膳食纤维的测定

“粗纤维”一词最早用于营养学研究，并被认为是对人体不起营养作用的一种非营养成分。然而近年来分析技术的发展和对这种“非营养素”认识的提高，“粗纤维”也被“膳食纤维”所替代，而且赋予更丰富的内容。膳食纤维大致分为二类，一类为可溶性的，一类为不可溶性的，二者合并即为总的膳食纤维。它主要包括植物细胞壁的成分如纤维素、半纤维素、果胶、木质素、角质和二氧化硅等成分，最早曾有中型洗涤剂法和酸性洗涤剂法等，测定结果常不能包括全部。本章所介绍的Englist建立的、AOAC推荐的方法。它主要测定为可溶性的膳食纤维、不可溶性膳食纤维和总膳食纤维三种。膳食纤维实际上属于碳水化合物的范畴。膳食纤维的物化特性主要包括5个方面：（1）很高的持水力。（2）对阳离子有结合和交换能力。（3）对有机化合物有吸附螯合作用。（4）具有类似填充剂的充盈作用。（5）可改变肠道系统中的微生物群系组成。膳食纤维的测定方法主要有三种，包括非酶－重量法、酶重量法和酶化学法。非酶重量法是一个比较古老的方法，只能用于粗纤维的测定。而中性洗涤剂法也只能测定不溶性的膳食纤维。酶重量法却可以测定总膳食纤维（包括可溶和不可溶性膳食纤维），也是AOAC的标准方法。酶化学法是AOAC最新承认的另一个标准方法，但此法易受仪器条件的限制，不适用于普通实验室。目前国标采用的还是中性洗涤剂法，食物成分表中列出的数据都是不溶性膳食纤维，所以下文先介绍不溶性膳食纤维的测定方法。（一）中性洗涤剂法1.原理在中性洗涤剂的消化作用下，样品中的糖、淀粉、蛋白质、果胶等物质被溶解除去，不能消化的残渣为不溶性膳食纤维，主要包括纤维素、半纤维素、木质素、角质和二氧化硅等，并包括不溶性灰分。2.适用范围GB12394—90适用于各类植物性食物和含有植物性食物的混合食物中不溶性膳食纤维的测定。3.仪器（1）烘箱：110～130℃。（2）恒温箱：（37±2）℃。（3）纤维测定仪。（4）如没有纤维测定仪，可由下列部件组成：电热板：带控温装置。高型无嘴烧杯：600mL。玻料坩埚：容量50mL，孔径40～60μm。回流冷凝装置。抽滤装置：由抽滤瓶、抽滤垫及水泵组成。4.试剂实验用水均为蒸馏水，试剂不加说明均为分析纯试剂。（1）无水亚硫酸钠。（2）石油醚：沸程30～60℃。（3）丙酮。（4）甲苯。（5）中性洗涤剂溶液：将18.61gEDTA二钠盐和6.81g＋水合四硼酸钠置于烧杯中，加水约150mL，加热使之溶解，将30g月桂基硫酸钠和10mL乙二醇独乙醚溶于约700mL热水中，合并上述两液，再将4.56g无水磷酸氢二钠溶于150mL热水中，再并入上述溶液中，用磷酸调节上述混合液至pH6.9～7.1，最后加水至1000mL。（6）磷酸盐缓冲液：由38.7mL0.1mol/L磷酸氢二钠和61.3mL0.1mol/L磷酸二氢钠混合而成，pH为7。（7）2.5％α—淀粉酶溶液：称取2.5gα—淀粉酶（Sigma公司，VI-A型，产品号6880）溶于100mLpH7的磷酸盐缓冲溶液中，离心，过滤，滤过的酶液备用。（8）耐热玻璃棉：耐热130℃，美国Corning玻璃厂出品，PYREX牌。5.操作步骤（1）样品制备：①粮食：磨粉，过20目筛（1mm），贮于塑料瓶内，盖紧瓶塞保存，备用。②蔬菜及其他植物性食物：取其可食部，用水洗净，纱布吸去水分，打碎，沸合均匀后备用。③脂肪含量超过10％样品：需先去除脂肪，即样品1.00g，用石油醚提取3次，每次10mL。（2）取样0.5～1.0g，加100mL中性洗涤剂溶液，再加0.5g无水硫酸钠。（3）电炉加热，5min内使其煮沸，移至电热板上，保持微沸1h。（4）于玻料坩埚中铺1g玻璃棉，移至烘箱中，110℃4h，取出置干燥器中，晾至室温，万分之一天平称重，得m1。（5）将煮沸后样品趁热倒入滤器，用水泵抽滤。用600mL热水（90～100℃），分数次洗烧杯及滤器，抽干。洗净滤器下部的液体和泡沫，塞上橡皮塞。（6）于滤器中加酶液，液面需覆盖纤维，用细针挤压掉其中气泡，加几滴甲苯，盖上表玻皿，37℃恒温箱中过夜。（7）取出滤器，除去底部塞子，抽去酶液，并用300mL热水分数次洗去残留酶液，用碘液检查，如有残留，继续加酶水解，如淀粉已除尽，抽干，再以丙酮洗2次。（8）将滤器置烘箱中，110℃4h，取出，置干燥器中，晾至室温，精确称重，得m2。6.计算式中ω——样品中不溶性膳食纤维的含量，％；m1——滤器加玻璃棉的质量，g；m2——滤器加玻璃棉及样品中纤维的质量，g；m——样品质量，g。7.注意事项（1）因酶配成溶液后其活力会随时间延长而下降，从而影响酶解效力，所以酶溶液需当天现配。（2）过滤时若遇到操作困难，可采取滴加淀粉酶和将样品称重减少至0.3g的方法来加快过滤。（3）每次实验用完的坩埚去除玻璃棉，若玻板上残渣较多，可用重铬酸钾洗液浸泡数小时后取出，用水冲洗干净以备下次实验使用。（二）酶－重量法1.原理样品分别用α-淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖苷酶进行酶解消化以去除蛋白质和可消化的淀粉。总膳食纤维（TDF）是先酶解，然后用乙醇沉淀，再将沉淀物过滤，将TDF残渣用乙醇和丙酮冲洗，干燥称重。不溶性和可溶性膳食纤维（IDF和SDF）是酶解后将IDF过滤，过滤后的残渣用热水冲洗，经干燥后称重。SDF是将上述滤出液用4倍量的95％乙醇沉淀，然后再过滤，干燥，称重。TDF、IDF和SDF量通过蛋白质、灰分含量进行校正。2.适用范围本方法适用于各类植物性食物和保健食品（AOAC991.43）。3.仪器（1）烧杯：400mL或600mL高脚型。（2）过滤用坩埚：玻料滤板，美国试验和材料学会（ASTM）40～60μm，Pyrex60mL（CorningNo.36060buchner，或同等的）。如下处理：①在灰化炉525℃灰化过夜。炉温降至130℃以下取出坩埚。②用真空装置移出硅藻土和灰质。③室温下用2％清洗溶液浸泡1h。④用水和去离子水冲洗坩埚；然后用15mL丙酮冲洗然后风干。⑤在干燥的坩埚中加0.5g硅藻土，在130℃烘干恒重。⑥在干燥器中冷却1h，记录坩埚加硅藻土质量，精确至0.1mg。（3）真空装置：①真空泵或抽气机作为控制装置。②1L的厚壁抽滤瓶。③与抽滤瓶相配套的桷皮圈。（4）振荡水浴箱：①自动控温使温度能保持在（98±2）℃。②恒温控制在60℃。（5）天平：分析级，精确到±0.1mg。（6）马福炉：温度控制在（525±5）℃。（7）干燥箱：温度控制在105℃和（130±3）℃。（8）干燥器：用二氧化硅或同等的干燥剂。干燥剂两周一次在130℃烘干过夜。（9）pH计：注意温控，用pH4.0、7.0和10.0缓冲液标化。（10）移液管及套头：容量100μL和5mL。（11）分配器或量筒：①（15±0.5）mL，供分配78％的乙醇、95％的乙醇以及丙酮。②（40±0.5）mL，供分配缓冲液。（12）磁力搅拌器和搅拌棒。4.试剂全过程使用去离子水，试剂不加说明均为分析纯度剂。（1）乙醇溶液：①85％：加895mL95％乙醇在1L量筒中，用水稀释至刻度。②78％：加821mL95％乙醇在1L量筒中，用水稀释至刻度。（2）丙酮。（3）供分析用酶：在0～5℃下贮存。①热稳定α-淀粉酶溶液：Cat.No.A3306，SigmaChemicalCo.，St.Louis，MO63178，或Termamyl300L，Cat.No.361－6282，Novo－Nordisk，Bagsvaerd，Denmark，或等效的酶。②蛋白酶：Cat.No.P3910，SigmaChemicalCo.，或等效的。当天用MES/TRIS缓冲液中现配50mg/mL酶溶液。③淀粉葡糖苷酶溶液：Cat.No.AMGA9913，SigmaChemicalCo.，或等效的。（4）硅藻土：酸洗（Celite545AW，No.C8656，SigmaChemicalCo.，或等效的）。（5）洗涤液：两者挑一。①铬酸：120g重铬酸钠Na2Cr2O7·2H2O，1000mL蒸馏水和1600mL浓硫酸。②实验室用液体清洁剂，预备急需清洗的（Micro，InternationalProductsCorp.，Trenton，NJ08016，或等效的）。用水配制2％溶液。（6）MES－TRIS缓冲液：0.05mol/L，温度在24℃时pH为8.2。①MES：2－（N-吗啉代）磺酸基乙烷（No.M－8250，SingmaChemicalCo.或等效的）。②TRIS：三羟（羟甲基）氨基甲烷（No.T－1503，SigmaChemicalCo.或等效的）。在1.7L的蒸馏水中溶解19.52gMES和12.2gTRIS，用6mol/LNaOH调pH到8.2，用水定容至2L[注意：24℃时的pH为8.2，但是，如果缓冲液温度在20℃，pH就为8.3，如果温度在28℃，pH为8.1。为了使温度在20～28℃之间，需根据温度调整pH]。（7）HCl溶液：0.561mol/L，加93.5mL6mol/L盐酸到700mL水中，用水定容1L。5.操作方法（1）样品制备：①固体样品：如果样品粒度＞0.5mm，研磨后过0.3～0.5mm（40～60目）筛。②高脂肪样品：如果脂肪含量＞10％，用石油醚去脂。每克样品用25mL，每次提取完静置一会儿再小心将烧杯倾斜，慢慢将石油醚倒出，共洗3次。③高碳水化合物样品：如果样品干重含糖＞50％，用85％乙醇去除糖分，每克样品每次10mL，共洗3次轻轻倒出，然后在40℃烘箱中不时翻搅干燥过夜，并研磨过0.5mm筛。（2）样品消化：①准确称取双份（1.000±0.005）g样品（m1和m2），置于高脚烧杯中。②在每个烧杯中加入40mLMES－TRIS缓冲液，在磁力搅拌器上搅拌直到样品完全分散[注意：防止团块形成，使受试物与酶能充分接触]。③用热稳定的淀粉酶进行酶解处理：加100μL热稳定的淀粉酶溶液，低速搅拌。用铝箔片将烧杯盖住，在95～100℃水浴中反应30min[注意：起始的水浴温度应达到95℃]。④冷却：所有烧杯从水浴中移出，晾至60℃。打开铝箔盖，用刮勺将烧杯边缘的网状物以及烧杯底部的胶状物刮离，以使样品能够完全的酶解。用10mL蒸馏水冲洗烧杯壁和刮勺。⑤用蛋白酶进行酶解处理：在每个烧杯中各加入10μL蛋白酶溶液。用铝箔盖住，在60℃持续摇动反应30min[注意：开始时的水浴温度应达60℃]，使之充分反应。⑥pH测定：30min后，打开铝箔盖，搅拌中加入5mL0.561mol/LHCl至烧杯中。60℃时用溶液或1mol/LHCl溶液调最终pH为4.0～4.7[注意：当溶液为60℃时检测和调整pH，因为在较低温度时pH会偏高]。⑦用淀粉葡糖苷酶溶液酶解处理：搅拌同时加100μL淀粉葡糖苷酶溶液。用铝箔盖住，在60℃持续振摇反应30min，温度应恒定在60℃。（3）测定：①总的膳食纤维测定：用乙醇沉淀膳食纤维：在每份样品中，加入预热至60℃的95％乙醇225mL，乙醇与样品的体积比为4:1。室温下沉淀1h。过滤装置：用15mL78％乙醇将硅藻土湿润和重新分布在已称重的坩埚中。用适度的抽力把坩埚中的硅藻土吸到玻板上。酶解过滤，用78％乙醇和刮勺移所有内容物微粒到坩埚中[注意：如果一些样品形成胶质，用刮勺破坏表面，以加速过滤]。抽真空，分别用15mL的78％乙醇，95％乙醇和丙酮冲洗残渣各2次，将坩埚内的残渣抽干后在105℃烘干过夜。将坩埚置干燥器中冷却至室温。坩埚重量，包括膳食纤维残渣和硅藻土，精确称至0.1mg。减去坩埚和硅藻土的干重，计算残渣重。②蛋白质和灰分的测定：取成对的样品中的一份测定蛋白质，用本书前述或GB－960.52方法测定。用（N×6.25作为蛋白质的转换系数）。分析灰分时用平行样的第二份在525℃灼烧5h，在干燥器中冷却，精确称至0.1mg，减去坩埚和硅藻土的质量，即为灰分质量。③不溶性膳食纤维测定：称适量样品按②进行酶解，过滤前用3mL水湿润和重新分布硅藻土在预先处理好的坩埚上，保持抽气使坩埚中的硅藻土抽成均匀的一层。过滤并冲洗