基于波斯胶/芝麻分离蛋白负载番茄果渣提取物的纳米乳液涂层延长番茄货架期的研究

《LWT》：Improving the Shelf Life of Tomatoes Using a Nanoemulsion Coating Based on Persian Gum/Sesame Protein Isolate Containing Tomato Pomace Extract

　　

本研究旨在通过在番茄表面涂覆基于波斯胶（Persian gum, PG）（2% w/w）和芝麻分离蛋白（Sesame Protein Isolate, SPI）（2% w/w）的纳米乳液可食用涂层，并添加浓度为1、3和6%（w/w）的番茄果渣提取物（Tomato Pomace Extract, TPE），以提升其贮藏品质。TPE的总酚含量（Total Phenolic Content, TPC）为18.32 ± 0.42 mg GAE/g，总黄酮含量（Total Flavonoid Content, TFC）为11.12 ± 0.35 mg QE/g。将涂覆该纳米乳液的番茄在4°C和25°C下贮藏17天，结果显示其品质保持显著优于未涂层对照组。在4°C条件下，失重率降低了40%，从对照组的7.85%降至涂有含6%提取物的2%涂层的样品（4COT6）的5.04%；在25°C条件下降低了约39%，从13.07%降至7.98%。此外，涂层样品的维生素C保留率也显著提高，4COT6组维持了17.33 mg/100 g，而对照组仅为8.77 mg/100 g。这些发现凸显了将番茄加工副产品转化为功能性涂层系统的潜力，并展示了一种前景广阔、天然且可扩展的减少采后损失的策略。

该研究针对鲜食番茄采后易腐烂、货架期短及番茄加工副产物利用率低等问题，开发了基于波斯胶（Persian gum, PG）与芝麻分离蛋白（Sesame Protein Isolate, SPI）复合基质的纳米乳液可食用涂层，并负载番茄果渣提取物（Tomato Pomace Extract, TPE）以延长番茄货架期。研究人员通过超声波辅助提取法制备TPE，测定其总酚含量（Total Phenolic Content, TPC）与总黄酮含量（Total Flavonoid Content, TFC），并利用动态光散射（Dynamic Light Scattering, DLS）表征纳米乳液粒径、多分散指数（Polydispersity Index, PDI）及ζ电位。将制备好的纳米乳液涂覆于番茄表面，分别在4°C和25°C下贮藏17天，定期测定失重率、水分含量、可溶性固形物（Total Soluble Solids, TSS）、维生素C、pH值、可滴定酸度（Titratable Acidity, TA）、硬度及微生物指标。结果表明，该涂层能有效降低番茄的呼吸速率和水分流失，抑制微生物生长，延缓营养物质的降解。该研究成果发表于《LWT》期刊，为农产品副产物的高值化利用及天然保鲜剂的开发提供了理论依据。

关键技术方法包括：采用超声波辅助提取法从番茄果渣中制备富含生物活性成分的TPE；利用高压均质与探针式超声联用技术制备PG/SPI稳定的TPE纳米乳液，并通过动态光散射（DLS）测定其粒径、PDI及ζ电位；采用傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared Spectroscopy, FTIR）分析涂层基质间的相互作用；选取伊朗贝赫沙赫尔产地的成熟番茄作为实验样本，设置不同温度（4°C和25°C）及不同TPE浓度（1%、3%、6%）进行贮藏实验，结合理化分析与微生物计数评估保鲜效果。

研究结果如下：

1. 1.
   酚类与黄酮类化合物：TPE的TPC为18.32 ± 0.42 mg GAE/g，TFC为11.12 ± 0.35 mg QE/g，处于同类研究的典型范围内，表明提取工艺有效。
2. 2.
   TPE的最小抑菌浓度（Minimum Inhibitory Concentration, MIC）与最小杀菌浓度（Minimum Bactericidal/Fungicidal Concentration, MBC/MFC）：TPE对荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）的MIC和MBC分别为4.3 ± 0.5 mg/mL和11.5 ± 1.2 mg/mL，对扩展青霉（Penicillium expansum）的MIC和MFC分别为8.3 ± 0.6 mg/mL和17.4 ± 1.5 mg/mL，显示出良好的抗菌潜力。
3. 3.
   TPE纳米乳液性质：纳米乳液平均粒径为99.36 nm，PDI为0.25，包封率（Encapsulation Efficiency, EE）达87.5%，ζ电位为?36.2 mV，表明体系稳定且分散均匀。
4. 4.
   FTIR光谱：分析表明SPI、PG与TPE之间通过氢键和静电作用形成了稳定的非共价复合物，未发生化学反应。
5. 5.
   失重：涂层显著降低了番茄的失重率，4°C下4COT6组失重率最低（5.04%），较对照组（7.85%）降低约40%。
6. 6.
   水分含量：贮藏期间所有样品水分均下降，但涂层组特别是4COT6组保持了更高的水分含量。
7. 7.
   可溶性固形物（TSS）：TSS随贮藏时间略有上升，受温度影响，涂层对其影响不显著，表明涂层主要作用于水分阻隔而非糖代谢调控。
8. 8.
   维生素C含量：涂层有效减缓了维生素C的氧化降解，4COT6组在17天后仍保留17.33 mg/100 g，显著高于对照组。
9. 9.
   pH与可滴定酸度（TA）：涂层延缓了pH的上升和TA的下降，尤其在低温和高浓度TPE条件下效果更佳。
10. 10.
    质地硬度：涂层显著抑制了果实硬度的下降，低温结合高浓度TPE处理对维持细胞壁结构完整性效果最好。
11. 11.
    霉菌与酵母菌计数：涂层处理显著降低了微生物总数，表明其具有抑菌屏障功能。

讨论部分总结指出，PG/SPI复合基质通过静电相互作用与氢键形成致密的界面网络，提高了纳米乳液的物理稳定性。TPE中的酚类物质不仅作为抗氧化剂延缓了番茄的衰老，其固有的抗菌活性也抑制了腐败微生物的生长。纳米尺度的液滴（约100 nm）有助于在番茄表面形成连续、均匀的半透性薄膜，有效调节气体交换和水蒸气透过率。研究证实，结合低温贮藏（4°C）与含6% TPE的纳米乳液涂层（4COT6）是维持番茄采后品质的最优方案，为利用农业废弃物开发功能性食品包装材料提供了重要的科学依据。