摘要：水溶性膳食纤维（SDF）的提取方法从酶提取、酸碱提取到微波提取、超声波提取、超滤膜提取、微生物发酵提取，使用的提取技术不断发展，SDF得率也不断提高。综述了植物SDF提取常用方法的研究进展，为进一步开发利用SDF提供参考依据。
关键词：水溶性膳食纤维；提取方法；提取率
中图分类号：TS202 文献标志码：A doi：10.16693/j.cnki.1671-9646（X）.2018.02.018
Research Progress of Soluble Dietary Fiber Extraction
TAN Ye，*TIAN Xiaojing，LIU Yuying，ZHENG Qingbo，MA Haiyi，GUO Shouqing，WU Yafen，YE Mei
（College of Life Science and Engineering，Northwest Minzu University，Lanzhou，Gansu 730030，China）
Abstract：The extraction methods of soluble dietary fiber（SDF）from enzyme extraction，acid and alkali extraction to microwave extraction，ultrasonic extraction，membrane extraction，microbial fermentation extraction，using the extraction of technology development，SDF yield also increased. This paper reviewed the progress of the methods used in the extraction of plant SDF，and provided a reference for further development and utilization of SDF.
Key words：soluble dietary fiber；extraction method；extraction rate
隨着社会的进步和科学技术的发展，人们对“第七营养素”——膳食纤维也有了较为深入的认识。根据研究表明，水溶性膳食纤维（Soluble dietary fiber，SDF）不仅能够降低血脂和胆固醇、降低心血管疾病的发病率；还可以降低血糖、预防糖尿病、减少次生胆汁酸——石胆酸和脱氧胆酸的形成，而这2种物质与肿瘤的发生有关[1-2]。目前，SDF主要从香菇柄、花生壳和玉米芯等物质中提取，主要的提取方法有酶提取、酸碱提取、微波提取、超声波提取、微波预处理-超声波碱解、超滤膜提取和微生物发酵。对SDF的提取纯化方法进行综述，为SDF的开发利用提供参考。
1 SDF及其功效
膳食纤维的概念自20世纪50年代提出，随着人们对膳食纤维研究的逐步深入，1999年11月2日的美国临床化学协会（AACC）年会上，膳食纤维被定义为能抗人体小肠消化吸收，而在人体大肠能部分或全部发酵的可食用植物性成分、碳水化合物及类似物质的总和，包括多糖、寡糖、木质素及相关植物物质。膳食纤维根据其溶解性能可以分为水溶性膳食纤维和水不溶性膳食纤维2类。
2 SDF提取工艺的进展
近几年研究中，提取SDF的方法主要有酶提取、酸碱提取、微生物提取、微波提取、超声波提取、超滤膜提取，其中常用的是微波提取和超声波提取。
2.1 酶提取法
利用酶反应的高度专一性，将纤维素、果胶质、木质素等细胞壁成分水解或降解，减小SDF从胞内向胞外扩散的阻力，从而提高SDF提取率，缩短提取时间。酶的种类和酶解温度对产率有较大影响。酶提取法的研究中，刘莹等人[3]采用糖化酶、α -淀粉酶提取褐菇SDF，通过单因素和正交试验，发现在料液比1∶10（g∶mL），酶处理时间0.5 h，酶解温度60 ℃条件下提取效果最佳，产率为36.1%。任媛媛等人[4]采用木聚糖酶酶解IDF以提取高活性的SDF，发现在pH值5.0，温度50 ℃，木聚糖酶加酶量为7.0%，反应时间2.5 h，物料比1∶20（m∶V）时效果最佳，产率为12.10%，且具有良好的膨胀力和持水性。
2.2 酸碱提取法
利用酸或碱浸泡渗透或解析溶解破坏细胞壁，SDF则会逐渐向外扩散。张世仙等人[5]利用碱提取法提取酒糟中的SDF，在料水比1∶17，NaOH添加量0.9%，提取时间70 min，提取温度80 ℃时得率为23.6%。在一定范围内，碱添加量越大，则SDF提取率越多；但添加量过高，SDF会与碱反应生成碱纤维素，使提取率降低。
2.3 微波提取法
微波提取的原理[6-8]是利用微波辐射使细胞壁破裂，位于细胞内部的有效成分从细胞中释放出来并被溶剂溶解，通过过滤和分离纯化，即可获得所需的SDF。SDF得率的影响因素有微波功率、料液比和微波时间。
胡春晓等人[9]采用微波辅助提取法提取香菇柄中SDF，通过单因素试验和正交试验发现最佳工艺流程为柠檬酸质量分数5%，料液比1∶20，微波功率640 W，微波处理时间3 min；此时，香菇柄SDF的平均得率10.24%，持水力2.27 g/g，膨胀力4.13 mL/g。李红霞等人[10]以花生茎为原料，利用微波提取花生茎中SDF。通过单因素试验及正交试验发现，最佳提取工艺条件为浸泡时间55 min，微波时间4 min，微波功率800 W，微波温度90 ℃，料液比1∶14（g∶mL），在此条件下SDF提取率达到6.0%。由此可见，影响SDF的主要因素为料液比，其次是微波时间。
2.4 超声波提取法
利用超声空化效应，破坏植物细胞，降低各成分间紧密程度，提高SDF提取效率[11-12]。现有研究中，陈琼玲等人[13]采用超声波法提取红薯叶中的SDF，通过单因素试验和中心组合试验设计、响应面分析法优化提取工艺，发现其最佳提取条件为柠檬酸4%，料液比1∶35，超声波功率240 W，超声时间21 min，提取温度60 ℃，SDF得率4.37%±0.04%。牛俊乐等人[14]采用超声波辅助碱法提取蕨菜中的SDF，发现最佳工艺条件为氢氧化钠质量浓度0.06 g/mL，超声功率120 W，料液比1∶30（g∶mL），提取温度65 ℃，此时SDF得率为36.01%。
2.5 微波预处理——超声波碱解法
微波提取法速度快，但对细胞壁等破坏力大；超声波提取法条件温和，但耗时长。结合两者优点，微波预处理——超声波碱解法在SDF提取中发挥重要作用。
蔡锦源等人[15]在微波预处理——超声波碱解法优化玉米芯SDF研发现原料粉碎粒度60目，解析剂比1∶7（g∶mL），微波功率560 W，微波时间150 s，NaOH质量分数0.8%，料液比1∶30（g∶mL），超声波功率200 W，提取温度50 ℃，提取时间35 min时，玉米芯SDF得率为4.75%。
2.6 超滤膜提取法
借助膜的选择渗透作用，在外界能量或化学位差的推动下对混合物中溶剂和溶质进行分离、分级、提纯和富集[16]，具有耗能少、SDF得率高、产品性能稳定等优点[17-20]。王世清等人[21]采用不同截留分子量的超滤膜和优化膜分离过程的操作条件，对SDF提取液进行超滤分离，选用PS-30型聚砜膜，在压力0.08 MPa，料液比 1∶75（g∶mL），温度 30 ℃时，分离纯化效果最为显著，其SDF的得率可达 67.56%。
2.7 微生物发酵法
利用微生物发酵，消耗原料中的碳源、氮源，以去除原料中的植酸，减少蛋白质、淀粉等成分制取膳食纤维[22]。李静[23]利用单因素试验和正交试验对黑曲霉A020发酵制备香蕉皮可溶性膳食纤维进行研究，发现在发酵温度28 ℃，接种量10%，发酵时间3 d，pH值6.0，SDF提取率可达12.83%。
李静等人[24]在植物乳杆菌发酵法制取香菇柄SDF工艺优化研究发现，发酵法制取香菇柄SDF的最佳工艺条件为植物乳杆菌接种量1.5%，发酵时间48 h，发酵温度37 ℃，初始pH值6.5，料液比1∶12（g∶mL），此时，其SDF产率为3.64%±0.08%。
3 结语
SDF具有多种有利于人体的生理功能，包括預防心血管疾病、糖尿病，抗肿瘤作用，所以提取利用SDF是一个重要的研究方向。用于提取SDF的材料来源广泛，无论谷物、真菌还是蔬菜水果都含有SDF。而我国是花生、玉米和香菇等作物的生产大国，其中作物的副产物——花生壳、玉米芯和香菇柄的产量也十分巨大。现阶段，SDF的提取方法主要是酶提取、酸碱提取、微波提取、超声波提取、超滤提取和发酵提取，大多数研究中是利用单一方法来提取，但组合方法提取会更具优势，如微波预处理-超声波碱解法具有提取速度快、条件较温和、对提取物的破坏力小等优点。此外，高压蒸煮法、挤压蒸煮法、超微粉碎、瞬时高压、超高压等改性处理可显著提高膳食纤维中可溶性膳食纤维成分含量[25]。在以后的研究中，将改性处理与组合提取方法作为研究方向，SDF的产率将会进一步提高。
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