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为解决橄榄油工业在线加工鲜橄榄汁时去除悬浮固体杂质的瓶颈问题,研究人员开展 α-Al?O?微滤膜(孔径 800nm 和 600nm,过滤填充密度 184 m2?m?3)澄清性能研究。发现 600nm 膜可一步澄清且抗污染,二者均促酚类水解,该技术具工业应用潜力。
橄榄油作为广受喜爱的健康油脂,其加工副产物的处理却一直是行业难题。鲜橄榄汁富含酚类和裂环烯醚萜类抗氧化物质,本可作为高附加值中间体,却因含有 3-15% 的悬浮固体杂质(如 0.3-0.65μm 的颗粒),易在储存中因微生物活动和氧化反应变质,且传统离心法难以彻底去除细小颗粒,导致后续分离提取受阻。同时,现有微滤膜技术多采用 200nm 以下孔径膜,虽能保证澄清度,但存在通量低、易截留小分子功能成分等问题,如何平衡澄清效率与成分保留成为关键挑战。
为突破这一困境,西班牙研究人员针对鲜橄榄汁的特性,开展了 α-Al?O?(三氧化二铝)微滤膜的应用研究。相关成果发表在《Innovative Food Science》,为橄榄加工副产物的高值化利用提供了新思路。
研究团队采用孔径分别为 800nm 和 600nm 的 α-Al?O?微滤膜(过滤填充密度达 184 m2?m?3,通道直径 2mm),对经 17568.g 离心预处理的鲜橄榄汁进行单步澄清。主要技术方法包括:通过 pilot 规模的切向流膜过滤装置,在跨膜压力 1.1 bar、切线流速 2.7 m?s?1 条件下进行批次浓缩过滤;利用高效液相色谱 - 光电二极管阵列 - 质谱(HPLC-PAD-MS)分析 29 种酚类及裂环烯醚萜化合物;通过浊度、总溶解物质(TDS)、粒径分布等指标评估膜性能;并采用 ABTS 法测定抗氧化活性。
3.1 膜性能与澄清效率
800nm 膜初始通量达 94-96 L?h?1?m?2,是 600nm 膜(38 L?h?1?m?2)的 2.4 倍,但最终浊度为 14-19 NTU,且更易污染(通量下降 61%)。600nm 膜虽通量较低,却能将浊度降至 2 NTU 以下,通量下降 59% 后趋于稳定,显示出更强的抗污染能力。这表明孔径越小,对细小颗粒(尤其是 0.3-0.65μm 范围)的截留越彻底,但通量受孔径影响显著。
3.2 成分保留与催化反应
两种膜对 29 种酚类化合物的截留率均无显著差异,但对 TDS 的截留率为 7.0-7.5%,推测主要为聚多糖胶体。值得注意的是,膜材料催化了自发水解反应:羟基酪醇(3,4-DHPE)、酪醇(4-HPE)和毛蕊花糖苷(verbascoside)含量显著增加,尤其是橄榄苦苷醛(oleacein)浓度最高提升 893%。这可能与 α-Al?O?膜表面催化橄榄苦苷等前体水解有关,且 600nm 膜因更彻底的澄清效果,促进了反应的进行。
3.3 抗氧化活性与膜再生
经 600nm 膜处理的果汁抗氧化活性(以 Trolox 当量计)较原料提升显著,总酚含量增加 5-10%,而 800nm 膜处理组无显著变化。膜再生实验表明,600nm 膜经 NaOH 和十二烷基硫酸钠清洗后,渗透率恢复率更高,干燥后可逆性损失仅 13%,而 800nm 膜不可逆损失达 18%,显示出更小孔径膜在长期使用中的稳定性优势。
研究表明,600nm α-Al?O?微滤膜可通过单步过滤实现鲜橄榄汁的高效澄清(浊度 < 2 NTU),同时保留酚类活性成分并通过催化水解提升特定抗氧化物质浓度。尽管 800nm 膜通量更高,但其澄清度和抗污染性不足,更适合对澄清要求较低的场景。该技术突破了传统两步澄清工艺的局限,减少了絮凝剂使用带来的成分损失和环境负担,为橄榄汁作为功能性食品原料的工业化生产提供了技术支撑。
此外,膜材料的催化特性为功能性成分的定向提升提供了新思路,未来可进一步探索膜孔径与催化效率的关系,优化预处理工艺以平衡通量与澄清度,推动该技术在其他果汁澄清中的应用,助力食品加工领域的绿色化与高值化转型。