容物通過(guò)腸道的時(shí)間，因此可縮短排便間隔時(shí)間。

5.輔助減肥的功效

1)膳食纖維影響食物攝入量

①吃高纖維的食物要花較長(zhǎng)的時(shí)間。

②纖維可減少食物能量密度。

③某些纖維如瓜爾豆膠和果膠可減慢胃排空時(shí)間。

④可能減少了食物的消化率。

⑤高纖維膳食的能量可能在糞便中損失的較多。

⑥纖維可能影響了胃腸中的某些激素，是激素的作用影響了食物的攝入量。

2)膳食纖維有控制體重的作用

大多數(shù)富含纖維的食物，如谷物、全麥面、豆類(lèi)、水果和蔬菜中只含有少量的脂肪。在控制 能量攝入，攝食富含纖維的膳食會(huì)起到減肥的作用。

6.影響維生素和礦物質(zhì)的吸收

純的膳食纖維可能降低某些維生素和礦物質(zhì)的吸收率。這是因?yàn)樵谛∧c內(nèi)纖維素將這些營(yíng)養(yǎng) 素結(jié)合了。但是這種現(xiàn)象未發(fā)現(xiàn)在食用了富含膳食纖維食物的人群中，例如這些人食用了蔬菜， 未發(fā)生維生素或礦物元素缺乏的現(xiàn)象。用純的膳食纖維研究鈣的吸收表明，膳食纖維可以降低鈣 的吸收率，但是當(dāng)這些被膳食纖維結(jié)合的鈣進(jìn)入到結(jié)腸時(shí)，由于纖維被細(xì)菌酵解為短鏈脂肪酸， 此酵解產(chǎn)物又在結(jié)腸和回腸中促進(jìn)了鈣的吸收。

體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，各種膳食纖維均能抑制胰酶的活性，因而在一定程度上影響了碳水化合 物、蛋白質(zhì)和脂肪的吸收，因其作用機(jī)理是影響了營(yíng)養(yǎng)素的水解，因此推測(cè)膳食纖維的存在也會(huì) 降低維生素的吸收率，但總的看來(lái)膳食纖維對(duì)維生素的吸收影響很小。有些實(shí)驗(yàn)表明天然食物如 谷類(lèi)、水果中的纖維有抑制鈣、鐵、鋅和銅等元素的吸收，但這可能是食物中所含植酸干擾了吸 收作用，而純的纖維素、果膠和樹(shù)膠的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明不影響礦物質(zhì)的吸收[1~3’8]。

1.4國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

近20年來(lái)，膳食纖維的提取和利用研究達(dá)到了高潮，這主要?dú)w因于對(duì)膳食纖維生理活性和 功能特性的不斷認(rèn)識(shí)。膳食纖維的研究工作目前處于相當(dāng)活躍的狀態(tài)，是食品科學(xué)家研究的熱點(diǎn)。

1.4.1國(guó)外對(duì)膳食纖維的研究現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)于膳食纖維的研究主要集中在：

1)基礎(chǔ)理論研究，如對(duì)定義的完善，分析方法的改進(jìn)；

2)膳食纖維在臨床治療上的應(yīng)用及每日膳食攝入量研究••

3)功能產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)；

1.4.1.1有關(guān)膳食纖維的基礎(chǔ)理論研究

1972?1976年間，Trowell等建立了大量膳食纖維與健康相關(guān)的假說(shuō)，被稱(chēng)為“膳食纖維假 說(shuō)”。瞎食纖維這一術(shù)語(yǔ)用來(lái)描述那些不能被人體內(nèi)源消化酶作用的植物成分，包括纖維素、半 纖維素及木質(zhì)素以及與之相關(guān)的少量組成成分如:蠟質(zhì)、角質(zhì)、軟木脂，這些物質(zhì)都是可食用的。

3

其他具有纖維成分的食物還有芹菜及其他蔬菜、可食用的水果皮及谷物麩皮。

至1976年止，膳食纖維的定義已被拓寬到包括所有的不可消化的多糖(主要為植物性糖類(lèi))， 如膠質(zhì)、改性纖維素、粘膠、寡糖以及果膠，這基本保留了生理學(xué)的定義，即基于其可食性及抗 消化性。

t

1999年，學(xué)術(shù)界就膳食纖維定義的統(tǒng)一問(wèn)題討論異常活躍，并舉行了一系列的會(huì)議及專(zhuān)題討 論:1999年6月2?3日AACC和國(guó)際生命科學(xué)會(huì)(ILSI)共同成立了關(guān)于膳食纖維定義的工作委 員會(huì);1999年7月26日IFT(thelnstituteofFoodTechnologists)年會(huì)在芝加哥就膳食纖維的定義舉 行了專(zhuān)門(mén)的論壇;1999年11月2日在84th AACC年會(huì)上舉行專(zhuān)門(mén)會(huì)議對(duì)膳食纖維的定義進(jìn)行了 討論。

目前，膳食纖維被定義為“凡是不能被人體內(nèi)源酶消化吸收的可食用植物細(xì)胞、多糖、木質(zhì) 素以及相關(guān)物質(zhì)的總和”。這一定義包括了食品中的大量組成成分如纖維素、半纖維素、木質(zhì)素、 膠質(zhì)、改性纖維素、粘質(zhì)、寡糖、果膠以及少量組成成分如蠟質(zhì)、角質(zhì)、軟木質(zhì)。

70年代后期，Prosky幵始致力于在學(xué)術(shù)界將膳食纖維定義統(tǒng)一化的工作。同時(shí)為了營(yíng)養(yǎng)改良 及食品標(biāo)簽來(lái)定量膳食纖維的目的，開(kāi)始從事于符合膳食纖維定義的分析方法的統(tǒng)一工作，并聽(tīng) 取了世界范圍內(nèi)100多位科學(xué)家的意見(jiàn)。1981年在加拿大渥太華進(jìn)行的美國(guó)職業(yè)分析化學(xué)家學(xué)會(huì) (A0AC)春季工作會(huì)議上，按照Trowell等在1976年提出的定義，就膳食纖維的定量方法達(dá)成了 共識(shí)。其中Asp、Furda和Schweizer等提出的測(cè)定方法被認(rèn)為是較好的研究方法，在Prosky的 倡導(dǎo)下，這些研究者(包括Devries和Harland)建立了一種.適合國(guó)際間合作研究的簡(jiǎn)單方法，約有 29個(gè)國(guó)家的43個(gè)實(shí)驗(yàn)室參與了這項(xiàng)研究。

目前膳食纖維的測(cè)定方法分為兩大類(lèi)，重量法和化學(xué)法。重量法較簡(jiǎn)單，是通過(guò)提取去除非 纖維成分，將纖維多糖用80%乙醇沉淀，殘瘡稱(chēng)重即為總膳食纖維的含量。化學(xué)法是首先將樣本 經(jīng)酶法去除淀粉，多糖經(jīng)80%乙醇沉淀后得到總的DF以供分析，它可以分可溶和不可溶兩部分, 總DF或SDF和IDF經(jīng)酸解后來(lái)分析其特定的纖維組分。酶-重量法于20世紀(jì)80年代在國(guó)外發(fā) 展起來(lái)，現(xiàn)已成為A0AC認(rèn)可的分析方法，現(xiàn)已被美國(guó)、日本、瑞典及北歐許多國(guó)家廣泛采用&

近年來(lái)，隨著新的膳食纖維組成成分的不斷提出，如菊粉(Imilin),低聚果糖(Oligofructose)， 抗性淀粉(RS),葡聚糖(Polydextrose)等，已不能用當(dāng)前的方法測(cè)出，測(cè)定方法仍需改進(jìn)。

可見(jiàn)，膳食纖維的組成復(fù)雜，目前尚缺乏公認(rèn)的科學(xué)定義，食物中膳食纖維的定量方法難以 統(tǒng)一，致使膳食纖維的研究存在一定的標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題。

1.4.1.2膳食纖維生理功能的研究

國(guó)外對(duì)于膳食纖維生理功能的研究也較活躍[9]。

1986年Rimm等[1°]43757名美國(guó)成年男子進(jìn)行膳食纖維攝入量與冠心病危險(xiǎn)性關(guān)系的研究， 發(fā)現(xiàn)膳食纖維攝入量最高五分位人群(平均28.9 g/d)與最低四分位人群(平均12. 4 g/d)相比，心 肌梗死發(fā)病的危險(xiǎn)性(RR)是〇. 59并且膳食纖維攝入量每增加10 g,對(duì)應(yīng)的RR為〇• 81，表明膳 食纖維攝入量與心肌梗死發(fā)病之間存在反比關(guān)系，且表明膳食纖維是獨(dú)立于脂肪攝入量之外的預(yù) 防冠心病的一個(gè)重要膳食成份。

Yves用含5%藻膠的飼料喂養(yǎng)大鼠3周，發(fā)現(xiàn)其空腹血脂雖無(wú)明顯變化，但餐后的血甘油三 脂和膽固醇的增值減少["]。1985年Hardd等[12]以麥鉄膳食纖維治療族島素依賴(lài)型糖尿病患者觀(guān) 察其作用，效果良好。1986年Anderon[13]發(fā)現(xiàn)膳食纖維可縮短膳食通過(guò)小腸的時(shí)間而減少葡萄糖 的吸收，并可減緩淀粉水解，對(duì)糖尿病有良好的預(yù)防作用。Ledere等認(rèn)為膳食纖維可減緩胃排空 速率是使餐后血糖曲線(xiàn)變平的主要因素。M1997年Wolever等[15]研究了膳食纖維和蛋白質(zhì)攝入量 與非胰島素依賴(lài)型糖尿病(NIDDM)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)人均滕食纖維攝入量每日僅為1.2 g/MJ,若曰 膳食纖維攝入量每增加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差(0. 72 g/MJ)則會(huì)減少39%的患NIDDM的危險(xiǎn)性，還發(fā)現(xiàn)去除 膳食纖維的淀粉類(lèi)食物將導(dǎo)致具有遺傳易感性的人群發(fā)生糖尿病。

1987年Klurfeld1161肯定了麥鉄膳食纖維有減少結(jié)腸憩室病和膽結(jié)石形成的作用，同時(shí)對(duì)結(jié)腸 癌也有預(yù)防作用。Cummings的文獻(xiàn)中評(píng)估了纖維攝入量與糞便量的關(guān)系，認(rèn)為食用了含不可溶 纖維的食物使糞便重量增加量多。1997年Aldoori等[17]對(duì)4萬(wàn)余名美國(guó)成年男子進(jìn)行了前瞻性研 究，探討不同膳食纖維成分與結(jié)腸憩室病的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)不溶性膳食纖維攝入量與腸憩室病危險(xiǎn)性 成反比，RR=0. 63,純纖維素最為明顯RR=0. 52,表明攝入高膳食纖維可降低腸憩室病的危險(xiǎn)性, 特別是不可溶性膳食纖維的含量髙。

1.4.1.3對(duì)膳食纖維攝入置的研究

對(duì)于膳食纖維攝入量，不同的國(guó)家作了大量的臨床試驗(yàn)確定了各自推薦的攝入量，

當(dāng)前有兩種方法可用來(lái)評(píng)價(jià)膳食纖維的適宜攝入量。其一，根據(jù)不同慢性疾病危險(xiǎn)人群的不 同膳食攝入量來(lái)確定其適宜攝入量：其二，采用一個(gè)生理指標(biāo)來(lái)評(píng)定其適宜攝入量。英國(guó)國(guó)家顧 問(wèn)委員會(huì)建議膳食纖維的攝入量為25-30 g/ d,美國(guó)FDA推薦的總膳食纖維的攝入量為每日20-35 g (成人）（Pilch SM等）Williams提出美國(guó)兒童的膳食纖維攝入量為是基于保持通便和有助于將 來(lái)預(yù)防某些慢性病而提出的，即5 g (2歲兒童)，8 g (3歲以上兒童)，25 -30 g (20歲以上成 年人)。澳大利亞人研究表明，每日平均攝入膳食纖維25 g,可明顯地減少冠心病的發(fā)病率和死 亡率。加拿大的一份調(diào)査結(jié)果為每人日膳食纖維的攝入量為22-24 g/d。Jacob提出亞洲營(yíng)養(yǎng)學(xué)者 的看法，認(rèn)為膳食纖維攝入量以每日24 g為宜。

1.4.1.4膳食纖維產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)

西方發(fā)達(dá)國(guó)家早在20世紀(jì)70年代就著手對(duì)膳食纖維的研究與開(kāi)發(fā)，美、英、德、法己形成 一定產(chǎn)業(yè)規(guī)模，并在食品市場(chǎng)占有一席之地。美國(guó)成立了膳食纖維協(xié)會(huì)，在年銷(xiāo)售60億美元方 便谷物食品中，約20%是富含膳食纖維的產(chǎn)品。歐美及日本盛行強(qiáng)化膳食纖維功能食品•日本20 世紀(jì)80年代后期利用可溶性膳食纖維制成的飲料包括碳酸飲料、乳酸飲料及果汁等，據(jù)對(duì)該國(guó) 34個(gè)生產(chǎn)膳食纖維廠(chǎng)家統(tǒng)計(jì)，開(kāi)發(fā)利用的資源還有木槳、米糖、麥麩、甜菜漁、玉米、大豆、麻、 果皮、種子多糖、魔芋、甲殼素等十余種。膳食纖維療病方法也在一些國(guó)家產(chǎn)生。

國(guó)外己研究開(kāi)發(fā)的膳食纖維產(chǎn)品主要有五種[18'19]:

1、小麥鉄制品：小麥鉄含有豐富的纖維素、半纖維素和木質(zhì)素，對(duì)預(yù)防便秘、大腸癌、糖 尿病及心血管系統(tǒng)疾病有顯著效果。

2、甘薯纖維制品：甘薯采用酸發(fā)酵法分離出淀粉后，再用酶處理技術(shù)將甘薯渣變成微細(xì)甘 薯纖維，即為甘薯纖維制品。

3、甜菜纖維制品：甜菜制糖后剩下的渣，經(jīng)過(guò)進(jìn)一步分離即可提取甜菜纖維。甜菜纖維制 品是一種水溶性纖維和不可溶性纖維的復(fù)合型纖維制品。主要含有半纖維素、木質(zhì)素和果膠，可 作為食品添加劑。

4、葫蘆纖維制品：它以天然干瓢為原料，采用先進(jìn)精細(xì)粉碎技術(shù)加工而成，具有良好的粘 稠感，口感較好。葫蘆纖維能夠促進(jìn)腸胃內(nèi)雙歧桿菌的繁殖，有益于健康。

5、純纖維制品：成分纖維素，以山毛櫸、桑葉為原料加工而成，多用作改進(jìn)食品的結(jié)合劑、 穩(wěn)定劑和潤(rùn)滑劑。

1.4.2國(guó)內(nèi)對(duì)膳食纖維的研究現(xiàn)狀

我國(guó)對(duì)膳食纖維的提取技術(shù)研究、應(yīng)用研究和生產(chǎn)尚處于起步階段。大體可分為四個(gè)方面[2’

20]

1)膳食纖維對(duì)人體生理功能的研究，如防治冠心病、治療肥胖癥、預(yù)防髙血壓、治療糖尿病和 抗胃腸癌癥、抗氧化、清除自由基等。

1993年吳杰等1211以5%魔芋精粉、果膠、褐藻膠或瓊脂飼喂高脂型大鼠，發(fā)現(xiàn)四種膳食纖維 均能有效降低動(dòng)物空腹血清中總膽固醇TC含量，降低肝脂水平，促進(jìn)腸道膽汁酸的排泄。1996 年王常青等[22]報(bào)道，以含6%豆渣纖維或果膠飼料飼喂大鼠，可使動(dòng)物血清TC和低密度脂蛋白膽 固醇(LDL-C)顯著降低(P<0. 01),且血液黏度及血小板聚集率也降低(P<0.05),而6%純纖維素 組大鼠未顯示出以上作用。王亞偉[231等給45名糖尿病人分組食用添加膳食纖維和低聚糖的麻性 餅干，經(jīng)過(guò)一個(gè)月的臨床治療發(fā)現(xiàn)，對(duì)糖尿病人的空腹血糖、餐后血糖和血膽固醇的降低有一定 的作用。

我國(guó)國(guó)家營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)2000年提出：成年人膳食纖維適宜攝入量為30.2 g/d。

2)關(guān)于膳食纖維資源分布和農(nóng)副產(chǎn)品綜合利用研究[24]。

目前，我國(guó)較廣泛的膳食纖維資源，主要集中于玉米鼓皮纖維、小麥鉄皮纖維、大豆纖維、 甜菜纖維和魔芋纖維等品種。

3)完善和提高膳食纖維工業(yè)提取方法研究，但對(duì)于膳食纖維改性研究較少。

目前的提取方法大多限于實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)用，而對(duì)于適于工業(yè)化生產(chǎn)的提取方法還需對(duì)提取工藝 進(jìn)一步完善。

4)膳食纖維在食品加工中的應(yīng)用研究。

產(chǎn)品的應(yīng)用往往是通過(guò)從原料中提取膳食纖維后，一種作為營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑添加在面包、面條等 主食中或者餅干、奶粉等產(chǎn)品中，另一種作為添加劑少量添加于飲料、冰淇淋等食品中。

1.5小結(jié)

從國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀可以看出，盡管對(duì)于膳食纖維基礎(chǔ)理論的研究較多如對(duì)膳食纖維定義和 物化特性的完善、膳食纖維分析方法的規(guī)范和改進(jìn)，為膳食纖維的應(yīng)用提供了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)， 同時(shí)從營(yíng)養(yǎng)學(xué)和膳食平衡方面，人們也越來(lái)越重視對(duì)膳食纖維的攝入，開(kāi)發(fā)了許多富含膳食纖維 的產(chǎn)品，但是功能性產(chǎn)品的功效還需進(jìn)一步完善，目前在膳食纖維的應(yīng)用研究中尚存在如下問(wèn)題:

1.我國(guó)雖然有著豐富的膳食纖維資源，但是膳食纖維的提取技術(shù)大多只限于實(shí)驗(yàn)室階段，很難 實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，特別是從原料中分別精提可溶性和不可溶性膳食纖維的工藝還需進(jìn)一步完 

善，且提取的產(chǎn)量無(wú)法滿(mǎn)足工業(yè)化生產(chǎn)的要求。

2.膳食纖維在臨床上的應(yīng)用，為研究膳食纖維的生理功能提供了很好的依據(jù)。而對(duì)于不同種類(lèi) 的膳食纖維在濕狀態(tài)下的空間結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)對(duì)其自身物化特性的影響，以及膳食纖維的物 化特性與生理功能之間的關(guān)系研究甚少。

3.在食品生產(chǎn)方面，用于營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化劑的低端產(chǎn)品較多，而對(duì)于原料易得，價(jià)格便宜，加工方法 簡(jiǎn)便、科學(xué)，又能夠不影響食品口感、外觀(guān)，且易于被人體所利用的優(yōu)質(zhì)膳食纖維產(chǎn)品的研 究較少。

4.在保健品方面，目前的功能產(chǎn)品中往往只標(biāo)明總膳食纖維的含量，而對(duì)其中的可溶性膳食纖 維和不可溶膳食纖維的含量和比例未作說(shuō)明，這就很難判斷出總膳食纖維中可溶性和不可溶 膳食纖維各自發(fā)揮作用的情況，對(duì)于產(chǎn)品更新?lián)Q代和功能的完善不利。

5.膳食纖維的改性研究尚處于摸索階段，改性手段和工藝條件的選擇比較單一，改性后對(duì)于膳 食纖維物化特性的改善程度有限、穩(wěn)定性不好。且目前的對(duì)于膳食纖維的改性工藝條件復(fù)雜, 影響因素較多。 

第二章.研究方案確定

2.1研究目的

隨著生活水平的提高，人們對(duì)髙熱量、高蛋白和高脂肪食品和精細(xì)食品攝入量大大增加，而 膳食纖維的攝取量相對(duì)減少，從而忽略了膳食營(yíng)養(yǎng)的平衡性。營(yíng)養(yǎng)學(xué)家調(diào)查表明，由于人們攝取 膳食纖維的不足而引起的高血脂、肥胖癥、膽結(jié)石、脂肪肝、糖尿病及腸癌等“文明病”在各地 時(shí)有發(fā)生。近年來(lái)，由于這類(lèi)疾病在我國(guó)呈上升趨勢(shì)，人們?cè)絹?lái)越注意飲食對(duì)自身健康的影響。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀可以看出，膳食纖維已經(jīng)被列為繼傳統(tǒng)的六大營(yíng)養(yǎng)素，即蛋白質(zhì)、脂 肪、水、礦物質(zhì)、維生素、碳水化合物之后，能夠平衡人體營(yíng)養(yǎng)狀況，調(diào)節(jié)機(jī)體功能的“第七類(lèi) 營(yíng)養(yǎng)素”。還有營(yíng)養(yǎng)學(xué)家將其列為不能提供能量，也不能提供營(yíng)養(yǎng)輔助作用，而可調(diào)節(jié)腸胃消化 功能的“第三類(lèi)營(yíng)養(yǎng)素'

我國(guó)有豐富的、可利用的膳食纖維資源，但是人們對(duì)于膳食纖維的攝入僅限于從水果、蔬菜、 谷物等天然食品中不自覺(jué)的攝取。通常谷物食品含膳食纖維較高，全麥面為6%、精面為2%,糙 米為1%、精米為0.5%,蔬菜、水果中膳食纖維含量分別為3%和2%。研究表明，天然食品中的 膳食纖維含量和性質(zhì)，因品種、生長(zhǎng)條件、成熟程度和其他因素等存在著明顯差別，所以單靠人 們每日吃飯是無(wú)法計(jì)算膳食纖維攝入量的。而現(xiàn)有的膳食纖維食品都是經(jīng)簡(jiǎn)單的提取后，強(qiáng)化到 饅頭、面條、餅干、奶粉等產(chǎn)品中，或者作為添加劑少量添加于飲料、冰琪淋等食品中，但要受 生產(chǎn)工藝的嚴(yán)格限制，且對(duì)不同種類(lèi)的膳食纖維的添加量要求不同，添加后的效果也不同15 24]。 通?？扇芘c不可溶膳食纖維的添加比例為：可溶性膳食纖維為0.3-0.5%,不可溶膳食纖維添加量 為2~5%。饅頭中膳食纖維添加量一般為面粉的6% (葡甘聚糖含量較髙的為0.3--0.5%)，面條中 膳食纖維添加量一般為5% (葡甘聚糖含量較高的為0.3-0.5%)。

此外，目前在食品成份表中僅列有“總膳食纖維”的含量，其含量是用酸、堿液處理后產(chǎn)品 中所剩的纖維部分，測(cè)定結(jié)果遠(yuǎn)低于用酶法測(cè)定的膳食纖維含量，有的甚至僅為其含量的一半或 更低，所以單按食品成分表中標(biāo)注的含量攝入也無(wú)法保證人體每日對(duì)膳食纖維的攝取量。而含量 達(dá)標(biāo)的髙品質(zhì)膳食纖維產(chǎn)品在市場(chǎng)上則相對(duì)缺乏。

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平逐漸提高，膳食中缺乏纖維素的情況也日趨嚴(yán)重，開(kāi)發(fā)品質(zhì) 優(yōu)良的膳食纖維產(chǎn)品，對(duì)于改善目前的膳食狀況起著重要的推動(dòng)作用。由于膳食纖維中的可溶和 不可溶性成分的比例，對(duì)產(chǎn)品的物性有很大的影響，同時(shí)膳食纖維素的物化特性又影響膳食纖維 產(chǎn)品的生理功能，因此研究可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維的物化特性，是開(kāi)發(fā)高品質(zhì)臘食 纖維產(chǎn)品的重要依據(jù)。

研究表明，膳食纖維產(chǎn)品中可溶性和不可溶性成分由于其分子結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)的不同，發(fā)揮 著不同的生理功能，其防病機(jī)理可以概括為B5~w]:

1.可溶性膳食纖維吸水后溶脹，形成蓬松的海棉狀，增大了與消化物的接觸面積；溶脹后的水 溶性膳食纖維溶膠，可在腸道內(nèi)形成液膜，阻止消化物和腸壁接觸；溶膠特有的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)增 強(qiáng)了對(duì)消化物的吸附能力，從而降低營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收速率，平緩吸收髙峰，消減糖尿病人的 餐后血糖峰值；可溶性膳食纖維還可提高腸內(nèi)物質(zhì)的下行速度，提高糞便的含水率，加速排 便，預(yù)防便秘；另外，溶膠特有的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可包圍膽酸，阻止小腸對(duì)膽酸的吸收，降低了人

體中膽酸向膽固醇的轉(zhuǎn)化量。

2.不溶性瞎食纖維可吸水溶脹，溶脹后體積膨脹較大，對(duì)腸道產(chǎn)生容積作用，易引起飽腹感。 同時(shí)，由于不可溶性纖維的存在，增大了與腸道的摩擦力，從而影響了機(jī)體對(duì)食物其他成分 的消化吸收，使人不易產(chǎn)生饑餓感。此外，不溶性膳食纖維的固態(tài)特性稀釋了大腸中致癌物 濃度，使腸道得到清理，可緩解便秘及預(yù)防結(jié)腸癌。

可見(jiàn)，為了發(fā)揮膳食纖維的綜合保健作用，一#希望膳食纖維產(chǎn)品同時(shí)具有可溶性和不可溶 性勝食纖維的雙重特性。

基于膳食纖維對(duì)人體的重要作用和目前人們的健康狀況，研究開(kāi)發(fā)品質(zhì)優(yōu)良的膳食纖維產(chǎn)品 乃當(dāng)務(wù)之急。由普通臘食纖維向髙品質(zhì)膳食纖維轉(zhuǎn)化涉及到膳食纖維的多功能轉(zhuǎn)化問(wèn)題，對(duì)于其 中可溶性及不可溶性膳食纖維的種類(lèi)、分子結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)，及兩者的比例、濃度都有較高的要 求。從食品角度來(lái)看，產(chǎn)品原料的物化特性，如黏度、持水率、膨脹率、持油力、色澤、粒度等 性質(zhì)會(huì)影響產(chǎn)品的感觀(guān)品質(zhì)和生產(chǎn)工藝。從臨床醫(yī)學(xué)角度來(lái)看，膳食纖維的黏度、表面張力、持 水率會(huì)影響膳食纖維的吸附和填充作用等生理功能，從而影響人們餐后的質(zhì)傳遞過(guò)程，對(duì)研究其 降糖、降膽固醇和預(yù)防心血管病等疾病的機(jī)理有著重要意義。

2.2膳食纖維改性的研究現(xiàn)狀及局限性

基于我國(guó)現(xiàn)有天然膳食纖維原料在物性上的不足，采用盡可能簡(jiǎn)單科學(xué)的加工方法，獲得口 感和外觀(guān)優(yōu)良、利用方便的高品質(zhì)膳食纖維產(chǎn)品乃當(dāng)務(wù)之急，改性是解決這一問(wèn)題的一個(gè)技術(shù)成 熟有效的途徑。

目前常用的改性方法有化學(xué)和物理改性?xún)煞N。

2.2.1化學(xué)改性

化學(xué)改性一般有兩種方法，一種是堿處理法，另一種是羧甲基化的改性方法。

2.2.1.1堿處理法

堿處理法是通過(guò)調(diào)節(jié)溶液的pH值和溫度，用不同濃度的堿液在不同溫度下處理膳食纖維原 料，使其糖苷鍵斷裂產(chǎn)生新的還原性末端，并使膳食纖維大分子的聚合度下降，部分轉(zhuǎn)化為非消 化性的多糖，來(lái)改變?cè)系墓δ芴匦?bull;但是此法的改性條件不易選擇，改性后的膳食纖維透明度 較差，黏度的穩(wěn)定性不夠理想。且這種方法對(duì)于不可溶性膳食纖維的改性?xún)H限于纖維的糖苷鍵發(fā) 生了斷裂，使分子中原有的長(zhǎng)鏈大分子結(jié)構(gòu)斷裂成短鏈分子，更易于被腸道菌群所發(fā)酵，而并不 能使其轉(zhuǎn)化為可溶性膳食纖維，賦予可溶性膳食纖維的物化性質(zhì)，因此黏度、持水率的提高都很 有限。

2.2.1.2羧甲基化法

羧甲基化法是根據(jù)纖維素的分子結(jié)構(gòu)中存在的少量游離羥基，用氣代烷酸或乙醛酸在氫氧化 鈉的堿性環(huán)境中發(fā)生雙分子親和取代反應(yīng)，形成醚鍵，而實(shí)現(xiàn)羧甲基化，來(lái)提髙其溶解性，持水 率等物化指標(biāo)。其主要反應(yīng)為：纖維素與盡氧化鈉水溶液反應(yīng)生產(chǎn)喊纖維素，堿纖維素與氣乙酸 (或氣乙酸鈉)進(jìn)行醚化反應(yīng)生成CMC;化學(xué)反應(yīng)式如下[301: [QHTOZ (OH) 3]n+nClCH2C00H+2nNa0H-^[C6H702 (OH) 20CH2C00Na]n+nNaCl+2nH20 研究表明，將麥草堿法制漿黑液中提取的變性半纖維素為原料，在80%乙醇介質(zhì)中與一氣醋 酸、氧氧化鈾進(jìn)行羧甲基化反應(yīng)，制得得羧甲基變性半纖維素產(chǎn)品，取代度高、特性穩(wěn)定，經(jīng)多 次藥理實(shí)驗(yàn)證實(shí)，能顯著提高機(jī)體的免疫功晞[31)。采用羧甲基化法將豆渣中提取的膳食纖維羧甲 基化，改性后的羧甲基膳食纖維隨取代度的提高，水溶性顯著提高，當(dāng)取代度為0.9時(shí)水溶性可 達(dá)到最髙值。在物化特性上，羧甲基膳食纖維的持水率、結(jié)合水力和粘性有所增加，但膨脹率有 所下降，對(duì)結(jié)合油力、乳化活性、乳化穩(wěn)定性無(wú)明顯的影響，經(jīng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)羧甲基化后的豆?jié)O 膳食纖維的降糖作用明顯增強(qiáng)[32]。

但是羧甲基化法對(duì)實(shí)驗(yàn)條件要求高，反應(yīng)步驟復(fù)雜。

首先，羧甲基的引入與氯化物和氫氧化鈉用量密切相關(guān)，通常氯化物和氫氧化鈉的用量越髙 越有利于增加取代度，但會(huì)提高實(shí)驗(yàn)成本。且游離氧氧化鈉含量高，易有副反應(yīng)發(fā)生，副反應(yīng)程 度取決于堿纖維素組成中游離堿含量和水的比例——游離堿含量愈高，副反應(yīng)愈多：含水比例愈 大，堿纖維素水解愈大。醚化過(guò)程中，雙氧水的用量也要適中，用量太大會(huì)使纖維素過(guò)度降解[MW]。

其次，受反應(yīng)條件的影響大。體系的含水量對(duì)取代度的影響較大。實(shí)驗(yàn)表明，水含量小于8% 或大于15%,取代度均明顯下降。這是因?yàn)樗欠磻?yīng)必要的介質(zhì)，含水量太低，對(duì)纖維素膨脹及 氣氧化鈉的擴(kuò)散不利，從而影響產(chǎn)品了取代度；但水分過(guò)大一方面使盡氧化鈾濃度過(guò)低，另一方 面導(dǎo)致生成的羧甲基纖維素會(huì)因溶脹形成凝膠包覆纖維素，都不利于反應(yīng)的深入和取代度的提高

[35]

〇

再次，取代度和取代基分布的均一性對(duì)其性能和應(yīng)用有很大的影響，例如會(huì)影響?hù)燃谆?產(chǎn)物的溶解性、持水率、流變性和抗酶解性等[36]。

最后，原料本身的性質(zhì)，如羧基的含量及分布、分子的分支結(jié)構(gòu)等，對(duì)取代度的影響也較大。 中低取代度的產(chǎn)品，羧甲基化后的纖維素吸水速率較低，在水中分散緩慢，需不間斷攪拌、浸泡。 且羧甲基纖維素通常要以鈉鹽的形式存在水溶性才會(huì)更好[37' w。

2.2.2物理改性

目前采用的物理改性方法通常采用機(jī)械降解處理法。一種方法是擠壓蒸煮法，另一種方法是 微細(xì)化加工。

2.2.2.1擠壓蒸煮法

擠壓蒸煮法是在高溫高濕條件下物料在擠壓機(jī)筒內(nèi)通過(guò)強(qiáng)烈剪切、高溫蒸煮等作用，使纖維 大分子部分降解轉(zhuǎn)化為非消化性的可溶性多糖的處理方法。

研究表明，擠壓法可提髙豆渣膳食纖維中可溶性膳食纖維含量，通過(guò)測(cè)定擠壓前后不可溶性 纖維素、半纖維素及可溶性膳食纖維的含量發(fā)現(xiàn)，擠壓后可溶性膳食纖維的增加量和纖維素、半 纖維素的損失量幾乎相等，證明了擠壓后所增加的可溶性膳食纖維主要從纖維素和半纖維素的降 解而來(lái)tM];擠壓法還可提高豆渣中不可溶性膳食纖維的膨脹力和可溶性膳食纖維的黏度[4〇]。擠壓 改性對(duì)蔗渣膳食纖維組成、含量、物化性質(zhì)有一定影響，經(jīng)擠壓蒸煮處理后的蔗渣膳食纖維內(nèi)部 組成成分得以調(diào)整和重組，部分不溶性阿拉伯木聚糖會(huì)溶解或斷裂某些連接鍵轉(zhuǎn)變成可溶性阿拉 伯木聚糖，其物化性質(zhì)也發(fā)生了不同程度的變化，但纖維的聚合結(jié)構(gòu)并沒(méi)有發(fā)生深度降解或破壞

10 

對(duì)擠壓前后不溶性膳食纖維影響葡萄糖體外擴(kuò)散情況的研究表明，擠壓使不溶性膳食纖維 變得更粘稠，使擠出纖維包裹其他成分的能力增強(qiáng)，從多種原料中提取的不溶性膳食纖維在擠壓 后均具有抑制葡萄糖擴(kuò)散的能力[«]。

但擠壓蒸煮這種物理降解的處理效果與選擇的擠壓機(jī)類(lèi)型、處理?xiàng)l件有很大關(guān)系。中等強(qiáng)度 的擠壓處理會(huì)提高膳食纖維的持水力和膨脹力，增強(qiáng)其生理活性的發(fā)揮。但是在髙強(qiáng)度條件下擠 壓蒸煮，纖維物料的天然組織結(jié)構(gòu)被較大程度的破壞，使持水力反而下降。而且不同種類(lèi)的原料 經(jīng)不同溶劑處理物性變化差異較大。上述的研究結(jié)果中均表明，擠壓對(duì)纖維素的結(jié)晶結(jié)構(gòu)沒(méi)有明 顯的破壞。

袞 2.2.2.2微細(xì)化加工

微細(xì)化加工是通過(guò)機(jī)械的研磨、剪切作用，使大分子發(fā)生分子內(nèi)部的化學(xué)鍵斷裂，降低了顆 粒的形狀和粒度，增大了顆粒的比表面積。最好的微細(xì)化加工可破壞分子的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，使微粒的 晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生由晶體向非晶態(tài)的轉(zhuǎn)化，達(dá)到改善原料物化特性的目的。目前采用的微細(xì)化方法通 常有三種，即磨介式粉碎、沖擊式粉碎法、轉(zhuǎn)輥式粉碎

’微細(xì)化加工目前在淀粉的深加工上取得較廣泛的應(yīng)用。配制型膳食纖維素溶膠結(jié)構(gòu)及傳質(zhì)特性的研究，機(jī)械球磨粉碎是磨介式粉碎法的一 種，采用機(jī)械球磨對(duì)馬鈴薯淀粉顆粒進(jìn)行微細(xì)化加工，并對(duì)微細(xì)化過(guò)程中馬鈴薯淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu) 的變化特征及規(guī)律進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，在所施加機(jī)械能的作用下，馬鈴薯淀粉的結(jié)晶結(jié)構(gòu)經(jīng) 歷了從量變到質(zhì)變的過(guò)程，即顆粒細(xì)化的同時(shí)結(jié)晶結(jié)構(gòu)也受到破壞，先是結(jié)晶尺寸變小、結(jié)晶度 降低，而后產(chǎn)生晶格缺陷，最終由多晶態(tài)轉(zhuǎn)變成非晶態(tài)，證明機(jī)械力化學(xué)效應(yīng)對(duì)淀粉顆粒具有非 ^晶化作用。由此可見(jiàn)，淀粉在機(jī)械粉碎過(guò)程中，不僅顆粒粒度發(fā)生變化，而且結(jié)晶結(jié)構(gòu)也發(fā)生顯

著變化，且馬鈴薯淀粉的物化特性也發(fā)生了變化，如馬鈴薯淀粉的糊化溫度隨粉碎時(shí)間的延長(zhǎng)而 降低，糊化相變吸熱峰逐漸消失，水分相變吸熱峰增強(qiáng)[<6]。

氣流式超微粉碎技術(shù)是沖擊式粉碎的一種，利用氣流式超微粉碎技術(shù)將鮮骨多級(jí)粉碎加工成 超細(xì)骨粉，能保持95%以上的營(yíng)養(yǎng)素，營(yíng)養(yǎng)成分易被人體吸收。骨髄粉可以作為添加劑，制成髙 鈣髙鐵的骨粉系列食品，具有獨(dú)到的營(yíng)養(yǎng)保健功能[<<]。

上述的方法在干狀態(tài)下進(jìn)行微細(xì)化加工方面都取得了良好的效果。而對(duì)于纖維含量較高的產(chǎn) 品，特別是不可溶性膳食纖維含量高的產(chǎn)品，受纖維顆粒粒度、形狀和表面狀態(tài)及纖維分子排列 狀態(tài)和結(jié)晶狀態(tài)的影響，采用上述千式微細(xì)化粉碎的方法施加作用力困難，很難破壞物性堅(jiān)、韌 的纖維結(jié)構(gòu)，作用力僅僅能使纖維顆粒的大小、形狀和表面狀態(tài)發(fā)生改變，而且能耗大、溫升高。 >*通常要采用濕法微細(xì)化加工的方法，才能滿(mǎn)足對(duì)膳食纖維微細(xì)化的加工要求，而上述這三種方法

在濕法加工上均有一定的局限性，很難產(chǎn)生如此強(qiáng)大的剪切、摩擦和擠壓力的破壞作用，對(duì)設(shè)備 的要求過(guò)髙。

2.3研究思路

從上面的分析可以看出，常規(guī)生產(chǎn)的膳食纖維產(chǎn)品，可溶性膳食纖維的含量較低，而現(xiàn)有對(duì) 不可溶性膳食纖維的改性方法往往差強(qiáng)人意，工藝條件復(fù)雜，成本較髙，影響改性的因素復(fù)雜， 改性效果不甚理想且加工代價(jià)偏高。

如果能夠利用現(xiàn)有豐富的天然膳食纖維資源，通過(guò)簡(jiǎn)單的工藝來(lái)獲得一種物化特性?xún)?yōu)良的膳

11

食纖維素，讓它同時(shí)具有可溶性和不可溶性膳食纖維的雙重功效，在物化特性上又能達(dá)到1+1>2 的增效作用，將是一種簡(jiǎn)單實(shí)用、經(jīng)濟(jì)可行的思路。

復(fù)配改性是指根據(jù)單體的性質(zhì)和功能，將兩種或兩種以上功能互補(bǔ)或有協(xié)同作用的單體按適 當(dāng)?shù)谋壤龔?fù)合，從而制成一種能在某種產(chǎn)品寧獨(dú)立地?fù)?dān)當(dāng)某一項(xiàng)功能的復(fù)合物，這種復(fù)合物與單 體相比具有十分顯著的優(yōu)點(diǎn)[47’<8]。

復(fù)配改性的優(yōu)點(diǎn)有：

1.復(fù)配改性是一個(gè)物理過(guò)程，不需要添加任何試劑來(lái)輔助改性，在完全不破壞原有膳食纖維的 天然結(jié)構(gòu)的前提下，讓兩種或多種在分子結(jié)構(gòu)及物化特性上有互補(bǔ)性的物質(zhì)在一定比例下復(fù) 配，從而取得比單品更優(yōu)質(zhì)的特性。

2.復(fù)配所需的中間產(chǎn)物均為己有產(chǎn)物，所以根據(jù)要求運(yùn)用比較簡(jiǎn)單的方法，就可以生產(chǎn)出所需 產(chǎn)品，降低了生產(chǎn)成本。

3.復(fù)配后的復(fù)合物仍然按照原有的生產(chǎn)工藝和流程生產(chǎn)，提髙了生產(chǎn)效率，且生產(chǎn)的產(chǎn)品根據(jù) 復(fù)配比例的不同，品種繁多。

4.復(fù)配產(chǎn)品均具有協(xié)同或者疊加作用，可以提高產(chǎn)品的性能與品質(zhì)，且安全性均有保證。.. 復(fù)配技術(shù)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、建筑業(yè)和農(nóng)業(yè)中。工業(yè)上，在塑料助劑的生產(chǎn)中采用復(fù)

配技術(shù)生產(chǎn)復(fù)合助燃劑和抗氧劑，取得了良好的效果。使用單一的阻燃劑往往需加入的量很大， 才能起到阻燃作用，而將兩種或多種阻燃劑進(jìn)行復(fù)配時(shí)，阻燃效果大大增強(qiáng)，且可以減少阻燃劑 的用量，如聚烯烴阻燃時(shí)，為達(dá)到同樣的阻燃效果需添加5wt%的P或40 wt%的C1或20 wt%的 Br,而采用P、Br復(fù)合時(shí)，只需0.5wt%的P和0.7wt%的BrM。以復(fù)配技術(shù)制成的復(fù)合抗氧劑， 比單一抗氧劑的性能有了明顯的提髙，它抗氧化活性髙，揮發(fā)性低，特別適用于高溫加工，是優(yōu) 良的塑料抗氧劑和水解穩(wěn)定劑。在塑料中加入少量復(fù)合抗氧劑即能有效地制止塑料降解。在建 筑業(yè)中，復(fù)配技術(shù)己應(yīng)用于混凝土耐久性的改善，混凝土的耐久性受混凝土水化熱、抗水滲透性 能、抗氯離子滲透性能、抗碳化性能以及抗凍性能影響，研究表明:混凝土中摻加礦粉，可降低 漿體水化熱，大幅提高混凝土的抗水滲透性能，顯著提髙混凝土抗氣離子滲透性能，尤其是采用 礦粉和粉煤灰復(fù)配技術(shù)結(jié)合引氣劑的使用效果更加[5"。在農(nóng)業(yè)方面，農(nóng)藥復(fù)配技術(shù)己成為農(nóng)藥企 業(yè)開(kāi)發(fā)農(nóng)藥新品種的重要途徑，復(fù)配后的農(nóng)藥在害蟲(chóng)的殺滅和防治上均有增效作用[62]。

在食品方面，復(fù)配技術(shù)在乳化劑改性和多糖凝膠化方面的研究較多。凝膠化性質(zhì)是多糖大分 子生物功能的重要方面，在多糖凝膠化的研究中，黃原膠和魔芋粉均為非凝膠多糖，但是它們?cè)?一定條件下復(fù)配可以得到凝膠，并有1+1>2的增膠作用。通過(guò)FTIR分析復(fù)合體系的相容程度， 兩種髙聚物復(fù)配后羥基伸縮振動(dòng)峰增強(qiáng)并向低波數(shù)方向發(fā)生位移，那么分子間的氫鍵增強(qiáng)，即分 子間相互作用增大，表現(xiàn)為凝膠化能力提髙，凝膠強(qiáng)度明顯增大，分析其機(jī)理可能是因?yàn)辄S原膠 是具有羧基的一種陰離子多糖，具有類(lèi)似纖維的骨架結(jié)構(gòu)，分子中的糖醛酸鍵和COCT與魔芋葡 甘聚糖形成分子間氛鍵所致。在多糖凝膠的黏度和耐鹽性的研究中，黃原膠與刺槐豆膠復(fù)配 生成的凝膠的黏度和耐鹽性顯著提髙，刺槐豆膠與黃原膠相互作用的機(jī)理與剌槐豆膠半乳甘露聚 糖的精細(xì)結(jié)構(gòu)有關(guān)。1, 6連接的a-D-吡喃半乳糖群在1, 4連接的D-甘露糖主鏈上的分布稱(chēng)為 半乳甘露聚糖的精細(xì)結(jié)構(gòu)。通過(guò)透射電鏡對(duì)刺槐豆膠的觀(guān)察，研究認(rèn)為，刺槐豆膠的精細(xì)結(jié)構(gòu)由 “毛發(fā)區(qū)”和“光滑區(qū)”交替組成，其中D-半乳糖分布密集的區(qū)域稱(chēng)為“毛發(fā)區(qū)”，連續(xù)的沒(méi)有 被取代的D-甘露糖區(qū)域稱(chēng)為“光滑區(qū)”，黃原膠與刺槐豆膠的結(jié)合區(qū)位于半乳甘露聚糖的“光滑

12 

區(qū)”，二者結(jié)合形成三維的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，水分子充滿(mǎn)網(wǎng)眼內(nèi)，‘‘毛發(fā)區(qū)”使結(jié)合的分子懸浮在水溶液 中而不發(fā)生沉淀現(xiàn)象，從而使復(fù)配膠的黏度大幅度提高[56]。

我國(guó)天然可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維的原料來(lái)源豐富、安全、對(duì)人體無(wú)副作用，在 分子結(jié)構(gòu)上有些可溶性膳食纖維與不可溶性膳食纖維具有天然的互補(bǔ)性。根據(jù)上面的研究，采用 復(fù)配改性來(lái)完善膳食纖維的功能就成了一種簡(jiǎn)單易行，科學(xué)有效的改性方法。

馬正偉等做了復(fù)合膳食纖維對(duì)高脂血癥大鼠腸道形態(tài)結(jié)構(gòu)及功能的影響的研究，配制型膳食纖維素溶膠結(jié)構(gòu)及傳質(zhì)特性的研究，結(jié)果表明， 由不同比例的可溶性纖維及不可溶性纖維構(gòu)成的復(fù)合膳食纖維在降低高膽固醇血癥大鼠血清中 TC、LDC-C、升高HDL-C的同時(shí)可使大鼠小腸壁重量增加，并且隨可溶性和不可溶性膳食纖維 比值的增加，大鼠小腸壁重量呈增加的趨勢(shì)[m。宋揚(yáng)等在用纖維素、果膠、海藻酸鈉三者兩兩復(fù) 氣配后，和三種單一膳食纖維對(duì)高脂血癥大鼠體內(nèi)脂類(lèi)含量影響實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，各種膳食纖維均可不

同程度降低大鼠體內(nèi)脂類(lèi)含量，其中可溶性膳食纖維效果優(yōu)于不可溶性膳食纖維，復(fù)合膳食纖維 的效果又優(yōu)于單一的膳食纖維[58'591。

 

綜上所述，本次研究中擬利用現(xiàn)有的天然可溶性膳食纖維與不可溶性纖維素進(jìn)行復(fù)配，利用 可溶性膳食纖維在水中可緩慢溶脹、體積膨脹率高、形成的溶膠黏度髙、吸附和包埋能力強(qiáng)的特 性，彌補(bǔ)不溶性膳食纖維在物性上的不足，在不破壞原有纖維結(jié)構(gòu)的同時(shí)，達(dá)到改善其物化特性 的目的。同時(shí)，可溶性膳食纖維溶膠特有的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，能夠使分散性很強(qiáng)的不可溶性纖維素嵌合 到網(wǎng)狀可溶性膳食纖維的微孔中，形成一種固、膠、液混合的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（如圖2-1)，得到 同時(shí)具備可溶、不可溶性膳食纖維物性的配制型膳食纖維素，使其在物化性質(zhì)上較單質(zhì)原料有明 顯改善。

圖2-1配制型臘食纖維素結(jié)構(gòu)構(gòu)想圖

Fig2-1 The structure of formulated dietary fiber

通過(guò)測(cè)定配制型膳食纖維素的黏度、表面張力、膨脹率和持水率的變化，驗(yàn)證通過(guò)復(fù)配可完 善纖維素物化特性的論斷。采用掃描電鏡觀(guān)察復(fù)合溶膠的空間結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證可溶性膳食纖維與不可 溶纖維素在空間結(jié)構(gòu)上的互補(bǔ)性是物化特性得到改善的直接原因。在復(fù)合溶膠結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)的 研究的基礎(chǔ)上，推測(cè)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在復(fù)合溶膠中的傳遞特性，并通過(guò)體外模擬質(zhì)傳遞實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證這一 推斷的合理性，并概括營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在復(fù)合溶膠中的傳遞規(guī)律。

13

第三章.配制型膳食纖維素溶膠結(jié)構(gòu)及物性 3.1天然膳食纖維主要產(chǎn)品

不可溶性膳食纖維（IDF)包括纖維素、木質(zhì)素和部分半纖維素。多存在于谷物或豆類(lèi)等植 物性原料中[1]。

纖維素是由P—吡喃葡萄糖基通過(guò)P (1-4)糖苷鍵結(jié)合的巨型分子長(zhǎng)鏈，其聚合度大約是數(shù) 千，常稱(chēng)為“結(jié)晶型聚合物”（如圖3-1)»它是細(xì)胞壁的主要構(gòu)成物質(zhì)。由于葡聚糖鏈內(nèi)與鏈間 強(qiáng)烈的氫鍵作用力，纖維素分子在植物細(xì)胞壁中呈結(jié)晶狀的微纖維束結(jié)構(gòu)單元，相當(dāng)牢固，只有 通過(guò)物理或化學(xué)的方式破壞分子間的作用力使其斷裂，才能使纖維素的親水性增加。但纖維結(jié)構(gòu) 并不是連續(xù)的，不同結(jié)晶間微纖維排列的規(guī)律差形成非結(jié)晶結(jié)構(gòu)，非結(jié)晶結(jié)構(gòu)內(nèi)的氫鍵結(jié)合力較 弱，易被溶劑破壞。纖維素的結(jié)晶區(qū)與非結(jié)晶區(qū)之間界限不明確，逐漸轉(zhuǎn)變，結(jié)晶區(qū)的直徑約50? 100 A，長(zhǎng)度在 800?1200 A。

 

圖3-1纖維素葡聚糖鏈的結(jié)構(gòu)特征

Fig.3-1 the structural character of p—Dextran of cellulose

半纖維素是帶有各種不均一分支的碳水化合物的聚合物。主鏈的原糖是5C糖和6C糖，在分 支上連有葡萄糖醛酸、麥芽糖、阿拉伯糖、木糖殘基等。半纖維素的種類(lèi)很多，有的可溶于水， 但絕大部分都不溶于水。組成谷物和豆類(lèi)的膳食纖維中的半纖維素，主要是阿拉伯木聚糖、木糖 葡聚糖、半乳糖甘露聚糖和P (1-3, 1—4)葡聚糖等。另外，一些水溶性膠也屬于半纖維素。

木質(zhì)素是由松柏醇、芥子醇和對(duì)羥基肉桂醇三種單體組成的大分子化合物。親水性差，是植 物的結(jié)構(gòu)整體物質(zhì)，天然存在的木質(zhì)素大多與碳水化合物緊密結(jié)合在一起，很難將之分開(kāi)。木質(zhì) 素是沒(méi)有活性的膳食纖維。

天然可溶性膳食纖維(SDF)，包括果膠及親水膠體物質(zhì)如樹(shù)膠及海藻多糖，部分半纖維素等

組分

果膠是以ct (1-4)糖苷鍵連接的聚半乳糖醛酸為骨架鏈的聚合物。主鏈中連有（1-2)鼠 李糖殘基，側(cè)鏈中的部分半乳糖醛酸殘基經(jīng)常被甲基酯化。果膠類(lèi)物質(zhì)主要包括阿拉伯聚糖、半 乳聚糖或阿拉伯半乳聚糖。果膠或果膠類(lèi)物質(zhì)均能溶于水，它們?cè)诠任锢w維中的含量少，但在豆 類(lèi)和果蔬纖維中含量較髙。果膠能形成凝膠，對(duì)維持膳食纖維的結(jié)構(gòu)有重要作用。谷物纖維中所

14

含的果膠能與致癌物質(zhì)結(jié)合，由腸內(nèi)排出[6|'62]。

瓜爾豆膠的化學(xué)成分為半乳甘露聚糖，其結(jié)構(gòu)是主鏈為（1—4)-B-D-甘露糖單位，側(cè)鏈由單 個(gè)的a- D-半乳糖以（1—6)鍵與主鏈相連，每?jī)蓚€(gè)甘露糖單位中有一個(gè)半乳糖單位在C6位與之 相聯(lián)。相對(duì)分子量為20?30萬(wàn).瓜爾豆膠辛水中可緩慢溶脹分散，溶膠黏度很高，能形成一定 強(qiáng)度的水溶性薄膜，可與其他食用膠復(fù)配使用[M^。

阿拉伯樹(shù)膠：一種含有鈣、鎂、鉀等多種陰離子的酸性大分子多糖，分子量50-100萬(wàn)，具 有以阿拉伯半乳聚糖為主的，多支鏈的復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)上還連有2%左右的蛋白質(zhì)。阿拉 伯樹(shù)膠可以分為3個(gè)基團(tuán)，其一是與其功能相關(guān)的阿拉伯半乳聚糖蛋白，另外2個(gè)基團(tuán)分別是阿 拉伯半乳聚糖和糖蛋白。阿拉伯半乳聚糖蛋白是阿拉伯半乳聚糖成分與一個(gè)蛋白鏈相連。阿拉伯 半乳聚糖又是由阿拉伯糖和半乳糖這些支鏈結(jié)構(gòu)組成的，支鏈的末端還連有鼠李糖和葡萄糖醛 酸，因而，每一個(gè)分子都如球狀，而且非常緊密。阿拉伯膠的黏度較低，配置成50%的溶液仍有 流動(dòng)性，它可以和大多數(shù)其他的水溶性膠和淀粉相配伍，也可以和生物堿相配伍混溶應(yīng)用w'661。

海藻酸（Alginic acid)和海藻酸鹽（Alginates)主要是從褐藻的昆部屬Lamiaria hyperborean, Ldigitata、巨藻屬的Macrocystis pyrifera及巖藻屬的Fucus serratrs等品種海藻中提取。海藻酸的 基本結(jié)構(gòu)不同比例的（1—4)鍵相連的B - D -甘露糖醛酸片段和a - L -古洛糖醛酸片段相互聯(lián) 接成的線(xiàn)性大分子多糖，相對(duì)分子量為20萬(wàn)。天然海藻膠是海藻酸（鈣、鎂、鈉、鉀）鹽的混 合物。在食品工業(yè)中海藻酸鹽主要用作凝膠劑和增稠劑。海藻膠透明、堅(jiān)初，具有較寬的結(jié)構(gòu)范 圍和較好的熱穩(wěn)定性，不易脫水收縮^-1。

可溶性和不可溶性膳食纖維的復(fù)配機(jī)理與它們的分子結(jié)構(gòu)有著密切的關(guān)系。因此在品種繁多 的膳食纖維中，選擇來(lái)源廣，產(chǎn)量大，價(jià)格低，與不可溶性纖維素在結(jié)構(gòu)上具有互補(bǔ)性，復(fù)配后 能夠形成良好嵌合、穩(wěn)定性強(qiáng)的原料作為基料進(jìn)行復(fù)配改性，是保證復(fù)配產(chǎn)物品質(zhì)的關(guān)鍵[89~71]。

大豆不可溶性纖維素(SIDF):由P -吡喃葡萄糖基通過(guò)P (1—4)糖苷鍵連接起來(lái)的聚合物， 其聚合度大約是數(shù)千，纖維素呈伸長(zhǎng)的長(zhǎng)鏈無(wú)分支結(jié)構(gòu)。SIDF在水中難以溶解，只能溶脹。SIDF 的不溶性可以增大腸道內(nèi)食糜的空間膨脹體積和與腸道接觸面的摩擦力，因此具有填充、清理及 吸附功能，但單一的不可溶性膳食纖維，持水率有限，黏度較低，成膜性差[72~74]。

瓜爾豆膠：主鏈為（l—4)-B_ D-甘露糖單位，側(cè)鏈由單個(gè)的a- D-半乳糖以(1—6)鍵與主鏈 相連,每?jī)蓚€(gè)甘露糖單位中有一個(gè)半乳糖單位在Ce位與之相聯(lián)，甘露糖對(duì)半乳糖之比為1.8 : 1(約 為2:1)，側(cè)鏈上半乳糖的分布是隨意無(wú)規(guī)則的，其特征為主鍵的一些區(qū)域沒(méi)有半乳糖，而另一 些區(qū)域則是高取代區(qū)，尤其在離子強(qiáng)度很低的情況下，均勻無(wú)半乳糖分支的區(qū)域能通過(guò)氫鍵與某 些線(xiàn)性多糖形成復(fù)合體，產(chǎn)生一定的協(xié)同增效作用。瓜爾豆膠吸水后可充分溶脹，均勻分散于水 相中，形成有一定粘性的溶膠體系，易形成液膜[™'7"。

果膠：由D-半乳糖醛酸殘基經(jīng)a (1—4)鍵相連接聚合而成的酸性大分子多糖并且半乳糖醛酸 Q上的羧基有許多是以甲酯化形式存在，未甲酯化的殘留羧基則以游離酸形式與鉀、鈉、銨、鈣 結(jié)合存在，在Cj或C3的羧基上常帶有乙?；推渌行远嗵侵ф?，如L-鼠李糖、半乳糖、阿 拉伯糖、木糖等•果糖分子不是以直線(xiàn)存在，多呈折疊形式。果膠吸水后充分溶脹，均勻分散在 水中，且吸水速率高于瓜爾豆膠

15

3.2實(shí)驗(yàn)原料的選擇確定

從上面的分析可以看出，配制型膳食纖維素溶膠結(jié)構(gòu)及傳質(zhì)特性的研究，為達(dá)到完善現(xiàn)有天然膳食纖維的物化性質(zhì)、制成高品質(zhì)的膳食纖維 的目的，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)采用原料來(lái)源廣，性?xún)r(jià)比高，在分子結(jié)構(gòu)上有一定互補(bǔ)性、黏度適中，復(fù)配后 能夠達(dá)到協(xié)同增效作用，且復(fù)合物穩(wěn)定性高的原料為實(shí)驗(yàn)基材。

果膠、瓜爾豆膠的分子結(jié)構(gòu)都是多支鏈的大分子多糖，且側(cè)鏈在主鏈上的分布形式不均勻， 側(cè)鏈分布密集的區(qū)域稱(chēng)為毛發(fā)區(qū)，而沒(méi)有側(cè)鏈的區(qū)域稱(chēng)為光滑區(qū)，毛發(fā)區(qū)與光滑區(qū)相間存在。大 豆不可溶性纖維素分子是無(wú)支鏈的近于雙螺旋的長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)。

根據(jù)它們?cè)诜肿咏Y(jié)構(gòu)上的互補(bǔ)性，可推斷果膠、瓜爾豆膠與SIDF復(fù)配，果膠、瓜爾豆膠充 #分吸水溶脹形成一種類(lèi)似蜂窩的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，SIDF顆粒在水中充分伸展，鑲嵌到果膠、瓜爾豆膠

溶膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加密實(shí)，SIDF的嵌入使原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的體積進(jìn)一步溶脹，增 大了其接觸面積和空間膨脹體積，同時(shí)溶膠表面的SIDF分子還有可能與周?chē)苣z中的果膠、瓜 爾豆膠分子形成相互嵌合或相互纏繞的立體結(jié)構(gòu)，而這種結(jié)構(gòu)可進(jìn)一步強(qiáng)化分子間的作用力，有 助于形成質(zhì)地密實(shí)、穩(wěn)定的固、膠、液混合體系。

在濕狀態(tài)下其復(fù)配機(jī)理為，果膠、瓜爾豆膠分子在水中吸水溶脹，充分分散、伸展形成溶膠， SIDF顆粒分散、鑲嵌到溶膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中。溶膠表面的纖維素顆粒與果膠、瓜爾豆膠分子主鏈 上無(wú)半乳糖結(jié)構(gòu)的‘‘光滑區(qū)”通過(guò)氫鍵彼此緊密結(jié)合，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，纖維顆粒被牢牢吸附 在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)表面。這種結(jié)構(gòu)使原來(lái)SIDF懸浮液體系中的水，被瓜爾豆膠和果膠形成的溶膠填充， 體系的黏度增加，摩擦力增大，對(duì)流減緩，質(zhì)傳遞速率降低；同時(shí)原來(lái)在瓜爾豆膠和果膠溶膠網(wǎng) ^狀結(jié)構(gòu)中的水，被纖維顆粒所取代，增加了溶膠體系的膨脹率和致密程度，瓜爾豆膠和果膠分子

結(jié)構(gòu)中的“毛發(fā)區(qū)”雖不能結(jié)合SIDF分子，但“毛發(fā)區(qū)”在水溶液中充分伸展，形成一種支撐 結(jié)構(gòu)，使網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)結(jié)合的SIDF分子懸浮在溶液中而不發(fā)生沉淀現(xiàn)象，從而形成了一個(gè)穩(wěn)定的固、 膠、液混合的三維溶膠體系。

綜上所述，利用大豆不可溶性纖維素與果膠、瓜爾豆膠在結(jié)構(gòu)上的互補(bǔ)性，在水中溶解、分 散特性，以及黏度、溶解性、膨脹率、持水率、表面張力等物性的不同，擬以大豆不可溶性纖維 素（不可溶性纖維素含量>90%)為基本材料，以黏度、表面張力高，成膜性好，較易溶解分散 的天然植物膠——瓜爾豆膠、果膠為輔助材料，在濕狀態(tài)下進(jìn)行復(fù)合，制備質(zhì)地密實(shí)，黏度、表 面張力高，成膜性好，同時(shí)具有水溶性和不可溶性物性的配制型膳食纖維素。觀(guān)察復(fù)合溶膠在 水中的分散性，形成的均勻體系在水中的穩(wěn)定程度，測(cè)定復(fù)合物的黏度及表面張力。再通過(guò)掃描 wA電鏡觀(guān)察經(jīng)真空冷凍干燥后的復(fù)合溶膠的分子結(jié)構(gòu)，推測(cè)出在濕狀態(tài)下，復(fù)合溶膠分子間的空間

嵌合結(jié)構(gòu)及復(fù)配機(jī)理。

16

3.3實(shí)驗(yàn)材料與方法

3.3.1實(shí)驗(yàn)材料

原料 *生產(chǎn)廠(chǎng)家

大豆膳食纖維素(非水溶性纖維素含量>90%)深遠(yuǎn)食品有限公司生產(chǎn)

瓜爾豆膠（食品級(jí)）印度產(chǎn)

果膠北京市化學(xué)試劑公司購(gòu)買(mǎi)

.3.2主要儀器

主要儀器生產(chǎn)廠(chǎng)家

NDJ-79旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)上海昌吉地質(zhì)儀器有限公司

JA1003N精密電子天平上海精密科學(xué)儀器有限公司

Jzhyl-180界面張力儀承德實(shí)驗(yàn)機(jī)有限責(zé)任公司

TDL-5-A離心機(jī)'上海安亭科學(xué)儀器有限公司

JB*3型定時(shí)恒溫磁力攪拌器上海雷茲儀器廠(chǎng)新涇分廠(chǎng)

真空冷凍干燥機(jī)北京博醫(yī)康技術(shù)公司

HITACHIS—570掃描電鏡日本日立公司

3.3.3檢測(cè)參數(shù)及方法

3.3.3.1黏度

采用NDJ-79旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)定。溫度26 1C ,單位Pa-s。

分別選用第II單元、第m單元，根據(jù)原料黏度的不同選擇不同因子的轉(zhuǎn)筒進(jìn)行測(cè)定，轉(zhuǎn)速為 750 r/min。最后的黏度值為所用轉(zhuǎn)筒的因子乘以刻度讀數(shù)。

3.3.3.2表面張力

采用Jzhyl-180界面張力儀測(cè)定，溫度26 *C ,單位N/m。

室溫下測(cè)定原料表面張力，分別測(cè)定三次，取三次平均值作為測(cè)量結(jié)果。

3.3.3.3膨脹率

膨脹率（SW) = {溶脹后體積（ml)-干品體積（ml)} /干品體積（ml)

測(cè)定步驟：取10 ml濃度為0.025 gtol的SIDF溶液（70%、90%)于25 ml量筒中，加水?dāng)?拌并定溶到25 ml,靜置4小時(shí)后讀取分界面下樣品的體積。

3.3.3.4持水率

持水率（WHC) = {樣品濕重（g) —樣品干重（g)} /#品干重（g)

測(cè)定步驟：取10ml濃度為0.025g/ml的SIDF溶液（70%、90%)于50ml離心管中。離心 20 min,分離因數(shù)2775.5,除去上清液后稱(chēng)量濕樣品的質(zhì)量。

17 

3.3.3.5顯微結(jié)構(gòu)

觀(guān)察、了解配制型膳食纖維素溶膠體系中兩種膳食纖維的結(jié)合狀態(tài)。

將配制型膳食纖維素制成0.025 g/ml的溶膠并冷凍升華干燥成干品，采用HITACHIS—570 掃描電鏡觀(guān)察其空間結(jié)構(gòu)。

3.4結(jié)果與分析

3.4.1單一原料的物性檢測(cè)、分析 3.4.1/I S舊F(90%)的物性指標(biāo)

表3-1 SIDF<909J〇的物性指標(biāo) Tab.3-1 The physical properties of SIDF(90%)

原料產(chǎn)品顏色持水率膨脹率黏度（MPa_s) 表面張力（mN/m)

S1DF(90%)白色粉末2. 784. 922.3 70.8

SIDF(90%)在水中不溶解分散，溶液中能夠清晰看到明顯的纖維顆粒漂浮，溶液表現(xiàn)為懸濁 液的一般特性，且纖維顆粒沉降速度較快，靜置10分鐘后即全部沉于水底。在試管中靜置3小 時(shí)后，纖維顆粒少量吸水溶脹，但持水率不高，黏度變化不大。溶液的表面張力較髙，流動(dòng)性強(qiáng)。

3.4.1.2果膠、瓜兒豆膠的物性指標(biāo)

表3-2果膠、瓜兒豆膠的物性指標(biāo)

0Tab.3-2 The physical properties of pectin and guar gum

原料產(chǎn)品顏色黏度（MPa.s)表面張力（mN / m)

瓜兒豆膠淺黃色粉末4.673.3

果膠深黃色針狀粉末2.865.8

果膠、瓜)LS膠均能在水中全部分散，充分溶脹，形成均勻有粘性的溶膠•在試管中靜置3 小時(shí)后，整個(gè)體系中能夠看到鮮明的水相與溶膠體系的分界面，下層為充分溶脹的溶膠體系，上 層為游離液，且經(jīng)過(guò)高速離心處理后，不會(huì)發(fā)生溶膠沉淀析出現(xiàn)象，體系穩(wěn)定性較高•果膠與瓜 爾豆膠相比，吸水速率高于后者，形成的溶膠更均勻。瓜爾豆膠的黏度和膨脹率髙于果膠，濃度 為3%瓜爾豆膠呈凝膠狀，基本喪失流動(dòng)性。兩種膠體的表面張力均較高，其中瓜兒豆膠稍高于 一果膠（如表3-2所示)。兩種溶膠體系的黏度較高，流動(dòng)速度緩慢，易形成液膜，有利于包埋和粘

合其他物質(zhì)。

3.4.2原料的顯微結(jié)構(gòu)觀(guān)察

用于掃描電鏡觀(guān)察的瓜爾豆膠、果膠溶膠及復(fù)合溶膠樣品均為經(jīng)真空冷凍干燥得到的干溶 膠。真空冷凍干燥技術(shù)是將濕物料凍結(jié)至冰點(diǎn)以下，然后在較高的真空環(huán)境下，將固態(tài)水直接轉(zhuǎn) 化為蒸氣的一種干燥方法。真空冷凍干燥制得的樣品能保留原料原有的結(jié)構(gòu)骨架和溶液間隙，故 能夠間接推測(cè)出濕品溶膠的結(jié)構(gòu)。

18

 

 

圖3-2 SIDF(90%)的顯微結(jié)構(gòu)

Fig.3-2 The microstructure of SIDF(90%)

圖3-2為SIDF(90%)顆粒的微觀(guān)結(jié)構(gòu)及顆粒表面狀態(tài)。SIDF(90%)顆粒為棒狀、條狀及塊狀, 形狀不規(guī)則，纖維素顆粒無(wú)分支結(jié)構(gòu)，表面宏觀(guān)上平滑，顆粒尺寸范圍為在水中 呈無(wú)序的立體分散狀態(tài)，除棒狀顆粒表面粘帶有細(xì)小的顆粒外，彼此間無(wú)明顯粘結(jié)，體系呈現(xiàn)懸 濁液的一般特性。盡管體系的對(duì)流作用由于SIDF (90%)顆粒的存在而受阻，但因顆粒間有游離液 存在，質(zhì)傳遞速率降低不明顯，只具有填充、清理及吸附功能，膨脹率、持水率有限，黏度較低， 成膜性差。

圍3-3瓜爾丑膠顆權(quán)的顯微結(jié)構(gòu)及膠狀慫

Fig.3-3 The microstructure and sol station of guar gum

圖3-3為瓜爾豆膠顆粒的顯微結(jié)構(gòu)（左圖）及經(jīng)冷凍干燥后溶膠的分散狀態(tài)（右圖）。瓜爾 一豆膠顆粒多為不規(guī)則的塊狀，組織結(jié)構(gòu)密實(shí)，顆粒尺寸范圍為10~102#nu通過(guò)分析瓜爾豆膠溶

膠升華干燥后的組織發(fā)現(xiàn)，溶膠經(jīng)升華干燥后呈疏松海綿狀，配制型膳食纖維素溶膠結(jié)構(gòu)及傳質(zhì)特性的研究，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較疏松，網(wǎng)眼較大。

19

 

圖3-4果膠顆粒的顯微結(jié)構(gòu)及溶膠狀態(tài) Fig.3-4 The microstructure and sol station of pectin

圖3-4為果膠顆粒顯微結(jié)構(gòu)（左圖）及冷凍干燥后果膠的分散狀態(tài)（右圖）。果膠顆粒呈不 規(guī)則團(tuán)粒狀，顆粒尺寸范圍為1~102/«11。通過(guò)分析果膠溶膠升華干燥后的組織發(fā)現(xiàn)，與瓜爾豆膠 類(lèi)似，果膠溶膠經(jīng)升華干燥后也呈蓬松的海綿狀，形成的網(wǎng)膜厚度更均勻一致，孔隙率更高。

根據(jù)真空冷凍干燥后的樣品不改變?cè)系脑薪Y(jié)構(gòu)和骨架，可推斷，瓜爾豆膠和果膠顆粒在 水中吸水溶脹，充分膨脹，分子間彼此交聯(lián)形成疏松的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，最后均勻分散在水中，形成有 粘性的溶膠體系。從瓜爾豆膠和果膠溶膠的凍干樣品分散狀態(tài)的差異可推斷，瓜爾豆膠分子的吸 水速率較慢，但單個(gè)分子的吸水能力強(qiáng)，膨脹率高，在水中可充分溶脹形成溶膠，不再有明顯的 團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，可均勻分散于水相體系中。而果膠顆粒在水中更易分散，吸水速率比瓜爾豆膠高，形 成的溶膠體系更均勻，但膨脹率低于瓜爾豆膠。

3.4.3配制型纖維素的物性檢測(cè)、分析

3.4.3.1 SIDF(90%)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠的物性指標(biāo)

表3-3 S1DF(90%)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠的物性指標(biāo)

Tab.3-3 The physical properties of complex sol of SIDF(90%) and guar gum

序號(hào)SIDF(90%)與瓜爾豆膠復(fù)合比例黏度（MPa-s)表面張力（mN / m)

CKX4： 02.370.8

CK20： 44.673.3

13： 118. 168.37

23： 259. 171.9

37： 326.572.63

SIDF(90%)與瓜爾豆膠以三種不同配比復(fù)配均能形成黏度較高的溶膠。如表3-3所示，復(fù)合 溶膠較單一 SIDF(90%：)、瓜爾豆膠的黏度均明顯提高。復(fù)合溶膠表面張力雖與兩種單品的表面張 力差別不大，但極易形成穩(wěn)定的薄膜。其中2的效果最好，兩者能達(dá)到較好的鑲嵌和包埋。靜置 一段時(shí)間后的體系中纖維素顆粒和瓜爾豆膠溶膠無(wú)明顯的分離現(xiàn)象，可形成穩(wěn)定、均一的溶膠體

系。

 

20 

3.4.3.2SIDF(90%)與果膠復(fù)合溶膠的物性指標(biāo)

表34 S1DF(90%)與果膠復(fù)合溶膠的物性指標(biāo)比較 Tab.3-4 The p hysical properties of complex sol of SIDF(90%) and pectin

序號(hào)SIDF(90%)與果膠復(fù)合比例黏度（MPa-s)表面張力（mN / m)

CKi4： 02.370.8

CK20： 42.865.8

13： 110. 159.6

23； 227.667.2

37： 315.965. 5

^如表3-4所示，SIDF(90%)與果膠按上述三種配比復(fù)配得到的產(chǎn)物在黏度上比單一成分都有

明顯提高，其中2的效果最好。復(fù)合溶膠的表面張力變化不大。調(diào)和、放置一段時(shí)間后，溶膠體 系出現(xiàn)分層，上層為SIDF與果膠的復(fù)合層，下層為少量（€12%)的纖維素沉淀層，且果膠溶膠 中鑲嵌的纖維素顆粒相對(duì)少。

其原因可推測(cè)為：首先，果膠溶膠對(duì)于SIDF(90%)的吸附作用相對(duì)較差；其次，果膠吸水速 率高且易分散，但單個(gè)分子的吸水能力較低，形成的溶膠體積膨脹率有限，所以溶膠內(nèi)部只能嵌 合—些尺寸較小的纖維素顆粒；再次，果膠溶膠體系的黏度相對(duì)較低，纖維素與果膠顆粒彼此間 連接力不足以承托纖維素顆粒；另外，根據(jù)果膠分子的結(jié)構(gòu)還可推測(cè)：果膠分子的分支結(jié)構(gòu)部分 被酯化，SIDF(90%)分子與果膠網(wǎng)絡(luò)形成氧鍵的能力減弱，形成的復(fù)合體系穩(wěn)定性降低從而出現(xiàn) 沉淀。

^通過(guò)上面的數(shù)據(jù)分析，單一物料的黏度差異可以解釋為：在SIDF(90%)的水相分散體系中，

水充斥于顆粒間，在實(shí)驗(yàn)濃度下，體系的層間滑移阻力主要體現(xiàn)為水的黏度，故黏度較低。同樣 道理，瓜爾豆膠及果膠顆粒吸水溶脹、分散，形成的溶膠體系束縛了大部分的游離水，體系內(nèi)部 的滑移阻力已表現(xiàn)為溶膠特性，盡管溶脹的顆粒間仍有水隔層，但以粒子彼此在空間的相互交叉 和粘合起主導(dǎo)作用，故黏度較高。

上述兩種復(fù)合溶膠黏度大幅度增加可解釋為：在復(fù)合溶膠體系中，果膠和瓜爾豆膠顆粒吸水 溶脹，體積迅速膨脹，連續(xù)攪拌過(guò)程，加速了 SIDF(90%)與果膠、瓜爾豆膠的融合。由于兩種物 料間的吸附作用，SIDF(90%)顆粒間充滿(mǎn)瓜爾豆膠及果膠溶膠，而溶膠體系中也會(huì)嵌入纖維顆粒, 體系就形成固、膠相互絡(luò)合的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這樣原來(lái)單一SIDF(90%)懸濁液中的水被果膠及瓜 爾豆膠溶膠所替代，而單一溶膠體系中顆粒間的水隔層也被纖維素顆粒所填充，由此產(chǎn)生的游離 _水會(huì)進(jìn)一步使果膠和瓜爾豆膠吸水溶脹。這樣物質(zhì)在溶膠層間的流動(dòng)和交叉，需要破壞這種連接

關(guān)系才能實(shí)現(xiàn)，而破壞這種連接所需的作用力遠(yuǎn)高于水隔層間的滑移阻力，因此，表現(xiàn)為復(fù)合溶 膠的黏度成倍增加。黏度的增加使復(fù)合物體系的層間摩擦力增大，對(duì)流作用減緩，成膜性改善， 有利于形成連續(xù)、穩(wěn)定的阻隔層，減緩質(zhì)傳遞速率，從而更有效地發(fā)揮纖維素的生理功效。

3.4.4配制型纖維素的顯微觀(guān)察 3.4A1 SIDF(90%)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠結(jié)構(gòu)

000006 12K\

圖3-5 SIDF(90%)與瓜爾豆膠復(fù)合干溶膠的顯微結(jié)構(gòu) Fig.3-5 The microstructure of dry complex sol of SIDF(90%) and guar gum

圖3-5 (左圖）所示為，SIDF(90%)顆粒分散、鑲嵌到瓜爾豆膠溶膠體系中。纖維素替代了 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的水填充到溶膠體系中，使網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步膨脹，形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)質(zhì)地更加致密。圖3-5(右 圖)所示為，溶膠表面細(xì)小的纖維素顆粒與周?chē)墓蠣柖鼓z溶膠形成相互吸附或相互纏繞的立體結(jié) 構(gòu)，使體系的穩(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng)。 

 

3.4A2 SIDF(90%)與果膠復(fù)合溶膠結(jié)構(gòu)

 

圖3-6 SIDF(90%)與果膠復(fù)合干溶膠的顯微結(jié)構(gòu) Fig.3-6 The microstructure of dry complex sol of SIDF(90%) and pectin

 

圖3-6(左圖)所示為，SIDF(90%)顆粒分散、鑲嵌到果膠溶膠中，使網(wǎng)絡(luò)質(zhì)地更加致密。從 圖3-6(右圖)可以看出在果膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的表面沒(méi)有結(jié)合纖維素顆粒，不能形成相互纏繞的立體結(jié)

22

構(gòu)。這可能是因?yàn)楣z顆粒吸水速率高，但單個(gè)分子的吸水速率有限，顆粒仍然保持了一定的膠 團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，使體系的黏度、膨脹率增加有限，對(duì)纖維顆粒的吸附和連接力相對(duì)較低。

根據(jù)真空冷凍干燥的特點(diǎn)，我們可以推測(cè)復(fù)合物在水中的復(fù)原狀態(tài)為：

在SIDF(90%)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠體系中，瓜爾豆膠顆粒經(jīng)攪拌，在水中緩慢吸水溶脹，彼 此交結(jié)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（如圖3-7A),隨著攪拌時(shí)間和速度的增加，黏度較高的瓜爾豆膠粘結(jié)和包 裹SIDF(90%)顆粒，把部分纖維素顆粒牢牢包裹在瓜爾豆膠形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中（如圖3-7B),使 原有溶膠網(wǎng)眼中的水被纖維顆粒所替代而游離出來(lái)，游離水又繼續(xù)使瓜爾豆膠顆粒吸水膨脹，黏 度進(jìn)一步提高，纖維素顆粒繼續(xù)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，鑲嵌在瓜爾豆膠溶膠的網(wǎng)眼中。黏度的提高和 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的交織存在，保證了鑲嵌在溶膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的纖維素顆粒不會(huì)因?yàn)閿嚢璧韧饬Φ淖饔枚?再次析出，形成了穩(wěn)定的固、膠、液混合的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（如圖3-7C)。攪拌停止后，靜置一段 時(shí)間，瓜爾豆膠仍會(huì)繼續(xù)吸水溶脹，溶膠表面的纖維素顆粒與瓜爾豆膠溶膠形成了相互纏繞和吸 附的立體架構(gòu)。根據(jù)瓜爾豆膠分子的結(jié)構(gòu)還可推測(cè)，這種吸附作用，是由于瓜爾豆膠分子中沒(méi)有 側(cè)鏈分布的光滑區(qū)可與纖維素分子通過(guò)氫鍵結(jié)合，而使纖維素分子被牢牢吸附在溶膠體系中，從 而使體系的穩(wěn)定性進(jìn)一步增強(qiáng)（如圖3-7D)。同樣瓜爾豆膠的加入，使原有SIDF懸浮液體系中 的水被溶膠所取代，體系的黏度明顯增加，層間的滑移作用力由原來(lái)水的流動(dòng)，轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z間的 相對(duì)作用，摩擦力增大，從而提高體系阻止質(zhì)傳遞的能力。體系對(duì)流作用減緩，流動(dòng)減慢，有利 于形成液膜，有利于包裹和攜帶毒素等有害物質(zhì)。

 

ffl3-7 B

 

圖 3-7 D

 

圖3-7 SIDF(90%)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠體系結(jié)構(gòu) Fig.3-7 The structure of SIDF(90//〇) and guar gum complex system

23

SIDF(90%)與果膠復(fù)合溶膠體系中，果膠顆粒經(jīng)攪拌，配制型膳食纖維素溶膠結(jié)構(gòu)及傳質(zhì)特性的研究，充分吸水溶脹，果膠顆粒的吸水速率 較快，很快能夠?qū)崿F(xiàn)分子間的交結(jié)形成均勻的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，纖維素顆粒取代果膠網(wǎng)絡(luò)中的游離水， 鑲嵌到果膠網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)眼中，使體系進(jìn)一步膨脹，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加致密，但由于果膠顆粒的膨脹率不 高，仍然保持了一定的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，因此溶脹沒(méi)有瓜爾豆膠充分，形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)眼不大，層間 的交織較少，使網(wǎng)絡(luò)較?。ㄈ鐖D3-8A),纖維素顆粒進(jìn)入果膠溶膠中的個(gè)數(shù)有限。攪拌停止后， 靜置一段時(shí)間，會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象，上層為SIDF(90%)與果膠復(fù)合溶膠的復(fù)合層，下層為纖維素顆 粒沉淀層，這是由于果膠溶膠的黏度雖有增加，但不足以充分包埋和吸附纖維素顆粒，果膠溶膠 體系中仍能看到部分纖維素顆粒存在（如圖3-8B)。從果膠的分子結(jié)構(gòu)也可推斷，果膠分子的分 支結(jié)構(gòu)部分被酯化，SIDF分子與果膠網(wǎng)絡(luò)形成氫鍵能力減弱，溶膠表面無(wú)法吸附SIDF(90%)顆 粒，形成的復(fù)合體系不穩(wěn)定從而出現(xiàn)沉淀（如圖3-8C)。復(fù)合溶膠體系中，溶膠體系中的水被纖 維顆粒所取代，纖維素懸浮液中的水被溶膠所取代，體系的黏度增大，流動(dòng)性減弱，滑移阻力表 現(xiàn)為溶膠的性質(zhì)，對(duì)流作用減緩，因此成膜性和阻止質(zhì)傳遞的能力增強(qiáng)。同時(shí)雖然纖維顆粒鑲嵌 到了果膠溶膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，但溶膠體系中仍然有游離水存在，使層間摩擦力減小，體系的穩(wěn)定 性減弱，放置一段時(shí)間后會(huì)有沉淀出現(xiàn)。

 

圖 3-8 A田 3-8 B圖 3-8 C

圖3_8 SIDF(90%)與果膠復(fù)合溶膠結(jié)構(gòu) Fig.3-8 The structure of SIDF(90%) and pectin complex system

3.4.4.3配制型纖維素與SIDF (70%)的物性比較

表3-5配制型纖維素與SIDF (70%)的物性比較

Tab.3-5 The comparison of physical properties formulated dietary fiber and SIDF(70%) on the physical properties

樣 品顏色持水率膨脹率黏度（MPa-s)表面張力（raN / m)

SIDF(70%)白色粉末9. 5410.122.756.9

SIDF(90%)與果膠復(fù)合溶膠淡黃色-—27.667.2

S1DF(90%)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠乳白色—一59. 171.9

24

 

粘度（MPa

表面張力（mN/m)

□ 70%SIDF B配制90%SIDF與果膠溶膠口配制90%SIDF與瓜爾豆膠溶膠

 

 

圖3-9 SIDF (70%)與兩種復(fù)合溶膠的黏度及表面張力比較 Fig.3-9 The comparison of the viscosity and surface tension of SIDF(70%)and two dietary fiber complex sols

圖3-10 SIDF (70%)的顯微結(jié)構(gòu) Fig.3-2 The microstructure of SIDF(70%)

圖3-10所示為，市售SIDF在濕狀態(tài)下的顯微結(jié)構(gòu)?？梢钥闯觯渲械乃芘c水不溶性成分 已經(jīng)完全結(jié)合，形成了一種非常理想的穩(wěn)定三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而實(shí)驗(yàn)中的復(fù)合溶膠只是將SIDF鑲 嵌到水溶性纖維的溶膠中，彼此仍有較明顯的界限。盡管這類(lèi)SIDF (70%)產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上己經(jīng)達(dá) 到了理想狀態(tài)，形成了水溶性成分與水不溶性成分的良好復(fù)合，但該產(chǎn)品的物性不甚理想。這類(lèi) SIDF (70%)中所謂的水溶性成分可能只是黏附于水不溶性纖維素表面，其黏度、表面張力遠(yuǎn)不 能達(dá)到瓜爾豆膠及果膠的分散效果的物質(zhì)。體系仍然表現(xiàn)為普通懸濁液的特性，穩(wěn)定性差，成膜 性及阻隔質(zhì)傳遞的能力遠(yuǎn)不及復(fù)合溶膠。

3.5小結(jié)

與單一的膳食纖維素原料相比，本次研究配制的復(fù)合膳食纖維素溶膠的黏度、表面張力等物 化指標(biāo)得到了明顯改善。通過(guò)對(duì)溶膠結(jié)構(gòu)的觀(guān)察，驗(yàn)證了兩種纖維素的復(fù)配機(jī)理，制備出了兼有

25

SDF和IDF生理功能的配制型膳食纖維素。

1.SIDF(90%)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠、SIDF(90%)與果膠復(fù)合溶膠的黏度、表面張力均比單一原 料有顯著提高。其中復(fù)合比例均為2: 3的瓜爾豆膠、果膠與SIDF(90%)復(fù)合溶膠的黏度提 高最顯著，在固形物含量同為2*5%的三種物質(zhì)中，310只90%)的黏度為2.3\«*!«!5,510巧90 ⑷與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠的黏度可提髙至59.1 MPM, SIDF(90%)與果膠復(fù)合溶膠的黏度可提 高至27.6MP&S,分別比單一 SIDF(90%)提高了 25倍和12倍，較之單一瓜爾豆膠和果膠的 黏度也有了明顯提髙，可見(jiàn)，復(fù)配后的配制型膳食纖維素在原料物性的改善方面取得了 1+1 >2的增效作用。

2.利用SIDF (90%)與瓜爾豆膠（或果膠）配制的復(fù)合溶膠，可形成固、膠、液均勻混和的三 維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

3.SIDF (90%)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，而SIDF(90%)與果膠復(fù)合溶膠的穩(wěn)定性 較差。分析原因?yàn)椋汗蠣柖鼓z能快速形成均勻溶膠體系，果膠有限時(shí)間內(nèi)只能形成有膠團(tuán)結(jié) 構(gòu)的分散液：SIDF(90%)能均勻分散于瓜爾豆膠溶膠體系中，卻只能夾雜于果膠分散液中的 膠團(tuán)間；果膠與SIDF(90°/〇復(fù)合體系的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，對(duì)體系的黏度提高有限，果膠溶膠的黏 度不足以充分包埋和吸附纖維素顆粒，使部分纖維素顆粒沉淀：根據(jù)果膠的分子結(jié)構(gòu)還可推 測(cè)，果膠分子的分支結(jié)構(gòu)部分被醋化，SEDF(90%)分子與果膠網(wǎng)絡(luò)形成氧鍵的能力減弱，也 使復(fù)合體系不穩(wěn)定。

4.配制型膳食纖維素中的可溶性與不可溶性成分的結(jié)合狀態(tài)不及市售大豆臘食纖維素（水不溶 性纖維素含量70%)緊密，但黏度、表面張力、成膜性等物性指標(biāo)顯著高于后者，故復(fù)配可 得到物性?xún)?yōu)于采用其他加工方法制備的纖維素產(chǎn)品。

26 

第四章.膳食纖維素復(fù)合溶膠傳質(zhì)特性

4.1引言

糖、蛋白質(zhì)和脂類(lèi)是人類(lèi)不可缺少的三大食物營(yíng)養(yǎng)素，它們必須首先在腸道內(nèi)經(jīng)過(guò)消化酶的 水解，成為較簡(jiǎn)單的分子才能被人體所吸收利用。

人體對(duì)食物的消化和吸收是通過(guò)消化器官來(lái)完成的。食 物在口腔中被咀嚼磨碎后經(jīng)食管進(jìn)入胃，經(jīng)胃液水解和胃運(yùn) 動(dòng)研磨變成糊狀食糜，然后進(jìn)入十二指腸。在口腔和十二指 腸的唾液淀粉酶和胰淀粉酶的作用下糖生成初級(jí)代謝產(chǎn)物 麥芽糖、麥芽丙糖和a-糊精，在小腸刷狀緣的寡糖酶如淀粉 糖化酶，異麥芽糖酶、蔗糖酶和乳糖酶等作用下消化為單糖，

 

圖4-1營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在小腸內(nèi)的吸收

Fig.4-1 The part of ntriment absorpation in small intestine

最后單糖、雙糖、甘油、脂肪酸、氨基酸和Na+、Fe3+等電 解質(zhì)及膽鹽、維生素B12等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)經(jīng)小腸上皮細(xì)聰?shù)闹鲃?dòng) 轉(zhuǎn)運(yùn)或繼發(fā)性主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)而被小腸吸收進(jìn)入血液及淋巴系統(tǒng)。

可見(jiàn)，小腸是食物消化和吸收的主要器官。

_構(gòu)

(與

 

小腸之所以具有很強(qiáng)的吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的能力，與其 具有很大的吸收面積密切相關(guān)。小腸粘膜形成許多環(huán)形 皺裙(folds of Kerckring)，使其吸收表面積增加約3倍。

在環(huán)形皺褶上，又有固有層和粘膜上皮伸向腸腔而形成 的大量長(zhǎng)0.5—1.5 mm的絨毛，使表面積又增大約10倍。

在顯微鏡下，可見(jiàn)到每一條絨毛的外面是一層柱狀上皮 細(xì)胞，其頂端有明顯的縱紋。在電子顯微鏡下進(jìn)一步觀(guān) 察看到，該縱紋就是柱狀細(xì)胞頂端膜的突起，稱(chēng)為微絨 毛(microvilli)。每一柱狀上皮細(xì)胞約有1700條微絨毛。

圖4-2小腸絨毛結(jié)構(gòu) Fig.4-2 The structure of intestinal villus

它們又進(jìn)一步使小腸的吸收面積增加至少20倍。通過(guò)以 上的3級(jí)放大，最終使小腸粘膜的表面積增加約600倍 或更多，達(dá)到約200—250 m2。

小腸絨毛內(nèi)有毛細(xì)血管、毛細(xì)淋巴管、平滑肌纖維及神經(jīng)纖維網(wǎng)等結(jié)構(gòu)。在空腹時(shí)，絨毛不 活動(dòng)，進(jìn)食時(shí)則可引起絨毛產(chǎn)生節(jié)律性伸縮和擺動(dòng)，能促進(jìn)絨毛內(nèi)血液和淋巴液的流動(dòng)，有利于 吸收。另外，小腸線(xiàn)毛上皮細(xì)胞的頂端膜不僅可形成許多微線(xiàn)毛，增加了吸收面積，還具有許多 與吸收功能有關(guān)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)作為載體參與Na*、葡萄糖或費(fèi):基酸的轉(zhuǎn)運(yùn)•上皮細(xì) 胞內(nèi)的許多細(xì)胞器也參與對(duì)被吸收物質(zhì)的加工、亡存、代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)。

小腸運(yùn)動(dòng)對(duì)食物的消化與吸收有重要作用，其主要功能是進(jìn)一步研磨、攪拌及混合食糜，推 送食糜向大腸方向移動(dòng)，促進(jìn)食糜的消化和吸收•消化期小腸的運(yùn)動(dòng)形式有緊張性收縮、分節(jié)運(yùn) 動(dòng)和蠕動(dòng)•分節(jié)運(yùn)動(dòng)為小腸運(yùn)動(dòng)方式中的主要形式，人十二指腸的分節(jié)運(yùn)動(dòng)頻率約為11次/分鐘

27

[78?80]

〇

4.2實(shí)驗(yàn)方案

天然蛋白質(zhì)、纖維素和明膠溶液等高聚物溶液，由于分子量大，分子鏈長(zhǎng)，顆粒粒度大在溶 液中的分散特性不同于小分子溶膠，膠體化學(xué)上把它們稱(chēng)為高分子溶液。高分子溶液在溶劑中的 分散為為兩個(gè)過(guò)程[81):

1.溶脹階段

在溶劑中，由于髙聚物分子堆積較松散，且高分子鏈的長(zhǎng)度遠(yuǎn)比溶劑分子大，故溶劑分子向 聚合物滲透快，而髙分子向溶劑擴(kuò)散緩慢，因此溶劑分子首先較多地進(jìn)入高聚物中，使髙聚物體 積脹大，即為高聚物的溶脹過(guò)程。

2.“溶解”階段

溶脹后地髙分子鏈間作用力減弱，最終導(dǎo)致高分子均勻地分散在溶劑中而達(dá)到溶解。交聯(lián)高 聚物由于交聯(lián)點(diǎn)的束縛，可能只能溶脹而不能溶解，這種溶脹稱(chēng)為有限溶脹。

髙分子溶液的運(yùn)動(dòng)特征為：_、

髙聚物是以分子的形式均勻分散在溶劑中，由于高分子之間的相互交聯(lián)作用，使高分子溶液 具有很高的黏度，使髙分子溶液在流動(dòng)時(shí)滑動(dòng)摩擦力增大，流動(dòng)緩慢。又因?yàn)轶{分子顆粒的無(wú)規(guī) 則團(tuán)粒結(jié)構(gòu)占有較大體積及溶劑化作用等原因，使高分子溶液在流動(dòng)時(shí)受到較大的內(nèi)摩擦力，使 層間的對(duì)流速度減緩，小分子在其中的擴(kuò)散速度緩慢。

根據(jù)第三章對(duì)復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和物化特性的研究表明：瓜爾豆膠與IDF (90%)復(fù)合溶膠及果 膠與IDF (90%)的復(fù)合溶膠均為髙分子聚合物，其溶液是固、膠、液混合的三維分散體系，其 分散特性和運(yùn)動(dòng)特征表現(xiàn)為類(lèi)似于高分子溶液的特性[82]。

通過(guò)對(duì)小腸壁及小腸絨毛結(jié)構(gòu)分析可以看出，小腸上皮細(xì)胞對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收過(guò)程相當(dāng)于一 個(gè)表面積很大的半透膜的質(zhì)傳遞過(guò)程，小分子物質(zhì)在小腸內(nèi)通過(guò)自由擴(kuò)散或主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)的方式透過(guò) 這層半透膜進(jìn)入血液。如果能夠在餐后減緩小腸內(nèi)葡萄糖的擴(kuò)散速度和透過(guò)速率，即可實(shí)現(xiàn)消減 血糖峰值的目的。

結(jié)合高分子溶液的特性和小腸對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)理，配制型膳食纖維素溶膠結(jié)構(gòu)及傳質(zhì)特性的研究，膳食纖維在小腸正常消化和吸收過(guò)程 中減緩葡萄糖等小分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入血液的機(jī)制可以概括為t83~87]:

1.IDF的加入增大了食糜的內(nèi)摩擦阻力，降低了食糜在小腸中的對(duì)流運(yùn)動(dòng)，減緩了食糜與小腸 壁接觸的機(jī)會(huì)。

2.SDF在小腸壁表面能形成一層液膜，增加了腸內(nèi)非攬動(dòng)層的厚度，另外隨著時(shí)間的延長(zhǎng)溶膠 在小腸壁表面產(chǎn)生了類(lèi)似膜透過(guò)過(guò)程中的濃差極化現(xiàn)象，減緩了葡萄糖等物質(zhì)向腸粘膜表面 的擴(kuò)散速度。

3.SDF膠團(tuán)的分枝結(jié)構(gòu)對(duì)小腸壁膜孔的堵塞和“污染”，降低了小腸壁作為膜介質(zhì)的通透量。

4.DF對(duì)葡萄糖的吸附作用，對(duì)葡萄糖進(jìn)入血液起了一個(gè)緩沖的作用。

根據(jù)第三章得出的結(jié)論，在此選用復(fù)配增效效果好，且穩(wěn)定性強(qiáng)的SIDF(90%)與瓜爾豆膠復(fù) 合溶膠(混合比例為2: 3),采用對(duì)食糜中小分子營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)具有透過(guò)能力的透析袋（截留分子量 8000?12000 D),模擬小腸內(nèi)部環(huán)境（PH=7.4、滲透壓為770kPa,相當(dāng)于濃度為300mmol/l) 和蠕動(dòng)規(guī)律（脈動(dòng)速率0.16?0.2 s—1),利用透析袋內(nèi)外溶液的滲透壓差，進(jìn)行體外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)傳

28 

遞模擬實(shí)驗(yàn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較在營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)溶液中添加不同配比的DF對(duì)減緩葡萄糖、維生素和礦物 質(zhì)透過(guò)速率的影響及質(zhì)傳遞規(guī)律。

4.3實(shí)驗(yàn)材料與方法

I

4.3.1實(shí)驗(yàn)材料

試劑名稱(chēng)生產(chǎn)廠(chǎng)家級(jí)別

SIDF(90%)深遠(yuǎn)食品有限公司生產(chǎn)-

瓜兒豆膠印度產(chǎn)食品級(jí)

葡萄糖北京市化學(xué)試劑公司優(yōu)級(jí)純

維生素c北京市化學(xué)試劑公司優(yōu)級(jí)純

氯化鉀北京市化學(xué)試劑公司優(yōu)級(jí)純

氣化鈉北京市化學(xué)試劑公司分析純

透析袋蘭戈化學(xué)試劑公司截留分子量8000?12000D

4.3.2主要儀器

主要儀器生產(chǎn)廠(chǎng)家

JA1003N精密電子天平上海精密科學(xué)儀器有限公司•

JB*3型定時(shí)恒溫磁力攪拌器上海雷茲儀器廠(chǎng)新涇分廠(chǎng)

1012型電熱鼓風(fēng)恒溫箱上海一恒科技有限公司

低速搖床常州國(guó)華電器有限公司

721分光光度計(jì)上海第三分析儀器廠(chǎng)

HP - GFH - 986原子吸收光譜分光光度計(jì)北京浦西通用有限責(zé)任公司

4.3.3檢測(cè)參數(shù)及方法

4.3.3.1實(shí)驗(yàn)原料的制備

1.透析溶液的制備

a)透析袋內(nèi)溶液：模擬小腸液環(huán)境，配制pH值為7.4、濃度為20 mmol/1的磷酸緩沖溶液。

b)透析袋外液（即透析水浴槽內(nèi)溶液)：配制濃度為0.9%的生理鹽水。

2.實(shí)驗(yàn)材料的配制

a)瓜爾豆膠與SIDF(90%)復(fù)合溶膠（1號(hào)液）的制備：

將瓜爾豆膠干粉和SIDF(90%)干粉以2: 3的比例混合，分別稱(chēng)取4g、6g、8g、10g的 氯化鈉溶于200ml磷酸緩沖溶液中，再加入5 g、4g、2.5 g、1.5 g混合干粉，經(jīng)磁力攪拌器 高速攪勻，制成不同的復(fù)合溶膠1號(hào)液（1)、1號(hào)液（2)、1號(hào)液（3)、1號(hào)液（4)。

b)瓜爾豆膠溶膠（2號(hào)液）的配制：

稱(chēng)取12 g氣化鈉和lg瓜爾豆膠干粉，溶于200 ml磷酸緩沖溶液中，使2號(hào)液中瓜爾豆 膠的濃度等于1號(hào)液（1)中瓜爾豆膠的濃度，經(jīng)磁力攪拌器髙速攪均，制成均勻溶膠。

29

c)SIDF (90%)懸液（3號(hào)液）的配制：

稱(chēng)取10 g氯化鈉和1.5 g SIDF (90%)，溶于200 ml磷酸緩沖溶液中，使3號(hào)液中SIDF (90%)的含量等于1號(hào)液（1)中SIDF (90%)的濃度，經(jīng)磁力攪拌器高速攪勻，制成均勻 懸液。

4.3.3.2模擬小腸中質(zhì)傳遞的透析實(shí)驗(yàn)

利用截留分子量為8000?12000 D的透析袋模擬體外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)傳遞實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)分為兩組平行： 第一組為：在200 ml的1號(hào)液（1)、2號(hào)液、3號(hào)液和蒸餾水中各加入lg葡萄糖(或維生素 C、氯化鉀)并混勻，并分別裝入四個(gè)透析袋進(jìn)行對(duì)比。

第二組為：將lg葡萄糖(或維生素C、氯化鉀)分別溶于200 ml的1號(hào)液（2)、1號(hào)液（3)、 1號(hào)液（4)中并裝入透析袋，與第一組中的1號(hào)液（1)的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

將透析袋放入2000 ml 0.9%的生理鹽水中在37 •〇恒溫箱中透析，搖床的振動(dòng)頻率為16次/ 分鐘，小腸真實(shí)環(huán)境中葡萄糖是通過(guò)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)方式被小腸壁吸收進(jìn)入血液的，且小腸的運(yùn)動(dòng)也有 多種形式和頻率，而$驗(yàn)是利用透析袋內(nèi)外溶液的滲透壓差滲透透過(guò)膜，所以實(shí)驗(yàn)中采用略高于 小腸分節(jié)運(yùn)動(dòng)的振動(dòng)頻率，輔助葡萄糖擴(kuò)散。透析開(kāi)始后，分別于2 , 5, 10, 15 , 20, 25 , 30, 40, 50, 60, 90, 120, 150, 180, 210，240, 270, 300, 330, 360 min 取樣，測(cè)定葡萄糖(或維 生素C、氯化鉀)的透過(guò)量。

4.3.3.3葡萄糖透過(guò)置的測(cè)定w]

1.鄰甲苯胺分光光度法原理

葡萄糖在酸性介質(zhì)中加熱發(fā)生脫水發(fā)應(yīng)，生成5-羥甲基-2-呋喃甲醛（又稱(chēng)5-羥甲 基糖醛）分子中的醛基與鄰甲苯胺縮合生成青色的雪夫式堿，在630 rnn可用比色法定量測(cè) 定。

2.鄰甲苯胺試劑的配制：

稱(chēng)取1.5 g硫脲溶于920 ml冰醋酸中，加入80 ml鄰甲苯胺，混勻，取960 ml加入40 ml 6%飽和硼酸溶液混勻，置棕色試劑瓶中，冰箱保存。

3.葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液：

將葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)品(純度大于99%)于80 °C干燥至恒量。精確稱(chēng)取0.5 g,用水溶解后移入 100 ml容量瓶中。葡萄糖濃度為0.5 mg/ml，臨用前稀釋為0.1 mg/ml。

4.葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制：

30

取11只10 ml的刻度試管，分別取0、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1ml的葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液, 各加入鄰甲苯胺溶液5 ml,混勻，于沸水中煮沸4 min取下，冷卻，放置30 min,用lcm 比色杯，試劑空白為參比，在630 nm測(cè)定吸光度值，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。 

0. 3755x ♦

0.03 0. 025 0.02 0.015

0.01

0.005

0.045 0.04 0. 035

 

00.020.040.060.080.10.12

葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)液體積(ml)

圖4~3葡萄糖溶液吸光值標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn) Fig.4-3 The standard curve of glucose solution absorb

5.透析液中葡萄糖透出量的測(cè)定：

取20只試管，分別加入0.1 ml透出液，加蒸餾水至0.35 ml,在各加入鄰甲舉胺溶液5 ml, 測(cè)定步驟同標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。

4.3.3.4 Vc透出置的測(cè)定

[89. 90]

1.

2.

3.

4.

5.

12 -淀粉吸光光度法原理

在酸性介質(zhì)下，Vc可與12發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)，OHsCVIfOHsO^ffl。將Vc與一定 量12反應(yīng)，未反應(yīng)的12與淀粉顯色，在580 nm處測(cè)定吸光度值，間接測(cè)定Vc含量。

I2 - KI標(biāo)準(zhǔn)溶液:

準(zhǔn)確稱(chēng)取0. 508 g 12和3. 32 g KI混合，用水溶解后移入500 ml掠色容量瓶中。其中12 濃度為4Xl〇_3mol/l,用時(shí)稀釋為4X l〇_4mol/l。

1%淀粉溶液：

稱(chēng)取4g淀粉溶于20 ml水，慢慢將所得懸浮液加到200 ml沸水中混勻，再加入200 ml 甘油，微沸5 min，冷卻。

醋酸溶液：0.1 mol/1。

Vc標(biāo)準(zhǔn)溶液：

準(zhǔn)確稱(chēng)取2.228丫<:,溶解后移入25〇1111棕色容量瓶中。\^濃度為5父1〇-2111〇1/1,用時(shí) 稀釋為 5Xl(T4mol/l。

Vc標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的繪制：

取16只25 ml具塞試管，分別取0、0.4、0.8、1.2、1.6ml的Vc標(biāo)準(zhǔn)溶液，配制型膳食纖維素溶膠結(jié)構(gòu)及傳質(zhì)特性的研究，各加入5 ml 醋酸溶液，2.5 ml I2 - KI標(biāo)準(zhǔn)溶液，放置10 min,再分別加入1%淀粉溶液4 ml,放置5 min, 加水稀釋至25 ml,搖勻。以1 cm比色杯，以水為參比，在波長(zhǎng)為580 nm分別測(cè)定含Vc 體系和空白體系的吸光度值A(chǔ)和A〇,計(jì)算AA=A〇-A,作AA隨Vc濃度變化的工作曲線(xiàn)。

31

 

o’ o’°-0• o.

<1}塒絮多

 

y = 0. 3042x R2 = 0. 9827

 

Q_5 Vc標(biāo)準(zhǔn)溶@體積(ml)1,1

 

圖4-4 Vc溶液吸光值標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)

Fig.4-4 The standard curve of Vc solution absorb

7.透析液中Vc透出量的測(cè)定：

分別取20只25 ml具塞試管，加入lml透析液，以試劑空白為參比，按上述測(cè)定標(biāo)準(zhǔn) 曲線(xiàn)的步驟測(cè)定其A A。從標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)上查得Vc濃度，計(jì)算其透出量。

4.3.3.5 k+透出量的測(cè)定[91]:

1.原子吸收光譜分光光度法的原理：

將鉀離子的樣品導(dǎo)入石墨爐，經(jīng)原子化后，在狹縫為0.5 nm，波長(zhǎng)為404.4 nm處有吸收 峰，其發(fā)射強(qiáng)度和鉀離子含量成正比。

2.透析液中k+透出量的測(cè)定：

554535251 歷 • 4 .3 • 2 L 1 K o

vs}«^髟

 

y = 0. 047x R2 = 0.99

 

468

鉀離子溶液濃度（lig/ml)

分別取20支試管，加入0.5 ml透析液用去離子水定容至20 ml，導(dǎo)入原子吸收光譜分光 光度計(jì)在404.4 nm處，測(cè)定鉀離子的含量

圖4-5鉀離子溶液吸光值標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn) Fig.4-5 The standard curve of K+ solution absorb

32 

4.4結(jié)果與分析

4.4.1 DF對(duì)葡萄糖透過(guò)速率的影響

4.4.1.1不同DF對(duì)葡萄糖透過(guò)速率的影響

表4-1不同DF葡萄糖透過(guò)速率• min)

Tab.4-1 The glucose permeation rate of different dietary fibers (ug/m2 ■ min)

原料葡萄糖溶液3號(hào)液2號(hào)液i號(hào)液a)

2min6. 505.054. 350. 00

5rain4.330.972. 872.90

lOmin7.802. 020. 581.14

15min4.600.860.300. 00

20min0. 881.741.420.00

透25rain2. 020.862.620.00

30min1.445.060. 560.88

40m in0.860.070.720. 43

過(guò)50min1.300. 581.310.00

60min0.290.862.010.72

90min1.250.720.530.67

速120min0.340.380.530. 24

150min0.241.440. 140.43

率180min0.290.821. 110.34

210min0. 340. 090.770.39

240min0. 240. 140.190.62

270min0. 190.100.190.37

300min0. 140. 390. 190.26

330min0. 140. 580. 290.19

360min0. 480. 240.290.72

 

33

 

葡萄糖溶液一一 -3號(hào)液2號(hào)液1號(hào)液（1)

6 5 4 3 2 (.S曰.20/boH)齋««粕雔擗_

 

 

020 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

時(shí)間(min)

圖4-6不同DF對(duì)葡萄糖透過(guò)速率的影響 Fig.4-6 Effect of different dietary fibers on the glucose permeation rate

由表4-1和圖4-6所示結(jié)果可以看出：

^號(hào)液、2號(hào)液、1號(hào)液(1)均能降低葡萄糖的透過(guò)量和透過(guò)速率，在360 min時(shí)葡萄糖透過(guò) 量分別為對(duì)照的93. 5%、87%、64.5%，其中1號(hào)液(1)效果最顯著。

2號(hào)液、3號(hào)液的葡萄糖透過(guò)速率曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)與對(duì)照類(lèi)似，但兩者在前1個(gè)小時(shí)的透過(guò) 速率和透過(guò)量明顯低于對(duì)照，且2號(hào)的透過(guò)速率和透過(guò)量低于3號(hào)液。

與2號(hào)液、3號(hào)液的葡萄糖透過(guò)速率的曲線(xiàn)相比，1號(hào)液(1)在整個(gè)透析過(guò)程中，葡萄糖的透 過(guò)速率變化平緩，波動(dòng)較小，前一個(gè)小時(shí)的透過(guò)速率為0.51 #g/m2.h,后五個(gè)小時(shí)的平均透過(guò) 速率為0.43/<g/m2.h。特別是透析開(kāi)始前50 min,透析袋內(nèi)的葡萄糖濃度高的時(shí)候，葡萄糖的 透過(guò)量變化很緩慢，在15?50 min葡萄糖的透過(guò)速率基本不變，對(duì)平緩餐后血糖峰值很有利； 隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，透析袋內(nèi)的葡萄糖含量逐漸減少，而葡萄糖的透過(guò)速率并沒(méi)有明顯降低，而是 與初始的滲透速率基本一致。而對(duì)照在初始葡萄糖含量髙的前2個(gè)小時(shí)葡萄糖的透過(guò)速率明顯高 于后面4個(gè)小時(shí)。

1號(hào)液(1)特有的固、膠、液混合體系，形成了具有剛性筋絡(luò)填充其間的三維網(wǎng)狀溶膠結(jié)構(gòu), 使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更密實(shí)、穩(wěn)定。首先，體系對(duì)流、錯(cuò)位困難減少了葡萄糖分子接觸膜介質(zhì)的機(jī)會(huì)，加 劇了類(lèi)似熱傳遞過(guò)程的“邊界層現(xiàn)象”：其次，在髙粘體系中葡萄糖分子的擴(kuò)散需要克服溶膠較 髙的內(nèi)摩擦阻力，傳質(zhì)速率下降：再者，SDF、IDF的膠團(tuán)、顆粒對(duì)葡萄糖的吸附作用，增大了 葡萄糖的擴(kuò)散阻力。因此，1號(hào)液(1)對(duì)葡萄糖的傳遞速率的減緩作用最顯著。

在2號(hào)液中，瓜爾豆膠吸水溶脹并分散形成均勻的溶膠體系，黏度顯著增大，在此種體系中 的葡萄糖擴(kuò)散作用表現(xiàn)為高分子溶液（膠）的質(zhì)傳遞特性。溶膠的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，增大了體系對(duì)流阻 力：同時(shí)葡萄糖擴(kuò)散也因溶膠內(nèi)摩擦力的增加和膠團(tuán)的吸附作用而受阻，但“邊界層現(xiàn)象”較1 號(hào)液（1)輕，所以2號(hào)液對(duì)減緩葡萄糖傳遞速率的能力比1號(hào)液(1)差。

3號(hào)液減緩葡萄糖的傳遞速率較差，原因推測(cè)為IDF顆粒的存在，減緩了溶液中的對(duì)流作用,

34 

IDF顆粒的摩擦阻力減緩了葡萄糖分子的擴(kuò)散速度，但溶液仍表現(xiàn)為懸浮液的特性，質(zhì)擴(kuò)散可通 過(guò)顆粒間的介質(zhì)(水)正常進(jìn)行，所以對(duì)減緩葡萄糖傳遞速率的能力比2號(hào)液、1號(hào)液(1)差。

4.4.1.2SIDF(90%)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠對(duì)葡萄糖透過(guò)速率的影響

表鈐2 SIDF(90%)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠葡萄糖的透過(guò)速率〇«g/m2 . min)

Tab.4-2 The glucose permeation rate of SIDF(90%) and guar gum complex sol (//g/m2 • min)

原料1號(hào)液⑷i號(hào)液⑶1號(hào)液(2)i號(hào)液a)

2min7. 956. 505. 750. 00

5rain1.931.930. 502. 90

lOmin0. 860. 002. 001.14

15min1. 164. 040. 020. 00

20min2.300. 002. 000. 00

透25min1.440. 580. 320. 00

30min1. 440.000. 980.88

40min2. 172. 591. 380. 43

過(guò)50min0. 860. 430. 280. 00

60m in0. 440.870.000. 72

90min0. 380. 340. 100. 67

速120min0. 580. 530. 720. 24

150min0. 431.150.530. 43

率180min0. 100. 340. 580. 34

210min0. 960. 390. 390. 39

240min0.190.190. 240. 62

270min0. 340.190. 340.37

300min0.720. 240. 240. 26

330min0. 100. 190. 100.19

360min0. 090. 290. 530. 72

 

35 

2*5「——1號(hào)液⑷——1號(hào)液(3)  1號(hào)液⑵1號(hào)液(1)

cTe .z s/3 n )»»a鉑雔蜞解

 

020 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

時(shí)間(min)

 

圖4-7 SIDF(90%)與瓜爾豆復(fù)合膠溶膠對(duì)葡萄糖透過(guò)速率的彩響 Fig.4-7 Effect of SIDF(90%) and guar gum sol complex on the glucose permeation rate

如圖4-7所示，四種溶膠均能降低葡萄糖的透過(guò)速率，配制型膳食纖維素溶膠結(jié)構(gòu)及傳質(zhì)特性的研究，且溶膠固形物含量越高，效果越明顯。 四種溶膠固形物含量上的差異，在物性上表現(xiàn)為它們之間的黏度差異?？梢?jiàn)，黏度越大，溶膠對(duì) 于葡萄糖分子吸附能力越強(qiáng)、擴(kuò)散過(guò)程中的內(nèi)摩擦阻力越大。從表4-2可以看出，1號(hào)液(1)、1 *號(hào)液(2)、1號(hào)液(3)溶膠均有葡萄糖透過(guò)速率變化波動(dòng)較大的階段，此過(guò)程為葡萄糖克服溶膠阻

力的透出階段，1號(hào)液(1)出現(xiàn)在5?90 min, 1號(hào)液(2)出現(xiàn)在10?60 min, 1號(hào)液(3)出現(xiàn)在10? 50 min, 1號(hào)液(4)沒(méi)有此過(guò)程。

4A1.3小結(jié)

對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，葡萄糖在1號(hào)液(1)、2號(hào)液、3號(hào)液中的傳遞過(guò)程可以分為三個(gè)階段:

1、0?10 min為透析袋膜表面游離葡萄糖的透過(guò)過(guò)程。

2、10?210 min為與DF結(jié)合的葡萄糖克服懸液或溶膠內(nèi)部的層間滑移阻力和對(duì)流粘滯阻 力，向透析袋膜表面擴(kuò)散，緩慢透過(guò)膜的過(guò)程。

3、 210?360 min隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，3號(hào)懸浮液中的纖維顆粒沉淀在透析袋表面，而1號(hào)液 K(1)、2號(hào)液溶膠則在透析袋表面形成的液膜，于是在膜表面產(chǎn)生了類(lèi)似膜透過(guò)過(guò)程中的濃差極化

現(xiàn)象，從而減緩了葡萄糖等物質(zhì)向腸粘膜表面的擴(kuò)散速度。

由于結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)的不同，與2號(hào)液、3號(hào)液相比，1號(hào)液在減緩葡萄糖的透過(guò)速率和降 低葡萄糖的透過(guò)量方面有著更顯著的作用，其機(jī)理為：

1、1號(hào)液特有的固、膠、液混合體系，形成了具有剛性筋絡(luò)填充其間的三維網(wǎng)狀溶膠結(jié)構(gòu), 使溶膠內(nèi)部的對(duì)流、錯(cuò)位困難：復(fù)合溶膠體系的粘度較大，使葡萄糖分子的擴(kuò)散要克服較強(qiáng)的內(nèi) 摩擦阻力作用；復(fù)合溶膠粘度和表面張力較大，能在透析袋表面形成液膜，增大了透析袋表面非 攪動(dòng)層的厚度和濃差極化現(xiàn)象；SDF膠團(tuán)的分枝結(jié)構(gòu)對(duì)介質(zhì)膜孔的堵塞和“污染”，降低了介質(zhì) 的通透量；SDF、IDF的膠團(tuán)、顆粒對(duì)葡萄糖的吸附和包埋作用，增大了葡萄糖的擴(kuò)散阻力。以

36

上五種影響形式具有協(xié)同增效作用，可進(jìn)一步減緩葡萄糖向膜外的擴(kuò)散速率。

2、通過(guò)對(duì)四種不同配比的1號(hào)液的葡萄糖透過(guò)速率的比較，可以看出，除了溶膠體系的摩 擦和對(duì)流阻力減緩了葡萄糖的透過(guò)速率，溶膠對(duì)葡萄糖分子還具有包埋和吸附作用。這種作用表 現(xiàn)為，盡管透析開(kāi)始f透析袋內(nèi)的葡萄糖濃度較高，但由于溶膠對(duì)葡萄糖分子的吸附作用，葡萄 糖的透過(guò)速率并不高！甚至在一定時(shí)間內(nèi)葡萄糖的透過(guò)速率基本不變；透析至中期時(shí)，同樣因?yàn)?溶膠對(duì)葡萄糖的吸附作用，葡萄糖分子的透過(guò)速率并沒(méi)有因透析袋內(nèi)葡萄糖濃度的降低而明顯下 降。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)還表明，復(fù)合溶膠的粘度越高，對(duì)葡萄糖分子的包埋和吸附作用越強(qiáng)。

4.4.2DF對(duì)Vc透過(guò)速率的影響

4.4.2.1不同DF對(duì)Vc透過(guò)速率的影響

表4-3不同DF Vc的透過(guò)速率（^g/m2 • min)

Tab.4-3 The Vc permeation rate of different dietary fibers (wg/m2 . min)

原料Vc溶液3號(hào)液2號(hào)液i號(hào)液a)

2min7. 2512. 507. 2513.80

5min8. 771.307.873. 50

lOmin3. 702. 120.802. 64

15min0. 520. 604. 000. 26

20min5. 260. 980. 480. 26

透25min1. 801.300. 522.64

30min4. 242. 640. 541.58

40min1.770. 791.441.32

過(guò)50min0. 781.580.660. 26

60min2. 261.293. 305.00

90m in1. 102.850.960. 74

速120min0.881.592. 550.66

150min1.430. 540.351. 28

率180min0. 780.160. 220. 96

210min1.810. 880.220. 77

240min0. 131.051. 480. 83

270min1. 040. 700. 200. 58

300min0. 450. 580. 631.34

330min0. 140. 580. 290. 19

360min0.480. 240. 290. 72

 

37 

 

時(shí)間(min)

圖4-8不同DF對(duì)Vc透過(guò)速率的影響 Fig.4-8 Effect of different dietary Gbers on the Vc permeation rate

 

如表4-3所示，3號(hào)液、2號(hào)液、1號(hào)液(1)均能在不同程度上影響Vc的透過(guò)量，在360 min 時(shí)的透過(guò)量分別為對(duì)照的93. 6%、90.6%、85. 5%。如圖4-8所示，對(duì)照在爭(zhēng)個(gè)透析開(kāi)始前30 min, 透析袋內(nèi)Vc濃度高時(shí)透過(guò)速率髙，且波動(dòng)較大，50 min后Vc濃度降低，透過(guò)速率波動(dòng)減小， 始終平緩?fù)赋觥?號(hào)液、2號(hào)液、1號(hào)液(1)三者的Vc透過(guò)速率曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)相似，都有一個(gè) Vc的透過(guò)髙峰出現(xiàn)，髙峰前后時(shí)間段的透過(guò)速率變化緩慢。3號(hào)液的透過(guò)髙峰出現(xiàn)在60?120 min, 2號(hào)液出現(xiàn)在60?150 min, 1號(hào)液⑴出現(xiàn)在30?90 min。表明Vc在3號(hào)液、2號(hào)液、1 號(hào)液(1)三者中的擴(kuò)散過(guò)程，要克服一定懸液或溶膠的對(duì)流和摩擦阻力，所以在透析初始階段， 雖然Vc的濃度高，但受溶（懸）液（膠）阻力的影響，透過(guò)速率波動(dòng)較大。在克服了體系內(nèi)部 阻力到達(dá)膜表面后，Vc的透過(guò)速率有一個(gè)明顯的升高過(guò)程，之后由于透析袋內(nèi)Vc濃度的降低， Vc透過(guò)速率再次減小。

 

總體來(lái)看，在不同溶（懸）液（膠）Vc的擴(kuò)散和透過(guò)速率較葡萄糖差別較小，分析原因主 要是Vc分子量較小，雖然3號(hào)液中有IDF顆粒的摩擦阻力的影響，1號(hào)液(1)、2號(hào)液有溶膠內(nèi) 摩擦力的影響，但是懸液和溶膠對(duì)Vc分子都沒(méi)有明顯的吸附作用，因此（懸）液（膠）對(duì)Vc 分子的束縛力相對(duì)較小，除克服摩擦和對(duì)流阻力外，Vc分子可較快的從（懸）液（膠）的間隙 透出。

38

 

4.4.2.2SIDF(90%)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠對(duì)Vc透過(guò)速率的影響

表4-4 SIDF(90%)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠的Vc透過(guò)速率（ug/m2 • min)

Tab.4-4 The Vc permeation rate of SIDF(90%) and guar gum complex sol Qig/nf • min)

原，料i號(hào)液⑷i號(hào)液⑶i號(hào)液⑵i號(hào)液⑴

2rain10.807.905.7513.80

5min5.436.135.633. 50

10min2.380. 542. 902. 64

15rain2. 883. 401.320. 26

20min0. 720. 544. 320. 26

透25min4. 280. 802. 862. 64

30min2.661. 303.221.58

40min1.992.370.911.32

過(guò)50min3. 891.211.720. 26

60min0. 070. 630. 145. 00

90min1.581.271.920. 74

速120min1.062.020.160. 66

150min0.550. 690. 801.28

率180min0.540. 891.250. 96

210min1.070. 620. 760.77

240min0. 850. 630. 540. 83

270min0.050.180.610. 58

300min0. 130. 880. 521. 34

330min0. 331.370.310. 07

360min0. 740.301.010. 23

5「——1號(hào)液⑷ ——1號(hào)液(3) 1號(hào)液⑵——1號(hào)液⑴

4 3 2

(UJ曰.z 曰/60!!)齋銦：R鉑 〇A

 

020 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

4間(min)

圖4-9 SIDF(90X)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠對(duì)Vc透過(guò)速率的彩響

Fig.4-9 Effect of SIDF(90%) and guar gum complex sol on the Vc permeation rate

39

如表4-4所示，1號(hào)液（1)、1號(hào)液（2)、1號(hào)液（3)、1號(hào)液（4)對(duì)Vc透過(guò)量和透過(guò)速 率影響不大。如圖4-9所示，四種復(fù)合溶膠的Vc透過(guò)量曲線(xiàn)的變化趨勢(shì)基本相同，也均有一個(gè) Vc透過(guò)高峰，1號(hào)液（4)的透過(guò)高峰出現(xiàn)在10?50 min, 1號(hào)液（3)出現(xiàn)在15?120 min, 1 號(hào)液（2)出現(xiàn)在10?30min, 1號(hào)液（1)出現(xiàn)在10?60min。可見(jiàn)，溶膠固形物含量的差異， 并沒(méi)有影響Vc的透過(guò)速率，說(shuō)明溶膠對(duì)于Vc分子吸附作用較小，Vc分子在溶膠中的擴(kuò)散只受 溶膠體系的對(duì)流和摩擦阻力的影響。

4_4.2.3 小結(jié)

根據(jù)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，Vc分子在溶膠中的傳遞過(guò)成可以分為四個(gè)階段：

1. 0?10 min為透析袋膜表面游離Vc的透過(guò)過(guò)程。

2. 10?60 min為與SIDF (90%)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠結(jié)合的Vc克服溶膠內(nèi)部的層間滑移阻力 和對(duì)流粘滯阻力，向透析袋膜表面以正常速度擴(kuò)散，緩慢透過(guò)膜的過(guò)程。

3.60?90 min或120 min為Vc克服阻力后向膜外的快速滲透過(guò)程。配制型膳食纖維素溶膠結(jié)構(gòu)及傳質(zhì)特性的研究，另推測(cè)此階段由于內(nèi)外溶 液滲透壓差的作用，有透析袋外液中NaCl溶液滲透進(jìn)透析袋，使復(fù)合溶膠稀釋?zhuān)ざ冉档停?從而導(dǎo)致透過(guò)速率增加的可能。

4. 120?360 min為隨著透析袋內(nèi)Vc濃度的降低，Vc透過(guò)速率再次減小的過(guò)程。

以往的研究資料顯示，純DF會(huì)影響維生素的吸收。但從本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，在以上復(fù)合溶膠 中Vc的透過(guò)速率與對(duì)照中Vc的透過(guò)規(guī)律相近，透過(guò)速率差別不大，說(shuō)明在復(fù)合溶膠中葡萄糖透 過(guò)速率減緩?fù)瑫r(shí)，維生素的透過(guò)速率基本不受影響。

4.4.3 DF對(duì)K：透過(guò)速率的影響

4.4.3.1不同DF對(duì)K+透過(guò)速率的影響

如表4-5所示，3號(hào)液、2號(hào)液、1號(hào)液(1)對(duì)于K：的透過(guò)量基本沒(méi)有影響，如圖4-10所示, 3號(hào)液在透析中前期K+透過(guò)速率甚至高于對(duì)照，2號(hào)液、1號(hào)液(1)溶膠，由于溶膠黏度和層間摩 擦阻力的影響，在透析前期K+透過(guò)速率低于對(duì)照，60 min后透過(guò)速率明顯升高?？梢?jiàn)，DF對(duì)于 K：的透過(guò)速率沒(méi)有影響，分析其原因?yàn)镵*的分子量很小，在克服了開(kāi)始階段IDF顆粒和SDF溶 膠的對(duì)流阻力影響后，完全可以較快的從（懸）液（膠）的間隙透出。

40

表4-5不同DF的IC透過(guò)速率（ug/m2 • min)

Tab.4-5 The K+ permeation rate of different dietary fibers 〇ig/m2 ■ min)

原料K‘溶液3號(hào)液2號(hào)液i號(hào)液⑴

2min0. 3550.4230.3250.268

5rain0.1330. 0850.0530.018

lOmin0. 0390. 0490.0710.017

15min0. 0330.0610. 0340.009

20min0.0200. 0880.0190. 007

透25rain0. 0420.0010.0100. 004

30min0.0070. 0050.0190.016

40min0. 0220. 0200.0080. 007

過(guò)50min0.0120.0080. 0080.011

60min0.0130. 0080.0430.046

90min0. 0080.0030.0030. 008

速120min0. 0040.0030. 0050. 009

150min0. 0040. 0040. 0060. 008

率180min0.0020.0010. 0010.011

210min0. 0050. 0040.0010. 005

240min0. 0020. 0050.0010.001

270min0.0030.0010. 0090.003

300min0. 0040. 0010. 0010.004

330min0.0030.0040. 0090. 006

360min0.0030. 0060.0050.002

K+箝液3號(hào)液2號(hào)液-■-•■1號(hào)掖(1)

 

0908070605040302

0-0-0-0-0-0-0-0-

(UTI0 •目/3 n) * 銦：RSJfr錐眾

 

0.01

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

時(shí)間(min〉

圖4-10不同DF對(duì)過(guò)速率的影響

Fig.4-10 Effect of different dietary fibers on the K+ permeation rate

41 

4.4.3.2SIDF(90%)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠對(duì)K+透過(guò)速率的影響

表4-6 SIDF(90%)與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠的透過(guò)速率（/<g/m2.min)

 

%

1號(hào)液⑷——1號(hào)液⑶ 1號(hào)液⑵-•-•i號(hào)液⑴

0504030201

0-0-0-0-0-

(•snrz 日/603-)驕銦：R 銜逋敢

 

Tab.4-6 The K+permeation rate of SIDF(90%) and guar gum complex sol (/<g/m2 • min)

原料i號(hào)液⑷i號(hào)液⑶i號(hào)液⑵i號(hào)液⑴

2min0.3300.2180. 1850.268

5min0.0780.0380.0920.018

lOmin0. 0020.0820.0120.017

15min0.0690. 0090. 0250,009

20min0.0190.0190.0160. 007

透25min0.0070. 0210.0180. 004

30min0.0160.0030.0110.016

40min0.0130.0380.0260.007

過(guò)50min0.0200.0120.0020.011

60min0.0160. 0380.0450.046

90min0.0140. 0050. 0040.008

速120min0. 0040. 0050. 0080.009

150min0.0030.0060.0040.008

率180min0. 0030. 0030.0110.011

210min0.0070. 0060. 0050.005

240min0. 0020.0060. 0050. 001

270rain0. 0020. 0010.0020.003

300min0.0020.0000. 0030. 004

330min0. 0040. 0030. 0040. 006

360min0. 0060. 0060. 0050.002

020 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 360

時(shí)間(min)

圖4-11 S1DF(90W與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠對(duì)1C透過(guò)速率的影響 Fig.4-11 Effect of SIDF(90%) and guar gum complex sol on the K+ permeation rate

42

如表4-6所示，1號(hào)液（1)、1號(hào)液（2)、1號(hào)液（3)、1號(hào)液（4) K+的透過(guò)速率的差異不 大。

如圖4-11所示，1號(hào)液（1)、1號(hào)液（2)、1號(hào)液（3)、1號(hào)液（4) 1C透過(guò)速率曲線(xiàn)的變化 趨勢(shì)基本相同，四種溶膠在黏度上的差異，是影響1C透過(guò)速率的直接原因，1號(hào)液（1)在透析 開(kāi)始的前60 min, K+透過(guò)速率明顯低于1號(hào)液（4)可以看出，黏度越高，K’的擴(kuò)散受到的摩擦 和對(duì)流阻力越大，K+透過(guò)速率越緩慢，到210 min后，K+克服內(nèi)部阻力擴(kuò)散到達(dá)透析袋膜表面后， 四種溶膠的透過(guò)速率基本保持一致。

與對(duì)Vc透過(guò)速率的影響規(guī)律相似，在復(fù)合溶膠中葡萄糖透過(guò)速率減緩?fù)瑫r(shí)，K：的透過(guò)速率 基本不受影響。

4.5小結(jié)

通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，DF復(fù)合溶膠對(duì)葡萄糖、Vc、K"擴(kuò)散和透過(guò)性的影響機(jī)理可解釋為以下幾點(diǎn)：

1、DF復(fù)合溶膠特有的固、膠、液混合體系，形成了具有剛性筋絡(luò)填充其間的三維網(wǎng)狀溶膠 結(jié)構(gòu)，使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更密實(shí)穩(wěn)定，體系內(nèi)部質(zhì)對(duì)流、錯(cuò)位困難，減少了質(zhì)接觸膜介質(zhì)的機(jī)會(huì)，加劇 了類(lèi)似熱傳遞過(guò)程的“邊界層現(xiàn)象”；

2、溶膠黏度和表面張力較大，能在透析袋表面形成液膜，增大了透析袋表面非攪動(dòng)層的厚 度和濃差極化現(xiàn)象；

3、SDF膠團(tuán)的分枝結(jié)構(gòu)對(duì)介質(zhì)膜孔的堵塞和“污染”，降低了介質(zhì)的通透量；

4、復(fù)合溶膠體系黏度較高，質(zhì)的擴(kuò)散需要克服較髙的內(nèi)摩擦阻力，使傳質(zhì)速率下降：

5、SDF、IDF的膠團(tuán)、顆粒對(duì)葡萄糖的吸附和包埋作用，增大了葡萄糖的擴(kuò)散阻力；

6、以上五種影響形式具有協(xié)同增效作用，可進(jìn)一步減緩質(zhì)向膜外的擴(kuò)散速率。

7、對(duì)于小分子物質(zhì)（如Vc、K+)，由于混合體系中液相的存在，透過(guò)速率基本不受影響。

43

第五章.結(jié)論和建議

5.1結(jié)論

配制型膳食纖維素溶膠結(jié)構(gòu)及傳質(zhì)特性的研究，主要針對(duì)現(xiàn)有膳食纖維素產(chǎn)品功能特性欠完 備的問(wèn)題，利用現(xiàn)有天然纖維素資源，通過(guò)多種成分的配制、組合，制備兼有SDF和IDF所具有 的生理功能的高品質(zhì)膳食纖維材料。

研究中篩選出了大豆不可溶性膳食纖維素（SIDF)、瓜爾豆膠、果膠作為試驗(yàn)材料配制復(fù)合 溶膠。比較了復(fù)合溶膠及單質(zhì)SIDF (90%)顆粒、瓜爾豆膠、果膠溶膠表面張力、黏度等物化特 性的變化；采用SEM對(duì)SIDF (90%)顆粒、瓜爾豆膠、果膠溶膠及其復(fù)合溶膠的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了觀(guān) 察分析，配制型膳食纖維素溶膠結(jié)構(gòu)及傳質(zhì)特性的研究，比較了它們?cè)诳臻g結(jié)構(gòu)及溶膠體系穩(wěn)定性上的差異，探討了溶膠結(jié)構(gòu)與其物化特性及生 理功能的關(guān)系：并在此基礎(chǔ)上，模擬小腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收消化過(guò)程，進(jìn)行了體外營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的質(zhì) 傳遞試驗(yàn)，比較了三種不同溶膠（懸液）對(duì)葡萄糖、維生素、礦物質(zhì)傳遞速率的影響總結(jié)了在質(zhì) 溶膠（懸液）中的傳遞規(guī)律。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及現(xiàn)象的分析得到如下結(jié)論：

1、與SIDF (90%)、瓜爾豆膠、果膠單質(zhì)配制的溶膠和懸液相比較，配制得到的復(fù)合溶膠的 物化性質(zhì)發(fā)生了顯著變化。在固形物含量同為2. 5%的幾種溶膠（懸液）中，SIDF(90%丨與瓜爾 豆膠復(fù)合溶膠的黏度指標(biāo)較3種單一成分的算術(shù)和高出5. 8倍，SIDF(90%)與果膠復(fù)合溶膠的黏 度指綠較3種單一成分的算術(shù)和髙出2. 7倍?？梢?jiàn)，復(fù)配具有明顯的協(xié)同增效作用。

2、利用SIDF (90%)與瓜爾豆膠（或果膠）配制的復(fù)合溶膠，可形成固、膠、液均勻混和 的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，其中SIDF (90%>與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。

3、 復(fù)合溶膠的黏度、表面張力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)成分構(gòu)成（可溶與不可溶DF比例）與之相當(dāng)?shù)氖惺?SIDF (70%)的指標(biāo)。SIDF (90%)與果膠復(fù)合溶膠黏度為SIDF (70%)的6倍，SIDF (90%) 與瓜爾豆膠復(fù)合溶膠為SIDF (70%)的10倍。

4、DF復(fù)合溶膠可大大減緩葡萄糖的擴(kuò)散速度，與葡萄糖溶液相比，在透析開(kāi)始的120 min 內(nèi)平均透過(guò)速率降低了 40%?50%。

5、 DF復(fù)合溶膠對(duì)分子量較小的維生素（Vc)和礦物質(zhì)（IO的擴(kuò)散和透過(guò)性的影響不明 顯。

6、DF復(fù)合溶膠影響質(zhì)傳遞速率主要是其特有的固、膠、液混合體系結(jié)構(gòu)所致。對(duì)于大分 子物質(zhì)，體系內(nèi)部對(duì)流、錯(cuò)位困難，減少了質(zhì)與膜介質(zhì)接觸的機(jī)會(huì)：相對(duì)致密的均勻體系中傳質(zhì) 摩擦力增加；復(fù)合溶膠的吸附和包埋作用束縛了質(zhì)的運(yùn)動(dòng)；髙黏度和表面張力，能在介質(zhì)表面形 成液膜加劇“濃差極化”現(xiàn)象：膠團(tuán)的分枝結(jié)構(gòu)對(duì)微孔的堵塞和“污染”，降低了介質(zhì)的通透量, 從而導(dǎo)致大分子物質(zhì)在體系中擴(kuò)散和透過(guò)速度下降•而對(duì)于小分子物質(zhì)（如Vc、1〇,由于混合 體系中液相的存在，透過(guò)速率基本不受影響。

7、實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，配制型DF的物性及功能較天然膳食纖維優(yōu)異、完備，較其他改性方法制 備的DF產(chǎn)品工藝更簡(jiǎn)單、易控。

44 

5.2建議

分析本次研究后建議，今后在與之相關(guān)的研究中應(yīng)開(kāi)展以下幾方面工作：

1、配制過(guò)程可采用均質(zhì)等手段，進(jìn)一步提高固、膠、液混合體系均勻化程度，強(qiáng)化IDF顆 粒與SDF溶膠的粘€效果。

2、小腸中的質(zhì)傳遞過(guò)程多為主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)而非簡(jiǎn)單的滲透透過(guò)，今后的研究中應(yīng)進(jìn)一步模擬動(dòng) 態(tài)、有（靜）壓傳質(zhì)過(guò)程，考核復(fù)合溶膠的動(dòng)態(tài)質(zhì)傳遞效果。