细菌纤维素在食品和面膜中的应用研究进展

胡佳琪++汪思维++曾志涛++占萌++汪康容++吴进菊

摘 要：细菌纤维素是一种新型纳米材料，它具有超强的持水性和透水、透气性，而且抗拉强度大，凝胶性能好，稳定性高，不容易被人体消化、吸收，有较强的生物适应性和生物可降解性，因此，它被广泛应用于食品、化妆品、纺织和医用材料等各个领域。简要介绍了细菌纤维素在食品和面膜中的应用情况，以期为日后的相关工作提供参考。

关键词：细菌纤维素；食品；面膜；纳米材料

中图分类号：O636.1+1 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.06.002

细菌纤维素（Bacterial Cellulose，BC）是微生物经液态基质发酵而成的细胞外纤维素，它是经由细菌而产生的。细菌纤维素是1886年由英国科学家Brown发现的，他在静置培养木醋杆菌时发现其表面形成了一层凝胶状薄膜。经过分析，这层薄膜的成分为纤维素。后来研究发现，很多种菌属细菌都能通过发酵生成纤维素，比如醋酸菌属（Acetobacter）、土壤杆菌属（Agrobacterium）、气杆菌属（Aerobacter）、根瘤菌属（Rhizobium）、固氮菌属（Azotobacter）、产碱菌属（Alcaligenes）、无色杆菌属（Achromobacter）、假单胞菌属（Pseudomonas）和八叠球菌属（Sarcina）等。

1 细菌纤维素的结构及其特性

细菌纤维素是葡萄糖以β-1，4糖苷键链接而成的高分子化合物，其结构与植物纤维素相似。但是，与植物纤维素相比，细菌纤维素不含半纤维素、木质素等其他杂质，是由100%的纤维素组成，具有较高的纯度和结晶度，而且提纯过程简单。该纤维是由直径为3～4 nm的微纤先组合成40～60 nm的纤维束，然后纤维束相互交织成发达的超精细网络。

2 细菌纤维素的应用

2.1 在食品中的应用

由于细菌纤维素具有亲水性、持水性、黏稠性、凝胶性、稳定性和完全不被人体消化等特点，所以，它作为食品基料被应用于肉制品、乳制品、饮料和果冻等食品中。

2.1.1 在椰果方面的应用

椰果又被称为椰纤果、椰子纳塔和高纤椰果，它是通过微生物的液态发酵在液体表面形成的凝胶膜状物，主要成分是纤维素。其外形与嫩椰肉很像，并且最常用的发酵原料是椰子汁，因此，在国内又被称为“椰果”，在国外被称为“Nata”。椰果持水性好，呈半透明凝胶状，口感爽滑、脆嫩、细腻而富有弹性，常以块状或类似于果肉的形状加入果冻、饮料和罐头等食品中，深受消费者的喜爱。

2.1.2 在乳制品中的应用

将细菌纤维素添加到酸奶中，可以改善酸奶的品质，提高酸奶的保健功能。付莉等人将细菌纤维素捣碎后加入牛奶中发酵制作酸奶时发现，与普通酸奶相比，加入细菌纤维素的酸奶口感顺滑，凝固状态也有了很大的改善。罗玲泉等人将芦荟和椰果两种颗粒结合起来，利用两种颗粒中的营养价值和保健等互补优势开发了一款双果型果粒酸乳，优化配方后得到了最佳感官品质和稳定性很好的产品。张基亮等人研究发现，细菌纤维素能提高肥胖小鼠血清中高密度脂蛋白胆固醇的数值，降低甘油三酯、总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的数值。由此可知，细菌纤维素具有减肥和预防肥胖并发症的作用。另外，在制作酸奶时，按照牛奶质量的3%添加平均粒径为0.1 cm的细菌纤维素颗粒，可以很好地改善酸奶的弹性、内聚性等，同时，细菌纤维素还可以帮助营养性肥胖型小鼠减肥，有很好的实用效果。

因为细菌纤维素具有很多特点，所以，将其加入冰淇淋中可以提高其抗融性和融化特性，增强其保鲜度。薛璐等人研究发现，细菌纤维素可以替代黄原胶、卡拉胶等稳定剂添加到冰淇淋中，从而有效地改善冰淇淋的口感，使其散发出香甜味。另外，细菌纤维素冰淇淋的抗融性和融化特性比较理想，融化率为21.7%，膨胀率为67%.邵伟等人将细菌纤维素作为主要原料加工制成风味独特、富含细菌纤维素的冰淇淋，不仅有利于其凝固和保鲜，还提高了其抗融性，减少了其热量，增强了其适口感和滑腻感。另外，周剑忠等人研究发现，当细菌纤维素在冰淇淋中的添加量为1 kg/t（干重计）时，其开始融化的时间明显比用海藻酸钠、明胶、瓜尔豆胶、黄原胶和羧甲基纤维素等单体胶制成的冰淇淋晚。由此可知，细菌纤维素能够有效提高冰淇淋的抗融性和抗热冲击性，防止冰淇淋在贮藏过程中收缩、变形。

2.1.3 在饮料中的应用

因为细菌纤维素具有独特的性质，所以，常常被应用在饮料制作的过程中。通过对茶叶提取液进行细菌纤维素发酵，饮品中不仅保留了茶叶原有的营养成分，还产生了许多对人体有益的细菌纤维素，进一步增强了茶饮料的保健作用。邵伟等人将巴氏醋杆菌、保加利亚乳杆菌和啤酒酵母按照2∶1∶1的比例混合发酵制备细菌纤维素绿茶发酵饮料，在32 ℃下发酵6 d，发酵液澄清、透明，酸甜可口，而且制作工艺简单，生产成本低。

2.1.4 在肉制品中的应用

因为细菌纤维素不能被人体消化，所以，它成为了很好的脂肪代替品。应用它不仅可以减少产品中的热量，还能提高其保健功能。薛璐等人研究发现，用大豆乳清发酵获得的细菌纤维素可以部分，甚至完全替代肉肠中的肥肉，而用细菌纤维素制作的肉肠，其外观和口感等与普通肉肠没有明显差别，但热量却减少了28%～56%.将卡拉胶与细菌纤维素配合使用，可以使肉肠有更好的口感和组织状态。另外，邵伟将细菌纤维素添加到发酵香肠中，不仅改善了其口感，还增强了其保健功能。由此可知，新品香肠具有一定的市场开发潜力。

2.2 在面膜中的应用

随着社会经济的发展，人们对美的要求也越来越高，特别是女性，越来越重视个人肤质的保养，而面膜已经成为了常见的护肤品之一。面膜是涂或敷于人体皮肤表面，经过一段时间后揭离、擦洗或保留，能起到集中护理或清洁作用的产品。根据面膜的材质，可将其分为粉末调和面膜、高岭土面膜、无纺布面膜和蚕丝面膜。由于无纺布面膜和蚕丝面膜使用后直接揭离即可，无需再清洁脸部，所以，它备受广大消费者的青睐。在贴式面膜中，面膜的贴合度是判定美容效果的关键因素之一。

细菌纤维素呈精细的三维网状结构，具有极强的亲水力和持水能力、良好的生物相容性、生物可降解性、无污染等特点，所以，可将其作为面膜的载体。含有细菌纤维素的面膜与无纺布面膜、蚕丝面膜相比，对亲水性小分子的吸附能力要求比较高，对疏水性小分子的吸附能力要求比较低；1.0～1.5 mm厚度的细菌纤维素膜在20～30 min内的传递效果最好，能将较多的营养物质输送到皮肤，具有较强的功效性。因此，在制备面贴膜时，含有细菌纤维素的面膜的性能要优于其他材质的面膜，它具有良好的应用前景。王蕾等人在BC面膜的基础上进一步研究了透明质酸—细菌纤维素生物面膜。该面膜为“上致密、下疏松”的双层结构，比细菌纤维素和无纺布面膜更贴合，而且不易变形，能保有其孔洞结构，抗拉力也比无纺布面膜好，剥离强度则远远高于无纺布面膜，面膜手感更柔软，贴肤度和锁水力更强。

3 发展前景

目前，我国相关单位主要是将细菌纤维素作为椰果应用在食品中，它在其他方面的应用还处于初步发展阶段，工业化生产中还面临很多问题。另外，我国细菌纤维素产量低、成本高、品种少，这严重制约了其产业化发展。因此，相关部门要加大这方面的研究力度，增加资金投入，以实现细菌纤维素产品的产业化发展，有效提高细菌纤维素的经济价值和社会价值。

参考文献

[1]吕鸿皓，夏秀芳，党苗苗，等.细菌纤维素特性及其应用[J].食品安全质量检测学报，2015，6（1）：170-175.

[2]Brown AJ.On an acetic ferment which forms cellulose[J].J ChemSoc，1886（49）：432-439.

[3]马霞，王瑞明，关凤梅，等.发酵生产细菌纤维素菌株的特点[J].四川食品与发酵，2005，2（1）：20-22.

[4]付莉.细菌纤维素的研究进展[J].食品研究与开发，2004（4）：18-20.

[5]黄莉，王英男，夏秀芳，等.细菌纤维素的基本特性与其应用[J].包装与食品机械，2013，31（5）：60-63.

[6]付莉，迟玉杰.细菌纤维素酸奶的研制[J].食品工业科技，2008，129（3）：194-195.

[7]罗玲泉.芦荟与椰果双果果粒酸乳的制备[J].中国奶牛，2008（8）：45-47.

[8]张基亮，何欣，李元敬，等.细菌纤维素减肥功能测定及其酸奶的制作[J].食品科学，2013，34（12）：61-66.

[9]薛璐，杨谦，李晓东.大豆乳清细菌纤维素在冰淇淋中的应用[J].食品与发酵工业，2004，30（6）：122-124.

[10]邵伟，唐明，黎姝华.低糖细菌纤维素冰淇淋[J].冷饮与速冻食品工业，2002，8（2）：20-21.

[11]周剑忠，董明盛，江汉湖.细菌纤维素提高冰淇淋抗融性的研究[J].食品工业科技，2003，24（11）：25-26，29.

[12]邵伟，黎姝华，唐明，等.细菌纤维素绿茶发酵饮料工艺研究[J].三峡大学学报（自然科学版），2002，24（4）：360-362.

[13]薛璐，杨谦，李晓东.细菌纤维素在低脂肉肠中的应用[J].食品科学，2005，26（3）：272-274.

[14]邵伟，黄斌，胡潘.细菌纤维素在发酵香肠生产中的应用[J].肉类工业，2002（6）：10-12.

[15]聂英，陈春涛，朱春林，等.细菌纤维素面贴膜对营养物的吸收及释放行为研究[J].应用化工，2014，43（10）：1767-1770.

[16]王蕾，吴旭君，陈仕艳，等.原位添加静态发酵制备透明质酸——细菌纤维素生物面膜[J].材料导报，2015（12）：43-47.

〔编辑：白洁〕