《Food Bioscience》：Can high-pressure processing and drying tailor the nutritional quality of sugar kelp (
Saccharina latissima)? Evidence from lipid-class redistribution, mineral composition, and antioxidant activity
编辑推荐：
高压加工（HPP）与干燥能否调控糖海带（Saccharina latissima）的营养品质？来自脂质类别重分布、矿物组成与抗氧化活性的证据。首次在糖海带（Saccharina latissima）中整合研究高压加工（HPP）与干燥；150 MPa结合冷冻干燥
高压加工（HPP）与干燥能否调控糖海带（Saccharina latissima）的营养品质？来自脂质类别重分布、矿物组成与抗氧化活性的证据。首次在糖海带（Saccharina latissima）中整合研究高压加工（HPP）与干燥；150 MPa结合冷冻干燥（FD）最大化了酚类物质与细胞抗氧化活性；300–450 MPa促进了脂质与矿物重分布；磷脂（Phospholipids，PLs）为主要脂质（约占总脂质的43–90%）；压力–干燥相互作用决定营养保留与功能。
一、研究背景与问题
海洋大型藻类作为食品、营养品和生物制品应用中可持续的营养素与生物活性化合物来源日益受到关注。褐藻富含矿物质、膳食多糖、富含长链ω-3脂肪酸的脂质以及具有抗氧化特性的酚类化合物。糖海带（Saccharina latissima）广泛分布于北大西洋冷温水域，是商业相关性较高的褐藻之一，并在加拿大纽芬兰等水域被越来越多地采收。传统上，糖海带通过挂绳风干长期保存，但干燥时间长和产品质量变异引发对营养保留与组成稳定性的担忧。热风干燥（HAD）可降低水分活度并抑制微生物腐败，但可能促进热降解、氧化和结构塌陷，降低酚类和多不饱和脂肪酸等热敏、氧敏感化合物的保留与生物可利用性。冷冻干燥（FD）通过低温和真空升华脱水，更好保留细胞结构和生物活性，但能耗更高。高压加工（HPP）是非热技术，通常在100–600 MPa下破坏细胞壁、膜和大分子组装体中的非共价相互作用，而不切割共价键，可提高胞内化合物提取性并改善功能，同时避免热降解。海藻中藻酸盐、岩藻多糖等负电荷多糖影响矿物结合、酚类相互作用和脂质区室化。尽管HPP和干燥各自受到关注，但其联合效应尤其对糖海带仍认识不足；且纽芬兰水域糖海带的营养组成信息有限。因此，研究人员开展整合评估，考察HPP强度与后续干燥方法对营养组成、脂质类别、脂肪酸、矿物组成、酚类和抗氧化功能的交互影响。
二、研究开展与主要结论
研究人员以纽芬兰Fogo Island采集的糖海带为对象，设置未处理对照及150、300、450 MPa HPP处理，再分别进行HAD或FD，系统测定近似组成、脂质类别、脂肪酸组成、元素组成、酚类、化学抗氧化、Caco-2细胞活性氧（ROS）抑制、相关性和主成分分析（PCA）。研究得出，HPP与干燥的交互作用决定营养保留和功能：150 MPa结合FD最能保留酚类并增强细胞抗氧化活性；300–450 MPa促进脂质和矿物重分布；高压HAD提高蛋白和矿物测量浓度，但降低酚类与部分抗氧化表现。该研究的意义在于为糖海带功能性配料开发提供了HPP–干燥联合调控依据，并强调细胞水平评价加工结果的重要性。
三、关键技术与方法
样本来自加拿大纽芬兰Fogo Island的糖海带（Saccharina latissima）。研究人员将样品在150、300、450 MPa下HPP处理5 min、20°C，水为传压介质，未处理样品为对照；随后进行HAD（50°C至恒重）或FD（?48至?52°C，≤0.133 mBar，72 h），粉碎至≤1 mm。分析包括近似组成、总脂质类别与脂肪酸甲酯（FAMEs）、磷脂（PLs）、电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）元素分析、酚类、DPPH自由基清除活性（DRSA）、金属螯合活性（MCA）、Caco-2细胞ROS抑制、Pearson相关性和PCA。
四、研究结果
3.1 近似组成：通过双因素方差分析发现，HPP处理、干燥方法及其交互作用显著影响所有近似组成参数。未处理对照中FD残留水分低于HAD；HPP后FD残留水分反而高于HAD。灰分随HPP强度增加，尤其HAD在450 MPa达最高37.97%，FD较稳定。蛋白在300–450 MPa增加，HAD最高为15.18–15.57%；150 MPa下FD与HAD相近。脂质总体较低，150 MPa尤其HAD下略升至2.20%，更高压力稳定或略降。碳水化合物为40.41–59.14%，在高压HAD中下降。结论是HPP×干燥交互明显，150 MPa+FD组成较平衡，高压HAD更适合蛋白或矿物富集产品。
3.2 总脂质类别与脂肪酸组成
3.2.1 总脂质类别：通过薄层色谱–氢火焰离子化检测分析，PLs为所有处理中的主要脂质，占总脂质42.60–89.76%，150 MPa尤其HAD下最高89.76%。300–450 MPa下PLs降至42.60–51.55%。三酰甘油（TAGs）在FD中较高，450 MPa达14.76%；HAD中较低。游离脂肪酸（FFAs）在高压尤其HAD 300–450 MPa下升高至14.37–15.35%。固醇随压力升至13.41–13.73%。丙酮移动极性脂质在HAD 300–450 MPa下升高至18.04–19.63%。总脂质为10.37–21.05 mg/g或1.04–2.11%。结论是HPP主要改变脂质类别相对分布，中等HPP利于PLs富集，高压促进向中性脂质、FFAs、固醇和极性脂质重分布。
3.2.2 脂肪酸组成：通过气相色谱–氢火焰离子化检测，多不饱和脂肪酸（PUFAs）占39.39–48.35%，饱和脂肪酸（SFAs）占26.50–34.67%，单不饱和脂肪酸（MUFAs）占19.59–27.41%。FD样品PUFAs较高，SFAs和MUFAs较低。主要脂肪酸包括十八碳二烯酸、花生四烯酸、二十碳五烯酸（EPA）和二十二碳六烯酸（DHA），二十二碳五烯酸（DPA）较低。总ω-3比例在部分处理中随压力升高，450 MPa FD达25.47%；ω-6下降，ω-6/ω-3由1.20降至0.66–0.69；DHA/EPA在450 MPa HAD和FD分别为1.02和0.93。PLs与DHA负相关（r = ?0.90），DHA与FFAs和TAGs正相关（r = 0.93和0.66）。结论是加工影响脂质组织与分配，而非从头生成ω-3；中高压结合FD可维持PUFA丰富谱。
3.3 元素组成：通过ICP-OES分析，糖海带矿物丰富，以K、Na、Ca、Mg、P为主，并含Fe、Mn、Sr、Zn、Cu。K为9.98–15.03 g/100 g，Na为3.08–7.11 g/100 g，在300–450 MPa尤其HAD下显著升高。Ca、Mg、P呈相似趋势。Fe、Zn、Sr在高压HAD下较高；Mn、Cu主要受干燥方式影响，FD较高。As、Se、Pb较稳定。Pb为0.25–0.31 mg/kg，低于食用藻类建议值5 mg/kg；总As为3.10–3.26 mg/kg，不能直接与无机砷限量比较。结论是300–450 MPa+HAD与多种矿物测量浓度升高相关，FD维持较稳定矿物谱，趋势与灰分平行，反映压力诱导基质破坏。
3.4 酚类与抗氧化活性
3.4.1 总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）、DRSA和MCA：通过分光光度法测定，TPC和TFC受HPP、干燥及交互作用显著影响。150 MPa+FD酚类回收最高，TPC较FD对照约增24%，TFC约增35%。300–450 MPa尤其HAD下TPC和TFC降低，450 MPa HAD最低。DRSA最高为150 MPa FD的229.75 mg TE/g，较高压力仍约200–215 mg TE/g。MCA在300–450 MPa下较高，为194.33–198.73 mg EDTAE/g，主要受HPP影响。结论是中等HPP+FD利于酚类回收与自由基清除，高压则利于金属螯合。
3.4.2 细胞抗氧化活性（CAA）：通过Caco-2细胞DCFH-DA试验，MTT预试验显示所有酚类提取物细胞活力高于90%。对照ROS抑制约25–55%；150 MPa FD在3 mg/mL达70.03%，4–5 mg/mL为65.67–66.23%。300 MPa FD在高浓度50 mg/mL下ROS抑制超过80%；300 MPa HAD低中浓度抑制有限，高剂量急升。450 MPa HAD抑制降低，FD维持约35–48%。结论是150 MPa+FD最大化细胞内抗氧化效能，300 MPa FD在高剂量选择性增强ROS抑制，可能与金属螯合和压力稳定生物活性释放有关。
3.5 营养与抗氧化参数相关性分析：Pearson相关显示，TPC与DPPH（r = 0.96）、ROS抑制（r = 0.93）和TFC（r = 0.92）强正相关。水分与蛋白（r = ?0.67）、灰分（r = ?0.73）负相关。蛋白与TPC（r = ?0.92）和DPPH（r = ?0.92）负相关。结论是酚类与抗氧化性能强关联，而近似组成与酚类/抗氧化关系主要是处理驱动共变，并非直接生化依赖。
3.6 主成分分析：PCA前两个主成分解释85.8%总方差，其中PC1为72.3%，PC2为13.5%。300–450 MPa+HAD样品位于PC1正侧，与蛋白、灰分、K、Na、Ca、Fe及脂质重分布标记相关；150 MPa尤其FD样品位于PC1负侧，与TPC、TFC、DRSA、MCA和CAA一致。PC2区分脂质响应，PUFAs和EPA负加载。结论支持中等HPP+FD优化抗氧化功能，高压HAD促进矿物组成和脂质重分布。
五、讨论总结与结论翻译
讨论部分强调，HPP–干燥相互作用是营养保留和功能调控的关键；细胞试验揭示了化学测定未完全捕获的功能效应；未来应研究单个氨基酸、多糖和特定酚类化合物以阐明分子机制。研究结论翻译如下：该研究证明，高压加工与干燥策略结合对糖海带的营养组成、酚类保留和抗氧化功能产生不同且互补的影响。中等压力处理（150 MPa）联合冷冻干燥在保留酚类和抗氧化活性方面特别有效，而更高压力（300–450 MPa）对脂质类别和矿物组成产生更明显变化。重要的是，细胞试验的使用揭示了单独化学测量未完全捕获的功能效应，强调细胞水平评估加工结果的相关性。尽管该工作聚焦于总体组成和功能指标，未来研究应考察压力和干燥诱导的单个氨基酸、多糖和特定酚类化合物的变化，以进一步阐明分子机制。总体而言，这些发现突出HPP，特别是与冷冻干燥结合，作为调控糖海带组成和功能属性、面向增值海洋应用开发的有前景加工策略。然而，HPP及特别是冷冻干燥相关较高资本和运营成本可能限制其用于低值海藻产品的大规模应用。因此，工业实施应考虑目标营养和功能属性保留改善与额外加工成本之间的权衡。HPP结合FD可能特别适合高值功能配料或营养品应用，而需要进一步技术经济评估和工艺优化以建立更大规模商业可行性。
