食品中总膳食纤维的测定方法及改进措施研究

食品中总膳食纤维的测定方法是健康和营养研究以及食品工业中至关重要的一部分，其测量精度具有十分重要的影响。本文对膳食纤维进行了论述，在此基础上探讨了膳食纤维的测定方法，即酶解法和高性能液相色谱法（HPLC），同时对现有测定方法存在的不足进行了分析，并结合食品中总膳食纤维的测定特点，提出了针对性的改进措施，旨在促进食品中总膳食纤维测定水平的不断提高，为食品中膳食纤维的研究提供技术支持。

1.前言

随着人们健康意识的提高以及生活方式的变化，膳食纤维在日常饮食中的重要性日益凸显。膳食纤维是一类不可消化的食物成分，主要存在于植物食物中，如水果、蔬菜、全谷物和豆类。它在维护肠道健康、控制体重、降低慢性疾病风险等方面具有广泛的益处，因此成为营养学和健康领域的研究热点。在食品工业和科研中，膳食纤维的测定是至关重要的。因此，对食品中总膳食纤维的测定方法及改进措施进行研究具有十分重要的现实意义。

2.膳食纤维概述

2.1膳食纤维的定义和分类

膳食纤维是一组食物成分，它们在人体消化过程中不被吸收或消化，在肠道中发挥着重要的生理作用。这些成分主要存在于植物性食物中，如谷物、水果、蔬菜、豆类、坚果和种子。膳食纤维主要分为以下两大类。

第一，水溶性膳食纤维。这一类膳食纤维在水中能够溶解，形成黏性物质。水溶性膳食纤维包括各种多糖和寡糖，如果胶、黏多糖、明胶和半乳糖等。这些成分在肠道内形成胶状物质，有助于调节血糖水平、降低血脂、预防心血管疾病，并促进益生菌的生长，维护肠道健康。

第二，不溶性膳食纤维。这一类膳食纤维在水中不溶解，具有强大的吸水能力。不溶性膳食纤维包括纤维素、半纤维素和木质素等。它们可增加粪便容积，促进肠道蠕动，预防便秘，有助于维护结肠健康，同时减少有害物质的吸收。

2.2膳食纤维对健康的影响

首先，膳食纤维对消化系统的健康具有显著影响。不溶性膳食纤维增加了粪便体积，促进了肠道蠕动，从而预防便秘，并减少了与便秘相关的疾病风险，如痔疮和结肠癌。其次，膳食纤维在体重管理中发挥着关键作用。它们具有出色的吸水性，能够在胃内膨胀，使人们产生饱腹感，降低进食量，有助于控制体重，减少肥胖相关疾病的风险，如2型糖尿病和高血压。

3.膳食纤维的测定方法

3.1酶解法

酶解法的基本原理是通过模拟人体胃肠道中的酶解过程来测量膳食纤维的含量。首先，样品通常会被加工和准备，以去除非膳食纤维的组分，如脂肪和蛋白质。其次，样品会与胃酸和胃蛋白酶混合，模拟胃部的酶解。再次，樣品会被加入肠蛋白酶，模拟小肠中的酶解。在酶解过程中，膳食纤维不被分解，而其他可消化的食物成分会被水解。最后，通过测量未被分解的膳食纤维残留量，可以计算出样品中的总膳食纤维含量。

3.2高性能液相色谱法（HPLC）

高性能液相色谱法（HPLC）基于化学物质在液相中的分离和检测。在HPLC中，食品样品通常会经过前处理，以去除干扰物质，然后将其溶解在适当的溶剂中。样品溶液随后被注入高性能液相色谱仪器中，经过色谱柱，其中包含固定相，如凝胶或其他材料。由于样品中的化合物与固定相之间的亲和性不同，导致其在色谱柱中的流动速度也不尽相同，进而实现化合物的有效分离。在分离后，化合物会通过检测器，通常是紫外光或荧光检测器，进行检测和定量。通过测量峰面积或峰高度，可以确定样品中的膳食纤维含量。

4.现有测定方法存在的不足

4.1精确性和准确性的挑战

首先，对于酶解法来说，其中的一个主要问题是酶的活性和效率可能会受到多种因素的影响，如温度、pH值和酶源的质量。这些因素的变化可能导致不同实验条件下膳食纤维的酶解率有所不同，从而影响分析结果的准确性。其次，样品的前处理步骤，如提取和洗涤，也可能影响膳食纤维的分离和测定，进一步增加了分析的误差。最后，对于不同类型的膳食纤维，酶解法的适用性可能不同。例如，对于某些水溶性纤维，酶解法可能不太适用，因为这些纤维在酶解过程中可能会被溶解或部分损失，导致低估其含量，这使得酶解法在区分不同类型纤维时存在局限性。

4.2时间和资源的成本

首先，酶解法通常需要相对较长的时间来完成分析，因为它涉及多个步骤，包括样品的制备、酶解、洗涤和干燥等。这些步骤需要一定的操作时间，限制了分析的吞吐量。对于大规模样品批量的分析可能导致分析时间延长，从而增加了分析的成本。其次，酶解法的资源成本也相对较高。酶解所需的酶和试剂通常不便宜，而且需要定期购买和储存，这会增加实验室的运营成本。

4.3技术复杂性

首先，HPLC系统包括多个组件，如色谱柱、溶剂输送系统、检测器和数据处理软件等，需要在操作中精确控制和调整。这需要操作人员具备高水平的技术知识和技能，包括仪器的运行、方法开发和故障排除等方面。其次，样品的前处理步骤在HPLC分析中至关重要。这包括样品的提取、净化和制备，要确保样品中的干扰物质被最小化，从而不影响分析结果的准确性。前处理步骤的复杂性和操作的严谨性对于膳食纤维的测定至关重要。

5.测定方法改进措施

5.1提高测定方法的准确性

（1）方法改进

对于酶解法而言，坩埚法由于坩埚难清洗，难过滤，孔径易堵塞，无法准确分离可溶性和不可溶性膳食纤维，导致平行性差，结果不准确，对此可以采取滤袋法结合相关仪器的改进方式。其中，全自动膳食纤维分析仪能够实现自动酶解、过滤、收集滤液，并且酶解后的样品滤袋用封口仪进行密封，无需进行样品转移，无误差。采用坩埚法和滤袋法测得的结果如表1所示。由表1可以看出，滤袋法的测量数据稳定性更好。

（2）重复性和稳定性的改进

重复性是指在相同条件下多次进行分析，得到的结果应该具有较小的变异性，即分析结果应该是可重复的。稳定性是指测定方法在长时间内的性能应该保持一致，而不会因仪器漂移、试剂老化或其他因素而产生显著变化。改进重复性和稳定性可以通过多种途径实现，下面将以酶解法为例进行探讨。

为得到较好的重复性和稳定性结果，探究最佳实验条件在测定过程中有较大的作用。在用酶解法测定膳食纤维时，加入蛋白酶酶解后需调节样品pH至4.5±0.2。通过测定质控样品，控制不同温度，调节pH数值，得到结果如表2所示，得出在实验条件pH为4.3、样品温度为60℃时，其结果最为准确。因此，在准确控制酶解温度的条件下，调节样品溶液在测定过程中的pH数值显得尤为重要。

另外，仪器的维护和校准也是确保分析结果稳定性的关键。定期检查和校准仪器可以减少仪器引入的误差，并确保测定方法的可重复性。同时，使用高质量的试剂和标准物质也同样重要。试剂的质量和纯度可以直接影响分析结果的准确性，因此选择可靠的试剂供应商和质量控制程序至关重要。此外，合适的样品处理和前处理步骤也可以改进测定方法的准确性，包括样品的制备、提取和洗涤过程。

5.2采用新兴技术

（1）基于光谱学的方法

光谱学方法包括红外光谱、近红外光谱、核磁共振光谱等，已经在食品分析领域取得了显著的进展。其中，红外光谱法是一种非破坏性的分析方法，可用于检测膳食纤维的含量和类型。这种方法利用样品中的化学键在不同频率下吸收光的特性，从而提供了关于样品化学成分的信息。对于膳食纤维的测定，红外光谱法可以用来区分不同类型的纤维，包括水溶性和不溶性纤维，并提供准确的含量测定。基于光谱学的方法具有多个优点，包括非破坏性、快速、准确和不需要昂贵的试剂或复杂的前处理步骤。这些方法还可以适用于各种食品样品，并且在实验室和生产环境中都有应用前景。

（2）生物传感器

生物传感器是一种能够检测生物分子或特定化学物质的设备，其工作原理基于生物分子与目标分子之间的特异性相互作用。在膳食纤维分析中，生物传感器可以通过利用与膳食纤维特异性相互作用的生物分子（例如，抗体或酶）来检测和量化膳食纤维的存在。这种方法具有高度的选择性和灵敏度，能够准确检测不同类型的膳食纤维，并且通常具有快速的分析速度。

結语

通过选择适当的测定方法和采取改进措施，可以更好地满足膳食纤维分析的需求，从而全面地支持健康和营养研究，以及食品行业的发展。同时，还有助于理解膳食纤维在饮食中的作用，为公众提供健康的食品。随着科学和技术的不断进步，期待在未来看到更多创新和改进，以更好地满足食品研究的需求。

作者简介

罗丹（1992.08-），女，汉族，广东梅州人，本科，中级工程师；研究方向：食品研究。