乳清蛋白基含柠檬皮粉/提取物可食性涂层对鲜食葡萄常温贮藏期间抗氧化特性的维持作用

本研究针对鲜食葡萄采后易失水腐烂、抗氧化成分降解等问题，开发了富含柠檬皮粉(LP)和提取物(LE)的乳清蛋白(WPC)基可食性涂层。结果表明，1% LP涂层可显著降低葡萄重量损失(20.4% vs 33.2%)，维持更高总多酚含量(提高43.7%)、抗坏血酸(提高25.0%)和抗氧化活性(提高24.1%)，为利用食品加工副产物开发可持续采后保鲜技术提供了新策略。

　　

鲜食葡萄是全球最受欢迎的水果之一，特别是红地球品种以果粒大、含糖量高和外观诱人而备受青睐。然而这些美味的水果采后极易变质，水分流失、微生物腐败以及抗氧化成分降解是导致其品质下降的主要原因。这些抗氧化成分包括多酚类物质、花青素和抗坏血酸(维生素C)，它们不仅关系到葡萄的营养价值，还在清除自由基、降低慢性疾病风险方面发挥着重要作用。

传统包装技术虽然广泛应用，但合成包装材料对环境的影响日益引起关注，这使得可生物降解的替代方案成为研究热点。可食性涂层作为一种直接施用于食品表面的薄层保护屏障，能够有效减少水分损失和氧化降解，正受到越来越多研究者的关注。在各类可食性涂层中，乳清蛋白浓缩物(Whey Protein Concentrate, WPC)基涂层因其优异的成膜性、氧气阻隔能力和生物利用度而显示出巨大潜力。

与此同时，食品加工业副产品的高效利用也成为重要议题。乳品行业每年产生数百万吨副产品，其中乳清因其高生物需氧量和营养负荷而带来环境风险。另一方面，柑橘加工业产生的副产物中，果皮占比超过50%，这些被丢弃的果皮、果肉和种子不仅造成环境压力，也导致大量具有抗氧化和抗菌活性的生物活性成分的浪费。柠檬(Citrus limon L.)果皮尤其富含类黄酮(如橙皮苷)、精油和酚酸等生物活性化合物，这些成分如果能够得到有效利用，将大大提升食品保鲜技术的可持续性。

尽管已有研究探索了壳聚糖、藻酸盐等多糖基涂层在葡萄保鲜中的应用，也有研究将柑橘精油加入WPC基涂层，但关于柠檬皮粉(Lemon Peel Powder, LP)和柠檬皮提取物(Lemon Peel Extract, LE)在WPC基涂层中的应用研究仍然有限。因此，这项研究旨在评估富含LP和LE的WPC基可食性涂层对红地球鲜食葡萄在14天常温贮藏期间抗氧化特性的保护效果，开发一种既能提高葡萄品质又能利用食品工业副产品的可持续采后策略。

研究采用了几个关键技术方法：通过超声辅助提取法制备柠檬皮提取物；使用10%乳清蛋白溶液添加3%甘油作为塑化剂制备基础涂层，并分别添加1%和2%的柠檬皮粉(LP1和LP2)以及1%和2%的柠檬皮提取物(LE1和LE2)；将葡萄浸泡于涂层溶液中2分钟后空气干燥，在23.9±0.83°C、36.2±2.92%相对湿度的环境条件下贮藏14天；定期测定重量损失、pH值、总多酚含量(TPC)、抗氧化活性(DPPH法)、总单体花青素(TMA)和抗坏血酸含量等指标。

重量损失和pH变化结果表明，未涂层样品重量损失最高(33.22%)，而LP1处理组最低(20.4%)，表明涂层有效改善了水分保持能力。所有涂层都减缓了pH值的上升，未涂层葡萄的pH从初始3.63增加到4.23，而涂层样品最终pH值在4.03-4.10范围内。LP1涂层显示出最好的效果，这可能与柠檬皮中的有机酸(如柠檬酸)参与交联反应，增强膜结构并稳定内部pH环境有关。

抗氧化特性方面，LP1处理表现出最佳的抗氧化成分保持效果。与未涂层样品相比，LP1涂层的总多酚含量(TPC)提高了43.7%，抗坏血酸含量提高了25.0%，抗氧化活性(DPPH测定)提高了24.1%，总单体花青素(TMA)提高了10.1%。在提取物富集的涂层中，只有LE1保持了显著更高的抗氧化活性(75.8%)，而TPC和抗坏血酸水平与未涂层样品相当。LE处理的葡萄中TMA含量(23.6–22.5 mg CGE/100 g)低于未涂层样品(26.7 mg CGE/100 g)。

抗坏血酸变化显示，所有处理组的抗坏血酸含量随时间均显著下降。未涂层葡萄损失最大(从12.9 mg/100g降至5.2 mg/100g，减少59.7%)，而LP1涂层样品保持了较高水平(贮藏结束时为6.5 mg/100g)。从第7天开始，LP1 consistently显示出显著高于未涂层葡萄的抗坏血酸含量，表明具有保护效果。这可能是由于涂层限制了氧气扩散，减少了抗坏血酸与氧气的接触，从而延缓了其自氧化过程。

多元分析(PCA和HCA)揭示了涂层和未涂层样品之间的明显聚类。主成分分析前两个主成分(PC1和PC2)累计解释了88.95%的变异。LP1在PC1上位置最远，与抗氧化相关变量(TPC、抗氧化活性、抗坏血酸和TMA)密切关联，表明其对抗氧化化合物的保持效果最好，同时重量损失最低。未涂层葡萄和LE处理样品(LE1、LE2)聚集在一起，与较高的重量损失和pH值相关联，表明采后保护效果较差。LP2和对照样品位于PCA图中央，表现中等。层次聚类分析结果与PCA分组一致，显示LP2形成一个独立的簇，这可能反映了较高LP浓度(2%)对涂层行为的影响。

研究结论表明，富含柠檬皮粉的乳清蛋白基可食性涂层能有效减少水分损失，有助于红地球鲜食葡萄在14天常温贮藏期间保持抗氧化化合物。在所有处理中，LP1效果最好，比未涂层水果保持了更高的TPC、抗坏血酸、抗氧化活性和TMA。相比之下，含有LE的涂层效果较差，在某些情况下甚至显示出比未涂层葡萄更低的花青素保持率。

这项研究的重要意义在于开发了一种利用食品加工副产品的可持续采后保鲜策略。乳清蛋白是乳品工业的副产品，而柠檬皮是柑橘加工业的废弃物，将它们转化为高附加值的可食性涂层，不仅解决了这些副产品的处理问题，还为鲜食葡萄的采后保鲜提供了环境友好的解决方案。研究结果表明，适当浓度的柠檬皮粉(1%)能够显著提高涂层的保护效果，这为未来优化涂层配方提供了重要参考。然而，提取物基涂层的效果相对较差，提示我们在利用植物提取物时需要考虑其与基质材料的相互作用以及对涂层结构完整性的影响。

这项研究发表在《Food and Humanity》上，为食品保鲜领域的科研人员和产业界提供了有价值的信息，推动了农业副产品高值化利用和可持续食品保鲜技术的发展。未来的研究可以进一步优化配方，阐明柑橘成分与乳清蛋白的相互作用，并评估涂层的感官、微生物学和屏障特性，以促进该技术的实际应用。