水溶性膳食纤维及其在食品中的应用
01
水溶性膳食纤维概述
膳食纤维(dietary fiber，DF)通常被认为是一类不能被人体消化酶类消化，主要由可食性植物细胞壁残余物(纤维素、半纤维素、木质素等)及与之缔合的相关物质组成的化合物。依据其溶解度情况，可分为水溶性膳食纤维和不溶性膳食纤维两种。
常见水溶性膳食纤维主要有：菊粉、葡聚糖、抗性淀粉、壳聚糖、燕麦β-葡聚糖、瓜尔胶、藻酸钠、真菌多糖等，常见的食物中的大麦、豆类、胡萝卜、柑橘、亚麻、燕麦和燕麦糠等食物都含有丰富的水溶性纤维。
相比而言，水溶性膳食纤维因其具有良好的加工性能和更优的生理功能，近年来在食品加工中作为增稠剂、膨胀剂、配方助剂和填充剂，广泛的应用于低能量食品和功能性食品的生产开发，水性膳食纤维的相关食品有着巨大的发展空间，市场前景广阔。
02
水溶性膳食纤维的物化性质及功能
1.高保水力与高膨胀性及功能
水溶性膳食纤维结构中有很多亲水性基因，有很强的吸水性、高保水性、高膨胀性。可增加粪便体积及排便速度，减轻直肠内及泌尿系统压力、缓解膀胱炎膀胱结石，肾结石等泌尿系统疾病症状，并能使毒素迅速排出体外，防便秘、防直肠癌。
膳食纤维的高保水力与高膨胀性能延缓胃排空，使人胃部产生饱食感减少食物摄入量，有利防肥胖与减肥。
2.吸附熬合作用及功能
水溶性膳食纤维表面有很多活性基因，可以熬合吸附胆固醇、胆汁酸等有机分子，抑制总胆固醇浓度升高，降低人胆固醇及盐类的合成与吸收，降低人血清及肝脏中的胆固醇，从而能防止冠状动脉硬化及预防心血管疾病。
3.发酵作用及调整肠道微生物群功能
可溶性膳食纤维可被大肠内有益菌发酵成乙酸、乳酸等有机酸，降低肠道PH，促进肠内有益菌双歧杆菌生长，防止肠道黏膜萎缩，维持肠道微生物平衡与健康。发酵产生的有机酸能加快食物在胃肠的蠕动与消化，促进粪便排泄，防止肠内有毒物刺激肠壁及毒素的过长停留，防止结肠癌。
4.无能量填充济及预防胖症功能
可溶性膳食纤维缚水（吸持水）膨胀后体积变大，在肠道中会发挥填充济的作用，易引起饱腹感，同时，由于膳食纤维还会影响可利用碳水化合物等成分在肠道内的吸收消化，也使人不易产生饥饿感。所以膳食纤维对预防肥胖症十分有利。
5.溶解性与黏性及其功能
可溶性食物纤维有黏性，对食物黏度有很大影响。由于黏度增加，肠内容物与肠黏膜接触减少，从而延缓吸收速度，能使糖尿病人进食后血糖含量变得平稳，促进胰腺排出胰岛素，有利于糖的供应与代谢。增加食物中的膳食纤维，可以改善末梢组织对胰岛素的感受性，达到调节与控制糖尿病者血糖水平。
03
水溶性膳食纤维在食品中的应用
水溶性膳食纤维作为一种新型的膳食纤维和增稠剂、膨胀剂、配方助剂、填充剂等，主要应用于低能量、高纤维等功能性食品中。在低能量食品中，水溶性膳食纤维可以部分或者全部地替代糖和脂肪，在降低食品能量的同时，能保持食品原有的风味和质感，带来令人满意的口感。除了保健品之外，水溶性膳食纤维以其良好的溶解性、稳定性、平和口感等特性，在饮料、乳制品、糖果、焙烤等食品领域有广泛的应用。
1.水溶性膳食纤维在保健食品中的应用
（1）.在糖尿病人保健食品的应用
糖尿病是一种胰岛素绝对或相对不足引起的疾病，表现为碳水化合物、脂肪、蛋白质、水及电解质的代谢紊乱。水溶性膳食纤维可延缓胃排空，在胃肠中形成一种黏膜，使食物营养素的消化吸收过程减慢。这样，血液中的糖分只能缓慢增加，或胰岛素稍有不足，也不致马上引起血糖浓度增加。
同时水溶性膳食纤维还具有抑制血糖素分泌的作用。研究表明：在饮食中添加膳食纤维后，空腹血糖由（9．84 ±3．51）mmol／L降至（6．82±2．65）mmol／L，餐后2h血糖由（1 3．08±5．12）mmol／L降至10．57±4．64mmol／L，P均＜0．01。开发的产品如：水溶性膳食纤维软胶囊、果聚糖糖浆等
（2）.在便秘人群保健食品的应用
水溶性膳食纤维目前广泛用于调节微生态平衡、润肠通便的保健食品，水溶性膳食纤维被服用后，促进肠道双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌，同时产生大量短链脂肪酸，如乙酸、醋酸、叶酸和乳酸，改变肠道pH，改善有益菌群的繁殖环境，从而加快肠道蠕动，使粪便顺利排出。
2.水溶性膳食纤维在乳品中的应用
（1）．水溶性膳食纤维在奶粉中的应用
水溶性膳食纤维比较适合添加在奶粉中生产婴儿配方奶粉和中老年人奶粉。婴幼儿和中老年人消化道功能都不是很好，而且容易缺钙。水溶性膳食纤维既有润肠通便的功效，还有降血脂、降血糖、促进矿物元素的吸收等功效。水溶性膳食纤维奶粉中水溶性膳食纤维添加量为5％～10％,添加方法是水溶性膳食纤维在牛奶浓缩液均质前加入，其他工艺不变；或是牛奶制粉后直接添加混合，搅匀即可。
（2）.水溶性膳食纤维在发酵酸奶中的应用
酸奶是乳品中发展速度最快的一种，也是边走边喝型健康乳品中最受欢迎的乳饮料之一。近年来高纤维酸奶产品甚为流行. 高纤维酸奶产品的配方设计为：优质鲜牛奶80％、全脂奶粉3％、果葡糖浆（71％）3 ％、蔗糖2％、水10％、水溶性膳食纤维6％、发酵剂2．5％、稳定剂0．2％。
（3）.水溶性膳食纤维在风味乳饮料中的应用
风味乳饮料在国内外市场上已出现多年，由于它除了具有乳香味外，又带有水果味，两种风味相融合使风味乳饮料的风味独特，加之具有一定的营养，因此它深受广大消费者的欢迎，尤其是受到儿童和年轻女性的欢迎。在风味乳饮料中加入水溶性膳食纤维可很大程度上增加乳饮料的营养和保健功能。
配方设计（以巧克力风味乳饮料为例）为：原料乳（乳粉）80％～ 90％（9％～12％）、果葡糖浆（71％）6％～8％、蔗糖4％～6％、水溶性膳食纤维6％～8％、可可粉1％～2％、稳定剂0．2％、香兰素适量、香精适量、色素适量。
（4）.水溶性膳食纤维在乳酸菌饮料中的应用
乳酸菌饮料又称发酵型的酸性含乳饮料，通常是以牛乳或乳粉、植物蛋白乳（粉）、果菜汁、糖为原料，添加或不添加食品添加剂与辅料，经杀菌、冷却、接种乳酸菌发酵剂培养发酵，然后经稀释而制成的活性（非杀菌型）或非活性（杀菌型）的饮料。活性菌饮料虽然含有一定量的有益菌，但经过人体消化道后有益菌所剩无几，其营养保健功能大打折扣。非活性菌饮料的营养保健功能更是极为有限。
如何提高乳酸菌饮料的营养和功能成分是摆在每一个乳饮料生产企业面前的难题。水溶性膳食纤维以其优越的保健功效为广大乳饮料生产企业提供了很好的选择，带来了新的希望。
配方设计：酸乳30％、果葡糖浆（71％）8％、蔗糖2％、水溶性膳食纤维6％、果胶0．4％、果汁（6％）45％、乳酸0．1％、香精0 ．1％、水47．4％。
3.水溶性膳食纤维在饮料中的应用
膳食纤维类饮料是西方很流行的功能性饮料。其既能解渴、补充水分，又可提供人体所需膳食纤维。这类产品，尤其是水溶性膳食纤维在欧美和日本等发达国家比较流行。如日本可口可乐公司生产的含膳食纤维矿泉水，盛行日本；另外，西欧国家和美国的高纤维橙汁、高纤维茶等也很普遍；目前国内汇源公司开发并生产了高纤果汁，北京三元乳业推出了高纤奶。
长期饮用能使肠道舒畅，防治便秘，并可降低胆固醇，调节血脂、血糖，有助减肥，特别适于中老年人、糖尿病病人和肥胖者饮用。在饮料中应用，特性如下:A、饮用添加水溶性膳食纤维的饮料，能使饮用者吸收各营养成分的同时，增强饱腹感，减少对热量物质的摄入量，长期饮用能显著助控减肥，特别适合中青年肥胖者饮用；B、在饮料中使用水溶性膳食纤维后，可使饮料中其他微粒均匀分布溶液中，不易产生沉淀和分层现象。
4.在婴幼儿食品中的应用
婴幼儿特别是断乳后体内双歧杆菌骤减，导致腹泻厌食、发育迟缓，营养成分的利用率降低。食用水溶性膳食纤维食品，可以提高营养素的利用率和促进对钙、铁、锌等微量元素的吸收。
5.在糖果中的应用
未来糖果工业的发展逐渐趋向于低糖、低脂肪，朝着既美味又营养的方向发展。在发达国家，低能量糖果市场份额逐年增加，显示出其垄断整个糖果市场的强劲势头。水溶性膳食纤维作为一种主要的低能量食品配料，在糖果市场上大有用武之地。
水溶性膳食纤维（聚葡萄糖Polydextrose）可以用于所有的糖果配方中来替代葡萄糖浆，并且可以和其它的替代性甜味剂一起使用来替代蔗糖。
6.水溶性膳食纤维在肉制品中的应用
在肉制品中加入水溶性膳食纤维,膳食纤维与蛋白通过食盐和疏水键相互作用形成了热稳定性凝胶，可溶性膳食纤维与蛋白相互作用形成的络合物是一种新型的胶凝体。并且，膳食纤维还能吸咐香味物质，防止香味物质的挥发。另外膳食纤维也是一种优良的脂肪替代品，可生产出高蛋白、高膳食纤维、低脂肪、低盐、低热量具有保健功能的火腿肠。
7.水溶性膳食纤维在面制品中的应用
（1）. 在面包、馒头、米饭、面条中的应用
面包已成为世界性的大众食品，销售量很大。在欧美，对大部分面包都不同程度地添加膳食纤维，有的研究表明，添加不同种类的膳食纤维，还可以增加和改善面包色泽。在馒头中添加膳食纤维，一般添加量为面粉的3%～6%较适宜。添加膳食纤维可使面团筋力强化，出笼馒头口感良好，有特殊香味。
在米饭中添加也有蓬松清香的良好口感，对这两种主食普遍添加膳食纤维将会有益于广大群众的健康。在面条中添加膳食纤维，一般适宜量为3%～6%。但不同种类纤维效果不同，有的添加后对生面条的强度有所减弱，可煮熟后反而强度增加，一般添加处理后的面条韧性良好，耐煮耐泡。面条添加技术的关键是掌握添加量和不同种类的膳食纤维。
（2）. 在饼干和糕点中的应用
饼干烘焙对面粉筋力质量要求很低，也便于较大比例地添加膳食纤维，故利于制作以纤维功能为主的多种保健饼干。糕点则是在制作中含有大量水分，烘焙时会凝固成松软产品影响质量。水溶性膳食纤维添加在糕点中，可保持产品绵软、滋润，增加保质期，延长货架存放时间。
8.运动食品
膳食纤维有较高的持水性，相对体积小，吸水后体积大，从而对肠道产生容积作用，产生饱腹感，还有就是摄入膳食纤维后可降低血糖值，从而可达到能量缓释，基于这两个特点制成运动食品，在健身或参加体育运动之前、之后食用。
9.速冻食品
增加制品的成团型、保水性。添加方法：按照总陷料量的1%左右，加入膳食纤维重量3-5倍的水，与陷料一起搅拌均匀即可。
10.在酱类产品
良好的吸水和保水性，增加产品的汁液粘度，改善感官性状，均一、不分层。