食源性多糖在食品加工中的應用場景及策略分析

Analysis of Application Scenarios and Strategies of FoodDerived Polysaccharides in Food Processing

XIE Wenjing （CollegeofPharmacy， GansuMedical College，Pingliang744ooo，China）

Abstract： Food-derived polysaccharides，as natural biological macromolecular compounds， exhibit unique functionalcharacteristicsand broadapplication prospects in thefieldoffood processng.This paperanalyzes thecore role of food-derived polysaccharides in scenarios such as food packaging and preservation，improving fod texture and taste，and enhancing food nutritional value. It also proposes strategies such as optimizing extraction processes， strengthening quality control，and promoting product innovation and research and development in response to the technical botlenecks existing incurrent applications，withtheaimofproviding theoreticalreferences forthe efficient development and industrial application of food-derived polysaccharides.

Keywords： food-derived polysaccharides; food processing; functional properties; quality control

在健康消費浪潮席卷全球的當下，消費者對食品的需求已從單一的飽腹功能轉(zhuǎn)向追求天然、營養(yǎng)與功能性的深度融合。傳統(tǒng)食品添加劑因安全性問題頻遭質(zhì)疑，促使食品行業(yè)加速尋找天然、綠色的替代成分。食源性多糖憑借來源廣泛、生物相容性高、功能多樣等特性，成為行業(yè)關注焦點。同時，“雙碳”目標與綠色發(fā)展理念的推進，促進食品產(chǎn)業(yè)向可持續(xù)方向轉(zhuǎn)型。在此背景下，食源性多糖在食品加工及包裝領域的綠色應用潛力日益凸顯，為產(chǎn)業(yè)升級提供了新路徑。本文分析了食源性多糖在食品加工中的應用，以期為未來食源性多糖在食品加工領域的新興應用提供理論參考。

1食源性多糖概述

食源性多糖是從天然食物原料中提取或純化得到的高分子碳水化合物，廣泛存在于植物細胞壁、微生物胞外分泌物及動物結(jié)締組織中，是生物體能量儲存與結(jié)構支撐的重要物質(zhì)基礎[]。這類天然大分子因獨特的化學結(jié)構和生物活性，在食品科學、營養(yǎng)健康及生物醫(yī)藥領域展現(xiàn)出重要價值。其來源多樣，涵蓋谷物、藻類、菌菇、果蔬及甲殼類動物等，通過物理或生物技術手段可獲取不同功能特性的多糖組分，如果膠、 β- 葡聚糖、殼聚糖等。這些生物大分子在人體內(nèi)可發(fā)揮膳食纖維的生理調(diào)節(jié)作用，通過調(diào)節(jié)腸道菌群平衡、增強免疫應答、延緩碳水化合物吸收等機制維持機體穩(wěn)態(tài)[2-3]

2食源性多糖在食品加工中的應用場景

2.1食品包裝與保鮮

在可持續(xù)發(fā)展理念驅(qū)動下，食源性多糖因其可降解性與成膜特性，正重塑食品包裝材料的技術格局。食源性多糖具有無毒無害、易降解的優(yōu)點，既可以單獨作為一種食品包裝材料，也可以與其他物質(zhì)復合發(fā)揮作用。海藻酸鈉、卡拉膠、果膠等是天然來源的多糖可食膜原料[4。其中，海藻酸鈉基薄膜通過鈣離子交聯(lián)形成致密結(jié)構，既能降低水分蒸發(fā)速率，又可響應環(huán)境濕度變化調(diào)節(jié)透氣性，特別適用于呼吸作用旺盛的食用菌和鮮肉保鮮[5]。此外，智能型多糖包裝材料的研發(fā)取得突破性進展，如再生纖維素膜可通過緩慢釋放活性成分，在肉類貯藏期間持續(xù)清除自由基[；纖維絲及其衍生物可用于制作可食性食品包裝膜[7]。在保鮮方面，食源性多糖的保鮮機理涉及物理屏障與生物活性雙重作用路徑。在肉制品保鮮領域，殼聚糖與乳清蛋白共價交聯(lián)形成的復合膜不僅具有優(yōu)異的抑菌性能，而且其表面的正電荷特性可中和脂質(zhì)氧化產(chǎn)生的自由基[8]。對于高水分活度食品，魔芋葡甘聚糖通過結(jié)合游離水分子降低體系水分活度，從而抑制微生物增殖代謝。此外，部分多糖的抗氧化活性與其還原性末端基團密切相關，如海帶多糖中的硫酸基團可通過電子轉(zhuǎn)移機制淬滅單線態(tài)氧，在油炸食品中有效阻斷油脂氧化鏈式反應。

2.2食品質(zhì)地與口感改善

食源性多糖的凝膠特性源于其分子間復雜的物理化學作用，氫鍵網(wǎng)絡的形成與離子橋聯(lián)效應共同構建出具有特定流變特性的三維結(jié)構。在低溫凝膠體系中，卡拉膠被廣泛應用于食品加工領域。其具有良好持水能力，可保持面包的柔軟濕潤，也常被作為增稠劑用于低鹽面條的加工。此外，卡拉膠還能夠賦予果凍類產(chǎn)品獨特的彈性與咀嚼感[。對于熱致凝膠體系，淀粉顆粒在烘焙過程中的糊化膨脹行為至關重要。直鏈淀粉的重新排列形成剛性骨架，支鏈淀粉的側(cè)鏈纏繞可使其柔軟質(zhì)地，這種微觀結(jié)構使得面包內(nèi)部形成均勻蜂窩狀孔隙[1]。纖維素衍生物在面制品中的應用則通過調(diào)控面筋網(wǎng)絡交聯(lián)密度，既能增強面條的拉伸強度，又可改善速凍面點的抗凍裂性能。通過精準控制食源性多糖種類、濃度及加工參數(shù)，食品工程師能夠?qū)崿F(xiàn)對產(chǎn)品質(zhì)構的多維度調(diào)控，在硬度、黏著性、回彈性等指標間建立理想平衡點。

2.3食品營養(yǎng)價值提升

食源性多糖的營養(yǎng)增效作用不僅體現(xiàn)在其固有的膳食纖維屬性，更在于其與食品基質(zhì)的協(xié)同互作機制。抗性糊精等低分子量多糖在腸道內(nèi)可選擇性促進雙歧桿菌增殖，通過調(diào)節(jié)菌群代謝產(chǎn)生短鏈脂肪酸，從而增強宿主免疫機能。在復合營養(yǎng)強化食品中，香菇多糖與蛋白質(zhì)通過靜電吸附形成的復合物能夠提高氨基酸的生物利用率，同時減緩胃排空速率以延長飽腹感[。特定結(jié)構的多糖組分還表現(xiàn)出顯著的礦物元素螯合能力，如藻酸鹽對鈣離子的特異性結(jié)合既有利于促進骨骼健康，又可調(diào)控食品中礦物質(zhì)的釋放動力學過程。

3促進食源性多糖在食品加工中應用的策略

3.1采用新興提取技術并優(yōu)化純化工藝

提升食源性多糖的提取效率與功能活性需突破傳統(tǒng)工藝的局限性，構建多技術協(xié)同的綠色生產(chǎn)體系。 ① 針對植物原料的細胞壁抗降解特性，可引入脈沖電場預處理技術，通過瞬時高壓脈沖破壞細胞膜通透性，減少高溫或強溶劑對多糖結(jié)構的破壞；同步結(jié)合定向酶解技術，利用纖維素酶與果膠酶的協(xié)同作用精準裂解細胞壁多糖網(wǎng)絡，顯著提升目標組分的溶出率[12]。 ② 針對微生物發(fā)酵產(chǎn)多糖的分離純化，可開發(fā)雙水相萃取系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)聚乙二醇與硫酸銨的濃度梯度，實現(xiàn)多糖與菌體蛋白的高效分離，避免傳統(tǒng)離心法造成的活性損失。 ③ 針對多糖分子量分布不均的問題，可采用動態(tài)軸向壓縮色譜技術替代靜態(tài)層析柱，通過實時調(diào)節(jié)填料壓縮密度與流動相流速，精準截留不同分子量區(qū)間的多糖組分，確保終產(chǎn)物的均一性與穩(wěn)定性[13]。 ④ 純化工藝需強化脫色脫蛋白環(huán)節(jié)，設計串聯(lián)式離子交換樹脂吸附系統(tǒng)，利用陰離子樹脂捕獲色素分子、陽離子樹脂吸附殘留蛋白，同步完成雜質(zhì)去除與多糖回收，為后續(xù)功能化應用奠定基礎。

3.2建立嚴格的質(zhì)量標準，加強生產(chǎn)過程監(jiān)控

構建全鏈條質(zhì)量控制體系是保障食源性多糖產(chǎn)業(yè)化應用的核心路徑。 ① 原料篩選需建立多維評價指標，基于近紅外光譜技術快速檢測原料的含水率、多糖含量及污染物殘留，通過主成分分析篩選優(yōu)質(zhì)原料批次，從源頭控制產(chǎn)品一致性。 ② 生產(chǎn)過程需植入在線監(jiān)測裝置，在提取罐內(nèi)集成超聲波傳感器實時追蹤多糖溶出動力學，結(jié)合濁度監(jiān)測儀動態(tài)調(diào)整酶解時間與溫度參數(shù)；純化階段引入示差折光檢測器聯(lián)動自動餾分收集器，實現(xiàn)目標組分的高通量分選與雜質(zhì)剔除。 ③ 成品質(zhì)量標準應突破單一成分檢測的局限，構建功能導向的評價模型，采用流變儀測定多糖溶液的黏彈性模量，通過體外模擬消化實驗評估其益生元活性，結(jié)合細胞模型驗證免疫調(diào)節(jié)功能，形成理化特性與生物活性的雙重質(zhì)控標準。④ 建立區(qū)塊鏈溯源平臺，將原料產(chǎn)地、工藝參數(shù)、檢測結(jié)果等信息加密上鏈，確保質(zhì)量數(shù)據(jù)的不可篡改性，為下游食品企業(yè)提供可信賴的原料品質(zhì)背書。

3.3推動食源性多糖創(chuàng)新型產(chǎn)品開發(fā)

激發(fā)食源性多糖的開發(fā)應用潛力需以需求為導向，深化跨學科技術融合。 ① 針對健康食品領域，開發(fā)靶向遞送系統(tǒng)，利用多糖的pH值響應特性設計腸溶微膠囊、包埋益生菌或熱敏感營養(yǎng)素，使其在腸道特定區(qū)域定點釋放，提升功能性成分的生物利用率[14]。 ② 在質(zhì)構改良方向，構建多糖－蛋白共價復合體系，通過美拉德反應誘導分子間交聯(lián)，形成兼具乳化性與凝膠強度的新型食品基質(zhì)，用于植物基奶酪質(zhì)構模擬或低脂肉制品保水增效。 ③ 智能包裝領域可研發(fā)溫敏型多糖薄膜，整合納米纖維素增強力學性能，負載天然抗菌劑實現(xiàn)緩釋保鮮，同時嵌入比色傳感器實時顯示食品新鮮度，滿足生鮮物流的智能化需求。 ④ 探索高附加值應用場景，將硫酸化多糖用于口腔護理產(chǎn)品開發(fā)，利用其黏附性與抑菌活性構建口腔黏膜保護層；或?qū)⑵渑c生物活性玻璃復合制備骨修復材料，拓展其在醫(yī)用食品領域的應用。企業(yè)應通過產(chǎn)學研深度協(xié)作，加速實驗室成果向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化，形成覆蓋食品、醫(yī)藥、日化等多領域的復合型產(chǎn)品矩陣[15-17]

4結(jié)語

食源性多糖作為食品添加劑、包裝材料，既能改善食品質(zhì)地口感、提升營養(yǎng)價值、延長保質(zhì)期，又能推動綠色包裝進程。采取推廣應用新興提取技術、建立質(zhì)量標準、推動創(chuàng)新產(chǎn)品開發(fā)等策略，可進一步釋放食源性多糖的應用潛力。未來，隨著研究的持續(xù)深人與技術的迭代創(chuàng)新，食源性多糖有望在功能性食品開發(fā)、智能包裝等前沿領域得到廣泛應用，為食品工業(yè)注入新動能，助力構建更健康、綠色、可持續(xù)的食品產(chǎn)業(yè)體系。

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