橙类副产物高值化利用:含醇提与酶提物的果胶软糖酚类生物可及性及工艺特性研究

《Journal of the Science of Food and Agriculture》:Upcycling orange by-product: phenolic bioaccessibility and technological features of jelly candies enriched with hydroalcoholic and enzymatic extracts

【字体: 时间:2026年01月25日 来源:Journal of the Science of Food and Agriculture 3.5

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  本研究通过酶法与水醇法从橙类加工副产物中提取黄酮类成分,并创新性地将其应用于果胶基软糖中,构建功能性递送系统。研究发现,两种提取物(添加量0.1-0.2 g kg-1)的加入在保持软糖关键质构(如水分、硬度)的同时,实现了酚类物质的高生物可及性(>90%),证实了果胶凝胶作为生物活性物质递送载体的有效性,为柑橘副产物的循环经济利用提供了新策略。

  
材料与方法
研究旨在将橙汁加工副产物(包含果皮、种子和果肉,品种为Pera Rio、Lima、Baianinha/Baia和Valencia的混合物)进行高值化利用。副产物以颗粒形式获得,经粉碎过筛后备用。研究采用两种提取方法:水醇提取法(OHE)使用水-乙醇(1:1, v/v)溶液,并结合超声辅助;酶法提取(OEE)则使用纤维素酶、果胶酶和单宁酶的复合酶系统在pH 5.0的醋酸钠缓冲液中于40°C下进行。提取物经冷冻干燥后,用于后续软糖的制备。
软糖以高酯果胶(HM pectin)为凝胶基质,基础配方包含蔗糖、葡萄糖浆等。将提取物(OHE或OEE)以0.1和0.2 g kg-1的浓度加入软糖配方中,分别标记为JC-OHE1、JC-OHE2、JC-OEE1和JC-OEE2,并设不含提取物的对照组。对软糖进行理化性质(水分、水活度、pH、颜色、质地)、酚类化合物含量(HPLC分析)以及体外模拟消化(遵循INFOGEST协议)后的酚类生物可及性和抗氧化能力(DPPH、ORAC法)的系统评价。
橙类提取物的酚类谱与体外生物活性
HPLC分析表明,水醇提取物(OHE)的主要酚类成分为柚皮苷(narirutin)和橙皮苷(hesperidin),同时含有少量橙皮素(hesperetin)和橘皮素(tangeretin)。酶法提取物(OEE)则主要富集了苷元形式的橙皮素和柚皮素(naringenin),而橙皮苷仅存痕迹。定量分析显示,OHE的总酚含量(TPC)和抗氧化能力(DPPH、ORAC)均显著高于OEE。尽管OEE的提取率更高,但其总酚含量和抗氧化活性较低,提示酶法可能提取了更多非酚类组分。
强化软糖的理化特性
添加提取物后,软糖的含水量和水活度与对照组无显著差异,表明提取物的加入未对产品稳定性产生负面影响。颜色分析显示,添加OHE的软糖(尤其是JC-OHE2)呈现出更明显的橙黄色调(a和b值增加,色调角hue°和色度Chroma升高),而OEE的加入对色泽影响相对较小。质构分析揭示,OHE的加入保持了软糖的硬度,而OEE的加入则导致软糖硬度显著降低,且呈浓度依赖性,JC-OEE2的硬度比对照组降低了71.92%。这可能是由于OEE中的组分与果胶凝胶网络发生相互作用,影响了凝胶强度。软糖的视觉外观显示,OHE组颜色均匀,而OEE组可见悬浮颗粒,均匀性较差。
软糖中酚类化合物的生物可及性
体外模拟消化后,通过HPLC评估了软糖中特征酚类化合物的生物可及性。令人惊讶的是,即使未添加提取物的对照组软糖中也检测到一定量的橙皮苷,这可能源于配方中所用果胶本身携带的橙类来源成分。对于添加提取物的软糖,无论是OHE还是OEE,其主要黄酮类化合物(如橙皮苷、柚皮苷、橙皮素)在消化后的生物可及性指数均超过90%,部分甚至高于100%,表明果胶基质能有效保护这些化合物通过胃肠道并释放出来。消化过程可能促进了某些结合态酚类的解离或转化,从而提高了表观回收率。
软糖的抗氧化能力
在消化前,添加OHE的软糖(JC-OHE1和JC-OHE2)其ORAC和DPPH抗氧化活性显著高于对照组和OEE组,这与OHE本身较高的酚类含量和抗氧化能力一致。然而,经过体外模拟消化后,各组软糖消化物的抗氧化能力在ORAC和DPPH测定中均未显示出显著差异。这可能由于消化体系中存在的其他成分(如胆盐、消化酶产物等)干扰了抗氧化测定反应,或者酚类化合物在消化过程中结构发生了变化,影响了其体外自由基清除能力,尽管HPLC证实其大量存在。
结论
本研究成功地将橙类加工副产物转化为富含黄酮的提取物,并将其整合到果胶基软糖中。水醇提取物(OHE)在总酚含量、抗氧化活性以及对软糖色泽和质构的改善方面优于酶法提取物(OEE)。关键在于,果胶软糖基质对两种提取物中的酚类化合物均表现出优异的保护作用和递送效率,体外消化后生物可及性极高(>90%)。这证实了果胶凝胶作为生物活性物质递送系统的潜力,也为开发具有健康益处的功能性糖果,同时实现橙类副产物的循环经济利用提供了科学依据。未来研究可关注感官评价、工艺放大以及提取残渣的进一步资源化利用。
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