《JOURNAL OF FOOD PROCESSING AND PRESERVATION》：Development of Microparticles Prepared From the Hydrodistilled Extract of Bongardia chrysogonum Seeds as a Natural Preservative to Extend Butter Shelf Life
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黄油因其脂质组成和水分含量而极易发生氧化和微生物腐败。本研究旨在提取、表征并评价Bongardia chrysogonum种子水蒸馏提取物（BCHE）以游离形式和微胶囊化形式对黄油品质及货架期的影响。BCHE通过冷冻干燥包埋于β-环糊精（β-CD）、酪蛋白酸钠
黄油因其脂质组成和水分含量而极易发生氧化和微生物腐败。本研究旨在提取、表征并评价Bongardia chrysogonum种子水蒸馏提取物（BCHE）以游离形式和微胶囊化形式对黄油品质及货架期的影响。BCHE通过冷冻干燥包埋于β-环糊精（β-CD）、酪蛋白酸钠（SC）及二者组合（β-CD–SC）中。气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析鉴定亚油酸甲酯（29.35%）、油酸甲酯和D-柠檬烯（8.84%）为主要成分，表明BCHE富含多不饱和脂肪酸和萜类化合物。傅里叶变换红外光谱（FTIR）证实BCHE与壁材之间存在氢键和疏水相互作用，表明包埋成功。添加游离BCHE（0.5% w/w）或包埋BCHE（1%和2% w/v）的黄油样品于4°C贮藏80天，并分析过氧化值（PV）、p-茴香胺值（AV）、总氧化值（TOTOX）、游离脂肪酸（FFAs）、微生物计数、颜色参数（L?、a?、b?和ΔE?）及感官特性。含0.5% BCHE或2%微胶囊的样品显著改善氧化稳定性（p < 0.05），结果与100 ppm BHA相当或更优。含2% BCHE包埋于β-CD–SC（Tβ–SC2%）的样品FFA水平低于对照和BHA处理样品（p < 0.05）。游离和包埋BCHE均有效延长微生物稳定性。尽管处理样品与对照之间存在可感知的颜色差异，感官评价表明颜色无显著差异。在含游离BCHE的样品中检测到淡淡草本味，但风味、气味和总体评分仍可接受（> 3）。至贮藏结束时，对照超过可接受质量限度，而Tβ–SC2%样品保持相当于对照第40天的质量。这些结果表明，BCHE尤其是Tβ–SC2%形式，是一种有前景的黄油天然防腐剂，可在保持感官品质的同时延长货架期。未来研究应探讨其与其他天然抗氧化剂的协同作用及其在多种脂质基和功能食品体系中的应用。
研究背景与问题：黄油为高脂乳制品，主要由乳脂构成，并含乳脂肪球膜等成分，但其高脂和高水分特性使其易发生化学降解与微生物腐败，其中脂质氧化（lipid oxidation）是导致异味、酸败和营养损失的关键因素。传统上常用丁基羟基茴香醚（BHA）、丁基羟基甲苯（BHT）和没食子酸丙酯等合成抗氧化剂抑制脂质过氧化，但消费者对合成抗氧化剂安全性的关注增加，促使天然安全替代物受到关注。植物水蒸馏提取物和精油被美国食品药品监督管理局认定为一般公认安全（GRAS）物质，并具抗氧化和抗菌潜力。Bongardia chrysogonum（BC）属小檗科，在伊朗俗称“Alaf-Kabki”，分布于伊朗、土耳其、伊拉克和阿富汗等东地中海地区；既往研究多集中于其叶、茎和块茎提取物，显示抗氧化、抗菌、抗癌和神经保护活性，但其种子水蒸馏提取物的化学组成和抗氧化潜力尚未研究。植物种子油、精油和提取物因富含多不饱和脂肪酸（PUFAs）、酚类、生育酚和萜类而用于功能食品和化妆品，但化学不稳定、挥发性、疏水性及对光、温度、氧气和pH敏感限制其应用。微胶囊化（microencapsulation）可保护生物活性物并改善稳定性、水分散性和控释；冷冻干燥适合热敏化合物；蛋白–多糖复合壁材有利于稳定和递送，酪蛋白酸钠（SC）具乳化成膜能力，β-环糊精（β-CD）具疏水腔，可包合亲脂分子。研究人员前期已表征BCHE并制备SC、β-CD及β-CD–SC微胶囊，显示高包封率、强抗氧化能力和良好理化稳定性；本研究将前期结果延伸至黄油实际食品体系，评价游离和包埋BCHE对黄油氧化稳定性、微生物质量和感官特性的影响，并考察β-CD–SC复合包埋体系在真实乳制品基质中的效果，为天然防腐剂延长乳制品货架期提供依据。
关键技术方法：种子购自伊朗Neyshabur当地供应商，黄油由Pegah Dairy Co.提供的巴氏杀菌稀奶油制备。以Clevenger装置水蒸馏3 h制备BCHE；用GC-MS分析挥发和半挥发性成分；以β-CD、SC及1:1（w/w）β-CD–SC为壁材，BCHE与壁材比1:3（w/w），经均质、?80°C冷冻和冷冻干燥48 h制备微胶囊；用FTIR表征壁材与提取物相互作用。黄油设对照、0.5%游离BCHE、100 ppm BHA及1%和2%三种微胶囊处理，4°C贮藏80天，测PV、AV、TOTOX、FFA、嗜冷微生物总数（TPC）、图像颜色分析和30人感官评价，采用方差分析（ANOVA）/一般线性模型（GLM）与Tukey HSD检验。
研究结果：3.1 挥发性与半挥发性成分：通过GC-MS分析，BCHE主要成分为亚油酸甲酯（29.35%），并含油酸甲酯、D-柠檬烯（8.84%）、棕榈酸（15.20%）、硬脂酸（3.15%）及亚油酸、油酸等；甲酯的存在可能与甲醇和高温下的酯交换有关。提取物同时含挥发萜类和半挥发脂质衍生物，说明其并非经典精油，而是富脂种子水蒸馏提取物，富含PUFAs。
3.2 BCHE负载微胶囊的FTIR分析：通过比较β-CD、SC、BCHE及微胶囊的红外光谱，观察到O–H伸缩峰强度增加、C–H区域变化、酰胺I带由SC的1644 cm
?1移至β-CD–SC微粒的1651 cm
?1以及C–O–C峰位移，表明BCHE与壁材间形成氢键和疏水相互作用，并提示β-CD腔包合，证实包埋成功。
3.3 黄油PV：通过贮藏期PV测定，新鲜黄油PV为0.22–0.25 meq O
2/kg，前20天无显著变化；第60天处理组显著低于对照（p < 0.05）；贮藏结束时对照超过可接受PV限值（1.7 meq O
2/kg），处理组仍在标准内，其中TSC(2%)最低。抗氧化作用归因于生育酚、酚类和萜类等。
3.4 黄油AV：通过AV测定，新鲜黄油AV约0.54，前20天无显著变化；第40天含0.5%提取物或2%微胶囊样品AV仍无显著变化；贮藏结束时处理组AV普遍低于对照，0.5%游离或2%包埋样品控制氧化优于100 ppm BHA，Tβ-SC(2%)最低，对照最高（3.33 a.u.）。
3.5 黄油TV：通过TOTOX评价总体氧化状态，前20天组间无显著差异；第40天0.5%游离提取物（1.67）和2% β-CD包埋（单独或复合SC为1.8）氧化稳定性最高，游离形式早期因活性物立即暴露而效果较好；第60天后Tβ-SC(2%)稳定性更高，归因于壁材保护和控释；贮藏结束时2%包埋样品最佳，略高于100 ppm BHA或游离提取物但差异不显著。
3.6 黄油FFA含量：通过FFA测定，范围为0.51–1.0 g油酸/100 g黄油，贮藏中随水解和氧化增加；第40和60天Tβ-SC(2%)最低且显著低于BHA处理；贮藏结束时处理组均在可接受范围，对照超过4.5%，Tβ-SC(2%)最低，显示其限制水解和氧化降解的能力，可能与其抗氧化和抗菌联合作用有关。
3.7 黄油TPC：通过嗜冷微生物计数，初始TPC为1.43–1.69 log CFU/g；第20天含0.5%游离或1%/2%包埋提取物样品微生物数较第0天下降，游离提取物与对照差异显著（p < 0.05）；包埋初期抗菌活性低于游离形式，归因于控释；第60天包埋BCHE显示更优抗菌效果但差异未达显著（p > 0.05）；贮藏结束时对照由1.63升至3.28 log CFU/g并超标准，Tβ-SC(2%)由1.61升至2.48 log CFU/g仍在限内。游离和包埋BCHE均延长微生物稳定性，其抗菌作用与破坏细菌膜、抑制酶、干扰DNA复制和降低运动性有关。
3.8 黄油颜色：通过图像法半定量颜色分析，TEO的L
?最高（90.00 ± 1.73），TSC(2%)最低（84.33 ± 1.54），二者差异显著（p < 0.05）；TEO的a
?最高，TSC(2%)最低；b
?组间无显著差异；ΔE
?以TSC(2%)最高、TβCD(1%)最低。处理组与对照存在颜色差异（除BCHE和1% β-CD样品外），但强度低，感官评价未显示显著颜色差异；SC可散射光并降低亮度，β-CD包埋可减少颜色变化。
3.9 黄油感官特性：通过30人半训练感官 panel 的5分制评价，对照风味得分最高（4.75），TEO最低（3.75）且显著低于对照（p < 0.05）；除TSC(2%)外，包埋处理与对照风味无显著差异，气味结果类似；TEO有淡淡草本味但仍在可接受范围（> 3）；质地无显著差异，包埋样品略高，可能与SC乳化和β-CD与黄油极性/非极性组分相互作用有关；颜色评分接近“很好”（> 4.5）且无显著差异；游离提取物总体可接受性较低，但所有样品均在可接受范围。
讨论与结论部分总结：研究讨论表明，BCHE中的生育酚、酚类和萜类可清除自由基、形成稳定苯氧自由基并螯合促氧化金属，从而抑制脂质过氧化；包埋后壁材保护和控释使活性物在贮藏后期持续发挥作用，Tβ-SC(2%)在氧化、FFA和微生物指标上表现突出；天然提取物兼具抗氧化和抗菌作用，而BHA仅具抗氧化作用，因而部分指标优于BHA。颜色和感官结果显示处理组虽有可感知颜色差异，但感官可接受。研究结论部分译文：BCHE富含不饱和脂肪酸和生物活性萜类，有效增强黄油的氧化和微生物稳定性。将2%包埋BCHE加入β-CD–SC（Tβ–SC2%）可使黄油在80天时质量相当于对照第40天，而未强化黄油超过可接受限度。包埋过程保护生物活性化合物、控制释放、最小化感官影响，并保持黄油天然颜色和质地。游离和包埋BCHE的抗氧化性能与100 ppm BHA相当或更优，表明BCHE有潜力作为天然替代防腐剂。这些发现表明BCHE可能成为黄油和其他高脂食品中有价值的功能性成分。然而，研究限于特定BCHE浓度范围和一种模型食品体系（黄油），代表典型高脂乳制品。未来研究可受益于考察更广浓度水平并在延长贮藏期间使用额外分析方法评价产品特性，如详细感官评估、更广泛微生物谱以及先进结构或热分析（如差示扫描量热法（DSC）或X射线衍射（XRD）），以及氧化动力学建模。此外，研究应探索BCHE在其他富脂食品中的应用、与其他天然生物活性物的潜在协同效应、包埋技术优化以及法规和工业可行性相关考虑。
