李薇霞 楊葉波

摘? 要：膳食纖維被稱為“第7類營(yíng)養(yǎng)素”，其在改善食品的保健價(jià)值、食用品質(zhì)、加工特性中有著較高的應(yīng)用價(jià)值。該文通過(guò)分析相關(guān)專利，以期為膳食纖維提取方法的專利布局提供參考。

關(guān)鍵詞：膳食纖維;提取;專利技術(shù)

中圖分類號(hào) TS721文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2019）08-0101-02

研究表明，膳食纖維對(duì)人體血糖、血脂有著良好的調(diào)節(jié)作用，也可有效預(yù)防糖尿病、肥胖癥等[1]。因此，關(guān)注膳食纖維的提取方法，具有重要的研究意義。植物中膳食纖維的提取方法，按照提取原理的不同，主要分為直接提取法和雜質(zhì)除去法2種。直接提取法操作簡(jiǎn)便，但提取率低，應(yīng)用范圍窄，主要應(yīng)用于可溶性膳食纖維的提取，現(xiàn)有的專利申請(qǐng)中多數(shù)涉及雜質(zhì)除去法。由于生物體的復(fù)雜多樣性，單一的方式無(wú)法滿足不同植物的膳食纖維提取的要求，因此，越來(lái)越多的研究開(kāi)始向多種方法結(jié)合提取方向發(fā)展。后續(xù)更是逐漸發(fā)展出采用一些物理、化學(xué)的前處理手段來(lái)促進(jìn)后續(xù)除雜提純的效率和效果。本文就膳食纖維提取方法的專利技術(shù)進(jìn)行了梳理，以期為膳食纖維的提取方法的研究提供參考。

1 直接提取法

直接提取法主要分溶劑提取法和物理粉碎法2種。1987年US19870090919A最早公開(kāi)使用直接粉碎法制備膳食纖維。在1990—2000年期間，國(guó)外陸續(xù)有公司和個(gè)人對(duì)物理粉碎法進(jìn)行改進(jìn)，主要的改進(jìn)點(diǎn)在于通過(guò)不同的物理法（如超微粉碎、濕磨等）對(duì)植物進(jìn)行破壁處理，釋放其中的膳食纖維，從而提高膳食纖維的提取效率。國(guó)內(nèi)從2004年開(kāi)始對(duì)物理法提取膳食纖維有相關(guān)的專利申請(qǐng)，雖然起步較晚，但是其采用的手段相對(duì)先進(jìn)，如國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)中結(jié)合了瞬時(shí)閃蒸（CN1620908A）、膠體磨研磨（CN101032304A）、超聲波（CN101756119A）、亞臨界水提取（CN103652945A）等技術(shù)，極大地提高了提取的效率。

關(guān)于溶劑提取法，最早由1993年韓國(guó)IL YANG醫(yī)藥公司（KR19940004856A）公開(kāi)采用醇提法獲取白參中的膳食纖維，接下來(lái)在1998—2000年陸續(xù)申請(qǐng)了采用醇提法獲取不同植物中膳食纖維的方法。為了克服醇提法容易存在有機(jī)溶劑殘留的缺陷，2001年日本的不二制油（JP3772833B2）公開(kāi)采用水熱法提取可可皮中的膳食纖維的方法。國(guó)內(nèi)在2008年開(kāi)始有采用水熱法提取膳食纖維的申請(qǐng)出現(xiàn)，同樣國(guó)內(nèi)在基礎(chǔ)的水熱提取上增加了新的輔助技術(shù)，如微波加熱等，以提高提取的效率。

2 雜質(zhì)除去方法

雜質(zhì)除去法主要是相對(duì)于直接提取法而言，其主要是將植物中除膳食纖維以外的組分通過(guò)一定的方法去除，最后獲得所需的膳食纖維的方法。主要有酶法、化學(xué)法、物理法、微生物發(fā)酵法和復(fù)合法等。

2.1 酶法 酶法是用酶逐一除去原料中除膳食纖維外的其他組分，主要包括蛋白質(zhì)、脂肪、還原糖、淀粉等，最后獲得膳食纖維的方法。常用的酶包括淀粉酶、蛋白酶、半纖維素酶、阿拉伯聚糖酶等[2]。該方法最早是由美國(guó)SEC OF AGRIC（US4996063A）公開(kāi)采用酶法酶解燕麥，從而獲取其中的膳食纖維，酶解主要使用纖維素酶用于破壞植物中的細(xì)胞壁。此后，續(xù)逐漸出現(xiàn)針對(duì)植物中蛋白質(zhì)、脂肪、淀粉等雜質(zhì)采用不同酶進(jìn)行酶解。針對(duì)不同的植物，還出現(xiàn)了采用多種酶進(jìn)行復(fù)合酶解，從而提高了膳食纖維的純度，部分還針對(duì)于植物中的其他組分進(jìn)行酶解，如植酸、粗纖維等。

2.2 化學(xué)法 膳食纖維主要存在于植物細(xì)胞中，且常與植物細(xì)胞中蛋白質(zhì)、淀粉或脂肪等雜質(zhì)相結(jié)合，采用一定的分離法將膳食纖維與雜質(zhì)進(jìn)行有效的分離，可以大幅度地提高提取的效率和純度。1990年日本最早出現(xiàn)了化學(xué)法除雜（JPH03232475A），主要是使用酸堿與雜質(zhì)反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)除去雜質(zhì)的目的。在1993—2013年期間，國(guó)內(nèi)外陸續(xù)出現(xiàn)了許多采用酸堿法對(duì)不同植物進(jìn)行膳食纖維提取的申請(qǐng)，改進(jìn)點(diǎn)均在于針對(duì)不同提取原料選擇不同的酸或堿以及處理的條件優(yōu)化，從而提高提取效率。2013年北京林業(yè)大學(xué)提出采用電解水代替氫氧化鈉來(lái)進(jìn)行膳食纖維的提取，電解水在提取完成后提取液變?yōu)橹行裕粌H避免了環(huán)境污染，而且產(chǎn)量和純度高，有較好的物化特性，符合現(xiàn)代工業(yè)的要求[3]。

2.3 物理法 1996年日本的FUKUI KEN公司（JPH1015 8306A）提出采用活性炭吸附提取洋蔥中可溶性膳食纖維;2000年韓國(guó)的YONSEI大學(xué)將雙螺旋擠壓技術(shù)應(yīng)用到膳食纖維雜質(zhì)的去除中，提高了膳食纖維的提取效率;2004年黑龍江省北大荒麥業(yè)有限責(zé)任公司提出根據(jù)混合物中的蛋白質(zhì)顆粒和纖維素、半纖維素、果膠混合顆粒比重的不同，在高速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，利用離心力的大小，分離出纖維素含量豐富的膳食纖維的細(xì)粉。該方法采用純物理的方式獲取膳食纖維，避免了化學(xué)污染，提高了生產(chǎn)過(guò)程環(huán)保性和安全性[4]。2007年美國(guó)的NUTRIFINA PTY公司（US2011028427A1）提出采用超聲法可以將糖與纖維有效分離，2010年河南省農(nóng)科院（CN101933616A）提出采用固態(tài)氣爆的方式提取膳食纖維，克服了傳統(tǒng)方法對(duì)膳食纖維損失的嚴(yán)重的缺點(diǎn)。此外，在2010—2013年期間國(guó)內(nèi)還陸續(xù)出現(xiàn)了結(jié)合不同物理手段提取膳食纖維的方法，如超聲、微波、高壓蒸煮、高剪切乳化等，均不同程度的提高了不同植物膳食纖維的提取的效率。

2.4 微生物發(fā)酵法 微生物發(fā)酵法生產(chǎn)的膳食纖維色澤、質(zhì)地、氣味和分散程度均優(yōu)于化學(xué)法，比化學(xué)提取法得到的膳食纖維有更高的持水力和得率[2]。相對(duì)于上述提取技術(shù)而言，微生物發(fā)酵法出現(xiàn)的相對(duì)較晚，1999年日本的南條博道（JP2000245391A）最早提出了對(duì)白菜進(jìn)行發(fā)酵從而獲取膳食纖維的方法，2004年廣西大學(xué)（CN1586305A）申請(qǐng)采用食用菌對(duì)甘蔗渣或玉米渣進(jìn)行發(fā)酵以獲取膳食纖維的方法。2005—2012年期間，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了大量通過(guò)微生物發(fā)酵法生產(chǎn)膳食纖維的申請(qǐng)。國(guó)內(nèi)的研究中開(kāi)發(fā)了里氏木霉（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)CN101161 103A）、乳酸菌（河南科技大學(xué)CN101999673A）、靈芝菌（蘇州百趣食品有限公司CN102630950A）、真菌姬松茸（浙江省醫(yī)學(xué)科學(xué)院CN103393128A）等微生物對(duì)富含膳食纖維的原料進(jìn)行發(fā)酵。

2.5 復(fù)合法 不同方法存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)，將不同的方法結(jié)合、揚(yáng)長(zhǎng)避短，可以有效提高膳食纖維的提取效率。1995年呂永奎（CN1130035A）提出采用中性洗滌劑（除去糖、蛋白質(zhì)、脂肪、單寧、色素和蠟等成分）結(jié)合α-淀粉酶（除去淀粉）提取植物中的膳食纖維，這是首個(gè)提出將化學(xué)法與酶法結(jié)合的方法;2001年日本的DOKU公司（JP4067805B2）申請(qǐng)的專利中將微粉化、高溫蒸煮（即物理法）與酶法結(jié)合提取膳食纖維。之后陸續(xù)出現(xiàn)了一系列的復(fù)合法的申請(qǐng)，其中結(jié)合了大量化學(xué)和物理的新技術(shù)，如機(jī)械活化、二氧化碳爆破、超聲、微波等，并對(duì)操作參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)方法之間的協(xié)同效果。物理-化學(xué)法：采用乳酸、檸檬酸結(jié)合超高壓均質(zhì)處理（CN101313758A），擠壓膨化結(jié)合堿處理（CN102084985 A），采用機(jī)械活化結(jié)合酶解制取膳食纖維（CN102018 183A）、超臨界二氧化碳與堿液處理結(jié)合;物理-酶法：利用超聲微波協(xié)同處理與酶法結(jié)合（CN102550995A、CN102061322A），利用超聲波結(jié)合酶法脫除淀粉和蛋白質(zhì)（CN101156684A），高壓微射流超微粉碎與酶解結(jié)合（CN102524803A）;化學(xué)-酶法：稀堿浸提結(jié)合酶解（CN102524802A）。2006年日本的KAND公司（JP2008109 917A）則提出了更復(fù)雜的提取方法，他們?cè)谔崛《垢械纳攀忱w維時(shí)，采用了熱處理、蛋白酶處理、堿處理，即“物理+化學(xué)+酶法”三者結(jié)合提取膳食纖維。2011年湖南省農(nóng)產(chǎn)品加工研究所（CN102511789A）則開(kāi)發(fā)出了將水熱提取、超聲處理、木霉發(fā)酵和擠壓膨化進(jìn)行結(jié)合，首次將微生物發(fā)酵法與物理、化學(xué)方法進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了提取效率和膳食纖維品質(zhì)的提升。此后，在2011—2013年期間，國(guó)內(nèi)的申請(qǐng)中出現(xiàn)了大量關(guān)于復(fù)合法提取的申請(qǐng)，可見(jiàn)該方法將成為膳食纖維提取方法發(fā)展的趨勢(shì)。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外植物內(nèi)膳食纖維提取方法的梳理，主要根據(jù)提取對(duì)象的不同特點(diǎn)，具體的提取的方法也有所不同。因此，今后在具體的研究過(guò)程中，可以根據(jù)不同方法、原料的特點(diǎn)、生產(chǎn)成本、提取效率等，選擇適合的提取方法。

參考文獻(xiàn)

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（責(zé)編：張宏民）