超声波辅助将Turnera subulata提取物包封在酵母中的机制研究：扩散模型与功能潜力

《Food and Bioprocess Technology》：Mechanistic Insights into Ultrasound-Enhanced Encapsulation of Turnera subulata Extracts in Yeast: Diffusion Modeling and Functional Potential

超声处理对Turnera subulata提取物在酵母细胞中的包封效率及细胞活性影响研究。水提物在5分钟超声下包封效率达106.9%，但随时间延长扩散系数下降10倍，醇提物FRAP值最高达1055 mg EAA/100 g。PCA和HCA分析表明超声处理显著影响生物活性及稳定性，水提物更优包封性，醇提物抗氧化活性更强。

　　

摘要

将药用植物中的生物活性化合物封装到酵母细胞中引起了人们的兴趣，这是因为酵母具有良好的生物相容性，并且能够有效传递有益健康的物质，尤其是像Turnera subulata中的那些不稳定的酚类化合物。这类化合物在氧化、光照和潮湿环境下容易降解，从而限制了它们的生物利用度和治疗效果。本研究探讨了超声波（US）处理时间（5分钟、15分钟和30分钟，功率100瓦，频率40千赫）对T. subulata提取物在Saccharomyces cerevisiae中的封装效率以及细胞存活率的影响。研究评估了水提取物和醇水提取物，分析内容包括细胞存活率、封装效率、物理化学性质、抗氧化活性、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、粒径、颜色和ζ电位。通过建立质量传递动力学模型来量化扩散过程，并运用主成分分析（PCA）和层次聚类分析（HCA）来探讨多变量之间的关系。主要研究结果表明，水提取物在5分钟、600焦耳/毫升的条件下最大化了细胞存活率和封装效率（106.9%）；而醇水提取物表现出更高的抗氧化活性（FRAP值高达1055毫克EAA/100克）。温和的超声波处理产生的扩散系数分别为6.8×10^-16米^2/秒（醇水提取物）和1.5×10^-16米^2/秒（水提取物），且随着处理时间的延长，这些系数下降了十倍以上。PCA分析显示FRAP值、酚类化合物和ABTS抗氧化剂是影响封装效果的主要因素，从而区分了对照组和负载样品；层次聚类分析（Ward方法）将TSE提取物（距离为3.8）和TSAq提取物（距离为6.5）分开了，进一步证实了提取物类型对生物活性和稳定性的影响。这些结果表明，超声波可以暂时增强细胞通透性，但过度处理可能会损害细胞存活率，从而实现生物活性物质的优化封装，并支持其在功能性食品中的可扩展、可持续传递。