柑橘纤维的理化性质及其在食品加工中的应用
时间：2023-06-23 20:15:03 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
张冠亚
（上海欢馨食品科技有限公司，上海 201514）
膳食纤维（Dietary Fiber，DF）是一类复杂的碳水化合物，不能被消化酶代谢，也无法像普通碳水一样被小肠吸收。部分膳食纤维可以被大肠酵解，释放小分子糖。顾名思义，膳食纤维是人们日常“膳食”中必需的营养成分，国内外已经有大量研究表明，膳食纤维可以预防肥胖、肠道疾病，具有缓解便秘、辅助降血压、降血糖等多种益处[1]。
柑橘纤维来源天然，主要是从柑橘类皮渣中提取的膳食纤维。全球的柑橘年产量接近1.5 亿t，在柑橘加工工业生产中会产生大量的柑橘皮，充分利用柑橘皮中的副产物，不仅有利于环保，还能带来高经济附加值。然而目前关于柑橘纤维在食品工业中综合应用的报道还相对较少，因此本文通过介绍柑橘纤维的物理化学特性以及在不同食品领域中的应用概况，为柑橘纤维的开发利用提供参考。
1.1 柑橘纤维的组成
柑橘纤维包含的主要成分有纤维素（葡萄糖以β-1,4 糖苷键连接）、果胶（包含D-半乳糖醛酸、鼠李糖等）、半纤维素（主链为葡萄糖、甘露糖等，支链为半乳糖、葡萄糖醛酸等），同时还含有木质素、寡聚体以及植物基质等。按是否溶于水可以将其分为可溶和不可溶性膳食纤维，可溶性膳食纤维包含果胶和部分半纤维素，不可溶膳食纤维包括纤维素和木质素等[1]。
1.2 柑橘纤维的水合性质
相比于大豆纤维和玉米纤维[1]，柑橘纤维的总纤维含量较高，表现出更强的持水能力，可达到自身重量的5～25 倍。除了持水性外，柑橘纤维还具有吸水膨胀能力和持油能力。这种性能并非一成不变的，与柑橘纤维的成分（尤其是果胶、粘物质）有关，也受到纤维的粒径大小、溶液环境的影响。
1.3 柑橘纤维阳离子交换能力
由于柑橘纤维的侧链具有羟基和羧基的弱酸性结构，能够与酸奶中的阳离子结合，如与钙离子结合。柑橘纤维还能够与阳离子进行可逆交换，如柑橘纤维对钠离子吸附能力比钾离子更强，可以在消化道中吸附钠离子与粪便一同排出体外，这是膳食纤维可降低心血管疾病发生的机理之一[2]。
1.4 柑橘纤维的吸附能力
除了阳离子，柑橘纤维还能对油脂分子进行吸附。例如，针对胆酸和胆固醇类，膳食纤维可利用活性基团将其包裹，减少对油脂的吸收。该能力在酸性条件下更突出，随着pH 值的增加而吸附能力降低[2]。
1.5 柑橘纤维的生理健康作用
柑橘纤维中的可溶性部分，可在肠道中发生不同程度的发酵降解，产生短链脂肪酸从而降低大肠中的pH 值，可以促进维生素的吸收，抑制有害细菌，改善肠道健康。而不可溶性部分，由于在消化道中不被消化，可以为人体提供饱腹感，吸附代谢过程中产生的废物，减少毒素堆积，对身体产生积极的影响。
柑橘纤维不仅是天然的膳食纤维来源，可以作为功能性食品成分，提供丰富纤维素。同时其具有胶体特性，也能作为食品添加剂的替代物，制作符合“清洁标签”概念的食品。这两种属性符合食品工业的发展方向，相信柑橘纤维的市场发展潜力不可限量。
2.1 柑橘纤维在酸奶中的应用
酸奶是近10 年来增长最快速的乳制品品类之一，其中短保酸奶为了健康概念，逐渐以无添加作为概念宣传，如光明乳业的“如实”酸奶。而长保酸奶为了保证在货架期的黏度和稳定的状态，一定要添加稳定剂。柑橘纤维具有胶体的性能，在吸水膨胀后纤维结构可以充分舒展，填充并加固牛奶中的酪蛋白空间空隙，提高体系的黏度和持水力，对酸奶体系起到稳定作用。相比于乳基酸奶，植物酸奶体系中对于控制析水的挑战性更大，SHIN 等[3]研究发现，在柑橘纤维作用下，物理处理后的植物酸奶在储存期间没有发生析水现象，黏度显著增加。同时柑橘纤维属于普通食品原料，无论在短保或者长保酸奶中，都可以达到“清洁标签”的目的[4]。
2.2 柑橘纤维在含乳饮料中的应用
柑橘纤维可用于中性和酸性乳饮料的稳定剂，尤其是在酸性乳饮料的体系中，脂肪含量较低，体系的pH 多在3.6 ～4.2，接近蛋白质的等电点，使得蛋白质非常容易发生聚集，甚至出现整体下沉分层的不稳定现象，影响产品在货架期的外观。为了控制这种现象，需要使用亲水胶体，植物性胶体通常作为酸乳饮料中的稳定剂，如高酯果胶、大豆多糖、羧甲基纤维素钠等。柑橘纤维可通过其自身的吸水膨胀形成弱凝胶结构，提供体系黏度，来维持体系蛋白的悬浮稳定性，控制析水和蛋白聚集、下沉的问题，保证体系形成均一稳定的溶液[5]。
2.3 柑橘纤维在肉制品中的应用
柑橘纤维的保水、保油特性可以使产品具有润滑的口感，加之其热量低，使得柑橘纤维可以成为脂肪的理想替代物。王健等[6]添加不同含量的膳食纤维到香肠中，并测量了成品的质构指标如硬度、咀嚼型、弹性等，发现相比于传统香肠，口感并没有显著差别，这为以柑橘纤维为原料开发低脂高蛋白香肠提供了新思路。POWELL 等[7]研究了用柑橘纤维替代三聚磷酸钠对博洛尼亚猪肉香肠的感官特性、质地和脂质氧化的影响。结果发现，博洛尼亚香肠保持了大部分理化性质和感官特征，这种替代更符合“清洁标签”的趋势。柑橘纤维也可以应用于植物基产品，如植物肉、素肉等，这些产品普遍脂肪口感较弱，添加柑橘纤维后,植物肉的机械性能明显提高，口感提升，更加多汁。借助扫描电镜和激光共聚焦显微镜技术观察，植物肉的纤维结构与层状结构随着柑橘纤维增加受到弱化，其硬度和咀嚼度明显降低。
2.4 柑橘纤维在冰淇淋中的应用
冰淇淋是一种美味而又会造成内心负担的食品，因为其高糖高脂，平均含有10%的脂肪，如果长期无节制食用，会引起肥胖、三高等风险，因此降低脂肪含量的同时保持良好口感是行业内亟待攻克的难题。柑橘纤维充分吸水后可以提供脂肪的口感，被认为是替代脂肪的一种理想方案。CAMILA 等[8]在巧克力冰淇淋中添加了1.1%的橘皮纤维，并尽可能保持原有产品的颜色、气味和纹理的属性，通过消费者调研，有78%的人群能接受该纤维制备的冰淇淋，并且最终方案总能量值降低了25%以上。且如果能去除纤维中的橙子味，还可以进一步提高消费者接受度。
2.5 柑橘纤维在烘焙产品中的应用
烘焙食品在加工、储存过程中，往往面临着水分迁移、淀粉老化、感官下降等问题。通过添加亲水胶体有助于改善水分的迁移速度，改善烘焙冷冻面团和终产品的品质。柑橘纤维的水结合能力在亲水胶体中较为突出，通过添加0.5%的柑橘纤维到土司冷冻面团中，可与淀粉和蛋白质竞争性地吸收水分，帮助水分在体系中重新分布。面团在储存期间，水活度变化不大，说明柑橘纤维能够控制自由水的生成，控制冰晶大小，改善面团质构。经过加热处理，土司终产品的挺立度提高，水分迁移速度减缓，产品货架期延长[9]。
2.6 柑橘纤维在调味品中的应用
酱料调味品是一种高油、高盐的体系，需要添加胶体来提高产品的稳定性和流动状态。因此酱料中理想的胶体除了要能耐受高盐环境、保持合适的黏度外，最好还能给体系带来良好的口感。柑橘纤维拥有网络结构和乳化特性，可提高对麻酱蘸料的稳定性，在充分溶解和搅拌后，柑橘纤维的持油性有助于维持体系结构，如果与其他乳化剂如蔗糖酯搭配，可进一步强化乳化剂的乳化性能[10]。
2.7 柑橘纤维在健康食品中的应用
膳食纤维可以广泛用于保健食品，根据WHO推荐，每日的膳食纤维摄入量为25 ～35 g·d-1，而我国目前人均摄入量不足14 g·d-1，仍有很大的改善空间，而我国近几年肥胖人数剧增、肠道疾病普发，或许也与膳食纤维摄入不足有一定联系。近些年来，功能性食品一直强调功能因子的充分摄入，普通食品行业也在积极倡导休闲食品健康化[11]。低糖、低脂、高膳食纤维成为很多食品品牌的市场口号，如港荣的高纤维蒸蛋糕，纤维含量达到6.5%，keep 推出的高纤维巧克力，主打体重控制人群。柑橘纤维不仅具有膳食纤维属性，并且具有质构改良的性能，可以预见，在不久的将来，柑橘纤维可适用于更多的食品剂型，如果糕、果冻、能量棒等[12]。
柑橘纤维是一种天然来源的膳食纤维，不仅具有膳食纤维的营养属性，其良好的加工性能还可改善乳品、烘焙、肉制品等产品的质构，替代稳定剂的使用，开发“清洁标签”食品，是真正能做到兼顾营养与美味的新型食品原料。同时，作为柑橘水果加工中的副产物，柑橘纤维具有来源广、成本低的特点。因此，大力开发柑橘纤维在食品中的应用，可促进农产品的综合利用，有助于可持续发展。
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