基于豌豆淀粉的可生物降解冷冻凝胶作为山核桃副产物生物活性化合物载体的研究：合成、表征及技术应用前景

本文开发了豌豆淀粉基可生物降解冷冻凝胶（Cryogels），并负载山核桃壳提取物（PNSE）中的生物活性化合物。该材料具有高孔隙率（88-91%）、低密度（0.058-0.078 g/cm3）和优异的水吸收能力（高达1513%），且能在15天内完全土壤降解。研究表明，PNSE富含单宁和原花青素等酚类化合物，赋予冷冻凝胶抗氧化活性。该功能性生物材料在作为新鲜食品渗出液吸收剂及生物活性化合物控释载体方面展现出巨大技术应用潜力。

　　

^?亮点 (Highlights)

• 首次将山核桃壳副产物提取物（PNSE）与豌豆淀粉基冷冻凝胶结合。

• 开发的冷冻凝胶具有大孔且均匀的形态。

• 所有冷冻凝胶均表现出低密度和高孔隙率。

• 材料在土壤中15天内可完全生物降解。

• 冷冻凝胶经过15次循环使用后仍保持600%的吸收潜力。

• 负载PNSE的冷冻凝胶显示出增强的抗氧化活性。

^?材料 (Materials)

使用的商业豌豆淀粉含有约60%的直链淀粉（由中国山东烟台东方蛋白科技有限公司提供）。所用的山核桃壳（对应于果实的内果皮）为'Barton'品种（由Divinut公司–巴西南里奥格兰德州提供）。超纯水使用MecLab MegaPurity系统（位于巴西雅卡雷伊）获得。使用的其他试剂为分析纯（来自Sigma-Aldrich和Merck公司）。

^?山核桃壳提取物 (PNSE) 的制备 (Preparation of Pecan Nut Shell Extract (PNSE))

为了制备PNSE，首先将壳在烘箱（Ethik品牌）中干燥。

^?单个酚类化合物 (Individual Phenolic Compounds)

为了生产山核桃壳副产物提取物，初始步骤是提取，随后对酚类化合物进行鉴定和定量。平均而言，总酚含量（Total Phenolic Content）为447.1 μg/g（见表1），这大约相当于每100公斤壳中含有44克酚类物质。提取酚类化合物后，约99.96%（w/w）的壳质量作为非酚类残留物保留下来。该材料的一种替代用途是生产生物炭（biochar）。

^?结论 (Conclusions)

为了提升山核桃壳的价值，获得了一种富含生物活性化合物（如抗氧化剂）的冻干提取物。通过利用这种残留物，为这种材料找到了合适的归宿，该材料除了给工业带来成本外，还具有很大的污染土壤和水的潜力，并可能对野生动物造成干扰。因此，以豌豆淀粉和山核桃壳提取物（PNSE，一种富含酚类化合物的农业工业副产物）为原料，成功开发了可持续的冷冻凝胶。