細菌纖維素在食品和面膜中的應用研究進展

胡佳琪++汪思維++曾志濤++占萌++汪康容++吳進菊

摘 要：細菌纖維素是一種新型納米材料，它具有超強的持水性和透水、透氣性，而且抗拉強度大，凝膠性能好，穩定性高，不容易被人體消化、吸收，有較強的生物適應性和生物可降解性，因此，它被廣泛應用于食品、化妝品、紡織和醫用材料等各個領域。簡要介紹了細菌纖維素在食品和面膜中的應用情況，以期為日后的相關工作提供參考。

關鍵詞：細菌纖維素；食品；面膜；納米材料

中圖分類號：O636.1+1 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.002

細菌纖維素（Bacterial Cellulose，BC）是微生物經液態基質發酵而成的細胞外纖維素，它是經由細菌而產生的。細菌纖維素是1886年由英國科學家Brown發現的，他在靜置培養木醋桿菌時發現其表面形成了一層凝膠狀薄膜。經過分析，這層薄膜的成分為纖維素。后來研究發現，很多種菌屬細菌都能通過發酵生成纖維素，比如醋酸菌屬（Acetobacter）、土壤桿菌屬（Agrobacterium）、氣桿菌屬（Aerobacter）、根瘤菌屬（Rhizobium）、固氮菌屬（Azotobacter）、產堿菌屬（Alcaligenes）、無色桿菌屬（Achromobacter）、假單胞菌屬（Pseudomonas）和八疊球菌屬（Sarcina）等。

1 細菌纖維素的結構及其特性

細菌纖維素是葡萄糖以β-1，4糖苷鍵鏈接而成的高分子化合物，其結構與植物纖維素相似。但是，與植物纖維素相比，細菌纖維素不含半纖維素、木質素等其他雜質，是由100%的纖維素組成，具有較高的純度和結晶度，而且提純過程簡單。該纖維是由直徑為3～4 nm的微纖先組合成40～60 nm的纖維束，然后纖維束相互交織成發達的超精細網絡。

2 細菌纖維素的應用

2.1 在食品中的應用

由于細菌纖維素具有親水性、持水性、黏稠性、凝膠性、穩定性和完全不被人體消化等特點，所以，它作為食品基料被應用于肉制品、乳制品、飲料和果凍等食品中。

2.1.1 在椰果方面的應用

椰果又被稱為椰纖果、椰子納塔和高纖椰果，它是通過微生物的液態發酵在液體表面形成的凝膠膜狀物，主要成分是纖維素。其外形與嫩椰肉很像，并且最常用的發酵原料是椰子汁，因此，在國內又被稱為“椰果”，在國外被稱為“Nata”。椰果持水性好，呈半透明凝膠狀，口感爽滑、脆嫩、細膩而富有彈性，常以塊狀或類似于果肉的形狀加入果凍、飲料和罐頭等食品中，深受消費者的喜愛。

2.1.2 在乳制品中的應用

將細菌纖維素添加到酸奶中，可以改善酸奶的品質，提高酸奶的保健功能。付莉等人將細菌纖維素搗碎后加入牛奶中發酵制作酸奶時發現，與普通酸奶相比，加入細菌纖維素的酸奶口感順滑，凝固狀態也有了很大的改善。羅玲泉等人將蘆薈和椰果兩種顆粒結合起來，利用兩種顆粒中的營養價值和保健等互補優勢開發了一款雙果型果粒酸乳，優化配方后得到了最佳感官品質和穩定性很好的產品。張基亮等人研究發現，細菌纖維素能提高肥胖小鼠血清中高密度脂蛋白膽固醇的數值，降低甘油三酯、總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇的數值。由此可知，細菌纖維素具有減肥和預防肥胖并發癥的作用。另外，在制作酸奶時，按照牛奶質量的3%添加平均粒徑為0.1 cm的細菌纖維素顆粒，可以很好地改善酸奶的彈性、內聚性等，同時，細菌纖維素還可以幫助營養性肥胖型小鼠減肥，有很好的實用效果。

因為細菌纖維素具有很多特點，所以，將其加入冰淇淋中可以提高其抗融性和融化特性，增強其保鮮度。薛璐等人研究發現，細菌纖維素可以替代黃原膠、卡拉膠等穩定劑添加到冰淇淋中，從而有效地改善冰淇淋的口感，使其散發出香甜味。另外，細菌纖維素冰淇淋的抗融性和融化特性比較理想，融化率為21.7%，膨脹率為67%.邵偉等人將細菌纖維素作為主要原料加工制成風味獨特、富含細菌纖維素的冰淇淋，不僅有利于其凝固和保鮮，還提高了其抗融性，減少了其熱量，增強了其適口感和滑膩感。另外，周劍忠等人研究發現，當細菌纖維素在冰淇淋中的添加量為1 kg/t（干重計）時，其開始融化的時間明顯比用海藻酸鈉、明膠、瓜爾豆膠、黃原膠和羧甲基纖維素等單體膠制成的冰淇淋晚。由此可知，細菌纖維素能夠有效提高冰淇淋的抗融性和抗熱沖擊性，防止冰淇淋在貯藏過程中收縮、變形。

2.1.3 在飲料中的應用

因為細菌纖維素具有獨特的性質，所以，常常被應用在飲料制作的過程中。通過對茶葉提取液進行細菌纖維素發酵，飲品中不僅保留了茶葉原有的營養成分，還產生了許多對人體有益的細菌纖維素，進一步增強了茶飲料的保健作用。邵偉等人將巴氏醋桿菌、保加利亞乳桿菌和啤酒酵母按照2∶1∶1的比例混合發酵制備細菌纖維素綠茶發酵飲料，在32 ℃下發酵6 d，發酵液澄清、透明，酸甜可口，而且制作工藝簡單，生產成本低。

2.1.4 在肉制品中的應用

因為細菌纖維素不能被人體消化，所以，它成為了很好的脂肪代替品。應用它不僅可以減少產品中的熱量，還能提高其保健功能。薛璐等人研究發現，用大豆乳清發酵獲得的細菌纖維素可以部分，甚至完全替代肉腸中的肥肉，而用細菌纖維素制作的肉腸，其外觀和口感等與普通肉腸沒有明顯差別，但熱量卻減少了28%～56%.將卡拉膠與細菌纖維素配合使用，可以使肉腸有更好的口感和組織狀態。另外，邵偉將細菌纖維素添加到發酵香腸中，不僅改善了其口感，還增強了其保健功能。由此可知，新品香腸具有一定的市場開發潛力。

2.2 在面膜中的應用

隨著社會經濟的發展，人們對美的要求也越來越高，特別是女性，越來越重視個人膚質的保養，而面膜已經成為了常見的護膚品之一。面膜是涂或敷于人體皮膚表面，經過一段時間后揭離、擦洗或保留，能起到集中護理或清潔作用的產品。根據面膜的材質，可將其分為粉末調和面膜、高嶺土面膜、無紡布面膜和蠶絲面膜。由于無紡布面膜和蠶絲面膜使用后直接揭離即可，無需再清潔臉部，所以，它備受廣大消費者的青睞。在貼式面膜中，面膜的貼合度是判定美容效果的關鍵因素之一。

細菌纖維素呈精細的三維網狀結構，具有極強的親水力和持水能力、良好的生物相容性、生物可降解性、無污染等特點，所以，可將其作為面膜的載體。含有細菌纖維素的面膜與無紡布面膜、蠶絲面膜相比，對親水性小分子的吸附能力要求比較高，對疏水性小分子的吸附能力要求比較低；1.0～1.5 mm厚度的細菌纖維素膜在20～30 min內的傳遞效果最好，能將較多的營養物質輸送到皮膚，具有較強的功效性。因此，在制備面貼膜時，含有細菌纖維素的面膜的性能要優于其他材質的面膜，它具有良好的應用前景。王蕾等人在BC面膜的基礎上進一步研究了透明質酸—細菌纖維素生物面膜。該面膜為“上致密、下疏松”的雙層結構，比細菌纖維素和無紡布面膜更貼合，而且不易變形，能保有其孔洞結構，抗拉力也比無紡布面膜好，剝離強度則遠遠高于無紡布面膜，面膜手感更柔軟，貼膚度和鎖水力更強。

3 發展前景

目前，我國相關單位主要是將細菌纖維素作為椰果應用在食品中，它在其他方面的應用還處于初步發展階段，工業化生產中還面臨很多問題。另外，我國細菌纖維素產量低、成本高、品種少，這嚴重制約了其產業化發展。因此，相關部門要加大這方面的研究力度，增加資金投入，以實現細菌纖維素產品的產業化發展，有效提高細菌纖維素的經濟價值和社會價值。

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〔編輯：白潔〕