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【编辑推荐】为探究加工对花生皮(PS)营养与结构特性的影响,研究人员采用超离心研磨微粉化技术,分析 PS 及其 IDF 结构与理化性质变化。发现微粉化可提升抗氧化剂释放率、减少 IDF 支链结构。为 PS 在功能食品开发中应用提供依据。
花生作为全球第四大油料作物,其加工副产物花生皮(PS)曾被视为废弃物,却蕴含丰富宝藏。一方面,它含有约 70% 的膳食纤维,其中 95% 为不溶性膳食纤维(IDF),主要由葡萄糖和阿拉伯糖等单糖组成,提示存在纤维素和半纤维素;另一方面,它富含原花青素(PACs)、白藜芦醇等多酚类物质,具有抗氧化、抗菌等多种生理活性,尤其是 PACs 独特的 A 型连接键使其在抗尿路感染等方面效果显著。然而,PS 中 IDF 占比过高(>90%),可能影响其功能特性,且目前关于加工对 PS 结构和营养特性影响的研究较少。此外,膳食纤维的结构(如微观结构、单糖组成、链结构等)与其生物活性和理化性质密切相关,但 PS 中 IDF 的结构特征及其功能关联尚未明确。在此背景下,为挖掘 PS 的潜在价值,探究微粉化技术对其结构和理化性质的影响尤为必要。
为解决上述问题,新加坡国立大学(苏州)研究院的研究人员开展了相关研究,旨在分析微粉化处理对 PS 及其 IDF 的营养组成、结构特征和理化性质的影响,为 PS 作为食品成分或药物添加剂的应用提供指导。该研究成果发表在《Food Chemistry》。
研究主要采用以下关键技术方法:
- 超离心研磨技术:使用 Retsch? ZM 200 超离心研磨机制备不同粒径的 PS 粉末,通过控制研磨次数获得粗粉(PS 500,D50=507 μm)、中粉(PS 150,D50=147 μm)和超细粉(PS 50,D50=43 μm)。
- 粒径分析:测定 PS 粉末的粒径分布,以 D50表征颗粒大小。
- 结构与理化性质分析:包括膳食纤维组成分析、抗氧化活性测定、IDF 链结构分析等。
颗粒粒径分布
研究通过超离心研磨对 PS 进行微粉化处理,结果显示,粗粉 PS 500 的 D50为 507 μm,经第一次微粉化后降至 147 μm,第二次微粉化后进一步降至 43 μm。PS 50 中粒径小于 100 μm 的颗粒比例显著高于 PS 150 和 PS 500,表明微粉化可有效减小 PS 颗粒粒径,获得不同粒度分布的样品。
微粉化对 PS 抗氧化性质的影响
微粉化处理通过增加 PS 的比表面积,提高了胃肠道消化过程中抗氧化剂的释放速率和释放量,增强了 PS 的抗氧化能力。这表明微粉化技术能够通过物理结构的改变,使 PS 中的抗氧化成分更易释放,从而提升其抗氧化活性。
微粉化对 IDF 结构和理化性质的影响
微粉化处理减少了 IDF 的支链结构,导致其水化性质降低。膳食纤维的支链结构与其水化能力(如水 holding capacity、黏度等)密切相关,支链结构减少可能使 IDF 的空间结构更为伸展,从而影响其与水的相互作用,降低水化特性。
营养成分变化
超离心研磨使 PS 的水分和矿物质含量增加,但 PS 中原花青素(PACs)的结构未发生显著变化。这说明微粉化处理对 PS 的部分营养成分含量有一定影响,但未破坏其特征性多酚成分 PACs 的结构,保证了其功能活性的稳定性。
研究结论与讨论
本研究全面分析了 PS 及其 IDF 的营养特性,以及微粉化处理后结构和理化性质的变化。结果表明,超离心研磨可显著降低 PS 的平均粒径,提升抗氧化剂释放能力,同时改变 IDF 的支链结构和水化性质,且不影响 PACs 的结构。这些发现揭示了微粉化技术在 PS 加工中的应用潜力:通过调节颗粒粒径,可优化 PS 中抗氧化成分的释放,同时改变膳食纤维的结构特性,为改善 PS 的功能特性提供了新途径。
研究意义在于,不仅证实了 PS 在功能食品开发中的潜力,还为微粉化技术在 PS 高效加工中的应用提供了有价值的见解。未来可进一步探索微粉化处理对 PS 中其他功能成分的影响,以及其在不同食品体系中的应用效果,推动 PS 从农业副产物向高附加值功能食品原料的转化,为食品工业中废弃物的资源化利用提供参考范例。