脉冲电场辅助马铃薯皮副产物水相分级制备多功能食品配料：酚类、富蛋白淀粉及膳食纤维的研究

本综述创新性地提出采用脉冲电场（PEF）辅助水相分级技术，从马铃薯皮副产物（PPB）中同步提取酚类化合物、蛋白质保留型淀粉及膳食纤维三大高值组分。该绿色工艺在非热条件下实现多组分高效分离，显著提升酚类回收率（TPC）、调控淀粉糊化特性与吸水性，为清洁标签食品配料开发及农业副产物资源化提供了关键技术路径。

　　

Highlight

我们的分级策略利用电穿孔作用强化传质过程，并在非热效应窗口内操作——这正是PEF处理植物基质最有效的区间。据Frontuto等（2019）研究，在马铃薯皮体系中，PEF预处理可提高酚酸的提取率且不改变其高效液相色谱（HPLC）谱图特征。即便总回收率上升，绿原酸和咖啡酸通常仍占主导，定性指纹谱得以保留。这一现象在多种植物组织中得到验证，表明PEF引发的细胞膜透化作用可促进酚类物质的溶出，同时避免热降解（Li et al., 2019）。

Material and methods

图1展示了马铃薯加工残渣集成增值工艺的流程图，该流程结合了PEF基质预处理。如图所示，本研究开发了一种可持续分级工艺，将马铃薯皮副产物转化为三种不同产品：i）含酚类化合物和蛋白质的水提物；ii）改性马铃薯淀粉；iii）食品级富膳食纤维和蛋白质的粉体。

Total phenolic content and antioxidant activity

酚类化合物是一类广泛存在于自然界的次级代谢产物，以其抗氧化特性和潜在健康益处受到广泛认可（Ty?kiewicz, Konkol, & Rój, 2018）。图2A展示了电场强度对总酚含量（TPC）提取率的影响。PEF预处理显著影响TPC（p值=0.001）。对照组样品浓度为26.3 μg GAE/mL，电场强度增加至3 kV/cm时达到最高值。

Discussion

本研究通过电穿孔在非热条件下强化传质，PEF预处理在提升酚类物质提取率的同时未引起热变性，这与Frontuto等（2019）在马铃薯皮中的发现一致。尽管酚类组成在定性上保持稳定，但个体酚酸（如阿魏酸、原儿茶酸、4-羟基苯甲酸、香草酸、反式肉桂酸及山奈酚-3-O-芸香糖苷）出现电场强度依赖性的变化，提示可能存在转化或降解路径。淀粉部分虽未在得率和组成上受显著影响，但PEF引起颗粒形态改变、粒度减小，并调控其技术功能性质，如糊化行为和吸水能力。中等强度（3 kV/cm）提高峰值粘度，而5 kV/cm增强吸湿性，表明淀粉结构发生重组。蛋白质在所有组分中保持分子完整性，但在较高场强下溶解度降低。

Conclusion

本研究证明，PEF预处理是一种通过水相分级实现马铃薯皮副产物增值的有效且清洁标签的技术路径。在非热窗口中以明确脉冲能量操作时，PEF选择性强化酚类提取，同时保留水提物的色谱指纹特征。重要的是，数据表明酚酸之间存在选择性相互转化，未有净降解证据。因此，除提高得率外，PEF还为调控酚类组成提供了可能。