前景廣闊的膳食纖維
膳食纖維作為一種新型營養素,從發達國家興起,正向全球拓展。隨著新興經濟體消費升級的需求以及人們對健康食品的關注越來越高,膳食纖維的應用已從保健品逐漸延伸到多種食品中,以膳食纖維為主導的功能性食品時代正悄然到來。
膳食纖維具有相當重要的生理作用,被營養學界認定為第七類營養素。近年來,全球膳食纖維市場快速增長,尤其2017年下半年開始,市場對產品的訴求已經從腸道健康、體重控制等保健食品領域逐步延伸到乳品、飲料、焙烤等傳統食品領域。
目前,人們發現并開發的膳食纖維數量有幾十種之多,通常按溶解性劃分,可分為水溶性和水不溶性兩種。常見的水溶性膳食纖維包括:菊粉、聚葡萄糖、低聚果糖、抗性糊精、低聚異麥芽糖等。水不溶性膳食纖維主要包括:大豆膳食纖維、殼聚糖和半纖維素等。
膳食纖維的應用領域包括肉類食品加工、烘焙食品、乳制品和飲料、保健品和嬰兒食品等。水溶性膳食纖維由于其良好的溶解性、穩定性、平和口感等特性,適合應用于飲料、乳制品、糖果、啤酒等領域,水不溶性膳食纖維因其良好的溶脹性能,能夠為產品提供必要的體積,常用于面包、飲料、餅干、乳制品等食品中。
2019年,全球膳食纖維市場規模達到了180.64億元,產量達到86.66萬噸,且未來將繼續保持增長,預計到2026年將達到229.13億元,產量達到122.49萬噸,年復合增長率為3.96%。全球膳食纖維市場巨大,前景廣闊。
近年來,我國膳食纖維行業也迎來了快速蓬勃發展的黃金時期,對膳食纖維的需求很大。2019年我國有關產值達到38.31億元,產量達到18.95萬噸,預計到2026年,產值將達到55.27億元,產量將達到30.36萬噸。
待開發的特醫領域
膳食纖維的來源非常多,但是在不同種類的食品中,應用情況大不相同。普通食品中,可溶性膳食纖維和不可溶性膳食纖維均可使用。而特殊醫學用途配方食品(以下簡稱特醫食品)是近幾年才開始發展的一類產品,與嬰幼兒配方奶粉類似,需要通過國家注冊審核后才有生產的資格。由于特醫產品要求的管飼等特殊使用需求的限制,膳食纖維的使用目前范圍較窄,不可溶的膳食纖維不能應用在特醫產品中。
膳食纖維類原料(列舉)用在普通食品中的依據
(注:由于膳食纖維的種類太多,本表僅選取有代表性的原料)
膳食纖維類原料在普通食品中的應用可按照普通配料、食品添加劑、營養強化劑的添加原則來執行。
在普通食品的應用中,膳食纖維的來源可選擇范圍較多,且用法靈活多樣。
特醫產品目前膳食纖維原料使用的法規體系為GB29922《食品安全國家標準特殊醫學用途配方食品》。
GB29922規定可用于特醫的膳食纖維規定
符合特醫要求的膳食纖維原料來源
但是,僅有使用目錄是不夠的,還需要注意其檢測方法的適用性。當添加了某種膳食纖維而GB5009.88《食品安全國家標準食品中膳食纖維的測定》檢測該含量不太準確或波動比較大時,應找出對應的檢測方法,如添加了低聚果糖、菊粉的特醫食品,其對應的檢測方法應為GB5009.255《食品安全國家標準食品中果聚糖的測定》。若該成分沒有相應的在產品中的檢測方法,則需謹慎設計配方,否則注冊時可能會產生隱患。
除此以外的其他可溶性膳食纖維原料,由于我國目前尚無相應法規,使用受到了限制。業內呼吁,國家有關部門應盡早完善膳食纖維的使用依據,擴大膳食纖維類原料在特醫中的應用種類,同時明確檢驗方法的建立及參照規則,以在特醫食品中發揮其他膳食纖維的作用。
發展中的納米纖維素
納米纖維素既具有纖維素的生理特性,也具有納米顆粒的理化特性,這使得其在高端復合材料、生物醫學、食品行業等領域具有非常高的應用價值。在食品行業中,納米纖維素的應用日漸成熟。
納米纖維素不被人體消化吸收,具有促進腸道蠕動、改善腸道菌群生態平衡等作用,同時其還有良好的流變性和親水性,在水中可形成穩定的膠體溶液,因此納米纖維素可作為非營養配料、增稠劑、穩定劑等應用于食品領域。納米纖維素具有無毒無害、可生物降解、高結晶度等特性,能通過表面修飾賦予其獨特的性質和能力,所以其還適用于食品包裝領域。
根據制備方法和尺寸的不同,納米纖維素主要分為三類:微纖化纖維素(MFC)、納米纖維素晶體(NCC)和細菌納米纖維素(BNC)。
MFC又稱纖維素微纖維、微纖維纖維素或納米纖化纖維素。MFC是天然纖維素經機械處理,得到的一維尺寸的納米級別的新型高分子材料。由于其具有較大的長寬比和網狀結構及高機械性能、高膨脹表面積、高縱橫比、輕量等特性,受到越來越多關注。
NCC具有剛性和高穩定性等顯著特性,且具有可再生性和經濟性,其納米結構適用于食品添加劑、藥妝產品、包裝材料等。
細菌纖維素是由多種細菌新陳代謝的產物形成的不含木素、半纖維素以及其他抽提物的高結晶度的三維網狀結構。這種結構使得BNC有著一些特性,如高純度、高結晶度、較大的機械強度、高保水值、抗菌性、無毒性、生物相容性和生物降解性等,從而在多個領域廣泛應用,如食品、生物醫藥與組織工程等。
納米纖維素廣泛應用于食品行業的各個方面。例如,納米纖維素可以添加到烘焙食品中、可制作減肥食品等功能性食品。以甘蔗渣為原料,制備微晶纖維素及納米纖維素,并分別制作膳食纖維面包,通過對兩種膳食纖維面包和空白對照組面包的品質、感官評分、質構三個方面的分析及對比,確定最佳的纖維素添加量為8%,且納米纖維素面包的品質優于微晶纖維素面包,微晶纖維素面包又優于空白對照組。
作為膳食纖維,納米纖維素具有比微晶纖維素更好的吸濕性和流變性,將其應用于食品中,既能利用其納米材料的尺度效應,又能發揮其生理特性。如選取葡糖醋桿菌發酵制備細菌納米纖維素,并將其添加到小麥面包中,對面包品質有改善作用,提高了比體積、孔隙率、發光度和保濕性,降低了褐變指數以及面包屑的硬度,使面包更加柔軟。
在冷凍食品中加入適量的納米纖維素可以使其擁有更好的潤滑性,保持良好的穩定性,避免在冷凍或反復凍融過程中形成大冰晶,從而保持冷凍食品細膩的口感。如在冰淇淋中添加納米纖維素,可提高其抗融性和穩定性,使冰淇淋組織更細膩、冰晶更小,從而提高冰淇淋品質。研究結果表明,添加0.35%的納米纖維素可以使冰淇淋的質地、穩定性及風味達到最佳。
食品包裝是食品行業中重要的環節,既要使被包裝食品避免外部污染、保持新鮮,又應考慮食品包材的可降解性和無毒無污染性。納米纖維素作為可再生、可生物降解的天然高分子聚合物,因其具有抗菌性和良好的力學性能,受到研究人員的青睞。利用偶聯劑在生物基羧化纖維素納米纖維(CNF)上固定化乳酸鏈球菌肽的方法制作的食品包裝,具有良好的抗菌活性,確保了食品的長期保存。納米纖維素涂層是涂在食品包裝內層表面或者直接涂在需保存的食品材料表面,與普通涂層材料相比,納米纖維素具有特殊的氣體屏障功能,能改善機械性能,在生物軟包裝領域具有巨大發展潛力;微纖化纖維素和納米纖維素晶體均為高聚合物,具有較高的黏結能和較強的鏈間吸引力,在低濕度條件下,其空隙體積小,擴散現象有限,故具有較低的透氣性,可進一步提高食品質量和安全性且效率高、成本低。
此外,納米纖維素還可應用于乳制品、肉制品、飲料等。由于其良好的生物相容性,還可用作固定化酶載體、通過表面修飾用于生物傳感器中以及用于制作食品級材料等諸多領域。
納米纖維素還是人體平衡膳食結構所必需的一種非消化性多糖,符合現代飲食對健康、營養、低糖的需求,同時又是天然、可再生、可自然降解的材料,具有廣泛的應用前景。