橄榄油副产物一步发酵法联产果胶和葡萄糖醛酸木寡糖的工艺优化及价值评估

橄榄油加工业面临副产物处理难题，研究人员创新性地利用重组Bacillus subtilis 3610对橄榄渣(OLP)和橄榄核(OLS)进行一步发酵，成功将富含木质纤维素和果胶的废弃物转化为高附加值功能性寡糖(OS)。在20 g·L-1 OLSp、pH 7.0、45°C条件下发酵12小时可获得60±3 mg·g-1的OS混合物，其中果胶寡糖(POS)占72.1%mol，葡萄糖醛酸木寡糖(GXOS)占11.6%mol。该研究为开发低成本生物工艺和功能性食品配料提供了新思路。

　　

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橄榄油产业每年产生大量副产物，包括橄榄渣(olive pomace, OLP)和橄榄核(olive stones, OLS)，这些富含木质纤维素和果胶的材料传统上多用于低价值用途如动物饲料或堆肥。随着健康食品需求增长，如何将农业废弃物转化为高附加值功能性成分成为研究热点。其中，具有益生元特性的寡糖(oligosaccharides, OS)如木寡糖(xylooligosaccharides, XOS)和果胶寡糖(pectic oligosaccharides, POS)备受关注，它们能改善肠道健康并具有免疫调节功能。然而传统化学生产方法存在毒性副产物问题，而酶解法需要昂贵的商业酶制剂。针对这些挑战，葡萄牙布拉干萨理工学院团队在《Food Chemistry》发表创新研究。

研究人员采用重组Bacillus subtilis 3610（含Trichoderma reesei的xyn2基因）对OLP和OLS粉末进行一步发酵。通过化学组分分析、单因素优化实验（考察底物浓度、pH和温度）以及多种色谱技术（HPLC、GC-MS、HPAEC-PAD）对产物进行表征。研究特别关注了灭菌方式对发酵效率的影响，并比较了不同底物的转化效率。

化学表征显示OLSp具有更均衡的组分

通过酸水解和色谱分析发现，OLSp含26.8%木聚糖和1.7%果胶，木质素含量(27.6%)显著低于OLPp(46.2%)。这种组分差异使OLSp更适合微生物发酵，避免了酚类化合物对发酵的抑制。

OLSp展现更优的发酵性能

在20 g·L^-1底物浓度下，OLSp发酵12小时获得最高总糖产率(Y_TSmax)60±3 mg·g^-1，生产效率(P_ΔYmax)达2.6 mg·g^-1·h^-1。相比之下，OLPp因初始游离单糖过高(108.3 mg·g^-1)导致微生物优先消耗简单糖分，影响OS产量。

最优工艺参数确立

单因素实验确定最佳条件为：20 g·L^-1 OLSp、pH 7.0、45°C。该条件下，高压灭菌比UV灭菌更有效，能使初始糖释放量提高68%，缩短发酵时间至12小时。

产物以POS为主导的混合OS

甲基化分析和HPAEC-PAD显示产物中72.1%mol为糖醛酸（主要来自POS），11.6%mol为木糖（来自GXOS）。POS结构以→4)-α-GalpA-(1→为主链，带有阿拉伯半乳聚糖侧链；GXOS则含β(1→4)-木糖主链和GlcA分支。GC-MS检测到18种二糖和9种三糖，DP2-4占主导。

该研究首次实现橄榄核一步发酵生产混合OS，相比传统分步酶解法，该工艺减少酶制剂使用，操作更简便。产生的POS/GXOS混合物具有协同益生效应，为开发功能性食品配料提供新选择。从可持续角度看，该技术为年产量超200万吨的地中海地区橄榄油副产品开辟高值化利用途径，符合循环经济理念。未来研究可进一步优化菌株的果胶酶系表达，提高对复杂基质的降解效率。