壁材组成对喷雾干燥山竹果皮微胶囊理化特性及生物活性保留的影响：麦芽糊精-菊粉复合体系的最优性能

《CyTA - Journal of Food》：Effect of wall-material composition on physicochemical properties and bioactive retention of spray-dried mangosteen rind microcapsules

本综述系统评估了壁材组成（麦芽糊精MD与阿拉伯胶GA、菊粉I、乳清蛋白WPI、大豆蛋白SPI的二元复合体系）对喷雾干燥山竹果皮微胶囊理化特性及功能性质的影响。研究发现，MD-I复合体系（M80I20）在产率（60.21%）、抗氧化活性（IC50=55.39 ppm）及颜色稳定性（ΔE=1.45）方面表现均衡，而蛋白基载体（如M80WPI20）虽提高干燥效率（产率61.91%）但降低酚类提取率。相关性分析揭示理化参数与功能性质间存在强关联（|r|≥0.70），为开发高稳定性富含花色苷的功能性粉末提供了可扩展策略。

　　

材料与方法

研究以印度尼西亚塔西马来亚（Tasikmalaya）产的山竹（Garcinia mangostana L.）果皮为原料，经热烫、冻干、粉碎后，通过超声辅助乙醇提取法获得富集多酚的提取物。微胶囊制备采用实验室喷雾干燥仪（Büchi B-290），进口温度170°C，出口温度100°C。壁材包括单一麦芽糊精（M100）及其与阿拉伯胶（M80GA20）、乳清蛋白（M80WPI20）、大豆蛋白（M80SPI20）、菊粉（M80I20）的80:20（w/w）复合体系。分析指标涵盖产率、水分、吸湿性、溶解度、色度（CIELAB系统）、总酚含量（TPC）、总花色苷含量（TAC）、抗氧化活性（DPPH法IC₅₀）及封装效率。

结果与讨论

产率与理化特性：微胶囊产率范围为44.56%（M100）至61.91%（M80WPI20），蛋白基载体因表面活性与成膜能力提升干燥效率。MD-I复合体系（M80I20）产率达60.21%，兼具高玻璃化转变温度（T_g）与低黏度优势。水分含量以蛋白载体最低（M80SPI20: 2.67%），而单一MD体系（M100: 6.55%）因亲水性导致较高吸湿性（12.12%）。溶解度在碳水化合物载体中最高（M100: 96.5%），蛋白载体因变性聚合略降（M80SPI20: 91.7%）。

颜色稳定性：碳水化合物基载体（如M80I20）显著维持亮度（L≈86.5）和红度（a=4.49），色差ΔE最低（1.45），表明菊粉通过氢键作用稳定花色苷；蛋白载体则因美拉德反应与色素-蛋白结合导致黄度（b*≈15）升高及色偏（Hue≈89°）。

生物活性保留：总酚含量以M80I20最高（46.16 mg GAE·g^?1），归因于菊粉的刚性基质限制酚类降解；蛋白载体因结合作用降低提取率（M80SPI20: 41.68 mg GAE·g^?1）。总花色苷含量无显著差异（3.94–4.59 mg·L^?1），但抗氧化活性与TPC趋势一致（M80I20的IC₅₀最低为55.39 ppm）。封装效率均高于80%，其中M100最高（89.59%），归功于MD的玻璃态包埋作用。

参数相关性：皮尔逊分析显示水分、吸湿性与溶解度呈强正相关（r=0.91–0.97），而与色差ΔE负相关（r=-0.92至-0.97），证实基质 hydration 行为直接影响色素稳定性。

结论

MD-I复合体系在产率、抗氧化活性及颜色稳定性间实现最佳平衡，适用于开发高稳定性功能性粉末；蛋白载体适于高干燥效率场景，但需权衡色素保留与酚类提取率。本研究为山竹果皮高值化利用及壁材筛选提供了理论依据。