第七节 膳食纤维的制备
膳食纤维依据原料及产品特征要求的不同，其加工方法有很大的不同，必需的几道加工工序包括原料粉碎、浸泡冲洗、漂白脱色、脱水干燥和成品粉碎、过筛等。目前，膳食纤维的制备主要有以下六种方法。
一、粗分离法
粗分离法主要是指一些物理的分离方法，以液体悬浮法和气流分级法为代表，可改变原料中各成分的相对含量，如可减少植酸、淀粉的含量，增加膳食纤维的含量。但这类方法得到的产品纯度不够高，更多的是用于原料的预处理。
二、化学分离法
化学分离法是指将粗产品或原料干燥、磨碎后采用化学试剂提取而制备各种膳食纤维的方法，主要有直接水提法、酸法、碱法和絮凝剂法等。
化学分离法使用较普遍，大致的工艺流程为：原料预处理（烘干、除杂、清洗等），然后经酸碱处理后，调节滤液的pH值，漂白，经过离心分离后将上清液pH值回调至中性，用乙醇沉淀，所得沉淀物即为水溶性膳食纤维，滤渣为不溶性膳食纤维。其优点有：工艺简单、成本低、无二次污染，乙醇可回收再利用；在制得水溶性膳食纤维的同时也可制得不溶性膳食纤维，从而使原料得到更充分的利用。Prakongpan研究菠萝膳食纤维，用乙醇提取获得的水溶性膳食纤维的纯度为99.8%，是很好的食品加工原料。姜竹茂等在提取温度100℃、自然pH值、提取时间10 min、加水量25 mL/g条件下实验，结果表明水溶性膳食纤维产率由原来的6.55%提高到11.34%。
碱法应用较普遍，其大致方法与上文介绍的化学分离方法一致，其特色之一是在提取过程中改变碱液浓度，将液体调至不同的pH值，并辅以其他化学试剂，还可将水溶性或不溶性膳食纤维进一步分离。日本不二公司以豆渣为原料，用含30%～70%碱性水溶液的亲水性有机溶剂抽提，再用酸中和、压榨、脱水、干燥得到固体多糖，产品为无臭、无味的白色粉末。从豆渣中提取出的大豆多糖含60%的膳食纤维。
酸法使用较少，因为使用酸法制备膳食纤维的过程中，损失较大，得率不高，而且酸液腐蚀性较强，对金属设备损坏严重。
三、酶法
酶法是用多种酶逐一除去原料中除膳食纤维外的其他组分，主要是蛋白质、脂肪、还原糖、淀粉等物质，最后获得膳食纤维的方法。所用的酶包括淀粉酶、蛋白酶、半纤维素酶、阿拉伯聚糖酶等。
酶法制取水溶性膳食纤维的实验室方法如下：原料预处理（烘干、除杂、清洗等），蒸煮1 h左右，根据所用酶的最适条件加入缓冲液调节pH值，冷却，加入纤维素酶液酶解1.5 h，加热到85℃，10 min灭酶降温，再调节pH值，然后加入木瓜蛋白酶溶液（浓度为10 g/L）酶解30 min，迅速冷却过滤，滤液以4倍体积无水乙醇沉淀，过滤分离，将沉淀物干燥（有的需要漂白，再干燥），粉碎即得产品。Aurora用木霉酶处理小麦和大麦，使得提取的总DF的量基本没有变化，而水溶性膳食纤维的量提高了3倍。冯志强等采用酶法提取麦麸中的膳食纤维，研究得出酶法提取的最佳工艺组合为：混合酶制剂用量为0.3%，α-淀粉酶与糖化酶用量的比值为1：1，混合酶的酶解时间为30 min，蛋白酶制剂的用量为0.5%，蛋白酶的酶解时间为30 min，此时提取的膳食纤维得率为72%。刘达玉等以干薯渣为原料，利用酶法提取的产品总膳食纤维含量达到78%以上，为淀粉含量的3.09%。
酶法提取条件温和，不需要高温、高压，节约能源，而且设备成本低，操作方便，更可以省去部分工艺和设备，有利于环境保护，所以特别适合于原料中淀粉和蛋白质含量高的制备工艺。
四、化学和酶结合提取法
采用化学分离方法制备的膳食纤维还含有少量的蛋白质和淀粉，要制备极纯净的膳食纤维必须结合酶处理。所用酶包括α-淀粉酶、蛋白酶和脱皮酶等。所得膳食纤维如果再引入其他酶如半纤维素酶、阿拉伯聚糖酶处理可制备一些活性成分。化学和酶结合提取法制得的膳食纤维纯度较高，主要用于药品级纯度的膳食纤维的制备。若是用于食品级膳食纤维的制备，产品内含有少量的蛋白质和淀粉等成分是可以接受的。
五、膜分离法
膜分离法是利用天然或人工制备的具有选择透过性的膜，以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分的溶质和溶剂进行分离、分级、提纯和浓缩的方法。在膜分离过程中，溶液不产生相变，可在常温无须加热的条件下对相对分子质量大小不同的物质进行分离，尤其对一些热敏性物质或挥发性物质的保护效果较好。微滤、超滤、纳滤和反渗透等膜分离技术由于具有节能、高效、简单、造价低、易于操作及避免化学方法有机残留等优点，可代替传统的分离技术（如精馏、蒸发、萃取、结晶等过程），为开发功能性食品提供了非常有效的加工方法。
超滤（ultrafiltration，UF）是利用孔径1～20 nm的超滤膜，以压差为推动力，过滤含有大分子物质或微细粒子的溶液，使大分子物质或微细粒子从溶液中分离出来的过程。超滤膜对大分子的截留机理主要是筛分作用，符合所谓的毛细管流动模型。决定截留效果的主要是膜的表面活性层上的微孔大小和形状。除了筛分作用外，膜表面微孔内的吸附和粒子在膜孔中的滞留也使大分子被截留。
超滤通过改变膜的截留相对分子质量，可以分离低聚糖和一些小分子的酸、酶来提高膳食纤维的纯度，或制备相对分子质量不同的膳食纤维。同时，由于超滤能使膳食纤维得到浓缩，可大大降低后续制备过程中沉淀膳食纤维的溶剂用量，节省场地和成本。
六、发酵法
发酵法的原理是：选用适当的菌种，对原料采用发酵的技术提取膳食纤维，然后水洗至中性，干燥得到膳食纤维。如用保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌处理果皮原料生产膳食纤维。涂宗财等利用自制混合菌曲发酵制得的豆渣膳食纤维为浅黄色的粉末产品，该产品具有特殊香味、无豆渣原有的豆腥味和苦涩味、持水力高、吸水性强等特点，且加工过程中不易失去水分，水溶性膳食纤维占总膳食纤维的比例高达13.13%，生理活性明显增强，是一种优质的膳食纤维。
膳食纤维的来源、加工方法、色泽等不但影响其感官性能和加工性能，同时也影响其功能性和生理活性。例如现有研究表明用酸碱法制取膳食纤维时，反复的水浸泡冲洗和频繁的热处理会明显减少纤维终产品的持水力和膨胀性，这样会恶化其应用特性。而采用微生物发酵制取膳食纤维是一种比较新颖的途径。其生产过程简单，成本低廉，且易实现工业化生产，为生产高活性膳食纤维寻找到了一条新途径。
以上各种方法各有其优缺点，要根据实验条件、产品要求和经济实用价值等综合考虑采用何种方法。目前，国内外提取膳食纤维方法以化学法为主，此工艺简单、投入成本低，已应用到工业化生产中，但由于在加工过程中对膳食纤维产品的理化性质和生理功能有明显影响，更为不利的是用化学法提取膳食纤维不可避免会排放大量的污水，对环境造成严重的污染，而处理费用昂贵。有鉴于此，在研究膳食纤维起步较早的欧美和日本等，正在积极探索采用较为温和的工艺方法和环保的高新技术提取分离膳食纤维。虽然酶法、膜分离法和发酵法提取膳食纤维的技术尚不成熟，而且相对于常规的化学法成本较高，但因其反应条件较为温和，同时对环境的污染相对较小，将是今后提取膳食纤维的研究方向之一。