菊粉作为β-胡萝卜素载体的创新研究：颗粒制备、表征及其在食品强化中的应用

为解决β-胡萝卜素(CAR)水溶性差、光氧稳定性低的问题，维尔纽斯格迪米纳斯技术大学的研究团队以菊粉(IN)为载体，通过复合法制备β-胡萝卜素-菊粉(CAR-IN)颗粒。研究证实1:10和1:20的CAR/IN配比最优，复合物水溶性达45-50 mg/mL，且能显著提升CAR的热稳定性。该成果为功能性食品开发提供了新型食品级递送系统，相关论文发表于《LWT》。

　　

β-胡萝卜素作为重要的维生素A前体和抗氧化剂，在健康促进和疾病预防中具有关键作用。然而，这种脂溶性分子存在水溶性差、对光和氧气敏感等天然缺陷，严重限制了其在食品工业中的应用。传统解决方案如乳化体系存在稳定性差、成本高等问题，而环糊精等载体需要额外涂层。面对这些挑战，食品科学领域亟需开发新型食品级载体材料。

维尔纽斯格迪米纳斯技术大学(Vilnius Gediminas Technical University)的Inga Gabriunaite团队创新性地提出以菊粉(IN)——一种由β-(2→1)糖苷键连接的果糖单元组成的线性多糖——作为β-胡萝卜素(CAR)的载体。研究人员通过复合法制备了不同配比的CAR-IN颗粒，发现1:10和1:20(w/w)的CAR/IN比例在复合产率(71-78%)、包封效率和载药量方面表现最佳。这些颗粒不仅解决了CAR的水溶性问题(溶解度达45-50 mg/mL)，还显著提高了CAR的热稳定性，使其在100℃处理30分钟后仍能保持较高活性。该研究成果发表在食品科学权威期刊《LWT》上，为功能性食品开发提供了新思路。

研究采用了复合物制备、动态光散射(DLS)粒径分析、差示扫描量热法(DSC)、拉曼光谱和¹H NMR等多种技术手段。通过测定复合产率、包封效率和载药量等参数优化制备工艺，并系统评估了颗粒的理化性质、热稳定性和抗氧化活性。最后，研究人员还将CAR-IN颗粒成功应用于苹果汁和桦树汁的实际食品体系中，验证了其应用潜力。

3.1 合成与表征

通过复合法制备的CAR-IN颗粒平均粒径为196-311 nm，zeta电位为-21.8至-32.1 mV，表明体系具有良好稳定性。DSC分析显示CAR的熔融峰(184℃)在复合物中消失，证实了复合物的形成。颜色参数分析表明，随着IN比例增加，样品亮度(L)增加而色度(C)降低。

3.2 光谱学分析

拉曼光谱中CAR的ν₁振动模式(1512 cm^-1)在复合物中位移至1520-1521 cm^-1，表明CAR多烯体系的结构变化。¹H NMR显示IN质子信号在复合物中展宽，提示分子运动受限，证实了CAR与IN的相互作用。研究提出CAR可能被包裹在IN分子之间，通过疏水相互作用形成复合物。

3.3 抗氧化活性

三种抗氧化测试(DPPH、ABTS和FRAP)证实复合物保留了CAR的抗氧化能力。在食品应用实验中，添加CAR-IN复合物使桦树汁的抗氧化活性提高两倍以上(从0.005增至0.012 mg TE/mL)，并成功改变了饮品的色泽特征。

这项研究首次证实菊粉可作为β-胡萝卜素的有效载体，不仅解决了CAR的水溶性和稳定性问题，还拓展了菊粉在功能性食品中的应用价值。复合物的抗氧化活性保留和实际食品应用效果表明，CAR-IN颗粒在食品强化领域具有广阔前景。未来研究可进一步探索复合物的长期稳定性、生物可及性以及在更多食品体系中的应用性能，为开发新型营养强化食品提供科学依据。