仙人掌胶与阿拉伯胶作为壁材在富含花青素的覆盆子果渣微胶囊化中的比较分析及其在食品包装中的潜在应用

为解决天然色素稳定性差和食品副产物利用率低的问题，研究人员以覆盆子果渣为原料，比较了阿拉伯胶(GA)、仙人掌胶(M)及其复合物(GA+M)作为壁材的微胶囊化效果。研究发现M组总酚含量最高(34.74 mg/100 g DM)，GA组溶解度达87.71%，GA+M组对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌抑菌效果显著。该研究为开发功能性食品包装材料提供了新思路。

　　

随着消费者对合成色素安全性的担忧加剧，天然色素替代品的开发成为研究热点。覆盆子加工副产物——果渣中富含具有抗氧化活性的花青素，但其分子结构中的不饱和键易受光、热和pH影响而降解。同时，全球食品工业每年产生大量果蔬加工副产物，如何实现"变废为宝"成为可持续发展的重要课题。微胶囊技术能有效保护生物活性物质，但传统壁材阿拉伯胶(GA)单独使用时对氧化和热降解的保护不足，而仙人掌(Opuntia ficus-indica)黏液(M)虽具成膜性却存在加工粘度高的缺陷。

针对上述问题，南非比勒陀利亚大学的研究团队在《Applied Food Research》发表研究，系统比较了GA、M及其复合物(GA+M)作为壁材对覆盆子果渣花青素的包埋效果。研究通过冻干法制备微胶囊粉末，采用色度分析、FTIR、SEM等技术表征理化性质，并评估了其抗氧化和抗菌活性。结果显示GA+M组展现出54.05%的自由基清除率和显著抑菌效果，为开发兼具功能性和智能响应特性的食品包装材料提供了新选择。

关键技术方法包括：(1)采用冻干法制备微胶囊粉末；(2)色度仪测定L*、a*、b*值；(3) Folin-Ciocalteu法测总酚含量；(4) pH示差法测定单体花青素；(5) DPPH和FRAP法评估抗氧化活性；(6)琼脂扩散法检测抗菌效果；(7) SEM观察微观形貌；(8) FTIR分析官能团相互作用。实验选用金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和白色念珠菌作为指示菌株。

3.1 颜色特性
色度分析显示GA组a*值最高(51.92±3.07)，表明其最能保持花青素红色色调。所有样品在pH 1-14范围内呈现规律性变色，GA+M组总色差最大(19.79±2.53)，显示出作为智能包装pH指示剂的潜力。

3.2 理化指标
GA组可溶性固形物含量最高(8.50°Brix)，而M组持水能力达1.68%，显著优于其他组。这与其SEM显示的较大颗粒尺寸和光滑表面形貌相符。

3.5 抗菌活性
M组对金黄色葡萄球菌的抑制直径达21mm，与阳性对照新霉素(24.7mm)无显著差异，这归因于仙人掌黏液中的石榴酸等抗菌成分。

3.6 生物活性物质
M组总酚含量最高(34.74 mg GAE/100g DM)，而GA+M组花青素含量达50.44 mg C3gE/g DM。LC-MS鉴定出矢车菊素二己糖苷等5种花青素，其中GA组矢车菊素含量最高(194.51μg/g)。

3.9 微观结构
SEM显示M组颗粒分散性好，而GA组存在粘连现象。所有样品均未观察到明显裂纹，证明冻干工艺能形成完整包埋结构。

该研究创新性地将农业副产物转化为高附加值产品，证实GA+M复合壁材能协同提升微胶囊的性能：GA提供静电稳定作用，M通过空间位阻效应增强稳定性。特别是GA+M组展现的广谱抗菌性和pH响应变色特性，使其在活性包装领域具有独特优势。研究不仅为天然色素的稳定化提供了新方案，更开创了"农业废弃物-功能性成分-智能包装"的循环经济模式，对促进食品工业可持续发展具有重要意义。未来研究可进一步优化壁材比例，并评估其在真实食品体系中的保鲜效果。