馬鈴薯渣膳食纖維的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

王金亭

（聊城大學(xué)東昌學(xué)院，山東 聊城 252000）

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）是茄科一年生草本植物，俗稱土豆、山藥蛋，是繼水稻、小麥、玉米后的世界第四大糧食作物。中國馬鈴薯種植面積和總產(chǎn)量均居世界第一，2018年約占世界總量的27%和24%[1]。馬鈴薯渣是淀粉加工的副產(chǎn)物，每獲得1.0 t淀粉可產(chǎn)生0.8 t馬鈴薯渣，我國淀粉年產(chǎn)量在35萬噸左右，每年可產(chǎn)生馬鈴薯渣28萬噸[2]。目前，馬鈴薯渣主要用于4個(gè)方面：發(fā)酵生產(chǎn)飼料、發(fā)酵生產(chǎn)酒精、提取果膠和膳食纖維以及制備活性炭，其中提取膳食纖維綜合應(yīng)用價(jià)值最高[3]。

膳食纖維（dietary fiber，DF）被稱為“第七營養(yǎng)素”，包括水溶性膳食纖維（soluble dietary fiber，SDF）和水不溶性膳食纖維（insoluble dietary fiber，IDF）兩大類，IDF主要用于刺激腸道蠕動(dòng)，SDF對機(jī)體代謝功能影響較大，功能型產(chǎn)品SDF要求在10%以上。馬鈴薯渣含膳食纖維27.72%～43.16%，其中果膠含量范圍在11.62%～15.39%，SDF含量高，因此對馬鈴薯渣開展深入研究和綜合開發(fā)意義重大[4]。

1 馬鈴薯渣膳食纖維的制備

制備馬鈴薯渣膳食纖維（potato residue dietary fiber，PDF）主要有化學(xué)法、生物酶法、酶化學(xué)法和生物發(fā)酵法。

1.1 化學(xué)法

化學(xué)法主要是酸解法。張建利等[5]以夏波蒂馬鈴薯干渣為原料，以1.5%硫酸溶液為提取劑，在料液比1∶15（g/mL）、溫度 55 ℃時(shí)酸解 55 min，冷卻、抽濾、水洗（至中性）、干燥，總膳食纖維（total dietary fiber，TDF）為72.18%，其中SDF較低，為2.38%。TDF中蛋白質(zhì)含量僅為2.77%，與其它提取方法相比含量最低；含淀粉16.43%相對較高，可能是由于組織細(xì)胞未完全破碎，部分淀粉被包裹或嵌于細(xì)胞中。酸解法具有工藝簡單、操作方便、去除蛋白質(zhì)較為干凈等優(yōu)點(diǎn)，不過對SDF的破壞也很嚴(yán)重，應(yīng)用日趨減少。

1.2 生物酶法

生物酶法是利用酶解去除淀粉、蛋白質(zhì)獲得較純的膳食纖維，常用淀粉酶、糖化酶、纖維素酶、蛋白酶等。梅新等[6]采用α-淀粉酶+糖化酶制備PDF，料液比1∶10（g/mL）、100 ℃糊化 10 min，冷卻后加入 1.0%的 α-淀粉酶，在pH5、溫度60℃下酶解30 min，之后滅酶、離心、沉淀加水至原體積，加入1.0%糖化酶，在pH4.5、溫度60℃下酶解30 min，此條件下TDF得率最高，為81.17%，淀粉含量為3.01%、蛋白質(zhì)含量為3.65%。以淀粉酶+蛋白酶復(fù)合酶法[5]提取TDF，可以提高SDF含量，但去雜效果不理想，蛋白質(zhì)含量為4.51%、淀粉含量為16.07%。響應(yīng)面法優(yōu)化復(fù)合酶法[7]，淀粉酶解過程中時(shí)間與酶量交互作用顯著，蛋白質(zhì)酶解過程中時(shí)間與溫度交互作用顯著（P＜0.01），適當(dāng)延長酶解時(shí)間制備效率會更高。如果用纖維素酶預(yù)處理馬鈴薯渣，可以釋放出被纖維素包裹的淀粉，經(jīng)復(fù)合酶解處理可以有效提高SDF產(chǎn)率，最高達(dá)25.87%[8]。

1.3 酶化學(xué)法

酶化學(xué)法是將酶法與化學(xué)法結(jié)合使用，常用的是酶堿法，酶解淀粉、堿除蛋白質(zhì)。張建利等[5]采用酶堿法制備 PDF，酶解條件：料液比 1∶15（g/mL）、α-淀粉酶（60℃、pH7）酶量 0.9%、75 min；堿處理?xiàng)l件：料液比1∶5（g/mL）、NaOH 濃度 1.5%、溫度 60℃、時(shí)間 60 min，TDF得率為74.72%，SDF得率為7.10%。在酶解過程中采用超聲輔助提取，提取時(shí)間大為縮短[9]。超聲波的作用可能與酶活性的提高有關(guān)[10]。生物方法制備PDF，條件溫和、無污染、產(chǎn)品易回收，不同試驗(yàn)條件對PDF的組成影響較大，還需要加強(qiáng)規(guī)?；苽涔に嚨难芯?。

1.4 生物發(fā)酵法

生物發(fā)酵法使微生物產(chǎn)酶與酶解過程合二為一，可以節(jié)省酶制劑、提高產(chǎn)率、優(yōu)化結(jié)構(gòu)、改善性能，已普遍用于膳食纖維的制備[11]。利用米根霉和白地霉發(fā)酵馬鈴薯渣[12]，比較研究固體發(fā)酵和液體發(fā)酵的效果。固體發(fā)酵后，米根霉發(fā)酵TDF得率39.6%、白地霉發(fā)酵TDF得率29.8%、對照組TDF得率22.8%；液體發(fā)酵后測定TDF得率，依次為米根霉44.4%、白地霉22.8%、對照19.7%，發(fā)酵明顯提高了PDF得率，且米根霉優(yōu)于白地霉；發(fā)酵后PDF持水力、吸脹力提高，液體發(fā)酵優(yōu)于固體發(fā)酵。利用白腐菌株C13和D31液體法混合發(fā)酵效率低，PDF含量為27.37 g/L。采用分步發(fā)酵法：以2 d菌齡C13菌株發(fā)酵4 d、滅活，再以菌株D31發(fā)酵2 d，PDF含量為35.28 g/L，其中SDF為 6.31 g/L；在發(fā)酵體系中，C13降解淀粉轉(zhuǎn)化為可溶性糖，D31促進(jìn)可溶性糖轉(zhuǎn)化為PDF；繼續(xù)發(fā)酵至第8天，淀粉含量由第4天的2%降為0，可溶性糖由47.05 g/L降至25.93 g/L[13]。微生物發(fā)酵過程中，纖維素酶、果膠酶、蛋白酶活性大幅提高[14]，不僅能夠提高DF的產(chǎn)量，也能夠改善纖維的品質(zhì)性能，因此進(jìn)一步加強(qiáng)生物發(fā)酵制備PDF的工藝研究很有必要。

2 膳食纖維的改性

對膳食纖維進(jìn)行改性以改善PDF的品質(zhì)、理化特性和生理功效，改性的方法有物理改性、化學(xué)改性和生物改性。

2.1 物理改性

物理改性常用超微粉碎法和高溫?cái)D壓法，具有產(chǎn)品雜質(zhì)少、提取率高的優(yōu)點(diǎn)。

超微粉碎法是將物料粉碎至100 μm以下，破壞細(xì)胞壁、增加DF比表面積，提高SDF產(chǎn)率。濕法超微粉碎工藝[15]改性 IDF：料液比 l∶60（g/mL）、膠體磨齒間距 8.00 μm、轉(zhuǎn)速 3 000 r/min、時(shí)間 5 min，改性后 SDF得率為18.33%。

高溫?cái)D壓法是在高溫高壓狀態(tài)下，通過螺旋桿的強(qiáng)烈攪拌、混合和剪切等，產(chǎn)生熱能、促使物料發(fā)生變化，提高纖維溶解性。雙螺桿擠壓法改性研究表明[16]，在粒度80目、加水量128%（相對物料體積）、螺桿轉(zhuǎn)速320 r/min、擠出溫度163℃的條件下，測得SDF得率為34.83%。

CO2輔助擠壓作為一種新型改性技術(shù)近年也有所應(yīng)用[17]。以檸檬酸與碳酸氫鈉1∶1（g/g）為CO2發(fā)生劑，在螺桿轉(zhuǎn)速170 r/min、擠壓溫度185℃、物料含水量25%條件下，CO2發(fā)生劑添加量30%時(shí)，SDF得率為13.83%，是普通擠壓的2.19倍。這與其他文獻(xiàn)[18]中數(shù)值差異較大，可能與試驗(yàn)條件差異有關(guān)，其中含水量、螺旋桿轉(zhuǎn)速對提取率影響較大，還需要進(jìn)一步試驗(yàn)研究進(jìn)行確定。

2.2 化學(xué)改性

化學(xué)改性通過酸、堿處理手段，使DF大分子的糖苷鍵斷裂轉(zhuǎn)化成可溶性多糖，提高SDF的含量。

采用堿法改性 IDF，在料液比 1∶30（g/mL）、NaOH溶液0.6%、溫度83℃、時(shí)間40 min時(shí)，可得SDF得率為17.01%，膨脹力為11.64 mL/g，持水力為3.81 g/g[19]。使用六偏磷酸鈉改性[20]，在料液比 1∶30（g/mL）、0.5%六偏磷酸鈉溶液、pH6.5、沸水浴2.5 h條件下，SDF產(chǎn)率為35.0%；如果加入VC助劑，SDF產(chǎn)率可提高到43.4%，且產(chǎn)品顏色、口感、持水力、膨脹力均有所改善。六偏磷酸鈉在弱酸性溶液中為多價(jià)螯合劑，對果膠類多糖有較強(qiáng)的螯合保護(hù)作用，可以促進(jìn)糖苷鍵水解，促進(jìn)纖維素、半纖維素降解，增強(qiáng)溶解性。

酸、堿法改性，對設(shè)備要求較高、工藝復(fù)雜，SDF轉(zhuǎn)化率較低，有時(shí)會引入陰陽離子、處置難度較大，限制了其應(yīng)用。采用物理-化學(xué)組合法對IDF進(jìn)行改性，膠體磨微粉化改性，SDF得率由15.7%提高到25.4%；微粉化+0.6%的植酸鹽處理，SDF得率為38.5%，微粉化+0.6%植酸鹽+微波處理，SDF得率高達(dá)47.6%，因此單一方法改性SDF提取率提升有限，組合方法改性處理效果更明顯[21]。

2.3 生物技術(shù)改性

利用微生物發(fā)酵或添加生物酶，如纖維素酶、半纖維素酶、木聚糖酶等，將大分子分解成可溶的小分子，提高SDF的得率，進(jìn)而改善其生理活性，此法溫和高效、工藝簡單，但成本較高。

用纖維素酶預(yù)處理馬鈴薯渣，可以釋放出被纖維素包裹的淀粉，經(jīng)淀粉酶酶解去除淀粉，可以有效提高SDF產(chǎn)率，制備工藝為[8]纖維素酶量30 U/g、溫度45℃、pH5、酶解2.5 h，滅酶后采用高溫α-淀粉酶酶解（溫度90℃、pH6.5）1.0 h，再滅酶進(jìn)行蛋白酶解（溫度60℃、pH6.0）30 min，滅酶、抽濾、干燥、95%乙醇沉淀，SDF得率高達(dá)25.87%。利用纖維素酶來改性PDF，在料液比1∶12（g/mL）、酶量 20 U/g、pH5.0、溫度 40℃，酶解2h，測得SDF得率達(dá)30.28%；改性后TDF水合性提高，持水力、吸脹力、結(jié)合水力分別由5.4 g/g、5.35 mL/g、2.22 g/g 提高到 8.73 g/g、7.31 mL/g、6.38 g/g；持油力、陽離子交換力也得到改善，分別由2.85 g/g、0.27 mL/g提高到3.62 g/g和0.64 mL/g[16]。

3 PDF的化學(xué)組成

馬鈴薯渣主要由水、細(xì)胞及碎片、殘余淀粉顆粒等組成。含有豐富的DF，與豆渣、玉米麩皮纖維相比，PDF結(jié)構(gòu)好，對生物體內(nèi)有害重金屬吸附能力強(qiáng)[22]，持水力、吸脹力也高于國際標(biāo)準(zhǔn)谷物麩皮纖維[23]，是一種優(yōu)質(zhì)膳食纖維。

3.1 主要化學(xué)成分

鮮馬鈴薯渣含水高達(dá)90%，主要化學(xué)成分包括淀粉、纖維素、半纖維素、果膠、游離氨基酸、寡肽、多肽及灰分[24]。

干馬鈴薯渣一般含水1.65%～8.59%、膳食纖維27.72%～43.16%、淀粉35.54%～57.5%、蛋白質(zhì) 4.26%～9.44%、脂肪 0.19%～0.56%、灰分1.18%～1.68%[4]。不同品種馬鈴薯、不同制備工藝，PDF成分含量不同。韓克等[4]測定了夏波蒂等6個(gè)品種的PDF組成，結(jié)果顯示：纖維素13.57%～21.3%、半纖維素4.32%～10.01%、果膠5.21%～12.81%、木質(zhì)素 5.43%～10.28%、淀粉 13.92%～19.91%。分別用酸解法、復(fù)合酶法、酶堿法制備夏波蒂PDF，復(fù)合酶法較優(yōu)，產(chǎn)品中淀粉含量低至11.7%，TDF最高達(dá)74.72%，其中IDF較低為67.61%、SDF最高為7.10%[5]。

PDF主要成分是半乳聚糖，在主鏈的C-3和C-4上帶有支鏈，由半乳糖在多個(gè)方向按照一定的方式連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)[25]。紅外光譜技術(shù)分析顯示，具有典型的糖類特征峰C=O鍵、C-H鍵、COOR和游離的-OH，單糖結(jié)構(gòu)中有α-型吡喃環(huán)；SDF中含有糖醛酸和羧酸二聚體，單糖主要是阿拉伯糖、木糖和葡萄糖；IDF中含有半纖維素，單糖主要是阿拉伯糖、木糖、葡萄糖和半乳糖；黏度法測定PDF的平均相對分子質(zhì)量Mr為170 333、聚合度Dp為1 051，相對其他谷物DF較低[26]。纖維素酶改性后，SDF含量提高且組分也有變化，主要成分為果膠和β-葡聚糖，單糖中半乳糖醛酸含量最高，葡萄糖、半乳糖、阿拉伯糖、鼠李糖次之，木糖含量極低[27]。

3.2 測定方法

20世紀(jì)60年代以來，DF的檢測方法比較成熟，國家出臺了相應(yīng)的檢測標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前執(zhí)行GB/T 22224—2008《食品中膳食纖維的測定酶重量法和酶重量法-液相色譜法》和GB 5009.88—2014《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中膳食纖維的測定》兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

經(jīng)典方法有洗滌法、酶-重量法和酶-化學(xué)法。洗滌法又稱非酶重量法，最初用來測定粗纖維，目前僅在飼料工業(yè)中還有應(yīng)用。酶-化學(xué)法需要對樣品進(jìn)行酶解、酸堿解，主要用來測定非淀粉多糖，不太適合于常規(guī)分析。酶-重量法是模擬腸道內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行檢測，用于谷類、蔬菜、保健品中TDF、SDF和IDF的檢測，可自動(dòng)化批量處理樣品，是目前普遍采用的方法。

隨著現(xiàn)代分析儀器的發(fā)展，出現(xiàn)了近紅外光譜技術(shù)和三維濾袋技術(shù)[28]。近紅外光譜技術(shù)適于谷物、豆類DF的檢測，可以實(shí)現(xiàn)在線檢測，具有快速、無損、不消耗試劑的優(yōu)點(diǎn)。三維濾袋技術(shù)是采用TDF和IDF專用三維濾袋，借助DF分析儀，在線自動(dòng)進(jìn)行酶解、沉淀、清洗和過濾等操作，減少人為誤差，增加了重復(fù)性和穩(wěn)定性[28]。聶小林等[29]比較分析了酶-重量法和三維濾袋法，后者精密度更好，尤其是自動(dòng)化操作更加適用于當(dāng)前的檢測，符合行業(yè)發(fā)展的趨勢。

關(guān)于PDF測定的研究報(bào)道不多。岳曉霞等[30]應(yīng)用耐熱α-淀粉酶法提取PDF，參照GB/T 5009.88—2008《食品中膳食纖維的測定》測得IDF含量為64.23%；姚琦[3]應(yīng)用中溫α-淀粉酶和糖化酶法提取馬鈴薯渣的PDF，參照GB/T5009.88—2014，測得TDF含量為76.92%，纖維素酶改性后SDF含量為25.13%。莎日娜[16]復(fù)合酶法制備PDF，纖維素酶改性，參照AOAC 993.19酶-重量法（磷酸緩沖液）測得SDF含量為30.28%。今后，隨著對DF研究的不斷深入，新的膳食纖維成分不斷被發(fā)現(xiàn)，還要建立并完善與DF定義相符合的測定方法。

4 PDF的理化特性和生理活性

4.1 理化特性

主要包括溶解性、穩(wěn)定性、吸脹力、持水力、持油力、吸附能力和陽離子交換作用等，不同制備方法、不同品種的馬鈴薯渣TDF、SDF、IDF含量各有差異，測得的理化特性也不一致，所列舉數(shù)據(jù)僅供參考。

4.1.1 性狀和溶解性、穩(wěn)定性

去除淀粉、蛋白質(zhì)后，PDF主要成分是IDF，白色至淺黃色粉末。掃描電鏡觀察顯示結(jié)構(gòu)疏松、呈層狀、片狀，有褶皺和空洞[4]。熱穩(wěn)定性好，200℃以下穩(wěn)定。經(jīng)過改性處理，可大幅提高SDF的含量，獲得高純度的SDF，用活性劑六偏磷酸鈉改性提取，SDF得率為35.0%，在pH7、溫度37℃時(shí)水溶性為56.1%，70℃時(shí)水溶性最高為72.05%[20]。

4.1.2 吸脹力、持水力

PDF化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有-OH、-COOH等親水基團(tuán)，結(jié)合水分子稱為結(jié)合水力，吸水增重稱為持水力，吸水膨脹稱為吸脹力。姚琦[3]采用酶法提取PDF，得率為76.92%，纖維素酶改性SDF含量為25.22%，改性前后PDF的持水力分別為6.179 g/g和6.459 g/g，吸脹力分別為3.87 mL/g和4.14 mL/g。

提取方法對PDF持水性、吸脹力影響不大，分別用酸解法、復(fù)合酶法、酶堿法提取PDF，測得持水性分別為6.55、6.45g/g和6.58g/g，吸脹力分別為7.45、7.04mL/g和6.66 mL/g[5]。

不同品種PDF的持水性和吸脹力存在顯著差異（p＜0.05）[4]。改性可以提高持水性和吸脹力，張海芳等[31]酶法改性后測得持水力增加115.22%，而且不同酶改性，持水性強(qiáng)弱次序?yàn)閺?fù)合酶改性＞木聚糖酶改性＞纖維素酶改性。

粒度對持水性和吸脹力也有影響，一般隨粒徑減小而增加，在75 μm（200目）時(shí)較高[32]。溫度和 pH值對持水性和吸脹力也有影響，酸性條件下PDF持水力在pH2時(shí)最高、吸脹力在pH6時(shí)最高，隨著pH值的升高PDF持水性降低、吸脹力升高；隨著溫度的升高，PDF持水性、吸脹力均呈上升趨勢，100℃以下最高分別為 11.64 g/g、8.20 mL/g[6]。

4.1.3 持油力和吸附性

DF表面的活性基團(tuán)對有機(jī)物、致癌物、有毒物質(zhì)具有吸附能力。通常檢測纖維對油脂、膽固醇、亞硝酸鹽、重金屬離子的吸附能力。

4.1.3.1 持油力

PDF吸附油脂表現(xiàn)為持油力，不同品種PDF持油力范圍為1.19 g/g～1.65 g/g[4]。改性可以提高持油力，酶法改性前后分別為2.13 g/g和2.77g/g，可能是改性促進(jìn)PDF暴露親油基團(tuán)；不同酶改性提升效果不同，復(fù)合酶＞纖維素酶＞木聚糖酶，可能是木聚糖酶水解作用較高，對PDF空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有破壞[31]。PDF對豬油的吸附力[3]普遍高于大豆油、花生油及玉米油，對豬油的吸附力為4.69 g/g，改性后下降為2.79 g/g，需要進(jìn)一步證實(shí)。

4.1.3.2 吸附膽固醇

膽固醇的吸附以蛋黃-磷酸緩沖液為試劑，模擬胃（pH2）、腸（pH7）環(huán)境進(jìn)行吸附試驗(yàn)。PDF對膽固醇的吸收主要發(fā)生在小腸，胃中吸附次之；對膽固醇的吸附隨時(shí)間延長增加，分別在12 h達(dá)到平衡[5]；在pH2.0和pH7.0時(shí)，對膽固醇的吸附力分別為17.25mg/g和20.00 mg/g；改性后吸附力提高，在pH2.0和pH7.0時(shí)分別為28.14 mg/g和29.99 mg/g[3]。

4.1.3.3 吸附硝酸鹽

亞硝酸鹽吸附試驗(yàn)以NaNO3-磷酸緩沖液為試劑，PDF對NO2-吸附發(fā)生在胃中，可能是PDF上的-OH與NO2-結(jié)合成“膳食纖維-NO2-”絡(luò)合物，表現(xiàn)為對 NO2-的吸附作用，且對NO2-的吸附隨時(shí)間延長增加，在2 h趨于平衡；在堿性條件下，絡(luò)合物發(fā)生解離，在小腸中檢測不到對NO2-的吸附[5]。改性后，PDF對NO2-清除能力顯著提升，NO2-可與胺反應(yīng)形成強(qiáng)致癌物質(zhì)亞硝胺，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注亞硝酸鹽的吸附清除作用[3]。

4.1.3.4 葡萄糖束縛力

PDF松散的結(jié)構(gòu)，可以使葡萄糖分子進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)內(nèi)部，與功能基團(tuán)結(jié)合而表現(xiàn)出對葡萄糖的束縛力。PDF吸附葡萄糖，可以控制小腸內(nèi)葡萄糖的濃度，抑制餐后血糖的快速升高。PDF的葡萄糖束縛力為90.15 mg/g，改性后升高為190.21 mg/g，這與改性后SDF含量提高相關(guān)，此研究表明SDF具有降低血糖的重要活性[3]。

4.1.3.5 金屬離子螯合力

PDF尤其是SDF中的果膠可以和二價(jià)、六價(jià)金屬離子結(jié)合，作為解除人體毒性的吸附劑。試驗(yàn)表明：PDF 對 Pb2+、Hg2+、Cu2+、Zn2+、Ca2+均有吸附作用，對 Pb2+的吸附作用最強(qiáng)[22]。PDF是Pb2+、Hg2+的有效吸附劑，吸附量高、吸附速度快；pH值對吸附影響較大，在pH3～5時(shí)吸附最佳[33]。模擬人體胃（pH 2）、腸（pH7）環(huán)境進(jìn)行吸附試驗(yàn)，Pb2+螯合力分別為0.43、0.44 mg/g，說明胃腸對Pb2+均有吸附能力，而且pH值對吸附有影響；不同品種PDF對 Pb2+螯合力不同，pH 2時(shí)為0.42 mg/g～0.44 mg/g，pH7 時(shí)為 0.43 mg/g～0.51 mg/g，說明在中性環(huán)境螯合力優(yōu)于酸性環(huán)境[4]。

4.1.4 陽離子交換作用

離子交換作用是指DF化學(xué)結(jié)構(gòu)中包含的-COOH、-NH2和-OH等基團(tuán)，可與陽離子進(jìn)行可逆交換。通過陽離子交換作用，PDF可以和小腸中的Na+、K+結(jié)合排出，降低因Na+、K+攝入過多引起的疾病[5]。改性可以使更多的基團(tuán)暴露，提高陽離子交換力，酶法改性前后陽離子交換力變化很大，分別為0.22 mL/g和0.60 mL/g，不同酶改性陽離子交換力強(qiáng)弱次序?yàn)閺?fù)合酶改性＞木聚糖酶改性＞纖維素酶改性[31]。

4.2 生理活性

DF可以預(yù)防肥胖、便秘、心血管和腸道疾病等，具有多種有益人體的功能。PDF的生理活性與其理化特性相關(guān)，主要表現(xiàn)[3，34-35]：一是較高的持水力和吸脹力，可使腸道內(nèi)容物增大變軟，促進(jìn)腸胃蠕動(dòng)，防止便秘、降低腸道疾病發(fā)生率。二是較高的持油力和對膽固醇的吸附作用，可以降低甘油三酯、膽固醇水平；對血漿葡萄糖較高的束縛力，可以調(diào)節(jié)血糖濃度，有效減少心血管疾病。三是較好的發(fā)酵作用，產(chǎn)生的低分子β-葡聚糖促進(jìn)乳酸桿菌、雙歧桿菌增殖，產(chǎn)生的短鏈脂肪酸為腸道菌群提供能量，影響腸道微生物的組成和豐度，調(diào)節(jié)腸道微環(huán)境，降低胃腸疾病發(fā)病率。四是PDF 對金屬離子的螯合作用，與 Hg2+、Pb2+、Cd2+等進(jìn)行可逆交換，減少人體對有害金屬的吸收，保護(hù)人體免受其損傷和毒害。另外，PDF 對·OH、DPPH·、O2-·有良好的清除效果，對機(jī)體具有抗氧化作用。目前關(guān)于PDF的生理活性方面的研究很少，今后應(yīng)加強(qiáng)此類研究。

5 馬鈴薯渣膳食纖維的應(yīng)用

5.1 馬鈴薯渣膳食纖維添加到主食中

將PDF添加到饅頭、面條、面包中，可以改善食品的品質(zhì)，提高其保健功效。

PDF在油/水體系比較穩(wěn)定，可以促進(jìn)油/水的混合，用于食品加工領(lǐng)域。加入PDF的面團(tuán)和肉制品，面團(tuán)手感好、彈性高、黏性低、不回縮，蒸熟或烘烤后結(jié)構(gòu)細(xì)膩、質(zhì)地柔軟、口感更好；制成冷凍魚丸解凍時(shí)不會滲出水分，魚丸煮熟后肉質(zhì)濕滑、彈性口感都很好[36]。

以高筋面粉為原料制作PDF面包，在PDF添加量4.3%、奶油6.15%、改良劑1.97%時(shí)，烘烤的面包比容6.01 mL/g、硬度1 785.228、咀嚼度1 149.66、彈性0.897、回復(fù)性0.281，具有特殊的烘烤香味、較好的彈性和回復(fù)性[37]。

中溫α-淀粉酶+糖化酶法制備PDF（含IDF48.74%、SDF 4.94%），摻入高筋面粉制作熱干面，PDF＞12%時(shí)生鮮面條斷條率升高，PDF＜22%時(shí)蒸煮損失率低于10%，隨著添加PDF的增多，面條的剪切力、拉伸力整體上逐漸減小，添加PDF為5%～12%時(shí)可以改善熱干面品質(zhì)[38]。

5.2 制作高纖維飲料

飲料中添加SDF活性多糖可改善其品質(zhì)、風(fēng)味，IDF可制作粉末沖劑，高纖維飲料因其獨(dú)特、高效的保健作用，備受消費(fèi)者歡迎。目前，高膳食纖維飲料研究資料很多，眾多食品業(yè)巨頭也推出了相應(yīng)的飲品[39-40]。姚琦[3]研制了PDF功能性口服醋（SDF含量25.13%），在原醋74.55%、PDF添加4.65%、蜂蜜4.00%、白砂糖3.77%時(shí)感官評分為88，產(chǎn)品具有特殊醋香、亮琥珀色、酸甜適中、柔和爽口；測定醋飲料對DPPH自由基、O2-自由基和OH自由基的清除效果，清除率分別為20.04%、69.25%和6.19%；測得總菌落數(shù)20 CFU/mL、大腸桿菌低于3 MPN/100 mL，主要衛(wèi)生指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

5.3 作為脂肪替代物

為滿足人們對低能量、高膳食纖維食品的需求，可以用PDF替代部分脂肪，制作休閑食品或肉制品。

5.3.1 制作休閑饃片

饃片是西北特產(chǎn)，要求酥脆感。中溫α-淀粉酶法制備PDF，以H2O2脫色，PDF白度54.1，加入5%～10%的PDF可相應(yīng)減少3%～7%的油脂，感官評分下降0.45，其中色澤、口感、風(fēng)味、組織狀態(tài)分別降低了1.68%、3.16%、1.51%和3.26%。添加適量的PDF可以減少油脂用量，改善膜片的營養(yǎng)品質(zhì)，而不會明顯影響?zhàn)x片的感官質(zhì)量[41]。

5.3.2 制備低脂肉丸

按照瘦肉70%、肥肉24%、PDF 6%的比例，以總量計(jì)添加淀粉16%、大豆分離蛋白2.5%、水30%調(diào)制肉餡，攪拌混勻后制成丸子，熟制后與普通肉丸對照評價(jià)；肉丸中脂肪降低了39%，其他營養(yǎng)成分變化很小；肉丸硬度4 189.14 g、咀嚼性921.24 g、彈性0.70、黏聚性0.45，總評分由86.75分提高到90.73分。產(chǎn)品具有豬肉固有色澤、肉味鮮嫩爽口、筋道有彈性，品質(zhì)有明顯改善[42]。

5.4 其它方面用途

5.4.1 處理廢水殘余染料

郭峰等[43]用自制的PDF作為吸附劑，靜態(tài)吸附量為22.8 mg/g，處理天水某紡織廠含普拉黃的染料廢水，可使廢水完全脫色，達(dá)到國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)，而且吸附的染料可用40%乙醇洗脫。處理含陽離子紅染料的廢水，靜態(tài)吸附量為11.1 mg/g，動(dòng)態(tài)吸附量相對要大[44]。PDF的吸附脫色與活性炭相比吸附量有限，但原料廣泛、價(jià)格低廉，且無需對染料廢水做預(yù)處理，應(yīng)該具有較好的應(yīng)用前景。

5.4.2 制備水凝膠

用水蒸氣爆破和氧化法制備PDF[45]，在蒸汽爆破下半乳聚糖長鏈斷裂，經(jīng)氧化半乳糖醛基生成羧基，PDF比表面積增大、吸附位點(diǎn)增多，可與聚乙烯醇混合制成水凝膠，再與等體積的細(xì)胞色素C磷酸緩沖液充分混合，均勻涂布在玻璃電極表面。PDF與聚乙烯醇有很好的生物相容性，細(xì)胞色素C在電極表面能夠保持其生物活性，對H2O2有很好的催化活性，可用以研制新型生物傳感器。

另外，膳食纖維在高纖維嚼片、高纖維冰激凌、可食性內(nèi)包裝以及調(diào)味品領(lǐng)域也有應(yīng)用，只是關(guān)于PDF在這些方面的應(yīng)用未見報(bào)道，今后可以嘗試進(jìn)行相關(guān)研究。

6 結(jié)語

PDF來源廣、價(jià)格低，制備簡單、無毒無害。與其它谷物皮渣中提取的DF相比，持水力、吸脹力、持油力高，對膽固醇、葡萄糖、金屬離子吸附作用強(qiáng)，還有良好的抗氧化性，是優(yōu)質(zhì)的膳食纖維資源。當(dāng)前，對PDF的提取、物性研究較多，在其生理活性、應(yīng)用開發(fā)方面還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，國內(nèi)外市場上PDF產(chǎn)品也不多見。在今后的研究中，一是加強(qiáng)其生理活性研究，逐步建立PDF在控制血脂、血糖水平、調(diào)節(jié)腸道菌群及其相關(guān)疾病等方面的數(shù)據(jù)庫；二是深入研究PDF規(guī)?；苽浼夹g(shù)，加快設(shè)施、創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)；三是積極開發(fā)感官品質(zhì)好、營養(yǎng)價(jià)值高、深受消費(fèi)者歡迎的PDF系列產(chǎn)品，進(jìn)一步提高馬鈴薯渣及PDF的附加值，提升社會經(jīng)濟(jì)效益。開發(fā)纖維食品是國內(nèi)、外食品結(jié)構(gòu)調(diào)整的方向，PDF憑借其良好的物理特性、生理活性及產(chǎn)品外觀，消費(fèi)市場前景廣闊。