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(wú)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)”而長(zhǎng)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(yíng)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(duì)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(duì)于產(chǎn)品領(lǐng)域的拓展和和功能性產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)具有重要意義。目前，蒸汽爆破技術(shù)在農(nóng)作物及殘?jiān)Y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?jiān)Y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(shí)現(xiàn)的爆炸過(guò)程對(duì)原料進(jìn)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?cè)蟽?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(jìn)活性成分的釋放[9]（如圖1 所示），對(duì)于纖維原料，高溫會(huì)使纖維原料軟化，削弱纖維素之間的粘連，通過(guò)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(duì)原料的嚴(yán)重程度取決于壓力、溫度、維壓時(shí)間等，嚴(yán)重程度對(duì)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(huì)有交互作用，當(dāng)溫度升高時(shí)，反應(yīng)速率得到提升，從而縮短維壓時(shí)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(jìn)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(qiáng)，從而達(dá)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(wèn)題，節(jié)省原料預(yù)處理時(shí)間，又解決了原料中活性物質(zhì)提取率低的問(wèn)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(jī)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(guò)程中膳食纖維結(jié)構(gòu)的改變、功能性質(zhì)等方面進(jìn)行分析，并綜述了近年來(lái)蒸汽爆破預(yù)處理對(duì)膳食纖維及功能性質(zhì)的影響研究進(jìn)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(kāi)發(fā)和綜合利用提供新的思路。

1 蒸汽爆破對(duì)膳食纖維含量的影響

Hugh Trowell 于1972 年首次提出了“膳食纖維”營(yíng)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）?？扇苄陨攀忱w維主要是植物細(xì)胞的儲(chǔ)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(dòng)，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(yíng)養(yǎng)物質(zhì)[15]，被認(rèn)為是腸道微生物群營(yíng)養(yǎng)的主要來(lái)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(guò)直接或者間接方式利用膳食纖維產(chǎn)生對(duì)人體有益的代謝物，促進(jìn)產(chǎn)酸細(xì)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(wú)毒而被用作未來(lái)合成增稠劑的替代品，能夠降低化學(xué)增稠劑對(duì)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(guò)調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá)、脂代謝相關(guān)激素分泌、改變攝食者腸道微生物組成來(lái)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(lán)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(huì)對(duì)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(lái)研究發(fā)展的方向。

1.1 蒸汽爆破對(duì)可溶性膳食纖維含量的影響

評(píng)價(jià)膳食纖維功能特性的一個(gè)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(dá)到10%以上時(shí)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(lái)源膳食纖維中可溶性膳食纖維含量?jī)H為3%～4%[23-24]，需要通過(guò)適當(dāng)?shù)奈锢砘蚧瘜W(xué)手段進(jìn)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(duì)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(xì)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(píng)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(shí)，甘薯渣可溶性膳食纖維含量達(dá)到22.59%±0.35%，比未處理時(shí)增加了18.78%[27]。Li等[28]通過(guò)蒸汽爆破處理豆渣，發(fā)現(xiàn)在壓力為1.5 MPa，維壓時(shí)間30 s 的條件下，可溶性膳食纖維含量比對(duì)照組增加了26 倍，而當(dāng)蒸汽爆破強(qiáng)度過(guò)強(qiáng)時(shí)，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(shì)，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(duì)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(duì)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(dá)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(wú)顯著變化，在蒸汽爆破預(yù)處理過(guò)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(guò)對(duì)單糖組成測(cè)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(shí)，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(huì)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(duì)高粱秸稈進(jìn)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(shí)，強(qiáng)大的剪切力使半纖維素開(kāi)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(duì)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(lái)觀察微結(jié)構(gòu)，在高溫高壓的條件下，具有強(qiáng)滲流力的水蒸汽穿透植物原料內(nèi)部細(xì)胞，爆炸減壓會(huì)使大部分水蒸汽迅速膨脹，產(chǎn)生強(qiáng)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(shí)在表面形成孔隙[37,41]。Aruna 等[42]研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)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(shuō)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(guò)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(duì)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(huì)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(jī)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(duì)甘薯渣[45]、小麥麩皮[46]等原料進(jìn)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(jiàn)，植物原料在高溫高壓瞬時(shí)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(duì)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(duì)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(guò)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(duì)膳食纖維的開(kāi)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(kuò)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(guò)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(diǎn)，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(duì)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(zhǎng)保質(zhì)期[17]。Liang等[26]通過(guò)蒸汽爆破對(duì)蘋(píng)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(duì)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(qiáng)度的增加，膨脹能力，油、水的保持能力下降，是因?yàn)檫^(guò)強(qiáng)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(shuō)明要針對(duì)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(lèi)物質(zhì)、膳食纖維、黃酮類(lèi)物質(zhì)等均為植物中的抗氧化劑[51]?？寡趸芰赏ㄟ^(guò)DPPH 自由基清除率、ABTS+自由基清除率以及FRAP 還原能力等來(lái)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(guò)蒸汽爆破處理的高原大麥麩皮可溶性膳食纖維擁有更強(qiáng)的自由基清除能力[52]。然而膳食纖維可以作為腸道遠(yuǎn)端結(jié)合酚類(lèi)物質(zhì)的載體，Zhang 等[53]通過(guò)在體外模擬胃腸道消化和結(jié)腸發(fā)酵的實(shí)驗(yàn)過(guò)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(méi)食子酸、對(duì)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(guò)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(lèi)物質(zhì)表現(xiàn)出較強(qiáng)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(duì)酚類(lèi)物質(zhì)的影響機(jī)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(lái)，蒸汽爆破技術(shù)為食品和藥品植物原料改性增強(qiáng)其抗氧化能力和細(xì)胞抗增殖能力提供了新的思路。

3.2.2 陽(yáng)離子交換作用 最大陽(yáng)離子結(jié)合能力是膳食纖維的結(jié)合位點(diǎn)（包括物理和化學(xué)結(jié)合位點(diǎn)）都被金屬陽(yáng)離子飽和的水平，該參數(shù)可以用來(lái)表示結(jié)合的重金屬離子的最大量，可用于評(píng)價(jià)膳食纖維對(duì)金屬陽(yáng)離子的親和力[55]。通過(guò)改性具有吸附性的原料或開(kāi)發(fā)負(fù)載材料，提高吸附劑的穩(wěn)定性和吸附能力。陽(yáng)離子結(jié)合能力依賴于幾個(gè)官能團(tuán)，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(tuán)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(shí)間、起始金屬含量的減小，對(duì)脫除效果的影響較大。羧基，氨基等官能團(tuán)是陽(yáng)離子交換能力相關(guān)的主要官能團(tuán)，膳食纖維通過(guò)改性后具有較高的比表面積和大量的反應(yīng)基團(tuán)，可獲得良好的吸附性能。當(dāng)pH 增加時(shí)，羧基被解離成羧基陰離子（RCOO·），與有毒陽(yáng)離子的相互作用更強(qiáng)，導(dǎo)致膳食纖維與陽(yáng)離子的結(jié)合能力更高。Wang 等[57]通過(guò)胃腸道模擬實(shí)驗(yàn)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(duì)三種有毒陽(yáng)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(duì)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(guò)對(duì)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(yáng)離子交換能力，研究表明，交換能力的強(qiáng)弱與具有離子交換能力的功能基團(tuán)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(tuán)，從而具有更強(qiáng)的吸附能力[58]。由此可見(jiàn)，蒸汽爆破技術(shù)可以改善和修飾其官能團(tuán)，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(guó)血脂異常的人群達(dá)2 億多，其中高膽固醇對(duì)人體健康影響最大。由于膽固醇升高導(dǎo)致脂質(zhì)在動(dòng)脈內(nèi)壁沉積，過(guò)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(guò)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(shuō)明蒸汽爆破改善后原料具有高品質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分、更好的功能特性等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，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(duì)刺梨殘留物處理，SDF 產(chǎn)率達(dá)到15.82%，顯著高于未處理的刺梨渣（9.31%）。通過(guò)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(shí)驗(yàn)，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(tuán)暴露，有利于其對(duì)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(qiáng)的結(jié)合能力，從而增強(qiáng)了膳食纖維的膽固醇吸附能力。由此可見(jiàn)，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(lái)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(lèi)產(chǎn)品中，以提高它們的營(yíng)養(yǎng)價(jià)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(qiáng)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(guò)對(duì)生秋葵種子面粉進(jìn)行蒸汽爆破預(yù)處理來(lái)制作餅干，發(fā)現(xiàn)蒸汽爆炸對(duì)秋葵籽中膳食纖維、總酚類(lèi)物質(zhì)和脂質(zhì)的釋放有顯著的促進(jìn)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(jī)體對(duì)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(lèi)物質(zhì)含量，改善了溶劑保留能力值，凝膠強(qiáng)度有增加的趨勢(shì)，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(jiàn)，蒸汽爆破預(yù)處理對(duì)烘焙原料有積極的作用，在其過(guò)程中會(huì)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(jìn)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(diǎn)引起人們廣泛關(guān)注。

蒸汽爆破改性是一種相對(duì)較新且正在發(fā)展的方法，它通過(guò)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(lái)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(jìn)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(xì)胞壁致密結(jié)構(gòu)，得到粒徑更小、細(xì)胞壁破損更高的麥麩粉，促進(jìn)類(lèi)黃酮和酚類(lèi)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(wú)法充分利用，資源浪費(fèi)，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(guò)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(yíng)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(jī)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(jià)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(guò)程中產(chǎn)生過(guò)量副產(chǎn)物，難以綜合開(kāi)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(guò)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(dá)35%（w/w）的初始木聚糖可作為高市場(chǎng)價(jià)值的低聚木糖回收。并通過(guò)蒸汽爆破預(yù)處理可有效地生產(chǎn)木二糖、木三糖，通過(guò)酶水解方法產(chǎn)生的可發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)量高達(dá)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(jìn)行處理，通過(guò)對(duì)其膳食纖維吸附能力、還原能力的評(píng)價(jià)，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(shuō)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(dòng)了副產(chǎn)物加工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為增加其利用價(jià)值和擴(kuò)大產(chǎn)品適用范圍提供了研究方向。

5 結(jié)語(yǔ)

膳食纖維是一種多糖類(lèi)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(wú)法達(dá)到優(yōu)質(zhì)膳食纖維的水平，無(wú)法充分利用，限制了膳食纖維在食品中的開(kāi)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(lái)對(duì)蒸汽爆破的研究已取得了較大進(jìn)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(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)價(jià)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(guò)程中，通常會(huì)用酸、堿等輔助加工，原料有被污染的風(fēng)險(xiǎn)；b.蒸汽爆破預(yù)處理后的活性成分受設(shè)備條件、爆破強(qiáng)度等因素控制，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用；c.蒸汽爆破的條件對(duì)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(duì)以上問(wèn)題，可以重點(diǎn)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(kāi)展動(dòng)物實(shí)驗(yàn)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(shí)間、水分活度等條件下的變化規(guī)律?？傊?，蒸汽爆破技術(shù)能夠提高廢棄物利用度，推動(dòng)原料綜合開(kāi)發(fā)利用，也勢(shì)必會(huì)為食品領(lǐng)域的拓展和健康產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與應(yīng)用提供有力的技術(shù)支持。