农业生物质源木寡糖(XOS)与抗氧化剂的协同潜力：益生菌培养的新型益生元开发

推荐：本研究针对农业废弃物处理难题，通过酸法和水热预处理从芒果皮、菠萝皮、稻米副产物及甘蔗叶中提取耐酸耐热的木寡糖(XOS)。研究发现磷酸预处理能高效释放低聚糖，甘蔗叶水解产物(XOS含量达188.48 mg/mL)显著促进枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和乳酸菌(LAB)生长，发酵后酚类(236.07 μg GAE/mL)和类黄酮(2.75 mg QE/mL)含量倍增，抗氧化活性提升至75.77%。该研究为开发植物基高附加值食品提供了189.72 g/kg生物质的XOS高效制备方案。

　　

随着全球农产品加工业发展，泰国作为世界第六大大米和第三大甘蔗生产国，每年产生数百万吨农业废弃物。传统焚烧处理导致严重空气污染，仅稻蔗残渣燃烧就贡献了泰国农业源PM_2.5的60%和SO₂的84%。如何将芒果皮、菠萝皮、稻壳、甘蔗叶等富含半纤维素的废弃物转化为高值产品，成为解决环境与资源矛盾的关键。

在此背景下，研究人员聚焦木寡糖(Xylooligosaccharides, XOS)——一种由2-10个木糖通过β-(1,4)糖苷键连接的低聚糖。这类物质不仅耐胃酸和高温，更能选择性促进肠道益生菌增殖。但现有XOS生产面临三大瓶颈：木质素阻碍半纤维素溶出、传统酸解法产生有毒副产物（如糠醛和羟甲基糠醛HMF），以及高水分含量导致产品霉变风险。

为突破这些限制，研究团队创新性地采用磷酸(PA)、葡萄糖酸(GA)和氯化锌(Zn)协同水热预处理八种农业生物质（芒果皮MP、菠萝皮PP、稻麸RB、甘蔗叶SCL等）。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)和高效液相色谱(HPLC)分析发现，1.5% PA处理30分钟的甘蔗叶(SCL)效果最佳，其半纤维素含量达33.44%，XOS得率高达189.72 g/kg生物质，且不含HMF等抑制剂。

关键技术包括：1) 采用AOCC方法测定生物质纤维素/半纤维素/木质素组分；2) 优化酸催化条件（PA 0.5-1.5%、121°C 15-30分钟）；3) 乙醇沉淀结合喷雾干燥制备稳定粉末；4) 通过ABTS自由基清除实验评估抗氧化活性；5) 选用12株动物源益生菌（含6株乳酸菌和6株枯草芽孢杆菌）及3种病原菌进行益生活性评价。

研究结果揭示：

1. 组分特征：甘蔗叶(SCL)水解产物中木二糖(xylobiose)和木四糖(xylotetraose)含量达188.48 mg/mL，较芒果皮(MP)高650倍。FTIR光谱在1036 cm^-1处显示典型木聚糖C-O-C键特征峰。

2. 益生特性：SCL水解液使乳酸菌(如Enterococcus faecium CA4)生长评分提升3.2倍，而病原菌(如大肠杆菌ATCC 25922)几乎无法利用该碳源。喷雾干燥粉末发酵48小时后，酚类物质从111.37飙升至236.07 μg GAE/mL。

3. 协同效应：枯草芽孢杆菌B312发酵使ABTS自由基清除率从40.8%增至66.9%，与类黄酮含量(r=0.962)呈强正相关。病原菌组则无此效应，证实XOS与多酚的协同增效。

这项发表于《Future Foods》的研究具有三重意义：环境方面，为稻蔗废弃物提供绿色转化路径，每吨甘蔗叶可产189.72 kg高值XOS；产业方面，开发出无需酶解的简易生产工艺；健康方面，创制出兼具益生和抗氧化功能的复合预制剂。特别值得注意的是，甘蔗叶水解产物的益生菌特异性（促LAB生长而抑制病原体）与其独特的木寡糖-多酚复合结构相关，这为开发"精准营养"型饲料添加剂提供了新思路。未来研究可进一步解析XOS分子量与酚类物质协同调控微生物代谢组的分子机制。