食品中總膳食纖維的測定方法及改進措施研究

食品中總膳食纖維的測定方法是健康和營養研究以及食品工業中至關重要的一部分，其測量精度具有十分重要的影響。本文對膳食纖維進行了論述，在此基礎上探討了膳食纖維的測定方法，即酶解法和高性能液相色譜法（HPLC），同時對現有測定方法存在的不足進行了分析，并結合食品中總膳食纖維的測定特點，提出了針對性的改進措施，旨在促進食品中總膳食纖維測定水平的不斷提高，為食品中膳食纖維的研究提供技術支持。

1.前言

隨著人們健康意識的提高以及生活方式的變化，膳食纖維在日常飲食中的重要性日益凸顯。膳食纖維是一類不可消化的食物成分，主要存在于植物食物中，如水果、蔬菜、全谷物和豆類。它在維護腸道健康、控制體重、降低慢性疾病風險等方面具有廣泛的益處，因此成為營養學和健康領域的研究熱點。在食品工業和科研中，膳食纖維的測定是至關重要的。因此，對食品中總膳食纖維的測定方法及改進措施進行研究具有十分重要的現實意義。

2.膳食纖維概述

2.1膳食纖維的定義和分類

膳食纖維是一組食物成分，它們在人體消化過程中不被吸收或消化，在腸道中發揮著重要的生理作用。這些成分主要存在于植物性食物中，如谷物、水果、蔬菜、豆類、堅果和種子。膳食纖維主要分為以下兩大類。

第一，水溶性膳食纖維。這一類膳食纖維在水中能夠溶解，形成黏性物質。水溶性膳食纖維包括各種多糖和寡糖，如果膠、黏多糖、明膠和半乳糖等。這些成分在腸道內形成膠狀物質，有助于調節血糖水平、降低血脂、預防心血管疾病，并促進益生菌的生長，維護腸道健康。

第二，不溶性膳食纖維。這一類膳食纖維在水中不溶解，具有強大的吸水能力。不溶性膳食纖維包括纖維素、半纖維素和木質素等。它們可增加糞便容積，促進腸道蠕動，預防便秘，有助于維護結腸健康，同時減少有害物質的吸收。

2.2膳食纖維對健康的影響

首先，膳食纖維對消化系統的健康具有顯著影響。不溶性膳食纖維增加了糞便體積，促進了腸道蠕動，從而預防便秘，并減少了與便秘相關的疾病風險，如痔瘡和結腸癌。其次，膳食纖維在體重管理中發揮著關鍵作用。它們具有出色的吸水性，能夠在胃內膨脹，使人們產生飽腹感，降低進食量，有助于控制體重，減少肥胖相關疾病的風險，如2型糖尿病和高血壓。

3.膳食纖維的測定方法

3.1酶解法

酶解法的基本原理是通過模擬人體胃腸道中的酶解過程來測量膳食纖維的含量。首先，樣品通常會被加工和準備，以去除非膳食纖維的組分，如脂肪和蛋白質。其次，樣品會與胃酸和胃蛋白酶混合，模擬胃部的酶解。再次，樣品會被加入腸蛋白酶，模擬小腸中的酶解。在酶解過程中，膳食纖維不被分解，而其他可消化的食物成分會被水解。最后，通過測量未被分解的膳食纖維殘留量，可以計算出樣品中的總膳食纖維含量。

3.2高性能液相色譜法（HPLC）

高性能液相色譜法（HPLC）基于化學物質在液相中的分離和檢測。在HPLC中，食品樣品通常會經過前處理，以去除干擾物質，然后將其溶解在適當的溶劑中。樣品溶液隨后被注入高性能液相色譜儀器中，經過色譜柱，其中包含固定相，如凝膠或其他材料。由于樣品中的化合物與固定相之間的親和性不同，導致其在色譜柱中的流動速度也不盡相同，進而實現化合物的有效分離。在分離后，化合物會通過檢測器，通常是紫外光或熒光檢測器，進行檢測和定量。通過測量峰面積或峰高度，可以確定樣品中的膳食纖維含量。

4.現有測定方法存在的不足

4.1精確性和準確性的挑戰

首先，對于酶解法來說，其中的一個主要問題是酶的活性和效率可能會受到多種因素的影響，如溫度、pH值和酶源的質量。這些因素的變化可能導致不同實驗條件下膳食纖維的酶解率有所不同，從而影響分析結果的準確性。其次，樣品的前處理步驟，如提取和洗滌，也可能影響膳食纖維的分離和測定，進一步增加了分析的誤差。最后，對于不同類型的膳食纖維，酶解法的適用性可能不同。例如，對于某些水溶性纖維，酶解法可能不太適用，因為這些纖維在酶解過程中可能會被溶解或部分損失，導致低估其含量，這使得酶解法在區分不同類型纖維時存在局限性。

4.2時間和資源的成本

首先，酶解法通常需要相對較長的時間來完成分析，因為它涉及多個步驟，包括樣品的制備、酶解、洗滌和干燥等。這些步驟需要一定的操作時間，限制了分析的吞吐量。對于大規模樣品批量的分析可能導致分析時間延長，從而增加了分析的成本。其次，酶解法的資源成本也相對較高。酶解所需的酶和試劑通常不便宜，而且需要定期購買和儲存，這會增加實驗室的運營成本。

4.3技術復雜性

首先，HPLC系統包括多個組件，如色譜柱、溶劑輸送系統、檢測器和數據處理軟件等，需要在操作中精確控制和調整。這需要操作人員具備高水平的技術知識和技能，包括儀器的運行、方法開發和故障排除等方面。其次，樣品的前處理步驟在HPLC分析中至關重要。這包括樣品的提取、凈化和制備，要確保樣品中的干擾物質被最小化，從而不影響分析結果的準確性。前處理步驟的復雜性和操作的嚴謹性對于膳食纖維的測定至關重要。

5.測定方法改進措施

5.1提高測定方法的準確性

（1）方法改進

對于酶解法而言，坩堝法由于坩堝難清洗，難過濾，孔徑易堵塞，無法準確分離可溶性和不可溶性膳食纖維，導致平行性差，結果不準確，對此可以采取濾袋法結合相關儀器的改進方式。其中，全自動膳食纖維分析儀能夠實現自動酶解、過濾、收集濾液，并且酶解后的樣品濾袋用封口儀進行密封，無需進行樣品轉移，無誤差。采用坩堝法和濾袋法測得的結果如表1所示。由表1可以看出，濾袋法的測量數據穩定性更好。

（2）重復性和穩定性的改進

重復性是指在相同條件下多次進行分析，得到的結果應該具有較小的變異性，即分析結果應該是可重復的。穩定性是指測定方法在長時間內的性能應該保持一致，而不會因儀器漂移、試劑老化或其他因素而產生顯著變化。改進重復性和穩定性可以通過多種途徑實現，下面將以酶解法為例進行探討。

為得到較好的重復性和穩定性結果，探究最佳實驗條件在測定過程中有較大的作用。在用酶解法測定膳食纖維時，加入蛋白酶酶解后需調節樣品pH至4.5±0.2。通過測定質控樣品，控制不同溫度，調節pH數值，得到結果如表2所示，得出在實驗條件pH為4.3、樣品溫度為60℃時，其結果最為準確。因此，在準確控制酶解溫度的條件下，調節樣品溶液在測定過程中的pH數值顯得尤為重要。

另外，儀器的維護和校準也是確保分析結果穩定性的關鍵。定期檢查和校準儀器可以減少儀器引入的誤差，并確保測定方法的可重復性。同時，使用高質量的試劑和標準物質也同樣重要。試劑的質量和純度可以直接影響分析結果的準確性，因此選擇可靠的試劑供應商和質量控制程序至關重要。此外，合適的樣品處理和前處理步驟也可以改進測定方法的準確性，包括樣品的制備、提取和洗滌過程。

5.2采用新興技術

（1）基于光譜學的方法

光譜學方法包括紅外光譜、近紅外光譜、核磁共振光譜等，已經在食品分析領域取得了顯著的進展。其中，紅外光譜法是一種非破壞性的分析方法，可用于檢測膳食纖維的含量和類型。這種方法利用樣品中的化學鍵在不同頻率下吸收光的特性，從而提供了關于樣品化學成分的信息。對于膳食纖維的測定，紅外光譜法可以用來區分不同類型的纖維，包括水溶性和不溶性纖維，并提供準確的含量測定?；诠庾V學的方法具有多個優點，包括非破壞性、快速、準確和不需要昂貴的試劑或復雜的前處理步驟。這些方法還可以適用于各種食品樣品，并且在實驗室和生產環境中都有應用前景。

（2）生物傳感器

生物傳感器是一種能夠檢測生物分子或特定化學物質的設備，其工作原理基于生物分子與目標分子之間的特異性相互作用。在膳食纖維分析中，生物傳感器可以通過利用與膳食纖維特異性相互作用的生物分子（例如，抗體或酶）來檢測和量化膳食纖維的存在。這種方法具有高度的選擇性和靈敏度，能夠準確檢測不同類型的膳食纖維，并且通常具有快速的分析速度。

結語

通過選擇適當的測定方法和采取改進措施，可以更好地滿足膳食纖維分析的需求，從而全面地支持健康和營養研究，以及食品行業的發展。同時，還有助于理解膳食纖維在飲食中的作用，為公眾提供健康的食品。隨著科學和技術的不斷進步，期待在未來看到更多創新和改進，以更好地滿足食品研究的需求。

作者簡介

羅丹（1992.08-），女，漢族，廣東梅州人，本科，中級工程師；研究方向：食品研究。