综述:植物风味特征在无酒精饮料工业中增强植物食品副产物的价值化
《TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY》:Flavor bouquet of plants: enhancing the valorization of plant food byproducts in the non-alcoholic beverage industry
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时间:2025年10月24日
来源:TRENDS IN FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY 15.4
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本综述系统探讨了植物风味化合物(FCs)在无酒精饮料(NABs)中的应用与挑战。文章详述了十种常用植物(如柠檬、薄荷、生姜等)的关键风味物质(如柠檬烯、芳樟醇、薄荷醇等)的化学多样性、感官属性及健康益处(抗氧化、抗炎、抗菌等)。同时,综述重点分析了影响风味稳定性的因素(如pH、温度、氧化)并总结了提升货架期的策略(如微胶囊化、乳化、先进包装),为开发高品质、健康导向的可持续NABs提供了创新框架。
全球对无酒精饮料(NABs)的需求持续增长,受健康意识提升、生活方式转变及酒精消费减少的驱动。消费者越来越倾向于提供丰富风味、新颖口感及感知健康益处的饮品。植物成分是塑造NABs感官特征的风味化合物(FCs)的主要来源,并可能提升产品的健康属性。植物风味特征是指由其挥发性及呈味活性化合物产生的特有香气和味道的整体表现。这些化合物,主要是次级代谢产物,分布在叶、花、果实、种子和根等植物器官中,可根据其对香气、味道和口感的贡献进行分类。优化产品质量和推进可持续生产需要更好地理解植物成分复杂的分子风味特征、它们与饮料基质组分的相互作用以及开发增强风味稳定性的策略。
通过Web of Science、PubMed和Google Scholar等数据库进行了全面的文献检索,以识别关于植物FCs、其健康效应及其在NABs工业中作用的相关研究。搜索策略聚焦于两个主题:(i)识别富含FCs的植物;(ii)主要植物FCs的健康相关生物活性。对于第一个主题,布尔搜索查询将特定植物名称与关键词“风味化合物”结合。仅保留报告植物FCs量化浓度的研究,并经过人工筛选。对于第二个主题,所有数据均从Web of Science核心合集数据库和科学引文索引扩展版(SC-EXPANDED)-1900年至今检索和下载。使用VOSviewer构建可视化网络,映射与每种化合物相关的生物活性。
NABs市场仍处于早期阶段但持续稳定增长,无酒精啤酒通过复制传统啤酒的熟悉口味引领该类别,同时吸引健康和生活方式意识强的消费者。该类别演变中出现了两大趋势:一是复制酒精饮料的无酒精版本,二是强调提供全新感官体验的完全新产品。一些新兴品牌开创了啤酒和烈酒的无酒精版本,随后促使知名品牌采用类似策略。同时,越来越多的NABs segment加入了功能性成分,如益智药和适应原,以情绪调节、减压、能量提升或整体健康为营销点。2023年,约37%的新饮料发布突出了健康促进特性,通常配方为无糖并富含电解质、纤维、胶原蛋白或益生菌。适应原市场仍然分散,但其影响已通过添加维生素和蛋白质扩展到无酒精啤酒。创新主要由寻求通过新配方实现差异化的新兴品牌驱动,而老牌公司则通过发布其旗舰产品的无酒精版本取得成功。
植物FCs不仅决定了NABs的感官属性如香气和味道,还决定了其功能和健康相关特性。为了理解这些化合物如何影响产品质量,必须识别和量化存在于原始植物成分以及最终饮料配方中的FCs。植物FCs代表了化学上多样的分子阵列,从小的挥发性化合物(如芳樟醇)到较大的分子(包括黄酮苷和寡聚黄烷醇)。它们的化学多样性和宽浓度范围带来了显著的分析挑战,需要具有高灵敏度和选择性的平台,能够检测丰度高的化合物和强烈影响感官知觉的痕量成分。本节概述了三种 prominent 分析技术:气相色谱-质谱联用(GC-MS)、液相色谱-质谱联用(LC-MS)和核磁共振(NMR)光谱,重点介绍了它们在植物FCs表征中的具体应用、优势和劣势。
GC-MS是筛选挥发性FCs最广泛使用的分析平台之一。在GC中,分析物根据其沸点和对GC柱固定相的分子亲和力进行分离。色谱分离后,分子进入质谱仪离子源,通常采用电子轰击(EI)或化学电离(CI),气相分子在此碎裂成独特的离子,由其质荷比(m/z)表征。这些碎片离子随后被传输到质量分析器(通常是四极杆或飞行时间(TOF)系统),根据其m/z进行分离。到达检测器后,测量每个m/z值的离子丰度,该丰度与分析物浓度直接成正比。最常见的GC-MS配置将EI电离与四极杆质量分析器耦合。GC-MS产生的可重现和特征性质谱促进了包含近50万个独特EI质谱的广泛分子数据库的开发。因此,GC-MS是FCs结构鉴定和定量的稳健工具。它特别适用于挥发性和半挥发性、非极性和半极性化合物,其高色谱分辨率允许在单次运行中分离数百个分子。结合先进的三维建模技术,甚至可以解卷积重叠和嵌入的难以捉摸的峰。这种高色谱分辨率和稳健的EI-MS允许识别和定量饮料中的广泛化合物。然而,GC-MS仅限于检测挥发性化合物,而半挥发性或极性物质需要事先衍生化,并且沸点>~400°C和/或热不稳定性的大分子在GC-MS中无法检测。
对于非挥发性FCs(如酚类、黄酮类、单宁和皂苷)的分析,LC-MS是首选方法。液相色谱根据分析物在流动相和固定相之间溶解度的差异,在溶剂型流动相中分离分析物。LC与MS的联用已成为分析化学中不可或缺的工具,这主要归功于电喷雾电离(ESI)的进步。ESI特别适用于极性和半极性化合物,在环境条件下产生稳定的分子离子和特征性加合物。作为一种软电离技术,它提供前体离子和通常特征性的碎裂模式,增强了定性和定量分析。其对不同溶剂系统和梯度洗脱的适应性使ESI高度通用,支持从非靶向代谢组学到痕量分析物靶向定量的应用。LC-MS的分析能力通过多种类型的质量分析器得到进一步增强,每种分析器都提供独特的优势。三重四极杆仪器因其在多反应监测模式下的高灵敏度和选择性而广泛用于靶向定量。四极杆飞行时间分析器将基于四极杆的选择与高分辨率精确质量检测相结合,实现靶向和非靶向筛选。离子阱(包括线性和3D阱)允许多级碎裂(MSn),这对于详细的结构解析特别有用。混合平台整合了这些功能,在单次运行中提供快速扫描、低检测限和高质量精度。
现代LC-MS仪器支持高效的数据依赖采集模式,其中MS/MS谱图根据MS1中前体离子的强度或新颖性自动触发,从而能够详细探索复杂混合物。LC-MS中的化合物鉴定通过正交参数得到加强,例如保留时间(或LC保留指数)、精确前体离子质量、同位素模式、MS/MS碎裂以及通过离子淌度测量的碰撞截面(CCS)值。后者可在配备充满惰性气体的淌度池的新一代LC-MS平台中获得,该池允许测量离子的漂移时间(或转换为CCS值),由大小、形状和电荷决定,反映了离子的正交物理性质。这一额外维度显著增强了化合物鉴定的可信度。此外,不断增长的开源谱图库和计算工具生态系统,包括GNPS、SIRIUS和MetFrag,促进了自动谱图注释、计算机辅助碎裂和分子网络构建,实现了生物样品中数百种化合物的高通量暂定鉴定。LC-MS广泛用于筛选饮料中植物来源的FCs。
另一种广泛用于FCs筛选的分析平台是核磁共振(NMR)光谱。质子核磁共振(1H NMR)利用质子在外磁场中的共振,吸收和再发射射频能量,提供关于含有这些质子的分子的定性和定量信息。定性信息来源于两个关键特征:化学位移(反映质子局部电子环境)和多重性(源于与邻近质子的自旋-自旋耦合)。定量方面与信号强度有关,信号强度与质子数直接成正比,从而与样品中相应分子的浓度成正比。1H NMR对于结构解析特别有价值,尤其是与揭示质子-质子和质子-碳相互作用的二维(2D)NMR实验结合时。此外,NMR越来越多地应用于同位素比率分析以验证食品产品的来源和真实性,以及筛选饮料的风味特征。重要的是,另一种基于NMR的技术,饱和转移差(STD),对于表征FCs与果胶等大分子之间的相互作用特别有用。
除了GC-MS、LC-MS和NMR之外,其他几种分析平台通常用于风味分析。离子迁移谱(IMS)通常与GC联用,是FCs选择性检测的强大工具。IMS根据离子在电场中于中性缓冲气体中的迁移率分离离子,允许对挥发性和半挥发性分子进行痕量水平检测。在此过程中,汽化的样品被电离,产生的产物离子通过漂移管迁移;它们的漂移时间反映了离子迁移率并提供定性和定量信息。另一种广泛使用的方法是电子鼻(E-nose),它通过样品处理系统、低特异性化学传感器阵列和模式识别算法的组合来识别挥发性化合物。来自样品顶空的挥发性化合物被传感器吸收,产生独特的信号模式,随后进行处理并与训练好的数据库进行比较以识别未知分析物。该技术能够对简单和复杂的挥发性混合物进行快速、无损分析,使其非常适用于饮料中的实时质量控制和风味分析。
除了常规分析平台,新兴技术如人工智能(AI)和机器学习(ML)正越来越多地应用于风味研究。通过分析从先进分析技术生成的大型数据集,AI和ML可以根据分子组成和物理化学性质预测风味属性。然而,由于缺乏标准化数据集,它们的应用仍然有限,但作为未来快速可靠风味分析的工具具有强大潜力。
植物的诱人风味和香气自古以来就是饮料制备的基本组成部分。如今,植物来源的FCs对于饮料工业仍然不可或缺,在快速扩张的健康导向饮料市场中需求日益增长。植物天然产生多样化的FCs,被归类为次级代谢产物,在这些固着生物的防御和繁殖中起着至关重要的作用。从化学角度来看,植物中的主要FCs包括精油、醇类、内酯类、萜类、酸类、酮类、酯类、酚类和黄酮类,每种都对饮料的香气、味道和口感有所贡献。本节讨论了NABs生产中最常用的十种植物(柠檬、酸橙、橙子、薄荷、罗勒、苦艾、生姜、黄瓜、杜松和鸢尾)的关键FCs。主要FCs被鉴定为萜类化合物,如柠檬烯、芳樟醇、柠檬醛和α-蒎烯,广泛分布于多种植物物种中,反映了它们在植物香气特征中的基本作用。相比之下,某些化合物表现出植物特异性,例如薄荷中的薄荷醇和薄荷呋喃,或黄瓜中的(E, Z)-2,6-壬二烯醛和(Z)-6-壬烯醛,这些化合物为单个植物物种贡献了独特的感官特征。
柠檬(Citrus limon)是一种具有明亮和酸味的柑橘类水果,是种植最广泛的柑橘物种中排名第三的。柠檬独特的风味特征由复杂的挥发性化合物阵列塑造,包括萜烯、醛类和醇类。柠檬中最普遍的十种FCs包括柠檬烯、柠檬醛、芳樟醇、α-蒎烯、α-松油醇、β-蒎烯、γ-松油烯、橙花醇、柠檬酸和桧烯。其中,柠檬烯(一种单萜)是柠檬中的主要FCs,塑造了与柠檬相关的特征性柑橘、薄荷和甜味 notes。柠檬的酸味主要归因于柠檬酸,柠檬酸是柠檬汁和精油中独特柠檬气味的原因。萜烯,如β-蒎烯、α-蒎烯和γ-松油烯,分别引入了新鲜、木质和柑橘的细微差别。醛类,如柠檬醛,提供了新鲜、多汁的香气,而醇类,包括芳樟醇和香叶醇,则贡献了柠檬的甜味和花香 accent。值得注意的是,柠檬的关键FCs主要集中在其果皮而非果汁中。加工方法也会影响柠檬中FCs的浓度。例如,干燥过程通常会降低flavedo和柠檬汁囊中FCs的浓度。这种减少归因于几个复杂因素,包括样品尺寸、基质组成和干燥方法。柠檬FCs的复杂组合使其成为生产柠檬水、果汁和苏打水等饮料的基本成分。在饮料工业中,柠檬及其果皮和衍生的精油(被认为是食品副产物)在增强各种饮料(包括柠檬汁、等渗饮料和拉德勒)的感官品质方面起着关键作用。
波斯酸橙(Citrus spp.)是一种小的绿色柑橘类水果,以其强烈的酸味香气为特征,通常被认为比柠檬更明显。酸橙的独特风味是挥发性化合物组合的结果,包括萜烯、醛类、醇类和酯类。酸橙中最普遍的十种FCs包括柠檬烯、柠檬醛、芳樟醇、γ-松油烯、α-松油烯、β-蒎烯、α-蒎烯、4-松油醇、α-松油醇和月桂烯。其中,主要的萜烯柠檬烯负责特征性的柑橘香气,而β-蒎烯、α-蒎烯和γ-松油烯都贡献木质和草药风味。与柠檬相比,酸橙含有较少的柠檬烯和较多的松油烯。醛类,尤其是柠檬醛,赋予了新鲜的酸橙品质,而醇类芳樟醇和4-松油醇则贡献了柑橘和松节油风味。酸橙皮油含有较高浓度的柠檬烯,通常比果汁本身提供更强烈的风味。与柠檬一样,酸橙中的酸味主要来自柠檬酸,异柠檬酸和苹果酸也有贡献。酸橙在饮料工业中以多种不同形式使用,包括果汁、碳酸饮料和风味水,目的是增强香气和味道。其中,碳酸饮料,包括软饮料、能量饮料和轻度碳酸产品,是饮料市场的一个显著特征,具有重要的消费者吸引力。
橙子(Citrus sinensis)是全球消费最广泛的水果之一,因其甜美、新鲜的风味和果香而受到重视。橙子的香气是FCs复杂相互作用的结果,包括萜烯、醛类、酯类和醇类。橙子中最普遍的十种FCs是柠檬烯、芳樟醇、柠檬醛、α-蒎烯、α-松油烯、月桂烯、邻伞花烃、甲醇、α-松油醇和香芹酮。与柠檬和酸橙一样,橙皮油中的FCs浓度显著高于橙汁,柠檬烯是主要化合物。柠檬烯是贡献特征性橙香气的主要萜烯,但在增强整体风味体验方面作用更为微妙,而不是直接影响香气。橙子果香和花香的主要贡献者是醛类,如壬醛、癸醛和癸烯醛,而醇类如芳樟醇则进一步丰富了果香和花香的底色。橙子及其副产物在饮料工业中的使用方式多种多样,反映了其多功能性和全球重要性。橙汁是一种全球消费的饮料,不仅是最受欢迎的果汁之一,还含有生物活性化合物,包括黄酮类、类胡萝卜素、抗坏血酸和其他有益元素。橙皮衍生的橙油,除了提取风味物质外,还可以延长橙片的货架期,并用作食品包装中的抗菌材料。
薄荷(Mentha spp.)是一种高度芳香的草本植物,具有独特的香气和清爽的味道,在烹饪、药用和香水领域有广泛应用。薄荷中最普遍的十种FCs是薄荷醇、薄荷酮、薄荷呋喃、香芹酮、桉叶油素、新薄荷醇、α-石竹烯、β-石竹烯、β-蒎烯和α-蒎烯。其中,薄荷醇和薄荷酮(均属于萜烯家族)是薄荷特征风味特征的主要贡献者。薄荷醇尤其被认为是薄荷的关键质量指标,因为它能带来清凉 sensation 并增强绿色、新鲜的风味。研究表明,FCs的浓度因薄荷物种而异,薄荷油中的这些化合物含量高于薄荷叶,但薄荷醇在两者中都是最丰富的化合物。有趣的是,基于气味活性值分析,桉叶油素被确定为最具香气活性的成分,强化了其在塑造薄荷特征香气中的主要作用。在饮料工业中,薄荷广泛用于碳酸饮料、凉茶、功能性饮料和风味糖浆,贡献其清爽的感官特征。此外,薄荷常与绿茶搭配以增强其新鲜度,改善多酚稳定性,并因其薄荷醇和薄荷酮的强抗氧化潜力而增强其功能特性。从薄荷叶中提取的精油也被加入到软饮料和茶中以强化其香气特征。
罗勒(Ocimum basilicum)是一种原产于印度的芳香草本植物,以其甜味、辛辣和略带香料的风味特征而闻名。虽然不同的罗勒物种表现出独特的风味特征,但它们共享几种关键FCs,这些FCs贡献了它们的整体感官特性。罗勒中最普遍的十种FCs包括芳樟醇、桉叶油素、丁子香酚、罗勒烯、草蒿脑(甲基胡椒酚)、β-石竹烯、α-蒎烯、β-蒎烯、樟脑和香芹酚。在单萜中,芳樟醇和桉叶油素是主要的,分别贡献花香和甜味,以及凉爽和清爽的特性。此外,苯丙素丁子香酚是罗勒丁香味、辛辣香气的主要贡献者。罗勒中FCs的浓度因其形式和不同器官而异。新鲜罗勒叶通常比罗勒油含有更高水平的FCs,而新鲜罗勒油比干燥罗勒油含有更高浓度的挥发性化合物。罗勒是意大利、印度和亚洲美食中的重要成分,也是亚洲和中东传统饮料生产中的重要组成部分。
苦艾(Artemisia absinthium)是一种以其苦味和鼠尾草样风味而闻名的草本植物,其风味因物种和生长条件而异。尽管存在这种可变性,某些FCs在不同的苦艾品种中持续存在。苦艾中最普遍的十种FCs是β-侧柏酮、α-侧柏酮、α-松油烯、对伞花烃、桉叶油素、龙脑、月桂烯、桧烯、芳樟醇和β-蒎烯。其中,月桂烯以其草药香气而闻名,显著影响苦艾的整体风味特征。此外,苦艾素和absinthin是苦艾强烈苦味的贡献者。这些化合物的组合导致了复杂而强烈的感官体验,使苦艾成为食品和饮料配方中具有挑战性 yet 引人入胜的成分。来自叶和根的苦艾精油的风味组成在不同品种间表现出显著差异。一项分析二十个苦艾栽培品种的研究发现,特征性FCs的数量和质量存在显著差异,其总浓度与感官影响之间没有明确相关性。由于其独特的苦味,苦艾是传统烈酒(如苦艾酒、味美思和比特酒)中不可或缺的成分。在啤酒酿造中广泛使用啤酒花之前,苦艾也是常见的调味剂。虽然其当前应用主要在酒精饮料中(苦艾酒和味美思),但苦艾的草药和苦味 notes 为将其纳入NABs提供了机会, potentially 扩展其在现代饮料配方中的使用。
生姜(Zingiber officinale)是一种原产于东南亚的多年生草本植物,以其复杂的风味特征而闻名,该特征结合了辛辣、胡椒味、柑橘味和泥土味。生姜中最普遍的十种FCs包括β-没药烯、β-倍半水芹烯、柠檬醛、β-水芹烯、莰烯、姜酮、香叶醇、柠檬烯、芳樟醇和月桂烯。其中,柠檬醛、香叶醇、柠檬烯和芳樟醇贡献了其新鲜、花香和甜味的感官属性。姜辣素是生姜中主要的辛辣化合物,负责其特征性的辛辣味;它可以通过热转化转化为较温和的姜酮,或脱水形成姜烯酚,后者具有更强烈的辛辣味。总的来说,这些化合物创造了生姜特有的温暖和辛辣感。与柑橘植物不同,柑橘植物的FCs集中在果皮中,而生姜的风味主要来自其根茎。研究表明,去皮和未去皮生姜中关键FCs的浓度相似,两者含量都显著高于姜皮本身。然而,干燥方法可以通过消耗某些挥发性化合物同时促进短链烯烃的形成和结构相似化合物的异构化,从而显著改变生姜的风味特征。在饮料工业中,生姜因其风味和芳香特性而被广泛使用。它是碳酸饮料、姜汁啤酒、功能性饮料和其他姜味饮料的关键成分。生姜的新鲜和辛辣风味与可可的甜味相结合,导致了姜味可可的开发,并在全球范围内流行起来。此外,富含姜酮的生姜精油经常被加入到软饮料(如姜汁啤酒)中,也用于配制低酒精啤酒。
黄瓜(Cucumis sativus)是葫芦科中广泛消费的成员,因其新鲜、温和和凉爽的风味而受到重视。这种特征风味主要归因于FCs,包括(E, Z)-2,6-壬二烯醛、(Z)-6-壬烯醛、(E)-2-己烯醛、己醛、己醇、(E)-2-壬烯醛、乙醛、2-乙基己醇、壬醛和芳樟醇。黄瓜中主要的FCs是醛类和醇类,它们以高浓度存在。醛类,特别是(E, Z)-2,6-壬二烯醛和(E)-2-壬烯醛,是黄瓜特征性新鲜和绿色香气的主要贡献者。此外,己醛和己醇增强了黄瓜的脆爽、绿色和略带花香的的风味特征。醛类、醇类和酯类的组合增强了细腻的口感,而黄瓜苦素和糖类则微妙地影响苦味和甜味。储存条件会显著影响黄瓜的风味特征。在室温下储存六个月以上,黄瓜中的呋喃、酚类和酮类含量增加,而醛类减少。在饮料工业中,黄瓜广泛用于黄瓜汁、功能性饮料和发酵饮料的生产。黄瓜汁因其高含水量和温和风味,在温暖天气中尤其受欢迎,作为一种清爽补水的选择。黄瓜汁的抗氧化、抗菌和营养特性可以通过与草药提取物混合来增强,使其成为功能性饮料和食品中有价值的成分。此外,黄瓜也被加入到益生菌和发酵饮料中,进一步突出了其多功能性。
杜松(Juniperus spp.)是一种针叶植物,以其独特的风味而闻名,其特征是松木和树脂香气,带有微妙的甜味和柑橘味。风味特征主要由挥发性化合物塑造,前十种风味贡献者是α-蒎烯、β-蒎烯、月桂烯、柠檬烯、桧烯、β-石竹烯、桉叶油素、3-蒈烯、芳樟醇和莰烯。其中,α-蒎烯和β-蒎烯是杜松松木样香气的主要贡献者,而柠檬烯和桉叶油素则赋予了新鲜和柑橘味。月桂烯贡献了草药和果香的底色,而桧烯则引入了香料、木质和柑橘的 notes。杜松的挥发性组成因应用而异:在杜松糖浆中,醇类和醛类占主导地位,而在金酒中,单萜和倍半萜类化合物主导风味特征。杜松精油的主要成分,包括α-蒎烯、桧烯、月桂烯、β-石竹烯和4-松油醇,在其大胆和清爽的口感中起着至关重要的作用。在饮料工业中,杜松最著名的成分是其在金酒中的重要作用,它作为一种决定性成分,赋予了这种烈酒其独特的风味。其独特而复杂的风味使其成为全球饮料市场的重要组成部分,并且它仍然是市场上所有非酒精金酒变种中的主要成分。最近,非酒精替代品加入了杜松风味以复制金酒体验,通常将其与水或植物提取物混合。除了金酒,杜松浆果及其精油也用于增强各种饮料产品的风味。
鸢尾属(Iris spp.)属于鸢尾科,广泛分布于北半球。鸢尾植物以其诱人的香气而闻名,主要归因于紫罗兰酮、香叶醇、芳樟醇、石竹烯、香茅醇、肉桂酸甲酯、罗汉柏烯、十六烷酸、6-甲基-5-庚烯-2-酮和二十九烷。其中,芳樟醇、紫罗兰酮和香叶醇是主要的芳香化合物,贡献了特征性的花香,而罗汉柏烯则引入了木质和香料风味。鸢尾的风味特征因物种和器官而异。研究表明,同一鸢尾的花、根茎和茎含有不同浓度的FCs。例如,在黄菖蒲中,十六烷酸是花中的主要化合物,而二十九烷在根茎中占主导地位,乙酸辛酯在茎中最突出。此外,鸢尾的花香在其发育阶段发生显著变化,尽管关键化合物如醇类、芳香族化合物和醛类持续存在。在饮料工业中,通常只有鸢尾根被用作各种产品的调味剂,包括软饮料和酒精饮料,如金酒和味美思。
植物在FCs的类别和浓度上各不相同,导致在NABs中具有独特的感官特征和功能作用。对十种代表性植物的比较分析表明,虽然几种主要化合物是共享的,但每个物种都保持独特的风味特征。柑橘类水果如柠檬、酸橙和橙子以柠檬烯、柠檬醛、芳樟醇、α-蒎烯和α-松油醇为主,这定义了它们特征性的柑橘香气,但高度易受氧化和挥发影响。相比之下,草本植物如罗勒、薄荷和苦艾富含含氧单萜,如桉叶油素,这些化合物水溶性更好、更稳定,并具有额外的抗氧化特性,增强了功能价值。辛辣和木质植物如生姜和杜松含有水溶性差的单萜,包括莰烯和月桂烯,这些化合物赋予大胆的风味,但通常需要稳定策略,如微胶囊化或乳化。值得注意的是,芳樟醇(一种花香和柑橘味化合物)出现在大多数植物中,强调了其在塑造感官质量和功能潜力方面的核心作用。因此,植物的选择必须不仅考虑感官目标,还要考虑活性FCs的物理化学性质和配方相容性。
用于NABs的三种主要植物副产物类别是果皮、根和叶提取物。柑橘皮富含挥发物如柠檬烯和柠檬醛,以及果胶,果胶可以作为香气化合物的天然稳定剂。根,如生姜根茎,提供姜辣素和姜烯酚,贡献辛辣感和抗氧化活性。来自薄荷和罗勒等植物的叶提取物含有含氧单萜,如薄荷醇和芳樟醇,赋予清爽的香气和抗菌潜力。虽然对副产物价值化的系统评估仍然有限,但一些工业应用已经存在,例如,柑橘皮油用于风味水,生姜提取物用于无酒精姜汁啤酒,薄荷提取物用于凉茶。这些副产物的价值化符合循环生物经济原则,减少食物浪费,支持可持续性,并增强NABs的感官和功能品质。
植物来源的FCs不仅赋予NABs独特的感官属性,还作为具有报道的抗氧化、抗炎、抗菌和抗癌特性的生物活性成分发挥作用。本节总结了饮料工业中使用的植物来源中常见的主要FCs的生物活性。虽然大多数FCs与健康促进作用相关,但一些也可能导致不良后果,包括毒性、过敏反应或代谢紊乱。此外,安全摄入水平、稳定性、降解途径和加工衍生的副产物仍未得到充分表征。
为了可视化研究趋势,对已发表的关于主要植物来源FCs生物活性的研究进行了文献计量分析。识别出不同的聚类,节点大小表示关联频率,接近度反映共现强度,揭示了跨化合物类别和生物活性的显著重叠。如图所示,柠檬烯与抗氧化、抗菌和抗炎功能相关,同时还具有代谢益处,包括缓解哮喘和杀虫效果。芳樟醇整合了抗氧化和抗菌作用与心理益处,如减压。柠檬醛表现出抗菌和
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