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为探究颗粒状纳米纤维素（GNC）对脂质水解的影响，研究人员以甘蔗渣和玉米秸秆为原料，经碱处理、漂白及酶与草酸水解制备 GNC。发现 0.02%（w/v）GNC 可显著抑制脂肪酶活性和橄榄油水解，GNC-Ox 通过物理吸附、GNC-E 通过位阻效应发挥作用，为食品添加剂应用提供依据。
在食品与健康领域，如何有效调控脂质消化一直是研究热点。传统方法中，使用化学合成抑制剂可能带来安全风险，而天然来源的功能性材料因其生物相容性和可持续性备受关注。纳米纤维素作为一种新兴的生物质材料，虽在多个领域展现潜力，但颗粒状纳米纤维素（Granular Nanocellulose, GNC）对脂肪酶活性及脂质水解的影响却鲜见报道。开发环境友好的 GNC 制备工艺，并明确其对脂质消化的调控机制，对功能性食品添加剂的开发具有重要意义。
为填补这一研究空白，来自国外研究机构的研究人员开展了相关研究。他们以泰国丰富的农业废弃物 —— 甘蔗渣和玉米秸秆为原料，通过绿色工艺制备 GNC，并系统评估其理化性质及对脂质水解的抑制作用。研究成果发表在《Carbohydrate Polymer Technologies and Applications》，为天然来源的脂质调控材料提供了新方向。
研究主要采用以下关键技术方法：首先通过碱处理（NaOH）和漂白（NaClO?）从甘蔗渣和玉米秸秆中提取高纯度纤维素（92.5–94.2%）；然后结合酶水解（纤维素酶）和草酸水解制备 GNC，分别得到酶水解 GNC（GNC-E）和草酸水解 GNC（GNC-Ox）；利用场发射扫描电子显微镜（FE-SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X 射线衍射（XRD）、动态光散射（DLS）等技术对 GNC 的形貌、官能团、结晶度、粒径分布和 zeta 电位进行表征；通过脂肪酶活性测定（以 p - 硝基苯月桂酸酯和橄榄油为底物）评估 GNC 对脂质水解的影响。
化学组成与 GNC 制备
经碱处理和漂白后，甘蔗渣和玉米秸秆的纤维素含量显著提升至 92.5–94.2%， hemicellulose、lignin 等杂质大幅减少。酶水解结合草酸水解工艺可有效制备 GNC，其中甘蔗渣酶水解得率为 25–32%（粒径 295–342 nm），玉米秸秆草酸水解得率高达 36%（粒径约 200 nm）。该工艺纤维素转化效率高（88–91%），且产生的可溶性糖可作为微生物发酵原料，实现废弃物的高值化利用。
理化特性表征
- 形貌与粒径：GNC-E 呈颗粒状，粒径较大（295–342 nm），GNC-Ox 粒径更小（约 200 nm），但玉米秸秆来源的 GNC-Ox 存在颗粒聚集现象。
- 官能团与结晶度：FTIR 显示 GNC 保留了纤维素的特征官能团，XRD 表明 GNC-E 结晶度（CrI 29–32%）高于 GNC-Ox（CrI 20–24%），草酸水解主要破坏纤维素的无定形区，形成低结晶度的无定形纳米纤维素。
- 分散性与稳定性：GNC-E 和 GNC-Ox 均具有良好的分散性，zeta 电位为 - 36.2 至 - 49.0 mV，PDI 值显示 GNC-Ox 粒径分布更均匀（0.108–0.141），GNC-E 为中等均匀度（0.416–0.431）。
对脂肪酶活性与脂质水解的影响
在 0.02%（w/v）浓度下，所有 GNC 均显著抑制脂肪酶活性和橄榄油水解（相对活性 60–77%）。其中，GNC-Ox 通过物理吸附使脂肪酶活性降至 60%，而甘蔗渣来源的 GNC-E 通过位阻效应最大程度抑制脂质水解（53%）。机制研究表明，GNC 与脂肪酶或脂质底物的相互作用是抑制的关键：GNC-Ox 的小粒径和高比表面积增强了对脂肪酶的吸附，GNC-E 与橄榄油形成乳液的位阻效应阻碍了酶与底物的接触。
研究结论表明，从农业废弃物中制备的 GNC 具有调控脂质水解的潜力，其抑制机制包括物理吸附和位阻效应。该研究不仅开发了一种环境友好的 GNC 制备工艺，还为其作为食品添加剂应用于减脂功能性食品、延长含油产品货架期提供了理论依据。GNC 的生物可降解性和低毒性进一步支持其在食品领域的安全性和可持续性。未来研究可进一步优化 GNC 生产工艺以实现规模化，并探索其在复杂食品体系中的应用效果，为天然功能性材料在健康医学和食品工业中的广泛应用奠定基础。
