細(xì)菌纖維素在食品和面膜中的應(yīng)用研究進(jìn)展

胡佳琪++汪思維++曾志濤++占萌++汪康容++吳進(jìn)菊

摘 要：細(xì)菌纖維素是一種新型納米材料，它具有超強(qiáng)的持水性和透水、透氣性，而且抗拉強(qiáng)度大，凝膠性能好，穩(wěn)定性高，不容易被人體消化、吸收，有較強(qiáng)的生物適應(yīng)性和生物可降解性，因此，它被廣泛應(yīng)用于食品、化妝品、紡織和醫(yī)用材料等各個(gè)領(lǐng)域。簡(jiǎn)要介紹了細(xì)菌纖維素在食品和面膜中的應(yīng)用情況，以期為日后的相關(guān)工作提供參考。

關(guān)鍵詞：細(xì)菌纖維素；食品；面膜；納米材料

中圖分類號(hào)：O636.1+1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.002

細(xì)菌纖維素（Bacterial Cellulose，BC）是微生物經(jīng)液態(tài)基質(zhì)發(fā)酵而成的細(xì)胞外纖維素，它是經(jīng)由細(xì)菌而產(chǎn)生的。細(xì)菌纖維素是1886年由英國(guó)科學(xué)家Brown發(fā)現(xiàn)的，他在靜置培養(yǎng)木醋桿菌時(shí)發(fā)現(xiàn)其表面形成了一層凝膠狀薄膜。經(jīng)過(guò)分析，這層薄膜的成分為纖維素。后來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，很多種菌屬細(xì)菌都能通過(guò)發(fā)酵生成纖維素，比如醋酸菌屬（Acetobacter）、土壤桿菌屬（Agrobacterium）、氣桿菌屬（Aerobacter）、根瘤菌屬（Rhizobium）、固氮菌屬（Azotobacter）、產(chǎn)堿菌屬（Alcaligenes）、無(wú)色桿菌屬（Achromobacter）、假單胞菌屬（Pseudomonas）和八疊球菌屬（Sarcina）等。

1 細(xì)菌纖維素的結(jié)構(gòu)及其特性

細(xì)菌纖維素是葡萄糖以β-1，4糖苷鍵鏈接而成的高分子化合物，其結(jié)構(gòu)與植物纖維素相似。但是，與植物纖維素相比，細(xì)菌纖維素不含半纖維素、木質(zhì)素等其他雜質(zhì)，是由100%的纖維素組成，具有較高的純度和結(jié)晶度，而且提純過(guò)程簡(jiǎn)單。該纖維是由直徑為3～4 nm的微纖先組合成40～60 nm的纖維束，然后纖維束相互交織成發(fā)達(dá)的超精細(xì)網(wǎng)絡(luò)。

2 細(xì)菌纖維素的應(yīng)用

2.1 在食品中的應(yīng)用

由于細(xì)菌纖維素具有親水性、持水性、黏稠性、凝膠性、穩(wěn)定性和完全不被人體消化等特點(diǎn)，所以，它作為食品基料被應(yīng)用于肉制品、乳制品、飲料和果凍等食品中。

2.1.1 在椰果方面的應(yīng)用

椰果又被稱為椰纖果、椰子納塔和高纖椰果，它是通過(guò)微生物的液態(tài)發(fā)酵在液體表面形成的凝膠膜狀物，主要成分是纖維素。其外形與嫩椰肉很像，并且最常用的發(fā)酵原料是椰子汁，因此，在國(guó)內(nèi)又被稱為“椰果”，在國(guó)外被稱為“Nata”。椰果持水性好，呈半透明凝膠狀，口感爽滑、脆嫩、細(xì)膩而富有彈性，常以塊狀或類似于果肉的形狀加入果凍、飲料和罐頭等食品中，深受消費(fèi)者的喜愛(ài)。

2.1.2 在乳制品中的應(yīng)用

將細(xì)菌纖維素添加到酸奶中，可以改善酸奶的品質(zhì)，提高酸奶的保健功能。付莉等人將細(xì)菌纖維素?fù)v碎后加入牛奶中發(fā)酵制作酸奶時(shí)發(fā)現(xiàn)，與普通酸奶相比，加入細(xì)菌纖維素的酸奶口感順滑，凝固狀態(tài)也有了很大的改善。羅玲泉等人將蘆薈和椰果兩種顆粒結(jié)合起來(lái)，利用兩種顆粒中的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保健等互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)開(kāi)發(fā)了一款雙果型果粒酸乳，優(yōu)化配方后得到了最佳感官品質(zhì)和穩(wěn)定性很好的產(chǎn)品。張基亮等人研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌纖維素能提高肥胖小鼠血清中高密度脂蛋白膽固醇的數(shù)值，降低甘油三酯、總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇的數(shù)值。由此可知，細(xì)菌纖維素具有減肥和預(yù)防肥胖并發(fā)癥的作用。另外，在制作酸奶時(shí)，按照牛奶質(zhì)量的3%添加平均粒徑為0.1 cm的細(xì)菌纖維素顆粒，可以很好地改善酸奶的彈性、內(nèi)聚性等，同時(shí)，細(xì)菌纖維素還可以幫助營(yíng)養(yǎng)性肥胖型小鼠減肥，有很好的實(shí)用效果。

因?yàn)榧?xì)菌纖維素具有很多特點(diǎn)，所以，將其加入冰淇淋中可以提高其抗融性和融化特性，增強(qiáng)其保鮮度。薛璐等人研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌纖維素可以替代黃原膠、卡拉膠等穩(wěn)定劑添加到冰淇淋中，從而有效地改善冰淇淋的口感，使其散發(fā)出香甜味。另外，細(xì)菌纖維素冰淇淋的抗融性和融化特性比較理想，融化率為21.7%，膨脹率為67%.邵偉等人將細(xì)菌纖維素作為主要原料加工制成風(fēng)味獨(dú)特、富含細(xì)菌纖維素的冰淇淋，不僅有利于其凝固和保鮮，還提高了其抗融性，減少了其熱量，增強(qiáng)了其適口感和滑膩感。另外，周劍忠等人研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)細(xì)菌纖維素在冰淇淋中的添加量為1 kg/t（干重計(jì)）時(shí)，其開(kāi)始融化的時(shí)間明顯比用海藻酸鈉、明膠、瓜爾豆膠、黃原膠和羧甲基纖維素等單體膠制成的冰淇淋晚。由此可知，細(xì)菌纖維素能夠有效提高冰淇淋的抗融性和抗熱沖擊性，防止冰淇淋在貯藏過(guò)程中收縮、變形。

2.1.3 在飲料中的應(yīng)用

因?yàn)榧?xì)菌纖維素具有獨(dú)特的性質(zhì)，所以，常常被應(yīng)用在飲料制作的過(guò)程中。通過(guò)對(duì)茶葉提取液進(jìn)行細(xì)菌纖維素發(fā)酵，飲品中不僅保留了茶葉原有的營(yíng)養(yǎng)成分，還產(chǎn)生了許多對(duì)人體有益的細(xì)菌纖維素，進(jìn)一步增強(qiáng)了茶飲料的保健作用。邵偉等人將巴氏醋桿菌、保加利亞乳桿菌和啤酒酵母按照2∶1∶1的比例混合發(fā)酵制備細(xì)菌纖維素綠茶發(fā)酵飲料，在32 ℃下發(fā)酵6 d，發(fā)酵液澄清、透明，酸甜可口，而且制作工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低。

2.1.4 在肉制品中的應(yīng)用

因?yàn)榧?xì)菌纖維素不能被人體消化，所以，它成為了很好的脂肪代替品。應(yīng)用它不僅可以減少產(chǎn)品中的熱量，還能提高其保健功能。薛璐等人研究發(fā)現(xiàn)，用大豆乳清發(fā)酵獲得的細(xì)菌纖維素可以部分，甚至完全替代肉腸中的肥肉，而用細(xì)菌纖維素制作的肉腸，其外觀和口感等與普通肉腸沒(méi)有明顯差別，但熱量卻減少了28%～56%.將卡拉膠與細(xì)菌纖維素配合使用，可以使肉腸有更好的口感和組織狀態(tài)。另外，邵偉將細(xì)菌纖維素添加到發(fā)酵香腸中，不僅改善了其口感，還增強(qiáng)了其保健功能。由此可知，新品香腸具有一定的市場(chǎng)開(kāi)發(fā)潛力。

2.2 在面膜中的應(yīng)用

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)美的要求也越來(lái)越高，特別是女性，越來(lái)越重視個(gè)人膚質(zhì)的保養(yǎng)，而面膜已經(jīng)成為了常見(jiàn)的護(hù)膚品之一。面膜是涂或敷于人體皮膚表面，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后揭離、擦洗或保留，能起到集中護(hù)理或清潔作用的產(chǎn)品。根據(jù)面膜的材質(zhì)，可將其分為粉末調(diào)和面膜、高嶺土面膜、無(wú)紡布面膜和蠶絲面膜。由于無(wú)紡布面膜和蠶絲面膜使用后直接揭離即可，無(wú)需再清潔臉部，所以，它備受廣大消費(fèi)者的青睞。在貼式面膜中，面膜的貼合度是判定美容效果的關(guān)鍵因素之一。

細(xì)菌纖維素呈精細(xì)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，具有極強(qiáng)的親水力和持水能力、良好的生物相容性、生物可降解性、無(wú)污染等特點(diǎn)，所以，可將其作為面膜的載體。含有細(xì)菌纖維素的面膜與無(wú)紡布面膜、蠶絲面膜相比，對(duì)親水性小分子的吸附能力要求比較高，對(duì)疏水性小分子的吸附能力要求比較低；1.0～1.5 mm厚度的細(xì)菌纖維素膜在20～30 min內(nèi)的傳遞效果最好，能將較多的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)輸送到皮膚，具有較強(qiáng)的功效性。因此，在制備面貼膜時(shí)，含有細(xì)菌纖維素的面膜的性能要優(yōu)于其他材質(zhì)的面膜，它具有良好的應(yīng)用前景。王蕾等人在BC面膜的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了透明質(zhì)酸—細(xì)菌纖維素生物面膜。該面膜為“上致密、下疏松”的雙層結(jié)構(gòu)，比細(xì)菌纖維素和無(wú)紡布面膜更貼合，而且不易變形，能保有其孔洞結(jié)構(gòu)，抗拉力也比無(wú)紡布面膜好，剝離強(qiáng)度則遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于無(wú)紡布面膜，面膜手感更柔軟，貼膚度和鎖水力更強(qiáng)。

3 發(fā)展前景

目前，我國(guó)相關(guān)單位主要是將細(xì)菌纖維素作為椰果應(yīng)用在食品中，它在其他方面的應(yīng)用還處于初步發(fā)展階段，工業(yè)化生產(chǎn)中還面臨很多問(wèn)題。另外，我國(guó)細(xì)菌纖維素產(chǎn)量低、成本高、品種少，這嚴(yán)重制約了其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。因此，相關(guān)部門(mén)要加大這方面的研究力度，增加資金投入，以實(shí)現(xiàn)細(xì)菌纖維素產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，有效提高細(xì)菌纖維素的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。

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〔編輯：白潔〕