β- 葡聚糖酶助力牛油果果皮酚类物质高效提取:开启食品副产物高值化利用新篇

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Food Bioscience 4.8

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  为解决牛油果加工副产物的再利用问题,研究人员开展了用酶促辅助提取(EAE)优化牛油果果皮酚类物质提取的研究。结果显示,1% Viscozyme? L 在 39 - 41oC、52min 时效果最佳,Celluclast? 效果不佳。该研究为牛油果副产物增值提供了有效方法。

  在水果的世界里,牛油果凭借其独特的口感和丰富的营养备受人们喜爱。然而,在牛油果被加工成各种美味食品的过程中,大量的果皮和果核被当作副产物丢弃,这不仅造成了资源的浪费,还带来了环境压力。实际上,这些被丢弃的牛油果副产物中富含酚类化合物,具有抗氧化、抗炎等多种生物活性,有着巨大的开发利用价值。但传统的提取方法存在效率低、溶剂消耗大等问题,如何高效地从牛油果果皮中提取这些酚类物质,成为了亟待解决的难题。
在这样的背景下,来自国外的研究人员开展了一项旨在优化牛油果果皮酚类物质提取的研究。他们将目光聚焦于酶促辅助提取(Enzymatic-assisted Extraction,EAE)技术,试图探索出最佳的提取条件,让牛油果果皮中的酚类物质 “重见天日”,实现牛油果副产物的高值化利用。这项研究成果发表在《Food Bioscience》杂志上。

研究人员在此次研究中主要运用了以下几种关键技术方法:首先,采用中央复合设计(Central Composite Design,CCD),这是响应面法(Response Surface Methodology,RSM)中的一种实验设计,用于优化提取过程中的多个参数,如温度、时间和酶浓度等。其次,通过高效液相色谱 - 质谱联用(High-Performance Liquid Chromatography-Mass Spectrometry,HPLC-MS)技术,对提取的酚类化合物进行精确的定性和定量分析。此外,利用分光光度法测定总酚含量(Total Phenolic Content,TPC)和总抗氧化能力(Total Antioxidant Capacity,TAC),以此评估提取效果。

下面让我们来详细看看研究的具体结果:

  • Viscozyme? L 与 Celluclast? 酶促辅助提取效果对比:研究人员分别使用 Viscozyme? L(主要含 β - 葡聚糖酶)和 Celluclast?(纤维素酶)进行 EAE 实验。通过散点图分析发现,Viscozyme? L 对实验中提出的 CCD 模型拟合度更好,其提取的生物化合物浓度、总抗氧化能力等指标均优于 Celluclast?。例如,Viscozyme? L 提取的原花青素 C1 平均含量为 4.9g/kg,而 Celluclast? 仅为 4.5g/kg;在总抗氧化能力方面,Viscozyme? L 经 DPPH 法测定为 94.2g/kg,Celluclast? 仅为 41.9g/kg。这表明 Viscozyme? L 在破坏牛油果果皮细胞壁结构、促进酚类化合物释放方面更具优势。
  • 中央复合设计优化提取参数:研究表明,提取效率受多种因素影响。在本实验中,基于前人研究设定的中心条件(50°C、30min、1% Viscozyme? L)下,实验验证了相关响应变量的值。通过对实验数据的分析,发现温度和时间对 TPC 的提取有显著影响,温度和 Viscozyme? L 的百分比对原花青素三聚体 C1 的提取有显著影响。进一步优化后得出,提取原花青素(二聚体和三聚体)的最佳条件为 1% Viscozyme? L、39 - 41oC、52.5min,而提取表儿茶素则推荐使用 1.6% Viscozyme? L。
  • 酚类化合物的提取与鉴定:利用 HPLC - ESI - QqQ - MS 技术,研究人员成功鉴定出牛油果果皮中的多种酚类化合物,包括原花青素三聚体 C1、二聚体 B1、表儿茶素,以及绿原酸、芦丁等。这些化合物具有抗氧化、抗炎等多种生理活性,为牛油果果皮的开发利用提供了物质基础。
  • Viscozyme? L 酶促辅助提取的响应面图分析:从响应面图中可以看出,不同的提取条件对不同酚类化合物的提取效果呈现出不同的趋势。对于 TPC,温度和时间的增加会促进其提取;而对于原花青素 B1、C1 和表儿茶素,在不同的酶浓度下,温度和时间的影响较为复杂,存在一个最佳的提取条件范围。

综合研究结果,研究人员得出结论:EAE 是一种有效破坏牛油果果皮细胞壁结构、提高生物活性化合物提取率的技术。通过优化酶促辅助提取条件,确定了从 “哈斯” 牛油果果皮中提取主要酚类化合物的最佳参数。同时,Celluclast? EAE 的结果与 CCD 模型拟合不佳,说明其在提取过程中的稳定性和有效性不如 Viscozyme? L。

这项研究意义重大,它不仅为牛油果加工副产物的再利用提供了切实可行的方法,有助于减少食品浪费,实现资源的高效利用,还为酚类化合物的提取技术提供了新的思路和参考。未来,研究人员可以在此基础上,进一步探索 EAE 与其他绿色提取技术的组合应用,优化工业生产流程,评估提取化合物在不同领域的稳定性和生物利用度,推动牛油果副产物在食品、制药和化妆品等行业的广泛应用,为可持续发展的农业食品领域贡献更多的价值。

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