脉冲电场技术(PEF)优化番茄籽油提取及生物活性物质保留的研究

本研究针对番茄加工副产物资源化利用难题，创新性地采用脉冲电场(PEF)预处理技术，系统探究了电场参数(9 min/0.5 μs)对番茄籽油(TSO)中番茄红素(565.54 mg/mL)和亚油酸等生物活性成分的提取效率及氧化稳定性的影响。通过HPLC-GC-EPR-DSC多技术联用，首次证实PEF在提升油脂品质的同时显著增强抗氧化活性，为食品工业绿色提取工艺提供了新范式。

　　

每年全球番茄加工产生数百万吨副产物，这些富含番茄红素、多酚和必需脂肪酸的"废弃物"实则蕴藏巨大价值。传统油脂提取方法存在有机溶剂用量大、高温破坏活性成分等痛点，而新兴的脉冲电场(PEF)技术通过电穿孔效应提升细胞膜通透性，有望实现高效绿色的提取工艺。然而，PEF参数优化与番茄籽油(TSO)品质的构效关系尚未明确，特别是对多不饱和脂肪酸氧化稳定性的影响机制亟待探索。

克罗地亚有机农场"Vrtni centar Bakovi?"联合萨格勒布大学的研究团队在《Future Foods》发表研究，首次系统评估了PEF预处理(电压10 kV/cm，频率150 Hz)对"Roma"品种番茄籽油提取的影响。通过设计9组脉冲时长(0.5-2 μs)和处理时间(6-12 min)的组合实验，结合HPLC(高效液相色谱)、GC(气相色谱)、EPR(电子顺磁共振)和DSC(差示扫描量热法)等先进分析技术，揭示了电场参数与生物活性成分保留的定量关系。

关键技术方法
研究采用静态PEF提取系统(HVG60/1)，以正己烷为溶剂处理6 g番茄籽粉。通过公式W_spec=N/V·U·I·τ计算脉冲比能(5.594-44.755 J/mL)。生物活性分析采用C30柱HPLC梯度洗脱检测番茄红素/β-胡萝卜素，GC-DB23柱分析脂肪酸组成，EPR-DPPH法测定抗氧化活性，并通过PBN自旋捕获技术结合DSC等温模式(140°C)评估氧化稳定性。

主要研究结果

3.1 能量分析
脉冲比能与处理时间呈正相关，12 min/2 μs组达最高值44.755 J/mL，但仍低于微生物灭活所需阈值(>35 kV/cm)，证实PEF在1-10 kV/cm区间即可有效促进提取。

3.2 类胡萝卜素含量
9 min/0.5 μs处理组表现最优，番茄红素(1815.434 mg/mL)和β-胡萝卜素(87.159 mg/mL)浓度较对照组提升3倍。长时处理(12 min)导致活性成分降解，提示需平衡电场强度与暴露时间。

3.3 脂肪酸组成
所有组别均以亚油酸(48.13-48.63%)和油酸(26.31-26.51%)为主，PEF处理未显著改变脂肪酸谱(p>0.05)，证实技术安全性。

3.4 抗氧化活性
EPR-DPPH检测显示各组抗氧化活性无统计学差异(45.08-55.03%)，但最高番茄红素组(9 min/0.5 μs)未对应最高活性，暗示多酚、生育酚等其他抗氧化剂的协同作用。

3.5 氧化稳定性
DSC测得平均诱导时间54.77分钟，EPR检测PBN-OOH自旋加合物(分裂常数1.48/1.51 mT)显示9 min/0.5 μs组AUC最低(1.25×10⁴)，表明该参数组合最佳抵抗自由基形成。

结论与意义
该研究确立了PEF预处理番茄籽油的黄金参数(9 min/0.5 μs)，在8.392 J/mL低能耗下实现生物活性物质的最大化保留。创新性地通过EPR捕捉脂质过氧化初期自由基，结合DSC监测终止反应，构建了氧化稳定性的多尺度评价体系。研究成果为食品工业开发环保型提取工艺提供了理论依据，同时拓展了TSO在功能食品和化妆品领域的应用前景。未来研究需进一步解析多酚-类胡萝卜素协同抗氧化机制，并优化PEF在规模化生产中的能效比。