天然絮凝剂与pH调节对非离心蔗糖澄清工艺的协同优化：提升功能品质与降低丙烯酰胺的关键策略

本研究针对非离心蔗糖(NCS)生产过程中澄清工艺对功能品质的影响，系统评估了三种天然絮凝剂（Cadillo blanco、Guásimo、Balso）在不同pH(5.5-6.5)下的协同作用。通过Taguchi L9设计发现，Cadillo blanco在pH 5.5时显著提升酚类含量(2.11 mg GAE/g)、抗氧化活性(FRAP 10.2 mg Trolox/g)并降低丙烯酰胺(29 μg/kg)，为NCS产业提供了兼具功能性与安全性的优化方案。

　　

在传统蔗糖加工领域，非离心蔗糖(Non-centrifugal cane sugar, NCS)因其保留天然多酚和生物活性成分的特性，逐渐成为健康甜味剂市场的新宠。然而，其生产过程中的澄清环节长期面临两难困境：使用合成絮凝剂可能引入安全隐患，而天然絮凝剂的效率差异又直接影响终产品的功能品质。更严峻的是，高温加工导致的丙烯酰胺生成问题始终悬而未决。来自哥伦比亚洛斯安第斯大学的研究团队在《LWT》发表的最新研究，通过巧妙的实验设计揭开了天然絮凝剂与pH协同作用的奥秘。

研究采用Taguchi L9正交实验设计，以三种哥伦比亚本土植物——Triumfetta mollissima（Cadillo blanco）、Guazuma ulmifolia（Guásimo）和Heliocarpus americanus（Balso）的提取物作为天然絮凝剂，结合CaCO₃调节pH至5.5、6.0和6.5三个水平。通过UHPLC（超高效液相色谱）分析丙烯酰胺含量，SEM（扫描电镜）观察晶体结构，并系统测定酚类含量（Folin-Ciocalteu法）、抗氧化活性（DPPH和FRAP法）、色度（CIELAB系统）及葡萄糖含量等关键指标。

3.1 酚类含量与抗氧化活性

研究发现Cadillo blanco在pH 5.5时表现卓越：酚类含量达2.11±0.18 mg GAE/g，DPPH自由基清除能力（IC₅₀ 707.79 mg/L）和铁还原能力（FRAP 10.2 mg Trolox/g）均显著优于其他组合。SEM显示该处理组糖晶体结构更不规则，印证其有效抑制了蔗糖水解。

3.2 色度测量

虽然CIELAB参数无统计学差异，但Cadillo blanco+pH5.5组的L值（45.9）和b值（21.8）指向更明亮的黄调，暗示其多酚氧化程度最低。

3.3 葡萄糖含量

葡萄糖测定揭示有趣现象：Cadillo blanco+pH5.5组的葡萄糖含量（0.051 g/g）显著低于Guásimo+pH6组（0.085 g/g），这为后续丙烯酰胺差异埋下伏笔。

3.4 SEM分析

电镜图像直观显示，Cadillo blanco处理的样品在低pH下形成无定形结构，而高pH组和Guásimo/Balso组则出现规整矩形晶体，与葡萄糖含量数据相互印证。

3.5 多酚谱与丙烯酰胺

UHPLC鉴定出5种特征酚类（如迷迭香酸高达69.4 mg/kg），而Cadillo blanco+pH5.5组的丙烯酰胺仅29 μg/kg，较最差组降低45%。研究者提出"葡萄糖-丙烯酰胺"负相关机制，即该絮凝剂通过抑制还原糖生成阻断美拉德反应。

这项研究首次阐明天然絮凝剂类型与pH的协同效应：Cadillo blanco在弱酸性环境（pH5.5）能最大化保留功能成分并提升安全性。其意义不仅在于为NCS产业提供具体工艺参数，更开创性地证明传统加工辅料可成为健康风险调控抓手。特别是将丙烯酰胺控制与多酚保留这两个看似矛盾的目标统一优化，为天然食品加工提供了范式转移的思路。作者Juan David Camelo Rangel等特别指出，后续应深入解析Cadillo blanco多糖与酚类物质的分子互作机制，这将为设计新一代功能性甜味剂开辟道路。