马铃薯纤维的特性研究

2019-03-27 11:58:10 来源：食品安全导刊

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　　Hipsley于1953年，首次提出了“膳食纤维”这一概念，并定义为植物细胞壁中，不易被消化的成分[1]。随着科技的发展进步，人们的生活水平日益提高，但慢性病的发病率也与日俱增，于是人们开始重视膳食纤维，并对其生理功能展开了深入的研究。然而膳食纤维的组成十分复杂，故到目前为止，对于膳食纤维的定义仍没有形成统一的标准。现阶段普遍认可的解释，是将一系列不能被人体胃肠道消化和吸收，也不能产生能量，但可在大肠中进行发酵的多糖、低聚糖和木质素[2]，定义为膳食纤维。它有两种主要成分：可溶性膳食纤维（果胶、树胶和抗性糊精等）和不可溶性膳食纤维（纤维素、半纤维素和木质素等）。

　　在我国，马铃薯主要用来制作淀粉，而马铃薯淀粉加工的残渣多被废弃，做垃圾处理，导致资源浪费并带来巨大的经济负担。根据资料显示，每100克马铃薯可提供17克碳水化合物和2.2克膳食纤维[3]，而马铃薯残渣中的主要成分就是膳食纤维。本着“变废为宝”的理念，为提高马铃薯的附加值，本研究以马铃薯纤维作为研究对象，探讨其各方面的特性，为日后应用于食品加工领域提供基础。

　　因马铃薯纤维的提取工艺已较成熟，同时为节约时间，本研究省略了提取马铃薯纤维的过程，直接选用成品马铃薯纤维来研究其各方面特性。

　　实验材料

　　进口马铃薯纤维(Semper AB, Sundbyberg, Sweden)，淡黄色、无味粉末，其膳食纤维含量为70%，其中三分之二由果胶和半纤维素组成，其余为纤维素和木质素[4]。

　　实验方法

　　扫描电镜( Scanning electron micrograph,SEM)。用扫描电镜对马铃薯纤维的结构进行观察。

　　持水能力( Water holding capacity, WHC)。分别称量0.2g马铃薯纤维和面粉倒入两个大小相同的量筒中，记录其初始重量（分别为m1和m2）。然后缓慢、逐渐地加入水，并用玻璃棒不断搅拌使水吸收，直到水无法再被吸收时停止。称量并记录两个量筒的最终重量（分别为m3和m4），以比较等量的马铃薯纤维和面粉的持水能力。

　　持油能力( Holding oil capacity, HOC)。分别称量0.2g马铃薯纤维和面粉倒入两个大小相同的量筒中，记录其初始重量（分别为m5和m6）。然后缓慢、逐渐地加入油，并用玻璃棒不断搅拌使油与粉混合，直到油无法再被结合时停止。称量并记录两个量筒的最终重量（分别为m7和m8），以比较等量的马铃薯纤维和面粉的持油能力。

　　膨润力( Swelling force, SF)。称取重量为0.1～0.3克的马铃薯纤维(W)倒入量筒内，并读出体积(V1)。将10mL 37℃的水倒入量筒内，同时用玻璃棒搅拌使其混合。静置过夜后读取体积(V2)。

　　油/水混合物的稳定性。先在两个量筒中，分别加入等体积的油、水混合物，再称量等量的马铃薯纤维和面粉，分别加入到两个量筒中，用玻璃棒分别搅拌，使其混合，以观察不同的现象。

　图1 马铃薯纤维的扫描电镜图　

　　实验结果

　　扫描电镜图。从图中1可以看出，马铃薯纤维的结构松散，间隙较大，应具有较高的持水能力和膨胀力。

　　持水能力和持油能力。由于有限的设备条件而没有获得精确的计算数据，但从图2和图3中可以明显的看出，与等量的面粉相比，马铃薯纤维的持水能力和持油能力都更为突出。

　　膨润力。通过图4可以看出，马铃薯纤维的膨润效果较为显著，根据公式

　　SF (mL/g) = (V2 –V1) /W × 100%，可求出马铃薯纤维的膨润力为6.27mL/g。

　　油/水混合物的稳定性。通过图5（2）和图5（3）可以看出，马铃薯纤维在油/水体系中具有良好的稳定性，而且静置后也不会出现分层；反之在图5（4）和图5（5）中，面粉不能作为使水和油混合，即便静置后也不能使油和水均匀混合。

　　马铃薯纤维的交联网状结构，使其具有了较高的持油能力；此外马铃薯纤维具有大量亲水羟基，这表明它能很好地吸收和保持水分，因此具有较高的持水能力和膨润力；加上其在油/水混合相中所表现出的稳定剂效果，说明马铃薯纤维可被应用于食品加工领域中，且前景广阔，对产品的质地、形态和口感都将起到至关重要的作用。

　　参考文献：

　　[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].

　　吕冠薇长春医学高等专科学校临床医学部