Application of Fermentation Technology in Modification of Dietary Fiber
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摘要: 膳食纤维(Dietary fiber,DF)被称作“第七营养素”,拥有良好的生理功能及活性,其中,可溶性膳食纤维(Soluble dietary fiber,SDF)生理和生物活性优于不可溶性膳食纤维(Insoluble dietary fiber,IDF)。然而,植物DF中SDF的含量较低,限制了DF功能性产品的开发与应用,因此,通过DF改性来增加SDF的比例和改善DF的理化应用性质势在必行。基于DF的定义以及其理化性质与功能性的关系,本文首先阐述了DF改性的必要性,通过比较DF各种改性方法,明确了研究发酵技术改性DF的意义;然后分别从发酵技术改性DF机理、优势、影响因素和发酵改性DF的应用现状等方面出发,对发酵技术在DF改性中的应用进行了重点介绍;最后对发酵技术改性DF的发展趋势进行了展望。为未来DF改性研究及应用研究提供理论参考。Abstract: Acting as “the seventh nutrient”, dietary fiber owns excellent biological function and activity, among which SDF shows better performance than IDF. However, the content of SDF in most plant DF is low, which limites the development and application of functional DF products. Therefore, it is imperative to modify DF to increase the SDF content for improving of the physicochemical application properties of DF. Based on the relationship between DF types and its functionality, the necessity of DF modification is clarified first in this paper. By comparing different methods of modifying DF, the feasibility of modifying DF by fermentation technology is confirmed. And then application of fermentation technology in DF modification is introduced in particular from several aspects, i.e. the advantages, modification mechanism, influencing factors of modification of DF by fermentation technology, as well as the applied range of modified DF. Lastly, the development trend of DF modification by fermentation technology is prospected, providing some theoretical references for the future modification and application research of DF.
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膳食纤维(Dietary Fiber,DF),又称为人体第7营养素[1],广泛存在于植物(杂粮、豆制品、蔬果及菌藻类)的表皮中,对人体具有重要生物活性[2-3],例如DF不仅能够预防心血管疾病和肠道疾病的发生,还能减缓重金属对人体的毒性,与人类的身体健康和生理功能密切相关[4],因此,除英国与日本外,世界各国对DF推荐摄入量均有了明确的规定(25~35 g/d)[5-6]。然而,天然的DF中IDF含量过高,整体口感粗糙,人体几乎无法吸收和消化,因此天然DF的生物活性发挥受限,多作为废料被丢弃,造成了一定的环境压力和DF资源浪费。为了改变人们日常饮食中DF摄入不足的现象,不少企业纷纷将谷豆类、果蔬类、海藻类和其他植物中的DF应用于各种食品中,DF市场日渐繁荣。为了更有效地综合利用DF资源,有必要借助相关的改性方法来增加水溶性DF(Soluble Dietary Fiber, SDF)的比例。研究发现,当DF中SDF含量达到25%以上,才能够发挥DF的最佳生理功能[7]。目前,通过物理、化学或生物等改性方法,提高DF中SDF含量,改善DF理化性质和生物活性,已成为了DF的研究热点。改性后DF中SDF含量增加,其持水力、膨胀性、粘性和吸附作用均有所改善,展现出更好的加工特性和应用活性。
发酵技术是利用微生物的发酵作用,运用技术手段工业化生产某一特定发酵产物的技术;发酵技术改性DF就是运用技术手段促使微生物大量分泌纤维素水解酶,用于改变DF的结构和生物活性的过程[8]。研究发酵技术在DF改性中的应用,不仅增加了DF的品质和应用价值,还迎合了当下利用发酵技术加工保鲜食品的趋势,利于研究食品发酵过程中DF与其它营养成分的相互作用,从分子水平揭秘DF的活性机理。本文分别从DF定义、DF理化性质和功能性质、微生物改性DF的优势和微生物改性DF的应用等方面对发酵技术在膳食纤维改性中的应用进行了综述,为未来发酵改性DF的研究提供理论参考。
1. 膳食纤维的简介
1.1 膳食纤维的定义
据表1可知,自Hispley于1953年首次提出DF概念以来,各界展开了长达半个世纪之久的DF定义探讨,尽管说法各异,但总体上DF的定义基本满足以下条件[9]:食物原料来源;单体数目≥3且不提供能量的糖类碳水化合物;人体消化道内不能消化吸收;有益于人体健康。根据以上要求,DF主要由纤维素、半纤维素、木质素、植物黏质、果胶、葡聚糖及部分低聚糖组成[10]。根据其水中溶解性差异,DF主要分为可溶性DF(Soluble Dietary Fiber, SDF)和不可溶性DF(Insoluble Dietary Fiber,IDF)[11],其中,SDF主要为植物细胞内存物、植物细胞分泌物和部分微生物多糖及部分合成多糖,而IDF主要为纤维素、木质素、植物蜡和部分半纤维素,多来自于细胞壁[12]。
表 1 各界对膳食纤维的定义Table 1. Definition of dietary fiber from all walks of life个人或组织 时间 定义要点 Hipsley等[13] 1953 不可消化的植物细胞壁组分 Hugh等[14] 1972 人体内源消化酶不能分解的植物成分 美国谷物化学家协会[15-16]
2000人体不能水解和吸收,大肠部分或完全酵解,植物源可食 美国科学学会[17] 2001 人体不消化的碳水化合物及植物木质素 2002 首次提出膳食纤维摄入量 国际食品法典委员会[18] 2004 人体小肠不消化吸收、可食性碳水化合物聚合物 中国营养学会[2] 2005 不被消化酶消化,多糖类食物成分 FAO/WHO[2] 2007 非消化的碳水化合物,内源性细胞壁多糖 欧盟[2] 2008 单体数目≥3,人体小肠不消化吸收 国际食品法典委员会[2] 2009 单体数目≥10,人体小肠不酶解,有益健康,碳水化合物 1.2 膳食纤维的理化性质与功能性质
DF是一类人体无法消化的多糖类碳水化合物,因DF种类不同,其化学结构、化学组成和物理特性均有所区别[19],例如,IDF的主要功能是持水膨胀,在肠道内产生机械蠕动,防止便秘发生,在保持肠道健康方面发挥着积极作用[20];SDF能调节胆固醇血脂含量,在预防糖尿病、心血管疾病和结肠癌方面具有较好的生物活性[21]。由图1所示,DF化学结构中含有大量的氨基、羧基、羟基、醛基和酮基等活性基团,这些活性基团的存在赋予了DF较强的持水性、持油性、吸附作用和可逆交换[22-23](如图2)等功能活性;由于羟基、氨基和羧基等亲水性基团的大量存在,DF具有较强的持水性,当DF吸收了大量的水后,体积就会发生膨胀,粘度增加,排空时间和胃消化吸收时间延长,促使人体产生较强的饱腹感,起到减餐作用,同时DF的疏松多孔结构增加了其吸附脂类、胆固醇和糖类的能力,阻碍了这些成分在人体中的吸收,进而预防高血脂、高胆固醇症、胆结石和肥胖病的发生,促使DF发挥出降脂减肥的功效;另外,持水的SDF形成溶胶,能够润滑肠道,加快排便速度,防治肠道疾病的发生[24]。
1.3 改性在膳食纤维生产应用中的积极作用
天然植物的DF中SDF含量很低,不利于DF生物活性和保健功能的发挥,当其替代糖类或脂肪作为填充剂添加于食物中,DF无法被胃肠消化,故多被大量丢弃,增加了可食植物综合利用的难度,造成了DF资源的极大浪费[7]。故可采用不同的改性方法对天然DF进行改性,增加DF中SDF比例。例如,朱妞[27]研究了苹果渣经绿色木霉发酵改性后的理化特性发现,改性后苹果渣DF的理化性质更佳,膨胀力、持水力、阳离子交换力、乳化性和乳化稳定性分别增加了117.77%、106.85%、53.46%、1.52%和15.24%,并对
和胆酸钠具有较强的吸附效果;张海芳等[28]研究发现马铃薯DF经复合酶改性后持水力、持油力、结合水力、溶解度和阳离子交换力分别提高了115.22%、16.73%、27.18%、45.27%和173.18%;因此对DF的改性,不仅从根本上减少了原料的浪费,利于DF资源的综合利用,还改善了DF的品质,使其应用特性和生物活性最大化,在DF生产应用中发挥着重要的作用。2. 微生物发酵与膳食纤维改性
2.1 微生物发酵改性膳食纤维的作用机理
所选的微生物菌种利用原料中的碳水化合物、蛋白质和脂肪等成分,在合适的发酵条件(温度、O2和pH)下进行生长繁殖,并向发酵环境中分泌出纤维水解酶、葡萄糖苷酶或木聚糖酶,这些酶进一步将原料环境中的大分子IDF(纤维素、半纤维素和木质素)水解为较小分子的SDF[29-30];另外,由于发酵时间较长,培养环境中产生了大量的有机酸代谢产物, DF长时间处于酸性的条件下,糖苷键易断裂,DF大分子聚合度下降,部分DF转化成SDF,从而达到DF改性效果[8];不仅如此,相关研究发现,酸性环境下改性的DF具有更好的生物活性[31]。目前,微生物发酵改性的DF原料主要为果蔬皮渣[32-33]、粱谷麸皮[34-37]及其它农副产品[38-41],所涉及的微生物菌群主要包括有乳酸菌类[42]、霉菌[43-44]、酵母菌[45]和食用菌[46]等。例如,Li等[47]采用植物乳酸菌和乳酸链球菌混合菌种对四川腌菜中的DF进行改性发现,改性后DF的溶胀性、保水性、重金属吸附力、胆酸盐吸附力和α-淀粉酶抑制力均有所提高;Chen等[48]研究了绿色木霉发酵对茶渣SDF结构特征及体外结合能力的影响发现,发酵21 d后,茶渣SDF含量增加至31.56%,改性后的茶渣DF热稳定、结晶度、结合重金属能力均增加。
2.2 微生物发酵改性膳食纤维的优势
如表2所示,除了微生物发酵改性外,DF的改性方法还主要包括物理改性、化学改性和酶改性等3种,其中,DF物理改性的能耗较大,一定程度上限制了改性DF的生产规模;化学改性过程中因使用了大量试剂,易造成环境污染,且DF产品存在一定的安全隐患;酶法改性对酶的特异性要求较高,酶制剂花销成本较高,从而限制了DF原料的选择;与酶法相比,微生物发酵法中DF改性酶种类更多,产出的SDF种类更丰富,并解决了酶解产物的分离问题,生产成本大大降低,更易于DF的工业化改性[49]。因此,微生物发酵改性法尽管耗时较长,但工艺简单、成本低、且改性后DF产品的应用性能和生物活性较好。与其他3种改性方法相比,微生物发酵改性法优势更明显,例如,陶俊奎[50]比较了化学、酶法和发酵改性竹笋DF的感官品质、理化特性及微观形态发现,发酵法DF的整体品质优于其它两种;赵雪[51]研究发现发酵法改性的麦麸DF在肠道菌群调节方面效果优于酶改性和化学改性;李可[52]测定和比较了不同方法改性的亚麻籽粕DF的理化性质发现,乳酸菌发酵的亚麻籽粕DF品质最优;同样,徐灵芝等[53]研究发现微生物发酵改性的雷竹笋渣DF在水合、阳离子交换、胆固醇吸附和
吸附方面均优于化学改性DF。为了显著改善改性DF的品质,不少学者将微生物发酵改性与其他改性方法联合,如林德荣[54]将发酵后豆渣DF经过动态超高压处理表观粘度显著增加,持水力和膨胀力提高。表 2 膳食纤维常用的改性方法Table 2. Methods commonly used in the modification of dietary fiber改性名称 作用机理 采用方法 优势 劣势 物理改性 通过机械设备破碎膨化DF,
改变DF结构[55]高温蒸煮[56-57]、挤压[7]膨化[58]、
超高压[59]和超微粉碎[60]安全[56] 效率低,生产成本高,
无法大规模生产[55]化学改性 利用酸或碱断裂DF糖苷键,进而降低纤维
大分子的聚合度,提高DF中SDF比例[61]处理简单、成本低[63] 时间长,转化效率低、产品纯度低、
有安全隐患、应用性能低[62]酶改性 生物酶将DF大分子结构酶解成
小分子化合物[60]纤维素酶[28,62]、木聚糖酶[63] 条件温和、特异性强、
时间短、副产物少[64]酶制剂成本高、
转化效率低[64]微生物发酵 微生物产生的多种酶将DF
大分子结构水解[60]乳酸菌[42]、霉菌[43-44]、
酵母菌[45]和食用菌[46]生物活性和应用性能增加[64] 微生物菌种
选育困难[64]2.3 微生物发酵改性膳食纤维的影响因素
微生物发酵过程中影响DF改性效果的因素主要有微生物菌群、菌种的接种量、发酵原料、发酵pH、发酵温度和发酵时间等,其中,微生物菌群是DF改性成功与否的关键因素,而菌种接种量、DF原料、发酵pH和发酵时间以及发酵温度等则严重地影响DF的转化效率。
2.3.1 发酵菌种的选择
菌种不同,其适宜的发酵环境不同,其生长繁殖过程中分泌的酶种类和含量也不同,这些环境和酶的差异一定程度上影响了DF的改性效果。例如,李艳芳等[65]比较了黑曲霉和米曲酶的改性效果,发现黑曲霉改性豆渣DF效果优于米曲霉;袁惠君等[66]研究发现米根霉2种方式(固体发酵和液体发酵)改性马铃薯渣效果均优于白地霉;赵泰霞等[67]更是采用复合菌群(保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌)进行豆渣改性,改性后的豆渣品质和风味均有所显著的改善。因此,菌种的选择对DF改性的整体效果具有重要的意义。
2.3.2 发酵菌种的接种量
适宜的接种量对微生物改性DF的效果影响较大,接种量过大或过小,均不利于SDF的生成。当接种量过少时,发酵环境达到DF改性条件所需的时间较长,一定时间内的DF改性效果不显著;随着菌种接种量的增加,菌种大量繁殖,纤维素酶的分泌量增加,SDF产率升高,DF改性效果改善;当菌种接种量过多时,菌种发酵前期生长过快,消耗了大量的氮素和可溶性糖类,并产酸过多,影响了菌种的代谢和纤维素酶分泌,导致DF改性动力不足,不利于SDF产率的提高,菌种生长繁殖过程中会消耗一定量的SDF,一定程度上影响了DF的改性效果。例如,李静等[68]在用植物乳杆菌对香菇柄进行发酵时确定其最佳接种量为1.5%,但当接种量大于5%时,SDF的产率明显下降;杜斌等[69]采用植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌1:1混合菌种发酵蓝莓,确定其最佳接种量为12%。
2.3.3 发酵原料
选择的发酵原料不同,DF的改性效果有所差异,目前,发酵过程中的DF原料多来自于含有丰富DF的谷类(如麦麸、豆渣、小米等[70])、果渣[34-37]或其它副产品。原料不同,其中所包含的营养成分不同,对微生物生长繁殖的影响也不同。例如,李静[71]采用黑曲霉发酵改性香蕉皮DF后得到的SDF产率为12.83%,但当黑曲霉发酵改性豆渣DF时,SDF得率为37.84%[72];熊俐等[73]和朱妞[74]均采用绿色木霉发酵分别对黄豆渣DF和苹果渣DF进行改性,得到SDF得率分别为12.03%和30.27%。
2.3.4 发酵pH
微生物菌群不同,其生长繁殖的最适pH范围不同,例如,乳酸菌、酵母和霉菌生长的最适pH范围分别为5.5~6.0、5.0~6.0和6.0~7.0,发酵环境pH过高或过低,微生物菌群均不能很好地生长繁殖,只有营造一个合适的pH环境,菌种才能更好生长繁殖,所产生的酶才能更好地达到改性DF的效果,pH值越靠近菌种生长繁殖的适宜pH,SDF产率就越高。例如,杜斌等[69]确定了混合菌发酵改性蓝莓果渣的最佳发酵pH为6.0;张雪梅等[75]利用绿色木霉发酵改性柠檬皮DF,确定出最佳的发酵pH为6.3。
2.3.5 发酵温度
与发酵pH的作用效果相似,不同菌群的最适温度也不同,根据最适生长温度不同,微生物菌群可分为嗜热菌、中温菌和嗜冷菌三大类,当发酵温度离最适温度过远,微生物菌群将处于休眠状态,生长繁殖受到严重的限制;随着发酵温度上升,DF改性中的SDF转化率提高,至最高值后下降;当发酵温度过高时,过高的温度可以致使菌种死亡和纤维素酶失活,不利于DF的微生物发酵改性,但过高的温度可加快IDF化学键的断裂,产生一定量的SDF。例如,熊俐等[73]确定了绿色木霉发酵改性桂圆壳的最适温度为50 ℃;Rodríguez等[76]采用酿酒酵母固态发酵苹果渣的最优温度为29.5 ℃;牛广财等[42]优化了乳酸菌发酵改性沙果渣的工艺,得出乳酸菌的最佳发酵温度为40 ℃;而司方等[77]发现,发酵温度超过绿色木霉的适宜生长繁殖温度(50 ℃)后,SDF的产率依旧增加,阐释了菌种的最适生长温度并不一定是最优的改性温度。
2.3.6 发酵时间
时间也是影响微生物发酵改性DF的因素之一。发酵过程中菌群种类的选择不同,整个发酵过程所需要的时间也有所差异[78]。发酵初期,SDF转化率极低,随着发酵时间的延长,菌株大量繁殖,分泌出的纤维素酶量增加,加快了IDF向SDF的转化,SDF转化率增加至最大,随着发酵时间的继续延长,原料中的营养成分逐渐减少,次级代谢产物与有害物质逐渐增加,基质中代谢产物过多,菌株生长繁殖速度下降,产酶量下降,并消耗了一定含量的SDF,SDF转化率整体下降。例如,王宏勋等[79]利用药用真菌发酵葛根所需的最佳时间为30 h;绿色木霉发酵改性桂圆壳的的最佳时间为58 h[69]。
3. 微生物发酵改性膳食纤维的应用
微生物发酵改性后的DF中SDF含量较高,这些高含量的SDF赋予了微生物发酵改性DF较高的应用价值,使其在食品、医药方面具有广泛的应用,在包装材料方面有很大的发展潜力。
3.1 食品方面的应用
由于SDF具有持水力强、粘性小和低pH下稳定[80-82]等特点,经过微生物发酵改性的DF会展现出SDF的特性,适量地添加发酵改性DF可赋予食品较好的感官和功能性质;微生物发酵改性后的DF安全性高,人体食用了富含DF的食物后,心血管疾病、各种癌症和2型糖尿病的发病风险大大降低,故改性后DF在食品方面的应用很广泛。当改性后DF应用于无脂及低脂的食品体系,能防止低脂食品脱水收缩,有利于产品口感和质地的改善[83],在酸奶、牛奶、糖果、水果馅料和饮料等低脂及无脂产品中具有较大的应用潜力。当DF与益生菌混合培养后,不仅改性后DF的抗氧化性、酚类结合力有所增加,还提高了益生菌的热稳定性和耐胃消化能力,可作为益生菌的良好载体,添加到各类发酵产品中[84]。例如Hashim等[85]在牛奶中添加3%大枣DF,经过乳酸菌发酵后,酸奶的质地和色泽增加,酸度降低;同样,Jelena等[86]在牛奶中添加了1.5%的小黑麦IDF,经过乳酸菌发酵后,酸奶的脱水度、粘度、触变性和屈服应力等得到了极大的改善。高脂高糖食品体系中,改性后DF可以作为食品乳化剂,增加水相和油相的有效混合,利于高脂高糖食品质地和口感的改善,同时,加热过程可促使改性DF与脂肪酸发生美拉德反应,重新赋予产品独特的风味和色泽,利于产品整体品质的提高[87]。例如,Somaie等[88]在塔夫顿面包中添加15%的酵母菌改性的麦麸DF,发现面包的货架期延长,且滋味、风味和整体接受度均有所改善;Li等[89]研究发现添加了0.5%发酵麦麸DF的曲奇具有更酥脆的口感。改性后DF添加到液体饮料中,可作为食品乳化稳定剂和增稠剂,能提高饮料的稳定性、分散性,避免饮料分层现象出现[90]。
3.2 医药保健方面的应用
微生物发酵改性的DF生物活性较强,具有降固醇、缓解便秘、预防结肠癌和治疗糖尿病等功效,在医药保健方面具有广泛的应用。例如,Lin等[91]研究了黑曲霉和粗糙脉孢菌混合菌发酵改性豆腐渣DF的降血脂效果发现,改性后的DF能显著降低小鼠血清总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯和动脉粥样硬化指数,对高胆固醇小鼠的高脂血症具有重要的预防作用;司方[77]研究发现绿色木霉发酵改性的大豆渣DF不仅具有较高的持水性、溶胀性,更具有较好的益生元特性,能够促使双歧杆菌的大量增殖,在结肠癌和糖尿病预防方面具有较好的疗效。目前,医药保健市场DF产品多以咀嚼片、泡腾片或冲剂的形式出现,主要涉及减肥和缓解便秘的功能应用[92];其中,减肥方面,安利纽莱来的果蔬纤维素片是DF减肥产品市场推广最为成功的案例之一,且市场上减肥代餐粉、减肥泡腾片等天然减肥产品的主要天然成分也为DF[93-95];便秘的治疗方面,不少公司和个人也开发出了能够治疗便秘的DF产品[96-97]。除此之外,凭借较强的化学结构稳定性和多酚结合能力,DF是结肠靶向多酚较好的输送系统,由于微生物改性后DF的持水性增强,多酚-改性DF胶囊的生物吸收率增强,多酚增效[98]。
3.3 可生物降解包装方面
由于DF安全性和稳定性好,适合与食品或药品直接接触,当DF与其它成膜成分如甘油、淀粉、糊精混合成膜后,生成的膜不仅阻水性能和柔韧性良好,且具有一定的抗紫外线性和生物降解性,能够满足可生物降解包装的要求[99-101],DF生物可降解包装纸的研究已经成为了人们研究的热点之一。但由于微生物发酵改性DF技术目前尚不成熟,因此在可生物降解包装方面的应用尚未涉略,现下用于可食包装方面的改性SDF多为化学改性或酶法改性,如Wang等[102]通过比较胶体磨、低压均质和高压均质等三种方法改性的金针菇IDF的成膜性质,发现高压均质金针菇IDF的成模热稳定性,颜色和透明度更好;Song等[103]采用碱法提取膳食纤维制备了一种食用水果蔬菜膳食纤维纸; Himanshu等[104]将稻壳和甘蔗渣羧甲基化后,制成一种可生物降解的薄膜,该薄膜就有较大的拉伸强度和伸长率,能用于食品可降解包装;Zhao等[105]将碱改性的榴莲皮DF置于氯化锂/N,N二甲基乙酰胺中再生出DF膜,该膜不仅外观良好、表面光滑、透明性好,还具有较高的硬度和拉伸强度,且4周内在土壤中100%降解。
4. 展望
凭借绿色安全、低廉、有效的特点,新型发酵技术应用价值的探索越发得到了人们的青睐。随着发酵技术在食品保鲜加工方面的应用,作为植源性食物重要组成的DF,发酵技术保鲜加工食品过程中DF性质的变化日益成为了研究的热点之一,DF发酵改性及其应用研究也因此取得了较大的进展,但相对于其它DF的改性方法,仍处于起步阶段,大量的问题有待解决,例如,发酵过程中DF与食物其他成分的结合状态变化、DF与发酵菌群的相互关系、发酵改性前后DF应用性能的变化机理、DF发酵过程中的构效变化等均不明确,制约了发酵DF的工业化生产和应用。另外,利用纳米技术和发酵技术联合改性DF,实现其高活性的工业化生产,势必是DF改性研究的重要方向。
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表 1 各界对膳食纤维的定义
Table 1 Definition of dietary fiber from all walks of life
个人或组织 时间 定义要点 Hipsley等[13] 1953 不可消化的植物细胞壁组分 Hugh等[14] 1972 人体内源消化酶不能分解的植物成分 美国谷物化学家协会[15-16]
2000人体不能水解和吸收,大肠部分或完全酵解,植物源可食 美国科学学会[17] 2001 人体不消化的碳水化合物及植物木质素 2002 首次提出膳食纤维摄入量 国际食品法典委员会[18] 2004 人体小肠不消化吸收、可食性碳水化合物聚合物 中国营养学会[2] 2005 不被消化酶消化,多糖类食物成分 FAO/WHO[2] 2007 非消化的碳水化合物,内源性细胞壁多糖 欧盟[2] 2008 单体数目≥3,人体小肠不消化吸收 国际食品法典委员会[2] 2009 单体数目≥10,人体小肠不酶解,有益健康,碳水化合物 表 2 膳食纤维常用的改性方法
Table 2 Methods commonly used in the modification of dietary fiber
改性名称 作用机理 采用方法 优势 劣势 物理改性 通过机械设备破碎膨化DF,
改变DF结构[55]高温蒸煮[56-57]、挤压[7]膨化[58]、
超高压[59]和超微粉碎[60]安全[56] 效率低,生产成本高,
无法大规模生产[55]化学改性 利用酸或碱断裂DF糖苷键,进而降低纤维
大分子的聚合度,提高DF中SDF比例[61]处理简单、成本低[63] 时间长,转化效率低、产品纯度低、
有安全隐患、应用性能低[62]酶改性 生物酶将DF大分子结构酶解成
小分子化合物[60]纤维素酶[28,62]、木聚糖酶[63] 条件温和、特异性强、
时间短、副产物少[64]酶制剂成本高、
转化效率低[64]微生物发酵 微生物产生的多种酶将DF
大分子结构水解[60]乳酸菌[42]、霉菌[43-44]、
酵母菌[45]和食用菌[46]生物活性和应用性能增加[64] 微生物菌种
选育困难[64] -
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