哈密瓜果皮果胶多糖改性技术对其特性与生物活性的影响机制研究

本研究针对哈密瓜果皮废弃物资源化利用难题，系统探究了分离与改性技术（磺化SM、超声UM、高温高压HM、酶解EM）对果胶多糖（CPs）理化特性（Mw、DE、UAC）、功能性质（WS、EA、ES）及生物活性（抗氧化、降血糖、降血脂）的影响。研究发现HM改性产物H-MCP-4因低分子量（Mw）、高糖醛酸含量（UAC）展现最优活性，为果蔬副产物高值化利用提供理论支撑与技术路径。

　　

哈密瓜（Cucumis melo L.）作为全球广受欢迎的水果，其果皮在加工过程中常被废弃，不仅造成资源浪费，还会引发环境污染。这些果皮富含果胶多糖（CPs）等活性成分，但天然多糖因分子量（Mw）大、溶解性差等问题限制了应用。如何通过绿色改性技术提升其生物活性，成为实现废弃物高值化利用的关键科学问题。

吉林某研究团队在《Food Bioscience》发表研究，通过微波提取结合超滤膜分离获得四种均质多糖（MCP-1至MCP-4），并采用物理（UM、HM）、化学（SM）和生物（EM）四种改性技术处理。关键技术包括：超滤分级分离、凝胶色谱纯化、红外与核磁结构表征，以及体外抗氧化（DPPH、ABTS清除）、降血糖（α-葡萄糖苷酶抑制）和降血脂（胆汁酸结合能力）活性评价。

材料与方法
研究采用新疆哈密瓜果皮，经脱脂脱色预处理后，通过微波辅助提取获得粗多糖（MCPs），经超滤系统分级和Sephadex G-100柱纯化，获得四个组分（MCP-1~4）。改性处理中，HM在121°C/0.15 MPa下处理30分钟，UM采用20 kHz超声功率，EM使用复合酶（纤维素酶+果胶酶）水解。

结果

1. 理化特性变化：HM显著降低Mw（从1.2×10⁶
   Da至3.5×10⁵
   Da）和酯化度（DE从68%降至42%），同时提升糖醛酸含量（UAC增加27%）。SM引入硫酸基团，UM则改善水溶性（WS提高35%）。
2. 结构特征：FT-IR显示HM处理后β-螺旋结构解旋，SEM观察到表面孔隙率增加，有利于活性位点暴露。
3. 生物活性：H-MCP-4表现出最强抗氧化能力（ABTS清除率89.7%），其降血糖效果优于阿卡波糖（α-葡萄糖苷酶抑制率76.3%），归因于低Mw和高UAC促进与酶活性中心结合。

结论与意义
高温高压改性（HM）能有效调控多糖的Mw和UAC，通过破坏刚性螺旋结构增强功能性质。该研究不仅为果蔬加工副产物资源化提供技术范式（H-MCP-4可作为功能性食品添加剂），更揭示了多糖构效关系的核心机制：低Mw与高UAC协同决定其抗氧化和降血糖活性。未来研究可进一步探索HM改性多糖在肠道菌群调控中的应用潜力。