馬鈴薯纖維的特性研究

2019-03-27 11:58:10 來源：食品安全導刊

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　　Hipsley于1953年，首次提出了“膳食纖維”這一概念，并定義為植物細胞壁中，不易被消化的成分[1]。隨著科技的發(fā)展進步，人們的生活水平日益提高，但慢性病的發(fā)病率也與日俱增，于是人們開始重視膳食纖維，并對其生理功能展開了深入的研究。然而膳食纖維的組成十分復雜，故到目前為止，對于膳食纖維的定義仍沒有形成統(tǒng)一的標準。現(xiàn)階段普遍認可的解釋，是將一系列不能被人體胃腸道消化和吸收，也不能產(chǎn)生能量，但可在大腸中進行發(fā)酵的多糖、低聚糖和木質(zhì)素[2]，定義為膳食纖維。它有兩種主要成分：可溶性膳食纖維（果膠、樹膠和抗性糊精等）和不可溶性膳食纖維（纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等）。

　　在我國，馬鈴薯主要用來制作淀粉，而馬鈴薯淀粉加工的殘渣多被廢棄，做垃圾處理，導致資源浪費并帶來巨大的經(jīng)濟負擔。根據(jù)資料顯示，每100克馬鈴薯可提供17克碳水化合物和2.2克膳食纖維[3]，而馬鈴薯殘渣中的主要成分就是膳食纖維。本著“變廢為寶”的理念，為提高馬鈴薯的附加值，本研究以馬鈴薯纖維作為研究對象，探討其各方面的特性，為日后應用于食品加工領(lǐng)域提供基礎(chǔ)。

　　因馬鈴薯纖維的提取工藝已較成熟，同時為節(jié)約時間，本研究省略了提取馬鈴薯纖維的過程，直接選用成品馬鈴薯纖維來研究其各方面特性。

　　實驗材料

　　進口馬鈴薯纖維(Semper AB, Sundbyberg, Sweden)，淡黃色、無味粉末，其膳食纖維含量為70%，其中三分之二由果膠和半纖維素組成，其余為纖維素和木質(zhì)素[4]。

　　實驗方法

　　掃描電鏡( Scanning electron micrograph,SEM)。用掃描電鏡對馬鈴薯纖維的結(jié)構(gòu)進行觀察。

　　持水能力( Water holding capacity, WHC)。分別稱量0.2g馬鈴薯纖維和面粉倒入兩個大小相同的量筒中，記錄其初始重量（分別為m1和m2）。然后緩慢、逐漸地加入水，并用玻璃棒不斷攪拌使水吸收，直到水無法再被吸收時停止。稱量并記錄兩個量筒的最終重量（分別為m3和m4），以比較等量的馬鈴薯纖維和面粉的持水能力。

　　持油能力( Holding oil capacity, HOC)。分別稱量0.2g馬鈴薯纖維和面粉倒入兩個大小相同的量筒中，記錄其初始重量（分別為m5和m6）。然后緩慢、逐漸地加入油，并用玻璃棒不斷攪拌使油與粉混合，直到油無法再被結(jié)合時停止。稱量并記錄兩個量筒的最終重量（分別為m7和m8），以比較等量的馬鈴薯纖維和面粉的持油能力。

　　膨潤力( Swelling force, SF)。稱取重量為0.1～0.3克的馬鈴薯纖維(W)倒入量筒內(nèi)，并讀出體積(V1)。將10mL 37℃的水倒入量筒內(nèi)，同時用玻璃棒攪拌使其混合。靜置過夜后讀取體積(V2)。

　　油/水混合物的穩(wěn)定性。先在兩個量筒中，分別加入等體積的油、水混合物，再稱量等量的馬鈴薯纖維和面粉，分別加入到兩個量筒中，用玻璃棒分別攪拌，使其混合，以觀察不同的現(xiàn)象。

　圖1 馬鈴薯纖維的掃描電鏡圖　

　　實驗結(jié)果

　　掃描電鏡圖。從圖中1可以看出，馬鈴薯纖維的結(jié)構(gòu)松散，間隙較大，應具有較高的持水能力和膨脹力。

　　持水能力和持油能力。由于有限的設(shè)備條件而沒有獲得精確的計算數(shù)據(jù)，但從圖2和圖3中可以明顯的看出，與等量的面粉相比，馬鈴薯纖維的持水能力和持油能力都更為突出。

　　膨潤力。通過圖4可以看出，馬鈴薯纖維的膨潤效果較為顯著，根據(jù)公式

　　SF (mL/g) = (V2 –V1) /W × 100%，可求出馬鈴薯纖維的膨潤力為6.27mL/g。

　　油/水混合物的穩(wěn)定性。通過圖5（2）和圖5（3）可以看出，馬鈴薯纖維在油/水體系中具有良好的穩(wěn)定性，而且靜置后也不會出現(xiàn)分層；反之在圖5（4）和圖5（5）中，面粉不能作為使水和油混合，即便靜置后也不能使油和水均勻混合。

　　馬鈴薯纖維的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使其具有了較高的持油能力；此外馬鈴薯纖維具有大量親水羥基，這表明它能很好地吸收和保持水分，因此具有較高的持水能力和膨潤力；加上其在油/水混合相中所表現(xiàn)出的穩(wěn)定劑效果，說明馬鈴薯纖維可被應用于食品加工領(lǐng)域中，且前景廣闊，對產(chǎn)品的質(zhì)地、形態(tài)和口感都將起到至關(guān)重要的作用。

　　參考文獻：

　　[1] HIPSLEY E H. Dietary “fibre” and pregnancy toxaemia [J]. British Medical Journal, 1953, 2: 420-422.

　　[2] FULLER S, BECK E, SALMAN H, et al. New Horizons for the study of dietary fiber and health: a review [J]. Plant Foods for Human Nutrition, 2016, 71(1): 1-12.

　　[3] Potato, https://en.wikipedia.org/wiki/Potato [2019-02-18].

　　[4] Semper pofiber, Semper AB, Sundbyberg, Sweden, http://www.semper.se/templates/Products.aspx?id=535 [2019-2-18].

　　呂冠薇長春醫(yī)學高等專科學校臨床醫(yī)學部