《Fermentation》：Oligosaccharide Production from Olive Oil Industry By-Products: A Comparative Review with Other Agro-Industrial Substrates
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橄榄油工业副产物，尤其是橄榄果渣（OLP）、提取橄榄果渣（EOLP）和橄榄核（OLS），是有前景的低聚糖（OS）生产替代底物，因为其多糖可通过物理化学处理、酶水解或直接发酵转化为OS。然而，OS混合物以及整合酶生产与底物转化的一步法策略仍研究不足。本综述评估O
橄榄油工业副产物，尤其是橄榄果渣（OLP）、提取橄榄果渣（EOLP）和橄榄核（OLS），是有前景的低聚糖（OS）生产替代底物，因为其多糖可通过物理化学处理、酶水解或直接发酵转化为OS。然而，OS混合物以及整合酶生产与底物转化的一步法策略仍研究不足。本综述评估OLP、EOLP和OLS作为生产富含木寡糖（XOS）和果胶寡糖（POS）相关低聚糖以及具有益生元和技术潜力的OS混合物的原料，重点强调直接发酵。采用结构化文献映射比较底物类型、产物类别和生产策略。从底物可及性、OS产量、聚合度（DP）、产物组成和下游客需等方面，将传统物理化学和酶策略与新兴直接发酵策略进行比较。物理化学过程能够快速增溶，但需精细控制以限制过度解聚；酶水解具有更高选择性，但依赖底物可及性和酶投入。直接发酵整合酶生产与底物转化，然而产物控制和回收仍具挑战。人体证据以XOS最强，而POS和OS混合物需直接验证。进一步进展需将底物组成和工艺选择与产品标准化、生物学验证及应用导向测试相衔接。
1. Introduction：文章将橄榄油工业置于地中海及欧盟（EU）农业食品经济背景中，指出其固液副产物有机负荷高、组成复杂且具有季节性和地域集中性，因而其增值化既是环境减负问题，也是循环生物经济下未充分利用生物质转化为高值产品的机会。文章强调OLP、EOLP和OLS在碳水化合物增值方面最具相关性，但其储存稳定性、可加工性、碳水化合物组成和可及性差异显著，进而影响其作为不同OS产品底物的适用性。现有增值路径多集中于堆肥、能量回收和酚类等高值物提取，而结构碳水化合物组分仍未充分利用。文章进一步界定OS作为高值功能食品配料，其益生元潜力取决于DP、单糖组成、连接类型、分支模式和取代基等结构特征；XOS主要来自富含木聚糖的半纤维素，POS来自果胶多糖且结构更复杂。文章指出橄榄副产物组成复杂，可能同时产生XOS、POS及OS混合物，而混合物并非简单XOS与POS复配，而是木聚糖和果胶相关组分同时或顺序转化的结果。文章据此提出综述目标：以OLP、EOLP和OLS为对象，比较其OS生产性能与加工需求，并参照成熟木质纤维素和富果胶农业工业副产物，识别机会、局限和研究空白，尤其关注混合OS和直接发酵。
2. Literature Mapping：文章采用结构化文献映射，在Scopus的TITLE-ABS-KEY字段检索2000—2025年文献，检索于2026年1月执行。检索框架围绕底物、产物和生产工艺三类：底物包括橄榄工业副产物（OLP、EOLP、OLS）、代表性木质纤维素原料（小麦秸秆、玉米秸秆、稻草、甘蔗渣、硬木和商品木聚糖）以及富果胶原料（柑橘皮、糖甜菜粕和苹果渣）；产物分为XOS、POS和OS混合物；工艺分为水热处理、化学水解、酶水解、预处理后酶水解和直接发酵。文章说明检索结果为重叠查询返回，非唯一筛选研究，未进行正式去重或研究级筛选，因分析单元为预设Scopus查询结果而非唯一文献集；映射用于描述文献在底物、产物和工艺类别间的相对分布，而非唯一研究的定量综合。映射显示XOS相关记录显著多于POS和混合OS，橄榄来源底物记录相对较少；混合产物和直接发酵文献较少，支持对其进行进一步批判性评估。文章强调映射不能反映决定工艺适用性的操作差异，因此需结合定性比较评估物理化学、酶和直接发酵策略在选择性、DP控制、单糖生成、降解产物、共提取物和终产品质量等方面的差异。
3. Olive Oil Industry By-Products: Compositional Features and Implications for Oligosaccharide Production：文章指出OLP、EOLP和OLS在物理结构和化学组成上差异明显，尤其涉及脂质、灰分、蛋白质、纤维素、半纤维素和木质素。OLP为半固体副产物，主要由果肉、果皮、脂质和不等量果核碎片组成，两相体系水分约60–75%，三相体系一般约40–50%；EOLP来自二次提油，脂质含量较低且提取物谱改变；OLS为更干燥、更顽固的木质纤维素组分，可通过筛分或分离从OLP中回收。文章强调这些差异影响储存稳定性、可加工性、碳水化合物组成和可及性。OLP细胞壁多糖约占干物质近三分之一，包含纤维素、葡萄糖醛酸木聚糖和富含阿拉伯聚糖的果胶多糖，比例相近；湿OLP也被研究作为可提取果胶来源。EOLP中果胶多糖可能残留，但相对丰度和可及性取决于二次提取过程；OLS以木质纤维素为主，果胶组分报道较少，但少量果胶贡献仍可能影响OS混合物组成。文章进一步指出不能仅以碳水化合物前体解读组成，还需考虑非碳水化合物组分对储存、转化和产物回收的影响：OLP水分高、储存稳定性有限，需稳定化；高固含量下物理结构可能提高表观黏度，阻碍混合和传质；富含酚类的提取物可能因抗菌活性和对水解酶的抑制而干扰生物和酶转化；残留脂质影响混合和固液相互作用；灰分影响pH行为和缓冲。文章比较认为OLP组成最复杂，因 pulp、skin、果核碎片、结构多糖、残留脂质、灰分和酚类共存且比例随品种、成熟度和提取条件变化；EOLP为更加工化底物，低脂可能利于混合、固液接触和下游澄清，但不能简单视为脱脂OLP；OLS干燥、组成较均一但结构顽固，可能需粒径减小或预处理以提高可及性，适合半纤维素导向的OS生产，但少量果胶仍可能贡献。总体而言，OLP和EOLP组成多样性更高、混合OS潜力更明显；OLS更偏木质纤维素、半纤维素来源产物潜力更强；底物组成定义初始潜力和约束，工艺设计决定其转化为特定OS产品的有效性。
4. Comparative Assessment of Processes for Oligosaccharide Production from Olive Industry By-Products：文章将橄榄来源OS生产视为工艺依赖结果而非底物组成的直接后果。转化策略决定半纤维素和果胶组分的增溶效率、解聚程度（趋向OS或单糖）、共提取物和降解产物及下游回收对产物组成的影响。文献映射显示XOS相关记录（N=2500）显著多于POS（N=43）和混合OS（N=5），橄榄来源底物记录较少（N=13），混合产物和直接发酵代表性不足。文章通过定性比较指出：物理化学过程利于快速解聚，酶法选择性和产物组成控制更强，预处理辅助酶解可提高可及性但增加复杂性，直接发酵将微生物生长、酶生产和底物转化整合为一步。对橄榄底物，策略适用性不仅取决于OS释放，还取决于底物组成如何转化为产物组成并保持工艺和产品控制。文章强调研究级数据因产率基准、底物组成、分析方法和产物定义差异不宜直接数值比较，应视为工艺和底物依赖结果，用于识别工艺趋势和产物谱而非性能排名。
4.1. Physicochemical Hydrolysis：物理化学水解促进生物质基质破坏和半纤维素、果胶多糖糖苷键断裂，使碳水化合物逐步增溶。水热条件下，温度和反应时间增加促进聚合物向可溶性OS并进一步向单糖解聚，释放戊糖和己糖进一步降解可形成糠醛和5-羟甲基糠醛；因此OS生产操作窗口需平衡充分增溶与过度解聚或糖降解。水热处理和自水解可在中等强度下优先增溶半纤维素，强度可用严重度因子（SF）表示，SF越高处理越强。橄榄底物研究显示：OLS在190 °C、300 s（SF=3.59）获得富含OS预水解液，相当于14.7 kg OS/100 kg OLS；OLP和OLS在130 °C、30 min（SF=2.99）分别将65%和75%半纤维素组分转化为XOS。EOLP在优化自水解条件（170 °C、90 min，SF=4.0）获得146.61–163.86 g OS/kg EOLP，相对总释放糖的OS产率为97.48–98.33%；提高SF促进单糖形成并降低OS产率，说明水热窗口较窄。OLP热增溶和后续分级可获得中性及果胶OS，1000–3000 Da OS组分占总增溶糖的23%，包括果胶结构及与木葡聚糖和XOS相关的中性OS，说明OLP多糖异质性可导致组成多样OS产物。非橄榄底物参照显示富果胶底物可产生大量果胶来源OS：糖甜菜粕水热处理在160 °C和163 °C分别产生31.2和29.9 g oligomers·100 g oven-dried substrate，AOS和OGAs约1:1质量比；提取橙皮废弃物在160 °C产生25.1 g OS·100 g substrate，含OGAs、AOS和GOS。文章指出OLP和EOLP中果胶与半纤维素共存于更复杂基质，仅靠工艺强度难以定向生产POS、XOS或OS混合物。化学水解可更强破坏顽固生物质，但选择性较低、过度水解风险较高；酸催化可提高增溶但增加单糖积累、降解产物、中和需求和盐生成，可能适合生物质破坏或分级，而不适合可重复、DP受控且过程杂质有限的OS产品。物理化学方法适合快速分级和OS释放，尤其半纤维素富集组分，但生产更明确OS产品需严格控制操作强度和产物降解。
4.2. Enzymatic Hydrolysis：酶水解因酶特异性、剂量和反应条件可调而较物理化学方法具有更高选择性，可更好控制OS类型和DP分布并限制降解产物形成。内切木聚糖酶可促进富含木聚糖组分释放XOS，果胶酶 targeting 同型半乳糖醛酸聚糖和鼠李糖半乳糖醛酸聚糖相关结构域以生产POS；但其有效性取决于目标多糖可及性，对OLP、EOLP和OLS等木质纤维素和异质底物是主要限制。橄榄工业副产物研究多报告水热处理获得富含OS组分，而专门关联酶解步骤的OS定量证据有限。其他农业工业底物提供参照：提取橙皮酶解产生31.3 kg OS/100 kg substrate，包括13.0 kg OGAs、6.3 kg AOS、4.5 kg GOS和7.5 kg GlcOS；糖甜菜粕酶解产生26.7 kg OS/100 kg substrate，含GluOS、GOS、AOS和OGAs；苹果渣温和酸水解后酶解产生10.81 g POS/100 g DW，而单独酶解为5.94 g POS/100 g DW且DP 7–10的OS比例较高。对橄榄底物，酶选择尤为重要，因OLP和EOLP可能同时含半纤维素和果胶组分，OLS以木质纤维素为主但少量果胶可影响OS谱；混合OS生产可能需要木聚糖酶和果胶酶协同及辅助酶改善取代多糖链可及性。内切木聚糖酶切割木聚糖骨架，聚半乳糖醛酸酶和果胶酸裂解酶等果胶酶靶向果胶结构域，阿拉伯呋喃糖苷酶、乙酰木聚糖酯酶和其他脱分支酶可促进OS释放；酶系统需按底物组成和目标产物定制，同时限制过度解聚为单糖。预处理可改善酶解前可及性，尤其OLS，但增加单元操作并可能释放抑制性或显色共提取物，增加下游回收复杂性；橄榄底物中水热预处理已用于增强半纤维素增溶并产生富含XOS组分。酶法和预处理辅助方法可更好控制OS组成，但异质橄榄底物可能需要复杂酶系统和额外步骤，这种选择性与过程复杂性权衡为直接发酵提供理由。
4.3. Direct Fermentation：直接发酵及相关微生物方法是针对复杂生物质OS生产的新兴一步整合策略。文章列举一步法AXOS生产（重组B. subtilis 3610利用BSG）、重组Escherichia coli表达碱性木聚糖酶从麦麸生产XOS，以及Bacillus altitudinis XYL17用于农业废弃物增值和B. subtilis MR42从玉米秸秆来源木聚糖直接生产XOS。这些研究表明微生物产酶和OS释放可整合于一步过程，但应用仍以富含木聚糖底物和XOS/AXOS型产物为主，异质底物生产OS混合物研究不足。将该策略应用于橄榄工业副产物可拓展至更复杂基质：Cordeiro等从OLS生产含POS和GXOS相关结构的OS混合物，区别于其他底物主要报道的XOS和AXOS产物；这与OLS木质纤维素性质一致，也提示少量果胶组分可能贡献OS谱。OLP和EOLP中半纤维素和果胶共存进一步支持其产生组成独特OS混合物的潜力。直接发酵的显著特征是水解酶在微生物生长过程中原位产生而非以预定商品酶混合物外源添加，可减少对外源酶鸡尾酒的依赖并使不同水解活性在同一过程中贡献；重组系统可增强特定活性如木聚糖酶，内源或共分泌酶可贡献其他碳水化合物组分转化，这对异质底物尤其相关。然而整合也引入变异来源：OS积累同时取决于微生物生长、酶分泌、底物可及性、pH演变、发酵时间和释放糖的可能消耗；报道产率反映OS释放、进一步解聚和微生物利用低分子量碳水化合物的平衡。底物组成可影响释放碳水化合物结构类型和相对丰度，导致OS谱差异；发酵产物还可能含单糖、残余底物来源化合物、微生物代谢物和培养基组分，复杂化产物表征和下游回收。直接发酵应视为独立生产策略而非简单酶水解替代形式，其用于橄榄副产物的主要价值在于一步整合微生物生长、酶生产和底物转化，并允许底物组成影响OS谱；更广泛应用取决于足够过程控制以获得可重复且充分表征的混合物。
5. Prebiotic Potential：文章强调OS产品的生物学相关性应按产物类别的证据水平和类型解读。生物质来源OS中，XOS人体证据最一致，POS及相关果胶来源结构临床评价较少；含不同OS类别的定义混合物已有人体干预研究，而直接来自生物质的异质OS混合物证据主要基于体外模型。橄榄工业副产物来源OS已有富含XOS、POS相关及混合POS/GXOS相关产品报道，但其益生元活性尚未确立。文章用非橄榄来源同一OS家族和结构相关果胶来源化合物的生物学证据作为比较参考而非直接验证。人体干预研究为XOS提供最广泛证据，尤其双歧杆菌增殖反应，部分研究报告排便结局改善，但微生物群调节并非总伴随健康相关结局改善；小麦来源AXOS和富含AXOS食品基质研究报告双歧杆菌反应和肠道发酵标志物变化。这些证据不能直接外推至橄榄来源OS，因其DP分布、取代模式和非碳水化合物组分可能不同。POS证据主要基于体外研究，柠檬皮和苹果渣POS显示微生物群调节和底物或供体依赖发酵反应；RG-I人体干预研究报道肠道微生物群和部分免疫相关反应变化，而完整糖甜菜果胶补充未显著改变微生物群或发酵相关结局；但RG-I和完整果胶与POS结构不同，应视为支持证据而非POS功能的直接证据。OS混合物证据需区分刻意配方益生元混合物和生物质来源复杂混合物；人体研究评价了中性 and 酸性OS定义混合物，而生物质来源OS混合物证据主要基于体外模型。苹果渣来源含多种OS家族及OGAs产品在人体粪便体外发酵中刺激有益菌群并增加SCFA产生；糖甜菜粕、松木和柠檬皮经水热和回收分级得到三种结构不同OS混合物，在人体粪便宜体外发酵中显示不同发酵动力学、SCFA谱和微生物群反应，说明混合物异质性可能具有功能相关性。橄榄来源混合OS产品应结合完整产物组成解读，残余单糖和非碳水化合物组分可能影响微生物利用和代谢物产生；未发现专门评价橄榄来源混合OS产品的人体干预研究，且这些制品的选择性微生物利用和健康益处尚未证明，不符合ISAPP益生元定义。其从候选益生元到功能验证配料需分阶段评价，包括模拟消化、人体微生物群体外发酵、微生物选择性和代谢物产生评估，并在结果支持时开展对照人体干预，以建立组成—反应关系并定义可重复橄榄来源OS配料。
6. Food Incorporation of Oligosaccharides：文章指出生物功能本身不决定OS产品作为食品配料的适用性；橄榄来源OS从生物潜力走向食品应用需考虑产物组成如何转化为目标食品基质中的技术行为。直接证据有限，因此主要借鉴其他来源XOS、POS及相关OS配料的技术先例，同时考虑其对橄榄来源OS的相关性和局限；底物类型、生产策略和回收条件可影响OLP、EOLP和OLS来源产品的碳水化合物谱和残余组分，其技术行为不能假定与其他来源OS制剂相同，应在代表性食品应用条件下评价。
6.1. Application of Oligosaccharides Containing Ingredients：从表征OS产品到食品配料需评估其对目标配方和加工条件的适用性。应用就绪度取决于加工稳定性、食品基质相容性、感官可接受性、可行添加水平和法规适用性；这些标准决定配料能否在制造和储存中保持相关特性而不损害终产品技术或感官特征。这些要求相互依赖并需针对特定配料和食品基质评价；加工条件可改变配料—基质相互作用，配方可限制可行添加水平，感官要求可影响所需回收或纯化程度。橄榄来源OS产品的应用性能应关联产物组成并通过实验评价，而非从纯化XOS、POS或其他组成不同OS制剂的报道性质推断。
6.2. Technological Properties of XOS, POS and Oligosaccharides Mixtures：XOS为OS技术化 incorporation 提供最清晰先例，其较高溶解度、有限黏度贡献和温和甜味利于不同配方；实验研究表明XOS行为取决于加工条件和食品基质（如橙汁、酸奶、加工奶酪或玉米片）的组成和物理结构，可能影响XOS稳定性、保留和与其他食品组分相互作用。XOS在超声和高压处理下显示化学稳定性，而挤压和加入方式可影响保留和低水分食品物理性质；乳制品基质中XOS可改变流变和结构性质，说明即使高溶解性OS也可能与蛋白质和水相互作用而非技术惰性。POS和其他果胶来源OS的技术行为可能不同，因其性质取决于分子大小、半乳糖醛酸含量、中性糖侧链和果胶组分其他结构特征；食品应用研究表明POS可在发酵中发生结构变化、影响储存稳定性并参与蛋白质和水胶体递送系统，其技术性能不能仅由POS分类推断，而应针对具体制剂、加工条件和食品基质评价。对OS混合物，技术行为预计取决于不同碳水化合物组分的组合组成和结构特征及其与食品基质相互作用；纯化XOS或分离POS报道的性质不能假定直接适用于组成异质混合物，碳水化合物家族组成、相对丰度、DP和取代模式差异可影响基质相互作用并导致不同技术响应；OS混合物应在目标食品体系中表征和实验评价，将产物组成与基质相互作用和技术性质相联系。
6.3. Challenges for Olive-Derived Products：橄榄来源OS产品的关键挑战是生产和回收中保留的非碳水化合物组分可能影响技术行为，尤其OLP和EOLP来源产品可能含显色组分、风味活性化合物和其他低分子量共提取物，影响其特定食品基质适用性。下游处理程度应按预期应用确定，在OS回收与目标食品的组成、感官和技术要求间平衡；较少精制产品可适用于颜色或风味贡献可接受的基质，而更中性应用可能需要澄清、脱色或进一步纯化。可行添加水平应在目标食品体系中确定而非仅由OS浓度决定。这些挑战并非橄榄产品独有，其他农业工业基质包括果皮来源OS也可能伴随残余糖和其他共提取组分需去除或控制；例如橙皮废弃物POS经下游膜过滤获得精制OS组分，说明其他水果加工残留物来源OS也需纯化。橄榄来源OS产品中，提高配料添加量可能同时增加残留酚类、色素和其他与OLP、EOLP相关共提取物贡献；应用研究应结合特定基质相关感官和技术特征及加工储存稳定性评价添加水平。可重复性对食品应用至关重要，但应与橄榄底物间组成驱动差异区分；品种、成熟度、提取技术和储存条件可影响底物组成及配料特性，这些差异可能产生具有不同应用性质的产品而非仅代表不可控变异；技术开发应在明确产品规格内建立可重复性，并识别决定特定食品基质适用性的组成属性，产品规格应结合相关组成特征和应用特定属性如颜色、稳定性和基质性质。
6.4. Regulatory and Formulation Requirements：OS产品向食品配料的法规转化取决于终产品身份和特征及预期使用条件。欧盟内，EFSA对新型食品评估考虑来源、生产工艺、组成、规格、拟议用途和使用水平、预期膳食暴露及代表性批次一致性证据；这些要求对生物质来源OS产品尤其相关，因底物和加工条件可影响终配料组成。所讨论OS中，XOS提供最清晰直接法规先例：一种由玉米芯经酶解和纯化获得的定义XOS制剂于2018年在欧盟经EFSA安全评估后获批新型食品，2020年授权用途扩展至一般成年人群食品补充剂，2023年修正组成规格；最大食品使用水平以干基含≥95% XOS的高纯度粉体制剂为基准，用于乳制品时XOS不得全部或部分替代任何乳成分。该授权适用于特定定义新型食品而非XOS通用配料类别，橄榄来源产品含XOS或GXOS本身并不确立其属于该授权范围；法规适用性取决于终配料是否符合授权新型食品的身份、生产工艺和组成规格。POS法规地位较不明确：果胶在欧盟作为食品添加剂授权，但其地位不自动延伸至水解产物；EFSA在果胶再评估中指出JECFA结论，即酶法生产的果胶来源酸性寡糖（pAOS）不在现有果胶规格覆盖范围内；未发现POS或pAOS作为定义新型食品类别的等效通用授权，因此含POS/GXOS相关结构的橄榄来源混合物不能假定属于XOS授权条目或果胶适用规格，其法规状态需结合终配料身份、特征和预期用途考虑。配料法规授权还应与健康相关声称授权区分；欧盟营养和健康声称受Regulation (EC) No 1924/2006管理，选择性发酵、微生物群调节或其他益生元相关反应证据本身不足以支持相应健康声称；预期食品类别和添加水平在技术和法规评估上均相关，因其定义拟议使用条件并贡献膳食暴露估计；新橄榄来源OS配料的配方开发和法规评估应并行推进，将预期应用和使用水平与清晰表征且一致生产的配料相联系。
7. Conclusions：文章结论认为OLP、EOLP和OLS是组成不同的OS生产底物。实验研究已证明水热处理可产生富含OS组分，OLP可回收中性 and 果胶OS组分，OLS直接发酵可产生混合POS/GXOS相关产品。OLS以木质纤维素为主，与其半纤维素来源OS生产一致；OLP和EOLP中半纤维素和果胶共存可促进组成多样OS混合物形成。然而这些组成差异并不确立任何底物或生产策略的优越性。水热和酶法在碳水化合物增溶、产物选择性和加工需求方面各有优劣；直接发酵已证明利用OLS将微生物产酶和底物转化整合为一步过程可行，但需进一步比较研究确立不同橄榄工业副产物间工艺性能、产物可重复性和下游回收需求。与其他农业工业副产物相比，橄榄工业副产物的相关性在于其可得性、未充分利用碳水化合物组分和组成多样性，而非已证明的OS生产内在优越性；其增值还可与酚类和其他有价值组分回收结合于集成生物精炼策略，提高整体资源效率。从生物学和技术角度看，直接证据仍有限；XOS在所讨论OS中人体证据最强，而POS和农业工业副产物来源OS混合物验证较少，主要依赖体外或间接证据；具体对橄榄工业副产物来源OS，益生元活性尚未证明，食品应用中技术性能直接证据也有限。未来研究应优先关注产物表征和可重复性、生物学验证、相关食品基质中的技术评价及法规要求评估。
