3.8 果胶与膳食纤维

3.8.1 果胶

    是由α-1,4－D－吡喃半乳糖醛酸单位组成的聚合物，各种果胶的主要差别是它们的甲氧基含量或酯化度不相同，酯化度（DE）用D-半乳糖醛酸残基总数中D-半乳糖醛酸残基的酯化分数×100表示。

通常将酯化度大于50%的果胶称为高甲氧基果胶（high-methoxyl pectin）酯化度低于50%的是低甲氧基果胶（low-methoxylpectin）。

果胶酯酸(pectinic acid)：是甲酯化程度不太高的果胶，原果胶在原果胶酶和果胶甲酯酶的作用下转变成果胶酯酸。水溶性的果胶又称为低甲氧基果胶，果胶酯酸在果胶甲酯酶的持续作用下，甲酯基可全部脱去，形成果胶酸。

果胶能形成具有弹性的凝胶，不同酯化度的果胶形成凝胶的机制是有差别的，高甲氧基果胶必须在低pH值和高糖浓度中才能形成凝胶，一般要求果胶含量<1%、蔗糖浓度58%-75%、pH2.8-3.5。其分子间的斥力减小，分子的水合作用降低，结果有利于分子间的结合和三维网络结构的形成。普通果胶在浓度1%时可形成很好的凝胶。

低酯化度（低甲氧基）果胶在没有糖存在时也能形成稳定的凝胶，但必须有二价金属离子（M²⁺）存在。钙离子。低甲氧基果胶对pH的变化不及普通果胶那样敏感，在pH2.5-6.5范围内可以形成凝胶。

果胶常用于制作果酱和果冻的胶凝剂、生产酸奶的水果基质以及饮料和冰淇淋的稳定剂与增稠剂。

3.8.2  膳食纤维的结构和性质

3.8.1.1  膳食纤维的定义

DF被定义为“凡是不被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和”。

3.8.1.2膳食纤维的分类

   （1）水溶性膳食纤维（SDF）和水不溶性膳食纤维（IDF）两类。

SDF是指不被人体消化道酶消化，但可溶于温、热水，和水结合会形成凝胶状物质，且其水溶液又能被其四倍体积的乙醇再沉淀的那部分DF。

IDF是指不被人体消化道酶消化且不溶于热水的那部分DF。

SDF和IDF二者在人体内所具有的生理功能和保健作用是不同的。

（2）按膳食纤维的来源分：植物类（包括海藻）、动物类、合成类。

3.8.1.3膳食纤维的理化特性

（1）溶解性和黏性

（2）具有很高的持水性  水溶性DF持水性高于水不溶性DF的持水性。

（3）对有机化合物的吸附作用  具有吸附肠道中胆汁酸、胆固醇、变异原等有机化合物的功能，这是DF预防心血管疾病的重要原因。

（4）对阳离子的结合和交换作用  DF优先吸附极化度大的阳离子，如Pb²⁺等有害离子，所以吸附在DF上的有害离子可随粪便排出，从而起到解毒的作用。

（5）改变肠道系统中微生物群系组成  DF在肠内经发酵，会繁殖100-200种总量约在1×10⁸各细菌。其中相当一部分是有益菌，在提高机体免疫力和抗病变方面有着显著的功效。DF在肠道中也会诱导产生大量的好氧菌群，从而减少了厌氧菌群的致癌性和致癌概率，这对预防结肠癌疾病具有重要的作用。

（6）容积作用  DF吸水后产生膨胀，体积增大，易引起饱腹感。DF对预防肥胖病大有益处。

3.8.2膳食纤维的代谢

   在大肠和结肠内的一些微生物可对部分DF进行不同程度的降解，DF的净能量不严格等于零。水溶性DF，像果胶、海藻胶等，在大肠和结肠中容易被降解，然而纤维素等不溶性DF不易被肠道微生物所降解。

3.8.3膳食纤维的生理功能

（1）营养功能  可溶性DF可增加食物在肠道中的滞留时间，延缓胃排空。可溶性DF可以减少血液胆固醇水平，减少心脏病、结肠癌发生；不溶性DF可促进肠道产生机械蠕动，降低食物在肠道中的滞留时间增加粪便的体积和含水量、防止便秘。可溶性DF比不溶性DF具有更好的生理功能。

（2）预防肥胖症和肠道疾病  易于产生饱腹感而抑制进食量，而DF自身不提供能量，这对肥胖症有较好的调节功能。DF具有类似填充剂的作用，在肠道中吸水、膨胀呈现一定的黏性，因此会降低肠道中消化酶的浓度而降低对过量能量物质的消化吸收，预防肥胖症。

   降低大肠致癌物的浓度。DF能缩短食物及其残渣通过胃肠道的运转时间，减少致癌物与组织接触的时间。吸附肠道中的阳离子（特别是有机阳离子），使粪便中的有害物质特别是致癌物质及时排出体外，大大减少肠道癌和痔疮等的发病概率。

（3）预防心血管疾病  DF能够显著抑制总胆固醇（TC）浓度的升高。DF还可直接吸附肠道中的游离胆固醇，使其快速排出体外。DF的黏性会在小肠中增加内容物的黏度，在小肠的内壁形成一定厚度的胶基层，阻碍了胆固醇与肠黏膜接触的概率，减少了机体对胆固醇的吸收。DF通过降低胆酸及其盐类的合成与吸收，加速了胆固醇的分解代谢，从而阻碍中性脂肪和胆固醇的胆道再吸收，限制了胆酸的肝肠循环，进而加快了脂肪物的排泄。因此，可直接扼制和预防冠状动脉硬化、胆石症、高血脂症、对心脑血管疾病起到预防作用。

（4）降低血压  DF尤其是酸性多糖类，具有较强的阳离子交换功能，直接产生降低血压的作用。

（5）降血糖  DF可吸附葡萄糖，减少糖类物质在体内的吸收，从而控制血糖的上升。

（6）抗乳腺癌  DF减少血液中诱导乳腺癌雌性激素的比率。DF预防乳腺癌的可能机理是：①DF直接吸附肠道中的结合型雌激素；②DF能够吸附被肠道微生物酶催化而成的游离雌激素；③DF通过增加排粪量而降低肠道微生物酶的浓度。

（7）膳食纤维抗氧化性和清除自由基作用

（8）提高人体免疫能力  多糖组分具有通过巨噬细胞和刺激抗体的产生。

（9）改善和增进口腔、牙齿的功能

（10）其他作用

3.8.4膳食纤维的安全性

   DF如果摄入太多，不仅会引起一些身体不适，而且还会影响人体对脂肪、蛋白质、无机盐和某些微量元素的吸收等一系列副作用。DF各组成成分对人体健康的作用是不同的，不同种类的DF对人体的影响也是多方面的。

   引起人体腹胀、胀气等不适反应，影响人体对这些能量物质的生物利用率，影响肠道内矿物质的生理吸收。

   每人每天DF的适宜摄入量为30.2g；对未成年的儿童和青少年来说，DF的适宜摄入量应遵循“年龄+5”的原则。

思考题：

1、概念：多糖；低聚糖；美拉德反应；非酶褐变；直链淀粉；支链淀粉；淀粉糊化；淀粉老化；膳食纤维。

2、简述碳水化合物与食品质量的关系。

3、比较单糖与多糖在结构和功能性质上有何异同。

4、简述非酶褐变对食品品质的影响。

5、简述果胶的性能及其凝胶形成的机理。

 6、简述膳食纤维的生理功能及其安全性。