《LWT》：Effect of alternating current electric field on physicochemical properties, structure and function of grape seed powder
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为解决传统热加工导致营养损失和葡萄籽副产物利用率低的问题，研究人员开展了关于交流电场（ACEF）对葡萄籽粉（GSP）改性效果的研究。结果显示，在80 V/cm电场强度下处理，可显著提升葡萄籽粉的持油、持水、溶解性，增加可溶性膳食纤维（SDF）和总酚（TPC）含量，并增强其抗氧化活性。该研究为利用非热技术提升农产品副产物的营养功能特性提供了新思路。
葡萄，这种全球广受欢迎的水果，在酿酒工业中会产生大量葡萄渣，而葡萄籽正是其中最具营养价值的副产物。葡萄籽富含膳食纤维、多酚、蛋白质和油脂等生物活性物质，被誉为天然抗氧化剂，在控制血糖、抗炎甚至预防中风方面展现出潜力。然而，坚硬的质地使其无法直接食用，通常被磨成葡萄籽粉（GSP）用作膳食补充剂或食品防腐剂。尽管价值极高，葡萄籽作为农业副产物却常被忽视，其经济潜力远未得到充分开发。另一方面，随着人们对食品安全、卫生和营养关注度的提升，食品工业正积极探索能够替代传统热加工的非热加工技术，以期在减少营养损失的同时，改善产品品质。
为此，来自扬州大学旅游烹饪学院的研究团队在《LWT - Food Science and Technology》期刊上发表了一项研究，他们将目光投向了一种新兴的非热技术——交流电场（ACEF）。研究人员想知道，利用ACEF对葡萄籽粉进行改性处理，能否在不破坏热敏成分的前提下，解锁其更深层的功能潜力，比如更好地持水、持油，释放出更多的抗氧化物质，从而为这种高营养副产物的高值化利用铺平道路。这不仅是挖掘“废弃宝藏”价值的尝试，也完全契合食品行业绿色循环经济的发展趋势。
为了探究交流电场的影响，研究团队设计了一套严谨的实验方案。他们使用实验室自制的交流电场装置，在固定处理频率（400 Hz）和时间（10分钟）的条件下，系统研究了不同电场强度（20, 40, 60, 80, 100 V/cm）对葡萄籽粉的影响。研究的关键技术方法包括：测定样品的持油力（OHC）、持水力（WHC）和溶解力（DC）以评估其物理功能；采用酶解法结合真空冷冻干燥技术分离并测定可溶性膳食纤维（SDF）与不溶性膳食纤维（IDF）含量；利用Folin-Ciocalteu法测定总酚含量（TPC）；通过DPPH和ABTS自由基清除实验评估体外抗氧化活性；借助傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析官能团和结构变化；使用扫描电子显微镜（SEM）观察微观形貌；并通过Zeta电位分析评价体系的胶体稳定性。所有实验均重复三次，并进行统计学分析。
3.1. 持油和持水能力
研究结果显示，经ACEF处理后，葡萄籽粉的持油和持水能力均得到显著提升。在60 V/cm（AC60）和80 V/cm（AC80）处理下，效果最为突出。具体而言，AC60的OHC和WHC分别比未处理组（BC）提高了12.78%和8.73%；AC80的WHC提升更为显著，达到13.49%。这表明适度的电场处理疏松了葡萄籽粉的多孔结构，并可能使蛋白质肽链展开，从而增加了与油脂和水分子接触的面积，增强了其物理功能。然而，当电场强度增至100 V/cm时，两项指标均出现下降，可能是过强的电场破坏了纤维骨架和蛋白质结构所致。
3.2. 溶解能力
经ACEF处理后，葡萄籽粉的溶解性也有所增加，其中AC80处理组的溶解力最高。这很可能是因为电场改变了细胞结构，增大了表面积，从而促进了可溶性物质（主要是SDF）的溶出。但过高的场强（如AC100）可能导致SDF分解，致使溶解力回落。
3.3. 可溶性膳食纤维
SDF对人体健康益处更多。研究发现，随着电场强度增加，SDF含量呈上升后下降的趋势。AC60和AC80处理组的SDF含量达到峰值，相较BC组提升了约43.5%。这归因于电场诱导细胞壁破裂，并将IDF中的纤维素、半纤维素等大分子降解转化为了SDF。然而，在100 V/cm的过高强度下，SDF含量反而低于对照组，可能是有效成分被降解或酶被释放出来分解了SDF。
3.4. 不溶性膳食纤维
与SDF的变化相对应，IDF含量则随着电场强度的增加而逐渐降低。这进一步证实了电场能量促进了IDF向SDF的转化，改变了膳食纤维的组成比例。
3.5. 总酚含量
多酚是强效的抗氧化剂。研究表明，ACEF处理提高了葡萄籽粉的总酚含量，其中AC80处理组的TPC最高，比BC组增加了19.88%。这可能是由于电场产生的电穿孔效应增强了细胞膜通透性，从而促进了酚类物质的提取。但过强的电场（AC100）也可能破坏酚类结构，导致其含量下降。
3.6. 抗氧化活性
DPPH和ABTS自由基清除实验是评价抗氧化能力的经典方法。经ACEF处理后，葡萄籽粉的ABTS自由基清除率显著提高，AC60处理组的效果最好，比BC组提高了29.44%。DPPH自由基清除率在多数处理组中也有提升。抗氧化能力的增强与酚类物质和SDF的释放密切相关。然而，过高的电场强度（>80 V/cm）会因酚类物质的氧化降解而导致抗氧化活性降低。
3.7. 傅里叶变换红外光谱
FTIR光谱分析揭示了ACEF对葡萄籽粉化学结构的影响。处理后，在3287 cm-1附近的O-H伸缩振动峰增强，表明羟基数量增加，可能与纤维素的降解有关。1642 cm-1和1538 cm-1处酰胺I带和II带的变化，说明蛋白质的构象发生了改变。这些光谱变化从分子层面证实了电场处理确实改变了葡萄籽粉的结构。
3.8. Zeta电位
Zeta电位反映了颗粒分散体系的稳定性。研究发现，不同强度的ACEF对葡萄籽粉的Zeta电位绝对值影响很小，表明其胶体稳定性未发生根本性改变。AC80处理组的电位绝对值略有增加，可能与非共价相互作用改变、暴露出更多极性基团有关。
3.9. 扫描电子显微镜
SEM图像直观展示了微观结构的巨变。未处理的样品表面相对光滑。经ACEF处理后，样品表面形成了明显的蜂窝状多孔结构，比表面积显著增大。这很好地解释了其持水、持油和溶解能力增强的原因——更疏松的结构提供了更多的吸附位点。然而，AC100处理组的孔结构变得杂乱无序，印证了过高场强对结构的破坏作用。
3.10. 相关性分析
相关性分析表明，葡萄籽粉的各项指标之间存在显著关联。例如，持水力与溶解力、抗氧化活性、总酚和膳食纤维含量均显著相关。这揭示了ACEF处理是通过改变粉末的整体结构，进而协同改善其多种理化与功能特性，而非单一指标的孤立变化。
本研究系统探讨了交流电场对葡萄籽粉的改性作用，并得出了明确结论：ACEF作为一种有效的非热加工技术，能够显著改善葡萄籽粉的理化特性（持油、持水、溶解性）和营养功能（提升SDF和TPC含量，增强抗氧化活性）。其作用机理在于，适度的电场处理可以疏松葡萄籽粉的微观结构，破坏细胞壁，促进IDF向SDF的转化，并辅助酚类等生物活性物质的释放。在本次实验设定的参数中，80 V/cm的电场强度展现出最佳的综和改性效果。研究表明，过高强度（100 V/cm）的电场反而可能破坏结构、降解有效成分，产生负面影响。同时，电场处理基本不影响体系的胶体稳定性。这些发现具有重要的实际意义：首先，它为葡萄籽这类高营养农业加工副产物的高值化利用提供了一条创新、绿色的技术途径，有助于减少浪费、提升经济价值。其次，证实了ACEF在改善食品原料功能特性方面的潜力，改性后的葡萄籽粉可作为功能性成分，用于开发具有更好持水性、稳定性或强化膳食纤维的食品，满足了市场对健康、清洁标签食品的需求。该研究不仅深化了对非热加工技术作用机理的理解，也为ACEF技术在食品工业，特别是在植物基原料改性领域的进一步应用提供了坚实的实验依据和新的研究方向。未来，研究可向电场处理时间和频率等参数的优化，以及改性产物在具体食品体系中的应用性能评估等方面深入拓展。
