食品中膳食纖維的測定原理和方法

食品中膳食纖維的測定原理和方法

膳食纖維是食品中重要的營養功能成分，其測定需通過特定方法分離不可消化組分并定量分析。以下是膳食纖維測定的核心原理、常用方法及操作要點，避免使用表格形式呈現：

膳食纖維的測定基于其抗人體消化酶水解的特性，通過物理或化學手段去除可溶性成分后，定量分析殘留物。根據溶解性差異，膳食纖維可分為：

不溶性膳食纖維（IDF）：如纖維素、木質素，不溶于水及稀酸/堿，通過過濾直接分離。

可溶性膳食纖維（SDF）：如果膠、部分半纖維素，溶于水但不被酶解，需用乙醇沉淀后分離。

總膳食纖維（TDF）：IDF與SDF之和，可通過綜合方法或單一流程同時測定。

二、常用測定方法

1. 酶重量法（AOAC標準方法）

原理：

用酶（淀粉酶、蛋白酶、糖化酶）分解食品中的淀粉、蛋白質等可消化成分，再用乙醇沉淀SDF，過濾后分別稱量IDF（濾渣）和SDF（沉淀物），TDF為兩者之和。

操作步驟：

樣品處理：干燥、粉碎食品樣品。

酶解：

加入耐熱α-淀粉酶，70℃水浴30分鐘分解淀粉。

調節pH至4.5，加入蛋白酶，50℃水浴30分鐘分解蛋白質。

加入糖化酶，60℃水浴30分鐘進一步分解殘留多糖。

沉淀SDF：加入4倍體積60℃的95%乙醇，靜置1小時后過濾，沉淀物為SDF。

分離IDF：酶解液通過濾紙過濾，殘留濾渣為IDF，用78%乙醇、95%乙醇、丙酮依次洗滌。

干燥稱量：IDF和SDF濾渣置于105℃烘箱干燥至恒重，稱量。

特點：

優點：準確性高，被國際權威機構認可。

缺點：操作復雜，耗時約6小時，需嚴格控制酶解條件。

2. 酸性洗滌劑法（Van Soest法）

原理：

用酸性洗滌劑（十二烷基硫酸鈉+濃硫酸）在高溫下溶解可溶性成分（如蛋白質、淀粉、半纖維素），殘留物為纖維素、木質素等不溶性成分（近似IDF）。

操作步驟：

樣品與酸性洗滌劑混合，回流加熱1小時。

過濾后殘留物為酸性洗滌纖維（ADF），用丙酮洗滌干燥后稱量。

特點：

優點：操作簡便，適用于快速分析。

缺點：僅能測定不溶性成分，無法區分IDF與SDF，且可能溶解部分半纖維素。

3. 堿性洗滌劑法

原理：

用堿性洗滌劑（氫氧化鈉+十二烷基硫酸鈉）溶解半纖維素，殘留物為纖維素和木質素。

操作步驟：

樣品與堿性洗滌劑混合，回流加熱1小時。

過濾后干燥殘留物，稱量。

特點：

優點：可分析膳食纖維亞組分。

缺點：無法測定SDF，堿性條件可能破壞部分結構。

4. 改進結合法

原理：

優化酶重量法流程，例如用單一酶解步驟同時分解淀粉和蛋白質，再用乙醇沉淀SDF，縮短時間并提高效率。

特點：

優點：適合工業化生產質量控制。

缺點：需根據樣品特性調整條件，通用性略低。

三、關鍵操作要點

樣品預處理：

高脂食品（如堅果）需用乙醚或石油醚脫脂。

高淀粉樣品需增加淀粉酶用量或延長酶解時間。

酶解控制：

溫度：淀粉酶70℃、蛋白酶50℃、糖化酶60℃，需嚴格控溫。

pH：蛋白酶酶解時調節至4.5（用乙酸緩沖液）。

過濾與洗滌：

使用無灰濾紙（如玻璃纖維濾紙）避免雜質。

78%乙醇去除糖分，95%乙醇促進沉淀，丙酮加速干燥。

干燥與恒重：

干燥溫度105℃，連續兩次稱量差≤0.5mg視為恒重。

四、方法適用場景

酶重量法（AOAC）適用于谷物、蔬菜、水果及加工食品，可同時測定IDF、SDF和TDF，準確性最高但操作復雜。酸性洗滌劑法適合粗飼料或高纖維植物材料，快速但僅能測定近似IDF。堿性洗滌劑法用于分析纖維素和木質素，而改進結合法適合快速篩查或工業質控。

五、注意事項

酶活性驗證：使用前需檢查酶活性，避免酶失活導致酶解不完全。

樣品均勻性：粉碎時需確保粒度一致，避免局部濃度差異。

空白實驗：用蒸餾水代替樣品進行全流程操作，扣除試劑干擾。

抗性淀粉處理：若樣品含抗性淀粉（RS），需用鹽酸處理使其水解后再測定。

酶重量法是國際公認的標準方法，適用于大多數食品；酸性洗滌劑法適合快速分析高纖維樣品；堿性洗滌劑法用于亞組分分析。隨著技術發展，近紅外光譜（NIR）、高效液相色譜（HPLC）等快速檢測技術正逐步補充傳統方法，但重量法仍為基準。通過規范操作和合理選擇方法，可準確測定膳食纖維含量，為營養評價和健康指導提供可靠數據。

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