发酵协同物理改性技术提升花生壳可溶性膳食纤维的理化特性与生物活性

推荐：本研究针对花生壳可溶性膳食纤维（SDF）天然结构功能局限，采用发酵协同超声、微波和超高压物理改性技术，显著提升其持水/持油能力（WHC/OHC分别提高1.74倍和2.07倍），并增强降血糖（α-淀粉酶抑制率达94.94%）和降血脂（胰脂肪酶抑制率83.33%）活性，同时发现超声改性SDF具有显著抗炎作用，为功能性食品开发提供新思路。

　　

花生壳作为花生加工的副产物，年产量高达744万吨，但绝大多数被废弃或焚烧，既造成环境污染又浪费资源。实际上，花生壳富含粗纤维（65.7%-79.3%）和半纤维素（10.1%-11.6%），是优质膳食纤维（DF）来源。然而天然可溶性膳食纤维（SDF）存在溶解度低、粘度过高和生物活性不足等问题，难以满足市场需求。针对这一现状，长春大学食品科学与工程学院联合吉林省农业科学院的研究团队创新性地采用发酵协同物理改性技术，系统研究了超声、微波和超高压处理对花生壳SDF结构和功能的提升作用，相关成果发表在《Food Chemistry: X》上。

研究团队首先利用植物乳杆菌BNCC 339790对花生壳SDF进行发酵预处理，随后分别采用超声（500W/30min）、微波（500W/5min）和超高压（400MPa/15min）三种物理方法进行改性。通过高效液相色谱（HPLC）、傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）等技术系统表征了改性前后SDF的结构变化，并评估了其持水/持油能力、降血糖/降血脂活性及抗炎作用。

【3.1 理化性质分析】
超高压改性使SDF持水/持油能力分别提升至4.40 g/g和13.13 g/g。单糖组成分析显示，改性后葡萄糖醛酸（2.29 mol%）和半乳糖醛酸（33.11 mol%）含量显著增加，这与其暴露更多羧基基团有关。

【3.2 结构表征】
FT-IR证实改性未产生新物质但改变了官能团分布。XRD显示超声处理使20°衍射峰减弱并在32°出现新峰，表明晶体结构改变。SEM观察到改性SDF表面粗糙多孔，超声处理样品呈现最显著的不规则孔洞结构。

【3.3 降血脂活性】
超声改性SDF在pH7环境下胆固醇吸附能力（CAC）达33.23 mg/g，胰脂肪酶抑制率（83.33%）显著高于未改性组（62.44%），IC₅₀
低至0.372 mg/mL。

【3.4 降血糖活性】
超高压改性SDF对α-淀粉酶抑制率最高（90.64%），IC₅₀
为0.541 mg/mL；超声改性组对α-葡萄糖苷酶抑制效果最佳（63.57%），IC₅₀
为1.362 mg/mL。

【3.5 免疫活性】
在RAW264.7巨噬细胞实验中，200 μg/mL超声改性SDF使炎症因子TNF-α、IL-6和IL-1β分泌量显著降低，同时NO释放量减少，显示出优于未改性组的抗炎活性。

该研究首次系统阐明了发酵协同物理改性对花生壳SDF的多维度提升作用：超高压处理最有效改善理化性质，超声处理则显著增强生物活性。改性后SDF的疏松多孔结构和暴露的活性基团是其功能提升的关键。这项研究不仅为花生壳高值化利用提供了技术方案，更为开发具有降糖、降脂和抗炎多重功效的功能性食品奠定了理论基础。特别是超声改性SDF同时具备83.33%的胰脂肪酶抑制率和94.94%的α-淀粉酶抑制率，这种"双降"特性使其在代谢综合征干预领域具有独特应用前景。未来研究可进一步通过动物实验验证其体内功效，推动其在实际生产中的应用转化。