榴莲果皮果胶的提取及其作为冷冻食品功能成分和低温保护剂的应用研究

本研究针对榴莲果皮废弃物资源化利用问题，创新性地从Monthong榴莲果皮中提取果胶（pectin），系统比较了pH 2和pH 4.5条件下提取果胶的理化特性与功能活性。研究发现pH 2提取的果胶具有更高的酯化度（DE 86.55%），其低温保护性能显著优于商业果胶，可使冰含量降低至46.42%，同时展现优异的抗氧化（DPPH IC50 2.07 mg/mL）和抗炎活性（NO抑制率64%）。该研究为农业废弃物高值化利用提供了新思路，开发的果胶可作为多功能添加剂应用于冷冻食品工业。

　　

榴莲被誉为"水果之王"，但其可食用部分不足50%，大量果皮成为东南亚地区突出的农业废弃物。这些富含多糖的果皮若处理不当会造成环境污染，但同时也是提取功能性成分的潜在宝库。果胶作为一种重要的亲水性多糖，在食品工业中广泛应用，但其传统来源（如柑橘）面临原料限制。与此同时，冷冻食品行业亟需天然低温保护剂（cryoprotective agent）来解决冰晶生长导致的品质劣变问题。现有研究虽发现多糖具有抑制冰晶生长的潜力，但关于果胶提取工艺对其低温保护性能的影响机制尚不明确，特别是从榴莲果皮这类新型原料中提取的果胶，其多功能特性更缺乏系统研究。

针对这些问题，泰国农业大学食品科学与技术系的Wattinee Katekhong团队在《Food Chemistry Advances》发表研究，首次系统评估了不同pH提取的榴莲果皮果胶作为多功能成分的潜力。研究采用超声辅助酸提取法获得果胶，通过FTIR、DSC等技术表征其结构特性，结合自由基清除实验和RAW 264.7巨噬细胞模型评价生物活性，并创新性地建立冷冻系统分析其低温保护机制。

关键技术方法包括：采用pH 2和4.5条件提取榴莲果皮果胶，通过滴定法和FTIR测定酯化度（DE）；使用DSC分析水分状态（unfreezable water占比）；建立-10°C等温重结晶模型观察冰晶形态；采用DPPH/ABTS/羟基自由基清除实验评估抗氧化活性；通过LPS诱导的RAW 264.7巨噬细胞炎症模型检测NO生成抑制效果。

3.1 榴莲果皮基本成分
榴莲果皮含有50.24%碳水化合物和8.81 mg GAE/g干重的总酚类物质，证实其作为果胶提取原料的可行性。

3.2 果胶理化特性
pH 2提取果胶展现出独特性质：DE高达86.55%，但甲氧基含量最低（7.26%），等效重量（926.82 mg/mol）显著低于商业果胶。FTIR显示其酯羰基峰（1742 cm^-1）强度增加，COO^-峰位移至1634 cm^-1，证实高酯化特征。

3.6 抗氧化活性
pH 2果胶在三种自由基清除实验中均表现突出，DPPH和羟基自由基IC₅₀分别为2.07和1.39 mg/mL，显著优于pH 4.5提取物。这与其较低甲氧基含量和较高游离羧基数量相关。

3.7 抗炎活性
非细胞毒性浓度（≤500 μg/mL）下，pH 2果胶使LPS诱导的NO产生从44.18 μM降至15.04 μM，效果媲美阿司匹林阳性对照。研究者推测这与果胶调控TLR4信号通路有关。

3.8-3.9 低温保护机制
在30%蔗糖体系中，0.5% pH 2果胶使冰含量降至46.42%，显著低于商业果胶（51.12%）。DSC显示其unfreezable water占比达23.23%，显微观察证实其能有效抑制冰晶生长。这归因于高DE结构增强水分子结合能力，而较低甲氧基含量减少疏水干扰。

该研究首次阐明提取pH通过调控果胶酯化度影响其多功能特性：酸性更强条件（pH 2）产生的高DE果胶具有更优的低温保护性能和生物活性。这一发现不仅为榴莲果皮高值化利用提供技术路径，更开发出集低温保护、抗氧化、抗炎于一体的新型食品添加剂。特别值得注意的是，pH 2果胶在保持高酯化度的同时降低甲氧基含量，这种特殊结构使其既能通过羧基结合水分抑制冰晶，又能保留足够的游离羧基发挥生物活性，展现出"一材多用"的创新价值。研究结果为开发可持续的功能性食品配料提供了重要理论依据和实践指导。