花生皮生物活性提取物在果胶与明胶软糖中的应用：一种潜在的健康改善膳食抗氧化剂递送系统

本研究创新性地利用花生加工副产物——花生皮中富含的多酚类化合物，开发出功能性果胶与明胶软糖。通过体外模拟消化（INFOGEST协议）系统评估，发现果胶基软糖表现出更高的酚类化合物生物可及性（29.88–32.46%）和抗氧化活性保留率（消化后平均降低约38%）。研究表明，花生皮提取物不仅能有效提升软糖的抗氧化能力（ORAC法测定），还可作为天然着色剂，为开发可持续、高附加值的功能性糖果提供了科学依据，兼具健康效益与农业副产物增值潜力。

　　

引言

花生（Arachis hypogaea L.）作为一种广泛适应不同气候和土壤的油料豆科作物，在全球农业经济中占据重要地位。巴西作为全球第二大生产国，其花生加工过程中产生的大量副产物——花生皮（约占花生总重3%），通常被作为废弃物丢弃，仅2021年就产生约150万吨。这些废弃的花生皮实则富含酚类化合物，包括酚酸和黄酮类，其抗氧化能力高达90-125 mg GAE/g干重。本研究旨在利用花生皮制备富含酚类的提取物，并将其应用于果胶和明胶软糖中（添加量0.1和0.2 g kg^?1），评估其作为功能性食品成分的潜力，同时通过体外消化模型研究其生物可及性和抗氧化活性。

方法论

样品获取与提取物制备

采用巴西圣保罗州Tup?地区提供的Valencia品种花生皮，经研磨过筛（10目）后于-80°C储存。酚类化合物的提取遵循研究组先前优化的方法：50 g样品与125 mL乙醇和125 mL水混合，在25°C下以200 rpm搅拌2小时，经Whatman 1号滤纸真空过滤后，通过旋转蒸发（40°C，2小时）浓缩。残余物重新悬浮于100 mL水中，经冷冻干燥后储存于-80°C。

软糖制备

果胶和明胶软糖的制备参照已有方法，基本配方如表1所示。水分、葡萄糖浆、果胶、柠檬酸和柠檬酸钠的含量在所有样品中保持恒定，蔗糖含量则根据花生皮提取物的添加量按重量替代相应减少（每添加1 g提取物，减少1 g蔗糖），以维持总固体含量不变。共制备三种果胶软糖：无提取物对照（P0）、添加0.1 g kg^?1提取物（P1）和添加0.2 g kg^?1提取物（P2）；同样制备三种明胶软糖：对照（G0）、0.1 g kg^?1（G1）和0.2 g kg^?1（G2）。

果胶软糖的生产流程包括：将蔗糖和葡萄糖浆溶于冷水中；将果胶分散于糖溶液中；在大气压下煮至80°Brix；加入花生皮提取物粉末、柠檬酸和柠檬酸钠；将糖浆注入淀粉模具中，于35°C循环空气烘箱中干燥；最后脱模、整理和包装。明胶软糖的生产则包括：将明胶在85°C水中溶解，于70°C水浴中保温30分钟，去除表面薄膜；加入其余成分；在70°C水浴中煮10分钟以去除气泡；注入淀粉模具中，室温干燥至85°Brix；脱模和包装。

理化和抗氧化特性分析

对软糖的水分活度、水分含量、°Brix、质地（硬度和粘性）和颜色（L, a, b*）进行了测定。水分活度使用露点分析仪在25°C下测量；水分含量通过105°C真空烘箱干燥法测定；°Brix采用数字折射仪测量；质地使用质地分析仪进行压缩测试；颜色通过数字色度计测量。

总酚含量（TPC）采用Folin-Ciocalteu法测定，使用没食子酸标准曲线（15-300 μg mL^?1）计算，结果以每克软糖的没食子酸当量（GAE）毫克数表示。氧自由基吸收能力（ORAC）测定则使用荧光素和AAPH作为自由基源，Trolox（30-1500 μmol mL^?1）作为标准，结果以每克软糖的Trolox当量（TE）毫摩尔数表示。

体外模拟消化与生物可及性评估

采用INFOGEST协议的标准化静态体外消化模型，模拟口腔、胃和肠道阶段。口腔阶段：5 g软糖与模拟唾液流体（pH 7.0）和α-淀粉酶（75 U mL^?1）在37°C孵育2分钟；胃阶段：调整pH至3.0，加入模拟胃液与胃蛋白酶（2000 U mL^?1），37°C孵育2小时；肠道阶段：调整pH至7.0，加入胰蛋白酶（100 U mL^?1）和胆汁盐（10 mmol L^?1）。每个阶段结束后收集样品测定酚类含量，抗氧化活性仅在肠道阶段后评估。生物可及性计算公式为：肠道阶段可溶性酚类含量与未消化样品中酚类含量的比值乘以100。

结果与讨论

花生皮提取物特性

花生皮提取物中酚类化合物浓度为0.473 mg GAE mg^?1干提取物，ORAC抗氧化能力为3.087 mmol TE mg^?1。先前通过UPLC-ESI-Q-TOF-MS/MS分析鉴定出其主要酚类成分为原儿茶酸、香豆酸、儿茶素和山奈酚。

软糖的理化特性

理化分析结果（表2和图2）显示，花生皮提取物的添加对两种软糖基质产生了不同影响。果胶软糖在添加提取物后表现出更高的稳定性，其理化参数变化较小，这可能归因于果胶形成更 robust 的凝胶基质，有助于生物活性化合物的保留和产品结构完整性的保持。

水分活度均在0.5-0.6之间，处于理想安全范围。°Brix值显示，高提取物含量的软糖（P2和G2）总可溶性固体低于对照，但所有软糖均达到制造商要求的至少75°Brix。质地上，花生提取物使果胶软糖变软（P1和P2硬度低于P0），但未改变粘性；而明胶软糖在硬度和粘性上均出现显著变化，G2比G1更硬，这可能是由于干燥不均匀性以及提取物与明胶蛋白质的相互作用影响了基质刚性和质地。

颜色方面，添加提取物的软糖在L（亮度）、a（红-绿轴）和b（黄-蓝轴）三个参数上均与对照有显著差异。提取物浓度越高，亮度越低；a值呈正值，表明更偏红色；b*值在对照中较高，呈更黄色。花生皮提取物的红棕色显著改变了软糖外观（图3），凸显其作为天然着色剂的潜力，符合当前糖果业对天然替代品的需求。

酚类含量与生物可及性

软糖中酚类化合物的测定值低于预期（比预期低8%-24%），可能由于提取物在软糖生产加热过程中（糖浆温度达100°C）发生降解、氧化或聚合，以及与其他成分（如蛋白质和碳水化合物）形成复合物。明胶软糖保留的酚类化合物少于果胶软糖，可能因为果胶通过羧基与酚类羟基形成氢键，增强酚类稳定性，而明胶与酚类通过静电相互作用、氢键和疏水力形成复合物，影响酚类溶解性和生物利用度。

体外消化过程中，口腔阶段果胶软糖P1释放了37.2-40.8%的总酚类，P2释放了26.6-28.1%；明胶软糖呈现类似趋势。胃阶段结束时，酚类释放达到约70%，表明多酚的最佳释放。但肠道阶段出现显著减少，所有软糖的生物可及性降至26.0-32.5%。这种减少可能归因于十二指肠的碱性pH、酶活性（如胆汁盐和胰酶）和胶束形成影响酚类稳定性和溶解性。尽管如此，生物可及性值与文献报道一致，支持胃肠道在促进固体食物基质中酚类释放中的作用。

总体而言，果胶软糖在所有胃肠道阶段（除P1口腔阶段外）表现出更好的酚类释放性能。值得注意的是，尽管P2和G2软糖的提取物浓度加倍，但其酚类含量值并非P1和G1的两倍，表明更高浓度可能导致更复杂的食物基质相互作用（如蛋白质-多酚或碳水化合物-多酚结合），阻碍酚类释放和吸收。

消化后抗氧化活性

ORAC测定显示，软糖基质（果胶或明胶）不影响体外抗氧化活性，添加花生提取物的软糖具有相似的ORAC值。消化后，ORAC值显著下降——果胶软糖约38%，明胶软糖约41%，反映了酚类化合物的预期减少。此外，消化后的明胶软糖抗氧化活性低于果胶软糖，可能由于明胶蛋白质与酚类化合物的弱相互作用导致其抗氧化能力降低。

相比文献报道，本研究软糖在相同提取物浓度下表现出更高的抗氧化活性保留率（57.83%）。消化后的抗氧化能力取决于食物基质，因为生物活性化合物与其他食物成分之间存在相互作用。尽管消化过程中抗氧化活性减少，但仍有部分保留，表明这些软糖可能提供生物活性化合物，有助于减少氧化应激。

根据美国农业部数据，新鲜蓝莓约含24 mmol TE kg^?1。一份20 g的果胶软糖（P1和P2）其抗氧化活性分别相当于约18 g和35 g新鲜蓝莓；明胶软糖也有类似值。这些结果证实了花生提取物对软糖抗氧化特性的显著贡献。

结论

将富含酚类化合物和抗氧化活性的花生皮提取物加入软糖中，在果胶和明胶基质中均显示出积极结果。尽管消化减少了酚类含量，但果胶基软糖保留了更高比例，并在消化后表现出更大的抗氧化能力，这可能与形成稳定复合物有关。未来研究可探讨保护策略，如微胶囊化或纳米胶囊化（例如喷雾干燥、复合凝聚、脂质体或环糊精包合）和工艺优化（减少热暴露和调整配方），以提高酚类稳定性和生物可及性。

消化后观察到的抗氧化活性表明，这些软糖可以递送生物活性化合物，有助于减少氧化应激。总体而言，研究结果表明，含有花生皮提取物的软糖可能作为一种功能性糖果选项，结合了生物活性化合物来源和熟悉愉悦的产品形式。除了潜在的抗氧化益处外，这种方法还支持对低成本、可持续副产品的价值提升。