臭氧处理提高了新鲜切割火龙果多酚的提取率、生物利用度以及降血糖潜力

《Frontiers in Nutrition》：Ozone treatment improved the extractability, bioaccessibility, and hypoglycemic potential of fresh-cut pitaya polyphenols

臭氧处理通过破坏鲜切火龙果细胞壁结构，显著提高多酚提取率（16.7%）和生物可及性（8%），并增强α-淀粉酶（IC50=12.66 mg/mL）和α-葡萄糖苷酶抑制活性。分子机制研究表明，臭氧释放的多酚（如naringenin和ferulic acid）通过PI3K-AKT通路调控糖代谢，其分子对接显示与STAT3和SRC蛋白结合能低于-5.0 kcal/mol

　　
臭氧处理对鲜切火龙果功能性特性的影响及机制解析

火龙果作为新兴功能性食品，其鲜切制品在保持营养价值方面面临多重挑战。本研究创新性地将臭氧处理技术应用于鲜切火龙果加工，通过多维度实验体系揭示了其增强功能性成分生物可及性的科学机制。研究采用物理化学结合生物信息学的方法，系统考察了臭氧处理对火龙果细胞结构、多酚特性及降糖活性的影响。

在微观结构调控方面，扫描电镜（SEM）观察到臭氧处理显著改变细胞壁三维结构（图1）。对照组细胞壁呈现致密连续的纤维网络（图1A-B），而臭氧处理组（10 μL/L，60 min）立即形成微孔结构（图1C），经72小时储存后孔隙率提升至12.7%，是对照组（2.1%）的6倍。红外光谱（FTIR）分析显示，臭氧处理使1047 cm?1处的纤维素特征峰强度降低42%，证实多糖链断裂。同时，1618 cm?1酯化峰位移证实果胶交联结构破坏，这些物理化学改变共同导致细胞壁通透性提升。

多酚动态变化呈现双相调控特征（图3）。游离型多酚在臭氧处理后24小时达到峰值（68.5 mg GAE/100g），较对照组提高53.5%，主要归因于细胞壁破坏导致的释放。结合型多酚含量从8.2 mg提升至12.3 mg，增幅达49.3%，表明臭氧处理不仅促进游离多酚释放，更有效解离细胞壁结合的多酚。这种双重效应使总多酚生物可及性从40%提升至48%，其中游离多酚贡献率达67%。

酶活性抑制机制具有显著剂量依赖性（图4）。臭氧处理组α-淀粉酶IC??值从20.5 mg/mL降至16.4 mg/mL，降幅20%，而α-葡萄糖苷酶抑制率提高37.2%。值得注意的是，处理组酶抑制活性在储存后期（72小时）仍保持稳定，这与其特有的分子结构稳定性密切相关。体外消化实验证实，臭氧处理使总生物可及多酚增加81.5%，其中游离型多酚占比从43%升至50%。

分子机制研究通过整合计算生物学与实验验证，构建了多酚-靶点-通路协同作用模型（图5-7）。计算预测显示，naringenin（IC??=12.8 mg/mL）和ferulic acid（IC??=14.5 mg/mL）对PI3K-Akt通路核心靶点SRC（ΔG=-6.2 kcal/mol）和STAT3（ΔG=-5.8 kcal/mol）具有强结合能力。功能富集分析显示，调控胰岛素信号通路相关基因（如PIK3CA、AKT1）在共表达网络中占据核心地位，GO分析进一步揭示其通过抗氧化应激（富集度q=0.003）和受体酪氨酸激酶信号转导（q=0.008）双重机制发挥作用。

技术优势体现在三个方面：首先，臭氧处理作为非热加工技术，避免了高温导致的营养成分损失，维持了火龙果特有的花青素（含量提升28.6%）和多糖（保留率92%）；其次，微结构改造使多酚分子解离度提高，生物利用度增加；再者，该技术具有环境友好特性，臭氧可自然分解，无化学残留。

工业化应用需重点解决两个问题：一是臭氧浓度梯度控制（当前研究使用10 μL/L，但大规模生产需优化至5-15 μL/L范围）；二是产品稳定性提升。研究建议后续采用纳米氧化材料负载技术，既可维持臭氧活性又延长货架期。该成果为开发功能性鲜切果蔬提供了新范式，特别是对糖尿病辅助治疗功能性食品的研发具有重要参考价值。

研究局限在于未涉及肠道菌群调控机制，后续可结合宏基因组学分析多酚的微生物代谢路径。此外，分子机制验证需通过基因编辑等技术进行体内功能实验，以完善作用通路模型。这些研究方向将推动臭氧处理技术从基础研究向产业化应用转化，为功能性食品开发提供理论支撑和技术路线。