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来，尝尝细菌为我们做的减脂餐

2022-11-28 15:53

来源：澎湃新闻·澎湃号·湃客

原创 as center as科学艺术研究中心

人们借助微生物的生命活动来制备微生物菌体本身，或者其代谢产物的过程叫做发酵。同与人类生活息息相关的发酵食品（酒、酸奶、干酪、面包、腌菜、腐乳）一样，细菌纤维素(Bacterialcellulose，简称BC)也是一种发酵环境下的产物。

生长中的细菌纤维：https://magpieaesthetic.com/growing-bacterial-cellulose/

细菌纤维素是一种多孔性网状纳米级生物高分子聚合物，由独特的丝状纤维组成。纤维直径在0.01～0.10μm之间，比植物纤维素（10μm）小2～3个数量级。

由于其独特的合成方式，使得细菌纤维素具有超细网状纤维结构。质地纯、结晶度高、有很强的吸水性，是一种天然的纳米级“海绵”，并具有良好的生物安全性和可降解性。合成过程温和，同时具有强大的成膜特性。细菌纤维膜被形象地比喻成“以无数的细菌为梭子，织就的一块无纺布”。

以上优势预示着细菌纤维素在许多需要使用精细纤维素的领域有着不可替代的应用前景，作为一种新型纳米材料，细菌纤维素已被广泛应用于纺织、医用材料、食品等各个领域，成为国际的研究热点。

细菌纤维素与微观影像，来源：Steve Scalise

目前，已知能够生产纤维素的细菌有许多种。其中醋酸菌属中的木醋杆菌可将葡萄糖、甘油、糖或任何其他有机物质转化为纯纤维素。木醋杆菌对原料适应广泛，产纤维素能力强，被普遍用于生产和科研。

木醋杆菌，来源：https://www.bncc.com/pro/p2/8/p_280126.html

生产细菌纤维素需要一定的的发酵环境。果糖、甘油、麦芽糖、淀粉和木糖形式的碳以及酪蛋白水解物和蛋白胨形式的氮是细菌纤维素发酵所需的生长培养基的主要成分。25至30℃的温度范围最适合生产细菌纤维素，其中28℃是木醋杆菌生产细菌纤维素的最佳温度。

pH值是控制细菌纤维素生产的另一个重要因素，在细菌纤维素的发酵过程中，乙酸、葡萄糖酸和乳酸等次生代谢物的产生会改变发酵培养基的pH值。因此，pH4–6被认为是细菌纤维素发酵培养基的理想pH值。

另外，由于产出细菌纤维素的微生物都是有氧的，因此需要充足的氧气供应。在培养基内，低水平的溶解氧会阻碍细菌生长，导致细菌纤维素产生延迟。

细菌纤维素，来源：http://bbe.ac.uk/

as在之前的文章中为大家介绍过菌丝体材料（）。同样是菌，菌丝体与细菌纤维素有何不同？简单来说，菌丝体是真菌的本体。真菌的菌丝细胞不断分裂，纵横交错生长而成的集合体；而细菌纤维素则是细菌代谢的产物。

菌丝体在宏观上通常表现为潮湿时柔软且富有弹性，干燥后重量减轻并且发硬的白色固体；细菌纤维素则通常表现为含水量极高的半透明凝胶。

细菌纤维素样品，来源：https://www.blueblocks.nl/portfolio/microbial-cellulose/

纤维素作为一种重要的生物聚合物广泛应用于生产生活，是自然界中分布最广、含量最多的一种多糖。但细菌纤维素与植物纤维素的区别在于：植物纤维素是植物细胞壁最重要的结构成分，通常与木质素、果胶、半纤维素结合在一起，使我们很难获取纯纤维素底物；细菌纤维素则不含木质素与其他细胞壁成分，被认为是纯纤维素的来源。

植物纤维素，来源：Understanding Cellulose Insulation (paragon-protection.com)

细菌纤维素本身就是一种膳食纤维，具有高纤维素、低脂肪、低热量等优点。作为一种食品成分，细菌纤维素的主要优势之一是它不会被人体吸收，除了有助于口感之外，它与其他膳食纤维一样有利于肠道消化。

也许你会否认自己曾吃过细菌纤维素，但甜品和奶茶里的“椰果”你一定不陌生，它其实就是最常见的一种细菌纤维素。

1973年，菲律宾的研发人员用含糖的椰汁作为木醋杆菌的培养液，生产出了口感比椰肉还要好的白嫩凝胶，将其取名为“Nata de coco”也就是椰子凝胶的意思，并用它来代替椰肉。因其制造工艺简单、口感良好而在全世界流行，广泛应用于饮料、乳制品、果冻等食品行业。

椰果奶茶来源：https://www.zcool.com.cn/work/ZMjU5OTY2OTI=.html

近两年深受欧美健身人士青睐的康普茶（Kombucha）并不是一种新型饮料，这种发酵茶饮实际上来源于中国。

康普茶也叫红茶菌，是一种有着悠久历史的民间传统酸性饮料，加入糖的茶汤经细菌发酵后产生微量酒精与醋酸从而生出一股独特的酸甜感。它的产生可以追溯到我国古代的秦朝，并在上世纪80年代时形成家庭自制的风潮。

红茶菌菌液发酵后通常会产生一层漂浮的纤维素膜，其形酷似海蜇，俗称“海宝”。这层“海宝”也被称为“SCOBY”，“SCOBY”这个词实际上是“细菌和酵母的共生培养（symbiotic culture of bacteria and yeast）”的首字母缩写，“SCOBY”就是细菌纤维素的典型代表。

康普茶，来源https://www.greenmatters.com/p/what-is-scoby-kombucha

SCOBY，来源：https://brewyourbucha.com/blog/2018/02/12/what-should-a-healthy-scoby-look-like/

SCOBY制成的软糖，来源：https://www.liveeatlearn.com/kombucha-scoby-candy/

过高的脂肪摄入会引发多种健康问题，包括肥胖、糖尿病、高胆固醇和心脏病等。消费者对高脂肪饮食警惕性的提高，拉动了低脂产品的消费需求。

为了减少食物中的脂肪含量，科研人员对此已经做出了许多努力。不过，与高脂肪食物相比，低脂食物通常口感较差。因此，从降低食物的脂肪含量转为寻找合适的脂肪替代成分，确保低脂食物的良好口感，是目前面临的重要挑战。

肉丸，来源：http://k.sina.com.cn/article_5622417668_v14f1f490401900zn0r.html

细菌纤维素已被用作肉丸、鱼糜等产品中的脂肪替代成分。由于其特别的网络结构可以增强弹性，口感和持水能力。

细菌纤维素也被用来与红曲提取物结合，制备肉类替代品。红曲是一种产生黄色、橙色或红色聚酮色素以及抗高胆固醇血症剂的霉菌。用这种霉菌进行细菌纤维素发酵会产生有色产物，这种有色复合材料已被用作以肉类替代物为主的新型功能性食品原料。

细菌纤维素的食品应用，来源：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fsufs.2019.00007/full

细菌纤维素作为食品添加剂同样功能强大。可用作增稠剂、稳定剂以及脂肪替代物等。例如在冰淇淋的加工中，细菌纤维素不仅可以替代脂肪，赋予冰激凌与传统的低脂配方相比更好的口感。也可以增加其粘度和熔融时间，支持物理结构，有助于温度波动时的形状保持。细菌纤维素可以使冰淇淋在室温下保持其形状至少60分钟，而不含细菌纤维素的对照冰淇淋则在同一时间内完全融化。