蒸汽爆破對膳食纖維的影響及應(yīng)用研究進展

孫金淏，焦文雅，吳 超，于文龍，米 思，王向紅

（河北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科技學(xué)院，河北保定 071000）

膳食纖維是一種不能被人體消化吸收，也不能產(chǎn)生能量的多糖，曾被認(rèn)為是一種“無營養(yǎng)物質(zhì)”而長期得不到足夠的重視，主要包含纖維素、抗性淀粉、果膠等[1-2]。隨著營養(yǎng)學(xué)與其他科學(xué)的不斷發(fā)展，人們逐漸關(guān)注到膳食纖維對人體具有多種健康功效，如減脂[3]、降血糖[4]、調(diào)節(jié)腸道微生物[5]、清除外源有害物質(zhì)[6]、預(yù)防癌癥[7]等。因此，有效提高膳食纖維的利用率對于產(chǎn)品領(lǐng)域的拓展和和功能性產(chǎn)品的開發(fā)具有重要意義。目前，蒸汽爆破技術(shù)在農(nóng)作物及殘渣資源加工利用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[8]，不僅能夠提高農(nóng)作物殘渣資源利用率，還可以有效提高膳食纖維產(chǎn)量。

蒸汽爆破（Steam Explosion）技術(shù)是利用蒸汽瞬間釋放原理實現(xiàn)的爆炸過程對原料進行預(yù)處理，其技術(shù)本質(zhì)為：在高溫高壓條件下，以蒸汽分子作為介質(zhì)，將滲入原料組織內(nèi)部的蒸汽分子瞬間釋放，改變原料內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，打斷分子內(nèi)部氫鍵，使其組分分離，促進活性成分的釋放[9]（如圖1 所示），對于纖維原料，高溫會使纖維原料軟化，削弱纖維素之間的粘連，通過瞬間釋壓，介質(zhì)急速膨脹作用使纖維離解。蒸汽爆破技術(shù)對原料的嚴(yán)重程度取決于壓力、溫度、維壓時間等，嚴(yán)重程度對其抗氧化能力、穩(wěn)定性、感官品質(zhì)都有很大影響。根據(jù)Arrhenius 定律公式（k=Ae-Ea/RT），壓力與溫度會有交互作用，當(dāng)溫度升高時，反應(yīng)速率得到提升，從而縮短維壓時間。蒸汽爆破嚴(yán)重程度上升到一定范圍可以加速水熱反應(yīng)，促進可溶性膳食纖維的釋放，提高碳水化合物的溶解度。溫度、壓力越高，蒸汽爆破的嚴(yán)重程度越強，從而達到分解原料的目的[10]。蒸汽爆破避免了化學(xué)處理的污染問題，節(jié)省原料預(yù)處理時間，又解決了原料中活性物質(zhì)提取率低的問題，并適用于工業(yè)化，是從植物性原料提取生物活性物質(zhì)最有前景的預(yù)處理技術(shù)之一。

圖1 蒸汽爆破機組及爆破原理示意圖Fig.1 Schematic diagram of steam explosion unit and blasting principle

式中：k 為速率常數(shù)；R 為摩爾氣體常量；T 為熱力學(xué)溫度；Ea 為表觀活化能；A 為頻率因子。

本文從蒸汽爆破的工作原理、蒸汽爆破過程中膳食纖維結(jié)構(gòu)的改變、功能性質(zhì)等方面進行分析，并綜述了近年來蒸汽爆破預(yù)處理對膳食纖維及功能性質(zhì)的影響研究進展，探討其在烘焙食品、制油工業(yè)、廢棄資源中的應(yīng)用，為膳食纖維的高效利用提供技術(shù)支持，為廢棄物資源的開發(fā)和綜合利用提供新的思路。

1 蒸汽爆破對膳食纖維含量的影響

Hugh Trowell 于1972 年首次提出了“膳食纖維”營養(yǎng)概念[11]。膳食纖維按溶解度可劃分為可溶性膳食纖維（Soluble Dietary Fiber）和不溶性膳食纖維（Insoluble Dietary Fiber）。可溶性膳食纖維主要是植物細胞的儲存物質(zhì)和分泌物，此外還有部分微生物多糖和合成多糖，如低聚糖、果膠和部分半纖維素等，它能夠調(diào)節(jié)腸道菌群的豐度，吸附脂肪、膽固醇等[12-13]。不溶性膳食纖維結(jié)構(gòu)致密，緊湊，主要包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等，具有刺激腸道蠕動，增加糞便體積等作用[14]。

可溶性膳食纖維因其良好的水合性、可發(fā)酵性，能夠與人體腸道中的有害物質(zhì)結(jié)合，將其降解為有益于微生物的營養(yǎng)物質(zhì)[15]，被認(rèn)為是腸道微生物群營養(yǎng)的主要來源。有研究發(fā)現(xiàn)，在腸道環(huán)境中，厚壁菌等有益菌可以通過直接或者間接方式利用膳食纖維產(chǎn)生對人體有益的代謝物，促進產(chǎn)酸細菌和短鏈脂肪酸的生成[3,16]。此外，可溶性膳食纖維還具有良好的黏度、膠凝性、復(fù)溶性，使其更容易形成凝膠[17]。因其健康、無毒而被用作未來合成增稠劑的替代品，能夠降低化學(xué)增稠劑對人體健康的不良影響，在食品、化妝品等領(lǐng)域擁有巨大潛力。

與可溶性膳食纖維相比，不溶性膳食纖維中的纖維素等成分，具有一定的抗生物降解，低水溶性等特性，因此更難以被人體吸收。不溶性膳食纖維通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達、脂代謝相關(guān)激素分泌、改變攝食者腸道微生物組成來調(diào)節(jié)攝食者的脂質(zhì)代謝[18]。目前不溶性膳食纖維在降脂食品中應(yīng)用廣泛（如羽衣甘藍粉、鷹嘴豆、燕麥麩皮[19-21]等），但食品中添加不溶性膳食纖維可能會對食品口感、質(zhì)地、顏色及風(fēng)味產(chǎn)生影響。因此，改善和提高不溶性膳食纖維在食品中的品質(zhì)可能成為未來研究發(fā)展的方向。

1.1 蒸汽爆破對可溶性膳食纖維含量的影響

評價膳食纖維功能特性的一個重要指標(biāo)是可溶性膳食纖維的含量。研究表明，總膳食纖維中可溶性膳食纖維含量達到10%以上時被認(rèn)為是高品質(zhì)膳食纖維[22]，具有良好的理化性質(zhì)和功能性質(zhì)。然而，許多天然來源膳食纖維中可溶性膳食纖維含量僅為3%～4%[23-24]，需要通過適當(dāng)?shù)奈锢砘蚧瘜W(xué)手段進行改性，以增加可溶性膳食纖維含量。因此提升膳食纖維中可溶性膳食纖維的含量是提升膳食纖維品質(zhì)的關(guān)鍵[25]。

如表1 所示，蒸汽爆破技術(shù)對原料中可溶性膳食纖維含量有不同程度的增加，蒸汽爆破技術(shù)可以破壞細胞壁形成多孔結(jié)構(gòu)，促使果膠、可溶性半纖維素等可溶性膳食纖維溶出。Liang 等[26]研究發(fā)現(xiàn)在適當(dāng)?shù)恼羝茥l件下，蘋果渣中可溶性膳食纖維的含量顯著提升，是未經(jīng)處理的4.76 倍。這表明蒸汽爆破技術(shù)可以顯著提高可溶性膳食纖維的提取量。不僅如此，當(dāng)以0.35 MPa，121 s，60 目的蒸汽爆破條件處理甘薯渣時，甘薯渣可溶性膳食纖維含量達到22.59%±0.35%，比未處理時增加了18.78%[27]。Li等[28]通過蒸汽爆破處理豆渣，發(fā)現(xiàn)在壓力為1.5 MPa，維壓時間30 s 的條件下，可溶性膳食纖維含量比對照組增加了26 倍，而當(dāng)蒸汽爆破強度過強時，可溶性膳食纖維含量有所下降，蒸汽爆破處理后可溶性膳食纖維含量整體呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢，刺梨果渣[29]，麥麩[30]也出現(xiàn)相同的結(jié)果。

表1 蒸汽爆破對膳食纖維含量的影響Table 1 Effect of steam explosion on dietary fiber content

1.2 蒸汽爆破對不溶性膳食纖維含量的影響

蒸汽爆破預(yù)處理使原料中不溶性纖維含量下降，在高溫、高壓條件下，由于水蒸氣迅速膨脹，使不易溶解的纖維素、半纖維素等高分子物質(zhì)發(fā)生糖苷鍵斷裂，形成小分子片段的還原糖溶出，并轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇苄陨攀忱w維[35]。研究表明，蒸汽爆破后苦蕎麩皮可溶性膳食纖維顯著增加，并在1.2 MPa，90 s 達到最大值，相同條件下，不溶性膳食纖維比未經(jīng)處理的含量降低6.01%?？偵攀忱w維含量無顯著變化，在蒸汽爆破預(yù)處理過程中出現(xiàn)了部分不溶性膳食纖維向可溶性膳食纖維的轉(zhuǎn)變[33]。在合適的條件下，蒸汽爆破技術(shù)能降低不溶性膳食纖維含量，崔瀟文等[23]發(fā)現(xiàn)隨蒸汽爆破預(yù)處理壓力的增加，番茄皮渣不溶性膳食纖維含量與總膳食纖維含量顯著降低，通過對單糖組成測定，蒸汽爆破技術(shù)可能使不溶性膳食纖維發(fā)生降解，纖維素被分解為可溶性片段。當(dāng)施加更大的壓力時，可溶性膳食纖維、不溶性膳食纖維及總膳食纖維含量均顯著降低，且在高溫高壓的條件下，部分纖維素、半纖維素會發(fā)生降解，木質(zhì)素重新排列并部分形成低聚物[36]。Zhao 等[37]對高粱秸稈進行蒸汽爆破預(yù)處理，結(jié)果表明，蒸汽爆破預(yù)處理降低了木質(zhì)素的含量。當(dāng)壓力大于1.0 MPa 時，強大的剪切力使半纖維素開始暴露，隨著壓力的增加，不溶性膳食纖維發(fā)生降解。綜上所述，蒸汽爆破預(yù)處理能降低纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的含量，從而可以降解一些不溶性膳食纖維含量較多的廢棄原料（如玉米秸稈[38]、小麥秸稈[39]、甘蔗渣[40]等）。

2 蒸汽爆破對膳食纖維微觀結(jié)構(gòu)的影響

掃描電子顯微鏡和原子力顯微鏡通常被用來觀察微結(jié)構(gòu)，在高溫高壓的條件下，具有強滲流力的水蒸汽穿透植物原料內(nèi)部細胞，爆炸減壓會使大部分水蒸汽迅速膨脹，產(chǎn)生強大的剪切力，破壞植物原料原有致密結(jié)構(gòu)，最后在蒸汽沖出時在表面形成孔隙[37,41]。Aruna 等[42]研究發(fā)現(xiàn)通過蒸汽爆破預(yù)處理的野生甘蔗表面積從17.939 m2/g 增加為55.541 m2/g，原料的孔隙體積和孔徑分別從0.040 cc/g 和3.650 nm 增加到0.260 cc/g 和9.712 nm，說明蒸汽爆破預(yù)處理可以增大原料的比表面積，孔徑，孔隙體積等。因此，結(jié)構(gòu)孔隙率，包括孔徑分布、總孔體積和平均孔徑，是通過蒸汽爆破處理后原料中有效成分有利提取的重要因素[43]。Zhai 等[29]研究蒸汽爆破預(yù)處理對刺梨渣可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維的影響，結(jié)果如圖2 所示，蒸汽爆破會使纖維的表面發(fā)生凸起，溝槽縫隙增大，表面部數(shù)目增多，從而部分降解木質(zhì)素、纖維素和半纖維素，從而使纖維的大分子纖維暴露，水解纖維素、半纖維素和木質(zhì)素的糖苷鍵，生成有機酸，分解為小分子物質(zhì)[44]，導(dǎo)致微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。此外，其他研究人員對甘薯渣[45]、小麥麩皮[46]等原料進行蒸汽爆破處理，也形成了多孔、疏松、蜂窩狀的孔洞，使其比表面積增大。由此可見，植物原料在高溫高壓瞬時釋放的作用下，其膳食纖維微觀結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的改變。

圖2 蒸汽爆破技術(shù)對不溶性膳食纖維、可溶性膳食纖維的影響[29]Fig.2 Effect of steam explosion technology on insoluble dietary fiber,soluble dietary fiber[29]

3 蒸汽爆破對膳食纖維功能性質(zhì)的影響

3.1 理化特性

工藝學(xué)性能主要包括持水能力（Water Holding Capacity）、持油能力（Oil Holding Capacity）和膨脹能力（Swelling Capacity），通過改性可以有效提高水溶性膳食纖維比例，提高溶解性，研究發(fā)現(xiàn)膳食纖維的理化性質(zhì)高度依賴于其微觀結(jié)構(gòu)[47]。

持水能力對膳食纖維的開發(fā)和應(yīng)用有重要影響[48]。高持水能力的膳食纖維可以鎖定食品中更多的水分，減少脫水引起的收縮，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量，擴大食品原料在水溶性食品中的應(yīng)用范圍，并改善其生理功能。通過研究發(fā)現(xiàn)，蒸汽爆破處理的膳食纖維形貌隨著材料比表面積和粗糙表面結(jié)構(gòu)的增加而發(fā)生了變化，暴露了更多的水分子結(jié)合位點，從而提高了膳食纖維捕獲水分子的能力[49]。此外，蒸汽爆破改性處理使不溶性膳食纖維內(nèi)部具有更好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使其具有更好的支撐效果，有利于保水[50]。對于持油能力，改性的膳食纖維形成了不均勻的表面，有更多的空隙和皺紋，比表面積增加，更有利于油分子的粘附，高OHC 的膳食纖維可以顯著改善食物的感官特性，使高脂肪食物更穩(wěn)定，有助于延長保質(zhì)期[17]。Liang等[26]通過蒸汽爆破對蘋果渣可溶性膳食纖維處理后提高了可溶性膳食纖維的持水、持油能力和膨脹能力，發(fā)現(xiàn)WHC 和OHC 的增加可能是由于蒸汽爆破處理后短鏈膳食纖維含量的增加，從而提高了其對水和油的吸收。而SC 的提高是蒸汽爆破處理引起膳食纖維表面積的增加造成的。但有研究發(fā)現(xiàn)，蒸汽爆破處理膳食纖維隨著蒸汽爆破強度的增加，膨脹能力，油、水的保持能力下降，是因為過強的外作用力導(dǎo)致多孔結(jié)構(gòu)遭到破壞，粒徑變小，導(dǎo)致保持能力下降[26]，說明要針對不同的原料確定適當(dāng)?shù)恼羝茥l件。

3.2 功能活性

3.2.1 抗氧化性 天然原料中含有還原活性物質(zhì)，其中多酚類物質(zhì)、膳食纖維、黃酮類物質(zhì)等均為植物中的抗氧化劑[51]。抗氧化能力可通過DPPH 自由基清除率、ABTS+自由基清除率以及FRAP 還原能力等來衡量。

抗氧化能力在很大程度上取決于纖維的分子量、結(jié)構(gòu)、聚合度和單糖組成，通過蒸汽爆破處理的高原大麥麩皮可溶性膳食纖維擁有更強的自由基清除能力[52]。然而膳食纖維可以作為腸道遠端結(jié)合酚類物質(zhì)的載體，Zhang 等[53]通過在體外模擬胃腸道消化和結(jié)腸發(fā)酵的實驗過程中發(fā)現(xiàn)，結(jié)合多酚從麥麩可溶性膳食纖維（SDF）中的釋放特性和活性。結(jié)合多酚在結(jié)腸發(fā)酵中的生物可利用性是胃腸道消化階段的7.42 倍。沒食子酸、對羥基苯甲酸和香草酸是發(fā)酵6 h 后含量最高的多酚代謝產(chǎn)物。如圖3 所示，在蒸汽爆破過程中，水蒸氣滲透并立即高速釋放，其中水分子可以用羥基取代多酚與纖維素之間的結(jié)合，破壞多酚與木質(zhì)素之間的化學(xué)鍵，使多酚更容易溶解[54]。釋放的酚類物質(zhì)表現(xiàn)出較強的自由基清除活性，結(jié)合多酚和膳食纖維可能在維持健康的結(jié)腸環(huán)境中起到協(xié)同作用。

圖3 蒸汽爆破技術(shù)對酚類物質(zhì)的影響機制Fig.3 Influence mechanism of steam explosion technology on phenolic substances

綜上，蒸汽爆破技術(shù)可以有效釋放活性物質(zhì)提高活性物質(zhì)含量，并且提高其抗氧化活性，在未來，蒸汽爆破技術(shù)為食品和藥品植物原料改性增強其抗氧化能力和細胞抗增殖能力提供了新的思路。

3.2.2 陽離子交換作用 最大陽離子結(jié)合能力是膳食纖維的結(jié)合位點（包括物理和化學(xué)結(jié)合位點）都被金屬陽離子飽和的水平，該參數(shù)可以用來表示結(jié)合的重金屬離子的最大量，可用于評價膳食纖維對金屬陽離子的親和力[55]。通過改性具有吸附性的原料或開發(fā)負(fù)載材料，提高吸附劑的穩(wěn)定性和吸附能力。陽離子結(jié)合能力依賴于幾個官能團，負(fù)責(zé)取代H+離子和金屬離子的相互作用，如果膠和半纖維素組分的弱糖醛酸中的羥基、酚基和羧基[48]。

纖維素表面具有大量的羥基，因此具有高活性和與各種特定基團反應(yīng)的能力，Rani 等[56]用蒸汽爆破處理從香蕉纖維中提取纖維素納米晶體，連接丙烯酸丁酯單體，發(fā)現(xiàn)有效形成了共聚物，并發(fā)生結(jié)晶變化，吸附劑用量、接觸時間、起始金屬含量的減小，對脫除效果的影響較大。羧基，氨基等官能團是陽離子交換能力相關(guān)的主要官能團，膳食纖維通過改性后具有較高的比表面積和大量的反應(yīng)基團，可獲得良好的吸附性能。當(dāng)pH 增加時，羧基被解離成羧基陰離子（RCOO·），與有毒陽離子的相互作用更強，導(dǎo)致膳食纖維與陽離子的結(jié)合能力更高。Wang 等[57]通過胃腸道模擬實驗發(fā)現(xiàn)，在pH 為2.0 和7.0 條件下，蒸汽爆破處理的橘子皮可溶性膳食纖維對三種有毒陽離子（Pb，As 和Cu）有更高的結(jié)合能力，結(jié)合能力顯著提高。此外，與對照組相比，蒸汽爆破處理的橙皮中可溶性膳食纖維的主重均分子量明顯較小，SDF 的熱穩(wěn)定性更高。有學(xué)者通過對刺梨渣可溶性膳食纖維和不溶性膳食纖維蒸汽爆破處理，發(fā)現(xiàn)改性處理可以顯著提高其陽離子交換能力，研究表明，交換能力的強弱與具有離子交換能力的功能基團有關(guān)，蒸汽爆破處理使膳食纖維比表面積增加，暴露出更多的功能基團，從而具有更強的吸附能力[58]。由此可見，蒸汽爆破技術(shù)可以改善和修飾其官能團，從而能夠以較高的吸附能力去除重金屬離子。

3.2.3 膽固醇吸收能力 我國血脂異常的人群達2 億多，其中高膽固醇對人體健康影響最大。由于膽固醇升高導(dǎo)致脂質(zhì)在動脈內(nèi)壁沉積，過量的膽固醇引發(fā)肥胖、肝硬化、心血管疾病等多種疾病，嚴(yán)重威脅人們的健康[59]。攝入膳食纖維是有效降低膽固醇的方法之一，有學(xué)者[60]發(fā)現(xiàn)通過蒸汽爆破處理研制的亞麻籽膠具有多種有益作用，包括減輕體重，降低體脂含量、總甘油三酯和低密度脂蛋白膽固醇水平，以及重建微生物群。說明蒸汽爆破改善后原料具有高品質(zhì)營養(yǎng)成分、更好的功能特性等獨特優(yōu)勢，還能發(fā)掘具有潛在功能特性的活性物質(zhì)。Liu 等[61]優(yōu)化蒸汽爆破條件后對刺梨殘留物處理，SDF 產(chǎn)率達到15.82%，顯著高于未處理的刺梨渣（9.31%）。通過IDF和SDF 在模擬胃（pH2.0）和腸道（pH7.0）環(huán)境中的膽固醇吸附能力實驗，表明蒸汽爆破處理破壞了刺梨渣中SDF 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，表面極性基團暴露，有利于其對膽固醇的吸附，并發(fā)現(xiàn)膽固醇吸附能力受到系統(tǒng)pH 的影響，在小腸環(huán)境更有利于膳食纖維吸附膽固醇[62]，隨著pH 的增加，膳食纖維分子中的羧基被解離并轉(zhuǎn)化為羧基陰離子（RCOO·），與膽固醇分子具有較強的結(jié)合能力，從而增強了膳食纖維的膽固醇吸附能力。由此可見，蒸汽爆破處理可以有效地提高原料中吸附膳食纖維的產(chǎn)量和膽固醇吸收特性。

4 膳食纖維的應(yīng)用

4.1 膳食纖維在烘焙食品中的應(yīng)用

隨著研究的不斷發(fā)展，越來越多的功能成分被加入到面包、餅干等日常烘焙和其它面類產(chǎn)品中，以提高它們的營養(yǎng)價值。而蒸汽爆破處理是提高原料在食品工業(yè)中的生物活性和可加工性的潛在方法[63]。

蒸汽爆破預(yù)處理不僅能提高原料中可溶性膳食纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)，還可增強原料的加工性能，提高形態(tài)、口感和組織狀態(tài)等感官品質(zhì)[64]。有學(xué)者[65]通過對生秋葵種子面粉進行蒸汽爆破預(yù)處理來制作餅干，發(fā)現(xiàn)蒸汽爆炸對秋葵籽中膳食纖維、總酚類物質(zhì)和脂質(zhì)的釋放有顯著的促進作用。添加秋葵籽膳食纖維的餅干中的快速消化淀粉含量隨著蒸汽爆破嚴(yán)重程度的增加而降低，而緩慢消化淀粉和抗性淀粉含量分別提高40.92%和9.06%，不僅可維持餐后血糖穩(wěn)態(tài)，改善葡萄糖耐量，還可降低餐后胰島素分泌，提高機體對胰島素敏感性。Kong 等[66]研究發(fā)現(xiàn)蒸汽爆破提高了全麥粉的蛋白質(zhì)消化率、淀粉消化率和酚類物質(zhì)含量，改善了溶劑保留能力值，凝膠強度有增加的趨勢，但影響了全麥粉的顏色質(zhì)量，并產(chǎn)生了更多的褐變化合物。

由此可見，蒸汽爆破預(yù)處理對烘焙原料有積極的作用，在其過程中會發(fā)生美拉德反應(yīng)，焦糖化反應(yīng)[67]，改變產(chǎn)品感官及品質(zhì)。

4.2 膳食纖維在谷物食品中的應(yīng)用

目前，未經(jīng)任何處理的谷物在性能，口感方面不被人們廣泛接受，限制了谷物在食品加工中的利用。為了進一步提高產(chǎn)品的可食用性，與其他預(yù)處理相比，蒸汽爆破預(yù)處理更高效、更綠色的特點引起人們廣泛關(guān)注。

蒸汽爆破改性是一種相對較新且正在發(fā)展的方法，它通過自蒸發(fā)導(dǎo)致植物中大部分揮發(fā)性分子的置換，使用蒸汽作為介質(zhì)來萃取，能夠保持更好的品質(zhì)和更高的提取率。根據(jù)Wang 等[64]研究發(fā)現(xiàn)，蒸汽爆破可促進麥麩不溶性膳食纖維轉(zhuǎn)化為可溶性膳食纖維，打破麥麩細胞壁致密結(jié)構(gòu)，得到粒徑更小、細胞壁破損更高的麥麩粉，促進類黃酮和酚類化合物的溶解，阿拉伯木聚糖和可溶性膳食纖維含量分別為13.95%和7.47%，比未處理樣品提高了1567.42%和241.75%。不僅如此，谷物淀粉的消化率較低和加工性能差，導(dǎo)致利用率較低，無法充分利用，資源浪費，但蒸汽爆破能提高原料利用率，并提高淀粉的消化率和流變性能。有學(xué)者通過蒸汽爆破預(yù)處理糙米粉，發(fā)現(xiàn)蒸汽爆破預(yù)處理改變了糙米粉的營養(yǎng)成分、理化性質(zhì)和流變特性，提高了凝膠化程度，蒸汽爆破處理的原料中的快速消化淀粉和抗性淀粉分別從34.95%和16.05%增加到41.56%和34.52%，并發(fā)現(xiàn)經(jīng)蒸汽爆破處理的糙米粉因熱力跟機械作用改善了原料的流變特性和糊化程度，更易于消化，并使其具有了良好的口感[66]。

蒸汽爆破預(yù)處理不僅可以提高谷物中膳食纖維的提取率，還使其流變特性和糊化程度也有所改善，組織、口感更優(yōu)質(zhì)，在谷物食品中具有巨大的應(yīng)用潛力，是食品工業(yè)中一種很有前途的環(huán)保型技術(shù)。

4.3 膳食纖維在廢棄資源中的應(yīng)用

生活中，果蔬廢棄物是廉價的可綜合利用資源，如玉米芯、甘蔗皮、菠蘿皮等。但由于技術(shù)的限制，在加工過程中產(chǎn)生過量副產(chǎn)物，難以綜合開發(fā)利用，然而蒸汽爆破改性技術(shù)為廢棄物資源的再利用提供了新的思路。最近，通過從富含木聚糖的原料中制備低聚木糖的路徑被人們廣泛關(guān)注。Brenelli 等[68]發(fā)現(xiàn)甘蔗皮中高達35%（w/w）的初始木聚糖可作為高市場價值的低聚木糖回收。并通過蒸汽爆破預(yù)處理可有效地生產(chǎn)木二糖、木三糖，通過酶水解方法產(chǎn)生的可發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)量高達78%。

除此之外，適當(dāng)?shù)恼羝铺幚韽U棄資源有利于獲得更多、品質(zhì)更高的膳食纖維。胡瑩瑩等[31]以香蕉花廢棄物作為原料，利用蒸汽爆破技術(shù)進行處理，通過對其膳食纖維吸附能力、還原能力的評價，發(fā)現(xiàn)香蕉花可溶性膳食纖維的得率提高到2.23 g/100 g，理化性質(zhì)和功能特性都有一定程度上的提高。說明蒸汽爆破處理可以提高膳食纖維品質(zhì)，可增加其生物活性。

綜上，蒸汽爆破技術(shù)在一定程度上提高了廢棄資源的利用率，提高活性物質(zhì)含量與品質(zhì)，為產(chǎn)業(yè)提供新思路，新的商業(yè)鏈，可廣泛應(yīng)用于食品領(lǐng)域，推動了副產(chǎn)物加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為增加其利用價值和擴大產(chǎn)品適用范圍提供了研究方向。

5 結(jié)語

膳食纖維是一種多糖類物質(zhì)，具有減脂、調(diào)節(jié)腸道微生物等功效，在食品中擁有廣泛的前景，但大部分原料中可溶性膳食纖維含量較少，無法達到優(yōu)質(zhì)膳食纖維的水平，無法充分利用，限制了膳食纖維在食品中的開發(fā)和利用。然而，研究者們發(fā)現(xiàn)蒸汽爆破技術(shù)可以提高膳食纖維品質(zhì)，改善食品的質(zhì)構(gòu)和風(fēng)味，提高功能成分含量[69-70]。近年來對蒸汽爆破的研究已取得了較大進展，并廣泛應(yīng)用于烘焙食品、谷物食品、廢棄資源再利用等領(lǐng)域中，具有綠色、環(huán)保、可持續(xù)的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)價值最大化[71]。但目前蒸汽爆破技術(shù)的應(yīng)用仍存在部分不足：a.在蒸汽爆破預(yù)處理過程中，通常會用酸、堿等輔助加工，原料有被污染的風(fēng)險；b.蒸汽爆破預(yù)處理后的活性成分受設(shè)備條件、爆破強度等因素控制，無法實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用；c.蒸汽爆破的條件對不同原料提取的膳食纖維理化性質(zhì)、功能性質(zhì)影響尚不明確。

針對以上問題，可以重點研究以下方面：a.深入研究蒸汽爆破技術(shù)協(xié)同不同的物理手段輔助加工原料，并開展動物實驗確定其毒性、功能性等，提高安全性和綜合利用性；b.研究適合產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的加工工藝，提高蒸汽爆破制備的膳食纖維在食品領(lǐng)域（面包、功能性飲料、代餐粉）的應(yīng)用；c.研究不同原料經(jīng)蒸汽爆破處理后，提取的膳食纖維的功能性質(zhì)，吸附性、抗氧化性、離子交換能力等在不同壓力、維壓時間、水分活度等條件下的變化規(guī)律。總之，蒸汽爆破技術(shù)能夠提高廢棄物利用度，推動原料綜合開發(fā)利用，也勢必會為食品領(lǐng)域的拓展和健康產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用提供有力的技術(shù)支持。