我国酿造行业固态副产物中膳食纤维的提取及应用研究进展

应纪豪1,刘香君1,张瑞景1,郑应家2,王鸿彪3,张 洁4,曹敬华1,蔡凤娇1,徐 健1,*

(1.湖北工业大学生命科学与健康工程学院,工业发酵省部共建协同创新中心,发酵工程教育部重点实验室,湖北省酿造工艺与装备工程技术研究中心,湖北 武汉 430064;2.路德生物环保科技股份有限公司,湖北 武汉 430075;3.湖北苗仙聚生物科技有限公司,湖北 恩施 445512;4.湖北米婆婆生物科技股份有限公司,湖北 孝感 432000)

摘 要:近年来,全球对健康饮食的关注程度日益提高,膳食纤维作为重要的营养成分,逐渐受到食品工业领域的关注。我国作为世界酿造大国,酒糟、酱渣、醋糟等酿造固体副产物具有巨大的资源化利用潜力。然而,目前我国酿造副产物资源中膳食纤维利用效率较低,具体表现为提取效率低、资源浪费严重等现象。本文综述我国酿造行业固态副产物中膳食纤维来源、营养成分及其提取技术,总结膳食纤维的功能特性,并重点分析其在食品领域的应用潜力,为酿造固体副产物的高值化利用及酿造行业的可持续发展提供理论支撑。

关键词:酿造固体副产物;膳食纤维;提取技术;资源化利用

酿造业是全球食品加工产业的重要组成部分,其生产过程中会产生大量固体副产物。根据国家统计局及行业报告数据显示,2024年我国白酒、啤酒、食醋总产量分别为414.5万、3 521.3万 kL和480.0万 t,由此产生的白酒糟、啤酒糟、醋糟等固体副产物分别达到1 119.2万、704.3万、384.0万 t[1-2]。作为酿造副产物,酒糟、醋糟中含有丰富的粗蛋白质、粗纤维素、粗脂肪[3-4]。然而,目前大部分酿造副产物的资源化利用率较低,不仅造成资源浪费,还可能对环境产生负面影响。因此,对酿造固体副产物进行膳食纤维提取成为实现其资源高值化利用的核心路径。

膳食纤维是一类聚合度不低于3、无法在人体小肠内被内源消化酶水解吸收且对机体具备生理健康功效的碳水化合物聚合物[5],可采用物理、酶解或化学手段从食物原料中分离、提取或合成[6]。膳食纤维根据其物理化学特性和生理功能可分为可溶性膳食纤维(soluble dietary fiber,SDF)和不可溶性膳食纤维(insoluble dietary fiber,IDF)2种类型。二者协同发挥生理作用:SDF通过调节代谢和提供饱腹感促进人体健康[7];IDF则通过物理机械刺激作用维持肠道健康和正常的消化功能,共同保障人体的整体健康和代谢平衡[8-9]。

近年来,全球食品工业正经历向循环生物经济的转型,将农食副产物转化为高价值功能性成分已成为研究热点。酿造副产物作为食品工业固废的重要组成部分,其膳食纤维开发利用兼具环境效益与经济价值,目前相关研究成果仍缺乏系统性的整合与梳理。本文系统综述酒糟、酱渣、醋糟等酿造业主要固体副产物中膳食纤维组成、生理功能及其提取与加工技术,并分析其在食品工业中的应用前景,以期为未来的研究和产业开发提供参考。

1 酿造固体副产物的营养成分及来源

酒糟是酿酒过程中产生的固体副产物,主要包括白酒糟、啤酒糟、葡萄酒糟等(图1)。白酒糟中主要包含未发酵完全的高粱、小麦等谷物原料以及微生物的代谢产物[10]。啤酒糟又称麦糟,是啤酒生产的主要副产物,是大麦芽及辅料经糖化、煮沸过滤后产生的滤渣,主要由麦芽的种皮、外壳和少量未完全溶解的淀粉胚乳颗粒等组成。葡萄酒糟则是葡萄酒生产过程中压榨葡萄取汁后残留的固体废弃物,主要包括葡萄皮、葡萄籽和果梗等。可以看出,酒糟中膳食纤维主要来源于发酵原料的残渣,包括木质纤维素和果胶等成分。

图1 酿造固体副产物来源示意图
Fig.1 Schematic diagram of sources of solid-state brewing by-products

酱渣是酱油生产过程中产生的固体副产品,其形成主要与制曲和发酵过程中的酶解反应有关。酱渣中除蛋白质和淀粉被大量利用外,其他成分(如膳食纤维)利用率较低,并且有研究表明从酱油渣分离的发酵大豆膳食纤维中含有抑菌活性因子长链脂肪酸,作为发酵底物可抑制病原菌生长;同时,因含有的化学营养成分及特殊的表面微观结构,其可促进芽孢杆菌生长与定殖并形成生物膜,是一种优质的膳食纤维[11]。醋糟是食醋酿造过程的固体副产物,其组成与酿造原料、工艺密切相关。在固态发酵工艺中,醋糟主要由麸皮、谷糠、稻壳等填充辅料及原料残渣构成。传统上,醋糟常被用作饲料添加剂,或堆肥发酵制成有机肥或用于生产沼气,可实现能源回收。随着对膳食纤维生理功能的深入认知,醋糟的利用已逐步向膳食纤维的高值化开发利用方向延伸。

由表1可知,不同酿造固体副产物的组分差异显著。中性洗涤纤维方面,醋糟中质量分数((73.07±4.56)%)最高,浓香型酒糟((53.43±5.29)%)、啤酒糟((46.16±1.94)%)和酱香型酒糟((43.54±1.76)%)次之,质量分数集中在40%~55%之间;酱油渣((35.56±3.67)%)最低。酸性洗涤纤维方面,醋糟((50.04±4.94)%)和浓香型酒糟((45.93±3.76)%)中质量分数最高,二者酸性洗涤纤维占中性洗涤纤维比例均超过65%,说明其纤维组分以木质素、结晶态纤维素为主。粗纤维作为最基础的纤维指标,醋糟((28.32±5.61)%)、葡萄酒糟((28.50±2.29)%)与浓香型酒糟((28.57±3.10)%)粗纤维质量分数相近且处于较高水平,清香型酒糟((20.95±10.56)%)、酱油渣((17.46±0.97)%)、啤酒糟((17.35±1.77)%)与酱香型酒糟((17.12±2.06)%)粗纤维质量分数较低。这可能是由于在酿造过程中,微生物主要分解利用原料中的淀粉、糖分等可发酵成分,而纤维素、半纤维素及木质素等纤维类物质难以被有效降解,最终大量保留在副产物中。不同固体副产物的纤维含量差异则与酿造原料及工艺类型直接相关。

表1 不同酿造固体副产物常规营养成分组成[12-17]
Table1 Conventional nutritional compositions of different solid-state brewing by-products[12-17]

%组分酱油渣醋糟浓香型酒糟酱香型酒糟清香型酒糟啤酒糟葡萄酒糟干物质89.53±0.2590.96±1.4789.40±3.1888.70±2.30—91.10±1.34—粗蛋白26.65±0.6010.37±3.0216.75±1.6424.12±2.3018.33±4.3727.34±3.6911.62±1.75粗灰分12.44±0.057.73±3.969.91±2.0410.13±1.428.64±3.043.91±0.463.20±0.44中性洗涤纤维35.56±3.6773.07±4.5653.43±5.2943.54±1.76—46.16±1.94—酸性洗涤纤维28.77±2.2850.04±4.9445.93±3.7636.92±2.52—27.58±1.44—粗纤维17.46±0.9728.32±5.6128.57±3.1017.12±2.0620.95±10.5617.35±1.7728.50±2.29粗脂肪9.76±0.266.13±3.894.83±2.297.95±2.477.54±3.2710.21±1.628.00±0.65 NaCl8.80±0.01——————

注:—.未检测。

2 酿造固体副产物中膳食纤维的提取

目前,酿造固体副产物中膳食纤维提取技术主要包括物理法、化学法和生物法等。如表2所示,膳食纤维得率与原料关系密切。根据提取方法的不同,膳食纤维得率也有所差异,但可以明显看出,组合方法提取膳食纤维得率更高。

表2 膳食纤维的提取技术优缺点
Table2 Advantages and disadvantages of dietary fiber extraction technologies

提取方法原料SDF提取率/%优点缺点参考文献超声波处理酱油渣、黄秋葵酒渣4.01~9.65提取条件温和、保留功能特性、设备成本与参数控制要求高,对原操作简便且易实现标准化料预处理与杂质敏感[18-19]挤压膨化啤酒糟4.28~24.00改善膳食纤维结构与应用特性;设备成本高、参数调控复杂,高温工艺高效集成、适配规模化生产易导致营养损失与品质劣变[20-21]酸法柿子果酒残渣、葡萄皮渣6.07~8.90工艺简便易操作、适配工业化量产、产品纯度较高设备腐蚀严重、隐性成本高,存在溶剂残留、污染环境等缺点[22-23]碱法茅台酱香型酒糟、酱油渣、啤酒糟20.34~27.00杂质去除效率突出、产品纯度高、工艺简便可控、环境污染严重、废水处理成本高、适配规模化生产工艺参数敏感、稳定性把控难[24-26]酶法啤酒糟、青稞酒糟5.09~17.65该工艺反应条件温和、酶促催化专一性强,可定向酶制剂成本高、反应周期长、生产脱除体系中目标杂质组分,所得产物纯度较高效率偏低[16,27]发酵法啤酒糟8.98~23.76反应条件温和、适配复杂原料;可同步实现功能发酵周期长、生产效率偏低、菌种改性与附加值提升筛选与工艺控制难度大[28-29]微波辅助酸法葡萄皮渣22.17[30]超声波辅助碱法枸杞酒糟24.55[31]酶法结合碱法葡萄皮渣55.00[32]通过结合多种方法有效提高膳食纤维提取效率和设备投资导致初期成本高昂;纯度;具有较强的灵活性,能适配多种原料参数耦合复杂,优化成本高;微波辅助酶法茶酒糟56.06预处理与后处理工序繁琐[33]超声法辅助酶法酱油渣9.11[18]

注:各方法的提取率基于不同原料,数值仅供参考,不宜直接横向比较。

2.1 物理提取法

酿造固体副产物膳食纤维的物理提取是依托机械作用、温压调控实现纤维提取的方法,主要包括超微粉碎、挤压膨化、低温相变萃取等,通常不会改变或破坏膳食纤维的结构和营养成分,因此能够最大程度地保留膳食纤维的天然特性。

超微粉碎技术是一种通过强力机械作用将物料粉碎至微米级甚至纳米级的技术,运用超微粉碎技术能获得具有高分散性、流动性、吸附性和溶解性的粉末。罗欣等[34]采用湿法超微粉碎结合喷雾干燥制备的膳食纤维超微粉持水率达10.5%、堆积密度仅0.24 g/mL,颗粒疏松多孔。超微粉碎虽然能较好地提高膳食纤维得率、改善理化特性,但所需能耗较大、设备价格高昂且其运行和维护成本较高,在工业化生产中需要平衡其成本及经济效益。

挤压技术通过传热、混合和高剪切速率减少固体颗粒尺寸并改变其物理性能,使一些营养成分更易被人体吸收,并提升食品的口感和结构。张宇琦[21]采用双螺杆挤压膨化处理小麦啤酒糟,可显著提升小麦啤酒糟的溶解性、吸水性和乳化性,SDF绝对含量提高2.8%,是原材料的2.4倍。挤压膨化技术虽然能有效提升SDF占比、改善纤维的理化功能特性,但高温高剪切环境易造成部分热敏性活性组分降解,工艺参数交互影响大且不同原料适配性差异显著。

低温连续相变萃取技术是一种在脱脂基础上高效制备膳食纤维的方法。该技术通过萃取剂在不同压力和温度下的相变特性及其强穿透性,能够有效去除油脂。 张泳等[35]采用低温连续相变萃取技术从酱油渣中提取IDF,在萃取压力0.5 MPa、萃取温度45 ℃、萃取时间67 min、原料颗粒度50目条件下,IDF得率为25.89%。该技术虽具备绿色温和、产物纯度高、无有害溶剂残留的优势,但存在设备前期投入成本较高、单批次物料处理量有限的局限,酿造副产物来源膳食纤维规模化制备工艺仍有待优化,以平衡生产效率与生产成本。

2.2 化学提取法

化学提取法提取膳食纤维的原理是利用酸、碱等化学试剂破坏原料中淀粉、蛋白质等共存基质的分子结构,实现膳食纤维组分的分离纯化。

酸法是常用的膳食纤维分离提取方法,其利用酸溶液在特定条件下水解原料中的非纤维成分。常用的酸试剂为柠檬酸和盐酸,常用的无机酸包括盐酸、硝酸和硫酸等。何子杨[36]基于热酸法从樱桃酒渣中提取果胶,以柠檬酸为提取溶剂,在料液比1∶20(g/mL)、提取温度90 ℃、提取时间120 min条件下,樱桃酒渣果胶提取率为5.31%。酸提法的优点在于工艺成熟简单、成本较低且基础提取率较高,是目前工业上广泛采用的果胶提取方法。但其缺点也较为明显:高温和酸性条件易导致果胶分子水解降解,降低其分子量、甲酯化度及凝胶性能等品质。

碱法提取膳食纤维常用氢氧化钠作为提取试剂;碱性试剂处理可断裂膳食纤维大分子聚合物内部的糖苷键,生成还原末端,降解得到聚合度偏低、水溶性过强的小分子片段[37-38]。许祯毅等[26]以啤酒糟作为原料,在NaOH质量分数8%、料液比1∶30(g/mL)、提取温度45 ℃、提取时间60 min、沉淀时间6 h条件下,SDF平均得率为20.34%。虽然化学法在技术上较为成熟,且具有成本低廉、便于工业化生产的优点,但在实际应用中存在诸多局限性。例如,化学法对设备要求较高,增加了生产成本;同时,提取产品在食用安全性和生态环保性方面也存在不足。

2.3 生物提取法

生物法是利用特定的酶或微生物对原料进行酶解或发酵的方法,主要分为酶法和发酵法。酶法提取是一种更加精细和高效的提取方法,通过多种酶的协同作用分解样品中的非纤维成分,从而有效地将膳食纤维从原料中提取出来[39-40]。在提取过程中,酶将部分IDF降解成SDF,从而增加SDF产量并增强其生物活性[41]。姜福佳等[27]以啤酒糟作为原料,在温度50.8 ℃、纤维素酶量6.7%、料液比1∶14(g/mL)时,SDF得率为5.09%。陈甜甜[16]采用酶解法提取青稞酒糟和葡萄酒糟中的SDF,青稞酒糟SDF得率为17.52%,纯度为68.95%;葡萄酒糟SDF得率为17.78%,纯度为45.79%。酶法提取作为一种生物技术手段,其优势包括高提取效率、生物降解特性及无逆反应的特性。与单一酶相比,复合酶系统展现出更高的应用前景,能够在复杂酶促反应中实现高效率和高选择性。然而,酶提取法对酶的专一性和选择性要求较高,这对某些特殊原料的处理能力有限。

发酵法是通过利用微生物对植物原料中的膳食纤维进行发酵,降解纤维素、半纤维素转化为SDF,或通过代谢作用改变膳食纤维性质。对比化学法,发酵法污染小、产率高,制得的膳食纤维色泽、质地、气味、分散程度、持水力更佳,得率更高[41-42]。刘俊红等[43]采用发酵法从葡萄酿酒副产物中提取SDF,在菌种接种量2.5%、pH 6.4、料液比1∶6(g/mL)、发酵时间20 h时,SDF得率达到29.2%。令博等[44]通过保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌混合发酵酿酒葡萄皮渣,与葡萄皮渣原料相比,产物总膳食纤维和SDF含量分别提高14.79%和8.88%,且纯度得以提高,理化性质得以改善。

2.4 组合提取法

单一物理法、化学法、生物法在膳食纤维制备中存在局限,因此将2种及以上技术耦合或交替使用的组合提取法成为当前酿造副产物膳食纤维高值化开发的主流研究方向。该类方法通过不同工艺的优势互补,兼顾提取效率、产物功能活性与加工成本。组合提取方法主要包括物理-化学法、物理-生物法、化学-生物法等[41]。张艳等[30]采用微波辅助酸法从葡萄酿酒固体副产物中提取SDF,在柠檬酸质量分数6%、料液比1∶25(g/mL)、微波功率240 W、微波时间60 s条件下,葡萄皮渣中SDF得率达到22.17%。刘军等[31]使用超微粉碎结合超声波辅助碱性提取工艺从枸杞酒糟中提取SDF,得率为24.55%,且对羟自由基和超氧阴离子自由基具有较好的清除作用。

化学-生物法一般指化学预处理与酶解处理相结合的复合工艺。该工艺先通过化学手段对原料进行预处理,再利用特异性酶降解原料中的淀粉、蛋白质、半纤维素及脂类杂质,以此提升SDF提取得率。黄凤玲等[45]采用酶法结合碱法从红枣果汁果渣和果酒果渣中提取膳食纤维,结果表明,果酒果渣膳食纤维的理化及生理功能更优,证实发酵可提升红枣果渣膳食纤维的功能特性。在物理-生物法方面,卢翠文等[33]采用微波辅助酶法提取茶酒糟中的SDF,得率为56.06%。该方法提取的SDF抗氧化功能较强,对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基的清除率可达81.21%,对羟自由基的清除率达62.88%,并且在酸性条件下表现出较强的吸附能力。刘思雨[18]通过酶-超声法提取酱油渣中的SDF,在料液比1∶40(g/mL)、 超声时间6 min、酶添加量5%、酶解时间90 min条件下,SDF得率最高为9.11%,且制备的酱油渣SDF的持油力明显高于市售大豆膳食纤维。相比之下,单一酶解或纯物理法仅能小幅提高膳食纤维的理化特性与得率,核心原因在于超声物理预处理可疏松纤维致密基质,增大酶分子与底物的接触可及性,充分发挥物理与生物的协同增效作用。

3 酿造固体副产物中膳食纤维的生理功能

3.1 降血糖和控制体质量

糖尿病是以机体血糖水平持续性升高为典型特征的慢性代谢性疾病。当前全球糖尿病患病率约8.3%,其中2型糖尿病患者占总患病人数90%以上[46]。已有研究表明,高膳食纤维饮食能提高肠道内短链脂肪酸水平,辅助防治2型糖尿病的发生和改善病情[47]。Mo Zheqi等[48]研究表明,酱油渣膳食纤维具有显著的抗糖尿病特性,其可通过降低空腹血糖水平、脂质谱和胰岛素抵抗改善2型糖尿病小鼠的葡萄糖稳态,证实肝脏-肠道轴上的磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路与抗糖尿病效应之间的关联。Hernández-Salinas等[49]探究富含膳食纤维的酿酒葡萄皮渣在高果糖饮食大鼠体内抗氧化与降糖活性。结果表明,膳食补充酿酒葡萄皮渣可有效预防高果糖饮食大鼠的高血糖、胰岛素抵抗并减轻氧化应激,在糖尿病预防与干预领域具备良好应用潜力。Kim等[50]比较米酒糟和混合谷物膳食纤维产品对2型糖尿病的影响,结果表明补充膳食纤维可减少腰围、改善糖尿病相关参数。

膳食纤维在体质量控制中的作用已被广泛认可,其可通过增加饱腹感、调节食欲、改善肠道健康等多种机制减轻体质量。Gerardi等[51]研究表明,相对于高脂肪饮食小鼠,饮食中添加酿酒葡萄皮渣的小鼠体质量和腹部脂肪面积显著减少,肝质量和脂质沉积减少。因此,酿酒葡萄皮渣能有效减少高脂饮食小鼠脂肪含量,抑制高脂饮食诱导的体质量增长。Rodriguez Lanzi等[52]研究发现,补充酿酒葡萄皮渣可减少人体肝脏甘油三酯含量,并恢复脂肪、肝脏和肌肉对胰岛素的反应,从而对肥胖症患者控制体质量起到一定积极作用。

3.2 预防心血管疾病和维持肠道健康

高脂血症易诱发动脉粥样硬化、冠心病、脑梗死等多种心脑血管疾病,对机体健康造成严重危害。膳食纤维能够延缓碳水化合物吸收、抑制甘油三酯与胆固醇摄取,进而下调血脂指标,有效降低心脑血管疾病及相关慢性代谢病的发病风险。Rivera等[53]发现喂食富含膳食纤维和多酚的酿酒葡萄皮渣可显著改善小鼠血压、血糖,并缩小主动脉和头臂动脉处动脉粥样硬化斑块尺寸。Taladrid[54]研究表明,服用酿酒葡萄皮渣有利于控制高风险心血管受试者的血压和空腹血糖,有助于在早期阶段调节心脏代谢危险因素。

结肠癌是临床常见的消化系统恶性肿瘤,其发病机制与肠道微生态紊乱具有密切关联。膳食纤维是优质的天然益生元,可通过改善肠道生理功能、调控肠道菌群结构稳态,有效降低结肠癌的发病风险,发挥一定的防癌护肠作用。Tian Qiyu等[55]研究表明,服用酿酒葡萄皮渣能抑制结肠中炎症细胞因子白细胞介素1β和肿瘤坏死因子α表达水平和炎症信号传导,同时增加抗炎细胞因子表达水平,从而减少结肠癌发生几率。Allaw等[56]将酿酒葡萄果渣提取物和可溶性纤维结合,制备负载葡萄提取物的富含纤维的囊泡,其具有高度的生物相容性,能够保护Caco-2细胞免受氧化应激损伤。郭泳静等[57]通过体外发酵及动物实验表明,采用醇提法从酱油渣中提取制备的SDF具有调节肠道微生物群的作用,从而利于肠道健康。

4 酿造业固体副产物中膳食纤维的应用

膳食纤维具有明确的生理健康功效与多样的加工适配性,既可以作为营养强化剂提升产品健康属性,也可作为品质改良剂调控食品质构、风味与货架期。目前已广泛应用于烘焙、乳制品、肉制品等多个领域中,为食品工业开发功能性产品及实现废弃物高值化利用提供了关键支撑。

膳食纤维在烘焙领域具备良好应用潜力,现有研究主要聚焦于面包、饼干等常规烘焙产品。研究表明,在面包中添加改性前后的SDF均可改变面包的基本化学组成,优化其水合特性,并促进烘焙过程中的水分移动,明显改善面包的蜂窝状组织和口感[58]。陈颖[59]以不同酒糟粉添加量制作的强化面包开展对比研究,与空白对照组相比,添加酒糟粉的强化面包体积减小、弹性降低,硬度和咀嚼性显著增加。综合感官评价表明,酒糟粉添加量2%~4%的强化面包,其感官表现优于其他添加水平样品。在饼干制作中添加膳食纤维可增加面团持水能力,使面团适度水合胀润,同时限制面筋蛋白网络的过度形成,从而改善面团的加工性能,使饼干更加松脆或富有嚼劲。陈如扬等[60]以低筋面粉、酱油渣IDF、麦芽糖醇、黄油等为主要原料制作饼干,与对照组对比,酱油渣IDF饼干具有更好的质构特性及更低的预测升糖指数,符合大众对健康的追求,具有较好的市场前景。

在乳制品中添加膳食纤维可有效提升体系稳定性,改善其持水性和组织状态,同时能够优化产品质构与食用口感,增强体系稠度与顺滑度。张义全等[61]探究青稞酒糟β-葡聚糖对酸奶的影响,在添加量为0.5 g/100 mL时,酸奶展现出更好的质构特性、更优的黏弹性及最高的感官评分。Eche等[62]证实添加5%~10%啤酒糟可缩短酸奶发酵周期,促进乳酸菌增殖,其高膳食纤维含量可显著提升酸奶黏度、降低乳清析出率。Naibaho等[63]在酸奶中加入不同粒径的啤酒糟粉,结果表明经超微粉碎处理的小粒径酒糟粉可有效提升体系乳酸产量,大粒径则更能提高酸奶的剪切应力与表观黏度。谭晶等[64]在接种量3%、膳食纤维添加量3%、发酵时间6 h、发酵温度42 ℃条件下制备的葡萄酒渣抗氧化膳食纤维酸奶感官品质评分达到最高值,并且表现出显著的自由基清除能力。

膳食纤维不仅能够改良肉制品质构特性,还可降低产品蒸煮损失、提升持水能力、减少脂肪含量,全方位优化肉制品综合品质。以香肠为例,作为一种典型的肉制品,过高的脂肪含量会降低其营养品质,因此膳食纤维常作为脂肪替代组分添加至香肠体系中,以此兼顾产品营养特性与食用口感。陶姝颖等[65]研究表明,在香肠贮藏过程中,葡萄皮渣膳食纤维展现出优异的抗氧化活性和抑菌效果,为产品的品质和保质期提供有力保障。Özvural等[66]向牛肉法兰克福肠添加不同粒径啤酒糟,结果表明啤酒糟可显著提高产品膳食纤维含量,抑制脂质氧化、延长肉制品货架期。Choi等[67]以啤酒糟膳食纤维制备预乳液替代猪背脂制备鸡肉肠,随着替代比例提升,产品脂肪含量显著下降,硬度、胶黏性与咀嚼性同步提升,在添加量20%~25%时,产品整体感官接受度与全脂对照组无显著差异。

除应用于面制品、乳制品、肉制品3类传统食品,酿造固体副产物膳食纤维还广泛应用于其他类食品中。 郭冰洁等[68]通过超微粉碎方式处理酿酒葡萄皮渣(添加量5%)制备功能性代餐粉,有效改善了代餐粉冲调特性、粉质结构与流变特性,且兼具高蛋白、高膳食纤维、低脂肪特性,可有效开发为适配大众饮食的低升糖指数(glycemic index,GI)功能性代餐食品,为葡萄皮渣加工副产物高值化利用提供了新路径。Huang Yan等[69]将啤酒糟复配于玉米原料,采用挤压膨化工艺制备谷物膨化食品,可显著提升成品膳食纤维总量与体外抗氧化活性;该制品α-淀粉酶抑制率接近50%,能够有效延缓淀粉快速消化,为啤酒糟资源化高值开发应用于膨化谷物食品提供新思路。

5 结 语

酿造固体副产物是一种潜力巨大的膳食纤维来源。通过优化提取方法可显著改善其纤维性质和功能,包括提高溶解性、稳定性和吸水能力等。在食品工业中,膳食纤维的应用前景广阔,尤其是针对不同基质的需求,开发具有特定功能的膳食纤维产品。例如,开发低GI食品以满足糖尿病患者的健康需求,或生产富含特殊营养成分的膳食纤维产品以满足消费者对健康食品的多样化需求。然而,目前在膳食纤维的研究与应用方面仍面临诸多挑战。首先,在安全性方面,仍需进行更深入的安全性评估以确保其长期食用安全性。其次,酿造固体副产物普遍具有含水量高、易霉变腐败的特点,导致其贮存与运输困难,且不同种类、工艺产生的固体副产物组分差异明显,预处理及分离难度大,可能会出现膳食纤维提取率偏低、品质不均一等现象,这进一步增加了高纯度膳食纤维制备的成本与能耗。最后,酿造固体副产物膳食纤维研究主要集中在体外实验方面,关于其体内作用机制的解析较少,难以支撑功能产品开发。因此,未来研究需要进一步加强膳食纤维提取技术的优化研究。例如,面对酶制剂造价高昂的问题,可基于蛋白质工程改造酶的活性中心结构,降低单位产物的酶用量,间接降低生产成本。同时从临床角度出发,评估其对肥胖、糖尿病等代谢类疾病的干预效果,为酿造固体副产物的资源化高值利用,以及膳食纤维在功能性食品领域的发展提供坚实的理论支撑。

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Research Progress on Extraction and Application of Dietary Fiber from Solid-State By-products of Brewing Industry in China

YING Jihao1, LIU Xiangjun1, ZHANG Ruijing1, ZHENG Yingjia2, WANG Hongbiao3, ZHANG Jie4,CAO Jinghua1, CAI Fengjiao1, XU Jian1,*

(1. Industrial Fermentation Provincial and Ministerial Collaborative Innovation Center, Key Laboratory of Fermentation Engineering(Ministry of Education), Hubei Engineering Technology Research Center for Brewing Technology and Equipment, School of Life and Health Sciences, Hubei University of Technology, Wuhan 430064, China; 2. Road Biology Environmental Protection Technology Co. Ltd., Wuhan 430075, China; 3. Hubei Miaoxianju Biotechnology Co. Ltd., Enshi 445512, China;4. Hubei Mipopo Biotechnology Co. Ltd., Xiaogan 432000, China)

Abstract: In recent years, global attention to healthy diets has grown continuously. As an essential nutrient, dietary fiber has garnered increasing interest and attention from the food industry. As a major brewing country worldwide, China generates massive solid-state by-products including distiller’s grains, soybean sauce residues and vinegar residues, which possess great potential for resource recycling. Nevertheless, the utilization efficiency of dietary fiber derived from China’s brewing by-products remains low at present, manifested by low extraction yields and severe resource waste. This paper reviews the sources, nutritional compositions and extraction technologies of dietary fiber isolated from solid-state by-products of China’s brewing industry, summarizes the functional properties of dietary fiber, and emphatically analyzes its application potential in the food sector. It provides theoretical support for the high-value utilization of solid-state brewing by-products and the sustainable development of the brewing industry.

Keywords: solid-state brewing by-products; dietary fiber; extraction technology; resource utilization

DOI: 10.11882/j.issn.0254-5071.2026.08.008

中图分类号:TS261.9

文献标志码:A

文章编号:0254-5071(2026)08-0067-08

收稿日期:2025-12-01

基金项目: 武汉市东湖高新区“揭榜挂帅”项目(2024KJB321);2024年楚天英才计划科技创新团队项目;湖北省“揭榜挂帅”项目(2023BEB035);湖北省科技人才服务企业项目(2024DJC034)

第一作者简介: 应纪豪(2000—)(ORCID: 0009-0001-5861-6188),男,硕士研究生,研究方向为酿造副产物高值化利用。E-mail: 15988747710@139.com

*通信作者简介: 徐健(1991—)(ORCID: 0000-0001-7973-7029),男,副教授,博士,研究方向为发酵工业废弃物的资源化处理和综合利用。E-mail: xujian0218@126.com

引文格式:应纪豪, 刘香君, 张瑞景, 等. 我国酿造行业固态副产物中膳食纤维的提取及应用研究进展[J]. 中国酿造, 2026, 45(8):67-74. DOI:10.11882/j.issn.0254-5071.2026.08.008. http://www.chinabrewing.net.cn

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