佟立涛 2024-10-28 11:34:36

    据报道，即时控制压降技术是一种基于热力学的粉状食品微生物快速去污技术。其主要原理是通过蒸汽引起的瞬间压降对粉状食品中的微生物细胞产生强大的机械剪切，导致微生物细胞爆炸。我们之前的研究自主开发了基于管道的连续即时压降（CIPD）系统，解决了传统的即时控制压降灭菌器在批量生产中效率低的问题。试验结果表明，CIPD可在22 s的单位加工时间内有效降低全青稞面粉（WHBF）中约3.8 log CFU/g的细菌总数（Chen et al ., 2022）。此外，CIPD处理对细菌的减少效果优于UV-C和臭氧处理。然而，灭菌处理通常会对粉状食品的其他特性产生影响。风味特性和流变特性是粉状食品非常重要的应用指标，影响其使用和消费偏好。研究发现，浓度为20 mg/L的臭氧处理20分钟会导致全谷物面粉的糊化性能、吸水能力和面团发育时间下降。同样，经过过热蒸汽处理的全麦面粉中醛类的相对含量高于对照组，而醇类和杂环类的相对含量低于对照组。因此，研究经CIPD处理后WHBF的结构、理化和风味特性的变化具有重要意义，有助于支持CIPD技术的应用和推广。本研究考察了CIPD处理对青稞全粉的结构、流变学特性和风味特征的影响。此外，还将CIPD处理后的WHBF的上述性能与UV-C、臭氧和HA处理后的性能进行了比较。

佟立涛 2024-10-28 11:28:45

    通过传统水提方法获得SDF后，依然有大量的残渣，即为IDF，占比高达60%-70%，但是这种不溶性纤维口感粗糙，常被用作饲料或者直接丢弃，利用率低。较低的功能特性与细胞壁多糖的紧凑结构相关。因此尝试将IDF大分子聚合物中的部分糖苷键断裂、分解成为小分子，或缩小粒径，改变其紧密的结构，提高功能特性，进而提高纤维的利用率。高压微射流技术（HPM）理论上可以减小物料的粒径，改变物料结构，但不同压强和处理次数如何影响青稞麸皮IDF基本组分、精细结构和功能特性尚不清晰，因此本研究采用HPM技术对青稞麸皮IDF处理，设置不同压强和处理次数，将获得的样品收集后进行比较分析，本研究为青稞麸皮IDF的综合利用提供新的视角和思路。 利用高压微射流技术对青稞麸皮不溶性膳食纤维进行处理，设置不同压强及不同处理次数，处理后的不溶性膳食纤维分别命名为IDF-60、IDF-120和IDF-120-2。从基本组成成分看，不同样品间除了半纤维素和木质素呈现出显著差异，其他组分基本无差异。随着处理压强的增大和次数的增加，样品的粒径逐渐减小，比表面积逐渐增大；微观结构变化显著，由平整的规则结构变为破碎褶皱的结构；并且HPM处理使IDF晶体有序度下降，结晶度指数显著降低，但是可以提高IDF样品的残余质量，其中IDF-120-2的残余质量最高。IDF的WHC、OHC和SC呈现出相似的变化趋势，随着压强的增大，呈现出递增的趋势，但在120 MPa下处理一次或者两次时，WHC和OHC的变化不显著。

佟立涛 2024-10-28 11:26:31

    上述通过构建体外发酵模型揭示了HPM处理后样品的发酵性能。以样品IDF，IDF-RG，IDF-60，IDF-120和IDF-120-2为底物，检测发酵过程的pH值，SCFAs浓度以及菌群变化。结果表明： （1）各组样品的pH值在发酵8 h内下降趋势显著，随后发酵至24 h的过程则缓慢下降。与其他组相比，IDF-120-2组的pH值下降速度最快。 （2）各组样品发酵产生的总短链脂肪酸浓度具有显著差异，随着处理压强的增大和处理次数的增加，IDFs样品组丙酸和丁酸含量均呈现显著增加趋势，乙酸含量无显著变化。 （3）经过体外发酵后，各组微生物在OUT水平整体呈现相似度下降的趋势，改性处理的IDFs样品发酵后的微生物在OUT水平呈现更强的特异性；发酵24 h后，微生物的多样性和丰富度显著下降；与BLK组相比，DFs组有益菌的相对丰度增加，厚壁菌门与拟杆菌门的相对丰度比值呈现下降的趋势，其中，IDF-120-2组变化最显著，具有更加优越的抑制肥胖和降血脂功效。

佟立涛 2024-10-28 11:23:25

    在门水平上考察了不同样品的微生物群落构成，结果以柱状图形式展现出来，如图4-5所示，发酵24 h后，肠道菌群主要由变形菌门（Proteobacteria），厚壁菌门（Firmicutes），拟杆菌门（Bacteroidota）和放线菌门（Actinobacteria）组成。根据图可以看出，与BLK组相比，IDF加入后，厚壁菌门和变形菌门相对丰度显著减少，拟杆菌门相对丰度显著增加。厚壁菌门和拟杆菌门的相对丰度比值（F/B）是一个重要指标，F/B值降低则说明发酵底物具有减脂作用。各组样品的F/B值分别为0.99，0.58，0.68，0.43和0.28，与BLK组（2.35）相比，均显著降低。因此可以看出HPM处理IDF能够调节肠道微生物群的组成，增强IDF样品减缓肥胖的潜在功能。IDF-120-2组中拟杆菌门的丰度明显高于其他组，因为拟杆菌门是结肠中丙酸的主要生产者，它可以调节血脂和胆固醇，这与IDF-120-2组的高丙酸产量相一致。在属水平上，相对丰度前20的微生物组成如图所示，菌群主要包括拟杆菌（Bacteroides）、普雷沃氏菌（Prevotellaceae）、双歧杆菌（Bifidobacterium）、大肠杆菌（Enterobacteriaceae）等菌属。与BLK组相比，IDF组中的拟杆菌和双歧杆菌的相对丰度明显增加，大肠杆菌和粪球菌属的相对丰度有所下降， IDF-120-2组变化最显著。拟杆菌主要参与膳食纤维等碳水化合物的降解，产生短链脂肪酸，提供营养和能量。双歧杆菌有助于吸收营养，提高免疫力，抵抗一些致病因素。总之，IDF-120-2组在促进健康方面发挥更优越的作用，并有望成为肥胖患者的潜在功能因子。

佟立涛 2024-10-28 11:20:54

    针对发酵初始状态和样品发酵后的微生物进行Alpha多样性分析， Shannon指数表示不同样品的微生物群落的多样性，Chao1指数估计样品中检测微生物群落的丰富度。如图所示，与发酵开始前的初始状态相比（Initial组），发酵后的BLK组和各样品的Shannon指数明显下降，这说明发酵后微生物的多样性显著下降，此外，Chao1指数也呈现出类似的趋势，这意味着发酵后微生物的丰富度显著下降，这与之前所揭示的微生物在OUT水平上数目整体减少相一致。此外，不同IDF样品间微生物的指数也存在一定差异。