强化共晶凝胶中植物营养素稳定性的提升:利用天然低共熔溶剂(NADES)调控榴莲籽胶和油棕叶提取物用于食品涂层

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Food and Bioproducts Processing 3.5

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  食品和塑料垃圾问题严峻,研究人员开展 “利用 NADES 调控榴莲籽胶(DSG)和油棕叶提取物用于食品涂层” 研究。发现 DSG 提取方法影响其性能,共晶凝胶护营养效果好,强化共晶凝胶有望成可持续食品涂层,减少产业垃圾。

  
在当今社会,食品浪费和塑料垃圾问题如同两座大山,压在环境可持续发展的道路上。每年,全球会产生超过 13 亿吨的食品垃圾以及 400 万吨的塑料垃圾。马来西亚作为榴莲和棕榈油的生产大国,大量的榴莲籽和油棕生物质被废弃,不仅造成资源浪费,还对环境产生了诸如温室气体排放、垃圾填埋堆积、水体富营养化等一系列负面影响。

在食品保存领域,传统的食品涂层材料存在诸多问题。比如,一些常用的商业胶,像黄原胶、阿拉伯胶等,价格昂贵且供应不稳定;而多糖类涂层虽有一定优势,但因其强亲水性会加速材料降解,难以有效延长食品保质期和保持食品稳定性。与此同时,植物中的生物活性成分,如油棕叶中的酚类化合物和榴莲籽胶(DSG),蕴含着巨大的应用潜力却未得到充分利用。在这样的背景下,为了探寻更环保、高效且经济的食品涂层材料,来自厦门大学马来西亚分校等机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。

研究人员采用了多种关键技术方法。在提取方面,通过不同的提取工艺获取 DSG,并利用 Box - Behnken 设计(BBD)结合响应面法(RSM)优化油棕叶中酚类化合物的提取条件。在分析检测上,运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术对物质结构进行分析,同时测定样品的密度、粘度、总酚含量(TPC)等指标,以此来评估材料性能。

在研究 DSG 的提取工艺及性能时,研究人员对比了化学法、冷法、加热法和干种子法这四种提取 DSG 的方法。结果显示,干种子法在高温碱性条件下从干种子中提取 DSG,其提取率最高,可达 31.06%,并且该方法得到的 DSG 在剪切稀化行为、凝胶和吸附性能等方面表现最佳,最适合用于共晶凝胶的配方,以满足食品涂层的应用需求。

对于油棕叶酚类化合物的提取,研究人员选用氯化胆碱 - 果糖(1:2)的天然低共熔溶剂(NADES)来提取油棕叶(OPL)中的酚类化合物。经过优化,发现当提取温度为 40°C、提取时间为 20 分钟、固液比为 0.02g/mL 时,能达到最大的总酚含量(TPC),提取率为 28.22mg/g OPL 。

在共晶凝胶对营养素稳定性的研究中,研究人员将没食子酸作为模拟营养素,观察其在 DSG、NADES 和共晶凝胶中的稳定性变化。经过 40 天的储存实验发现,高粘度的共晶凝胶对营养素具有很好的保护作用,能有效防止其氧化。其中,没食子酸在 NADES 和 DSG 中的降解速率分别是共晶凝胶的近 2 倍和 10 倍。

此外,研究人员还合成了五种不同的强化共晶凝胶(FFru 凝胶、FGlu 凝胶、FXyl 凝胶、FGly 凝胶和 FXyli 凝胶),并对它们的密度、FTIR 和粘度进行了测量。之后,将在最佳条件下获得的油棕叶提取物(OPLE)用于制备强化共晶凝胶,并应用于苹果块,与共晶凝胶对比其涂层和保鲜性能。结果表明,含有 OPLE 的强化共晶凝胶在抗氧化活性方面表现出色,有望成为一种可持续的食品涂层材料。

综合来看,这项研究首次报道了共晶凝胶中营养素的稳定性以及 OPLE 在强化共晶凝胶配方中的应用。研究结果明确显示,DSG 的提取方法和条件对其产量和功能特性起着决定性作用,共晶凝胶相较于 NADES 或 DSG,对植物营养素具有更优异的保护和稳定效果。含有 OPLE 的强化共晶凝胶作为一种潜在的可持续食品涂层材料,不仅可以用于食品保鲜,还能减少榴莲和棕榈油产业产生的生物质废弃物,为解决环境问题和食品保存难题提供了新的思路和方法,对推动食品科学和环保领域的发展具有重要意义。

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