通过纳米包封Eryngium planum提取物于罗勒籽胶中增强菜籽油氧化稳定性：壁材浓度和芯壁比的影响

《Food Science & Nutrition》：Enhancing Canola Oil Oxidative Stability Through Nanoencapsulation of Eryngium planum Extract in Basil Seed Gum: Effect of Wall Concentration and Core-to-Wall Ratio

　　

消费者对天然替代合成抗氧化剂的需求日益增长，推动了对植物基提取物和包封技术的研究。本研究首次探索了Eryngium planum提取物（EPE）与罗勒籽胶（BSG）联合用于稳定菜籽油，重点关注壁材浓度和芯壁比这两个尚未充分研究的因素。采用DPPH自由基清除试验和β-胡萝卜素-亚油酸漂白试验评估提取物的抗氧化活性。抗氧化活性呈浓度依赖性增加，并在2000 ppm时达到与TBHQ相当的水平。研究人员使用1%和2%浓度的BSG以及1:10和1:20的芯壁比制备纳米胶囊。测量了粒径、多分散性指数（PDI）、Zeta电位、包封效率和释放率。在2% BSG和1:20配比的配方中观察到最小粒径（59.8±0.79 nm）和最低PDI（0.204±0.005），该配方还显示出最高的Zeta电位（?36±0.57 mV）和包封效率（86.95%±0.33%）。最高释放率出现在1% BSG和1:10配比的配方（BSG1 1:10）中。壁材浓度对纳米胶囊特性的影响比芯壁比更强。菜籽油的氧化稳定性测试（过氧化值和p-茴香胺值）表明，含有提取物的纳米胶囊在抑制脂质氧化方面比游离提取物更有效。BSG1 1:10样品表现出最高的抗氧化性能。总体而言，这些发现表明，在1%浓度和1:10比例的BSG中对EPE进行纳米包封，为增强菜籽油氧化稳定性提供了一种有前景的天然策略。

**论文解读：通过纳米包封平原刺芹提取物于罗勒籽胶中增强菜籽油氧化稳定性——壁材浓度与芯壁比的影响**

**研究背景与问题**

菜籽油是全球广泛消费的植物油之一，其脂肪酸组成富含油酸（51%）、亚油酸（25%）和α-亚麻酸（14%），并含有植物甾醇、类胡萝卜素、生育酚等生物活性化合物，有助于降低血清低密度脂蛋白（LDL）水平。然而，在储存过程中，氧化是菜籽油主要的化学降解过程，导致营养品质和安全性下降，受温度、光照、储存时间和氧气接触等因素影响。传统上，合成抗氧化剂如丁基羟基茴香醚（BHA）、丁基羟基甲苯（BHT）和叔丁基对苯二酚（TBHQ）被广泛使用，但日益增长的安全担忧和消费者对天然成分的偏好促使研究人员寻找植物基替代品。平原刺芹（Eryngium planum L.）是一种多年生草本植物，属于伞形科（Apiaceae），传统上被用作食用蔬菜、调味剂和天然药物，其药理活性归因于丰富的生物活性化合物，如三萜皂苷、黄酮类（包括山奈酚和槲皮素苷）以及酚酸（特别是迷迭香酸和绿原酸）。然而，直接将植物提取物加入食品中面临快速降解、与食品成分相互作用以及可能影响感官品质等挑战。纳米包封技术作为一种有效策略，可保护、稳定并控制生物活性物质的释放。罗勒籽胶（BSG）是一种有前景的天然壁材，但关于BSG浓度和芯壁比对平原刺芹提取物在菜籽油中包封效率、释放动力学和抗氧化效果的影响尚未得到研究。因此，本研究旨在系统评估这些参数，以设计有效的控释系统来缓解脂质氧化。

**研究内容与结论**

研究人员开展了以下研究：采用超声辅助提取（UAE）获得平原刺芹提取物（EPE），测定其总酚含量（TPC）和总黄酮含量（TFC），并通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）鉴定其酚类化合物；通过DPPH自由基清除试验和β-胡萝卜素-亚油酸漂白试验评估提取物的体外抗氧化活性；以罗勒籽胶（BSG）为壁材，在1%和2%浓度及1:10和1:20芯壁比下制备纳米胶囊，并表征其粒径、多分散性指数（PDI）、Zeta电位、包封效率和释放率；通过加速储存试验（60°C，24天）测定菜籽油的过氧化值（PV）和p-茴香胺值（PAnV），评估纳米胶囊的抗氧化效果。研究得出结论：EPE在2000 ppm时抗氧化活性与TBHQ相当；壁材浓度对纳米胶囊特性的影响大于芯壁比；BSG2 1:20配方（2% BSG，1:20芯壁比）表现出最小粒径（59.8 nm）、最低PDI（0.204）、最高Zeta电位（?36 mV）和最高包封效率（86.95%）；BSG1 1:10配方（1% BSG，1:10芯壁比）具有最高释放率（83.52%），并在菜籽油中表现出最佳的抗氧化性能，抑制脂质氧化效果优于游离提取物，接近TBHQ。该论文发表在《Food Science》。重要意义在于，本研究首次证明了基于BSG的纳米包封系统可有效增强EPE的抗氧化活性，为菜籽油提供了一种天然、可持续的氧化稳定性增强策略。

**主要关键技术方法**

1. **超声辅助提取（UAE）**：使用80%乙醇在40°C、37 kHz下超声提取15分钟，获得EPE。
2. **气相色谱-质谱联用（GC-MS）**：将提取物衍生化为三甲基硅烷（TMS）衍生物后，通过HP-5MS色谱柱进行分离，结合质谱库和保留指数鉴定酚类化合物。
3. **纳米乳液制备**：以BSG为壁材，EPE为芯材，按不同芯壁比（1:10和1:20）和壁材浓度（1%和2%），结合高速均质和探头超声制备纳米乳液，随后冷冻干燥。
4. **动态光散射（DLS）和Zeta电位分析**：使用Malvern Nano ZS90测量粒径、PDI和Zeta电位。
5. **加速氧化试验**：将含不同处理（纳米胶囊、游离提取物、TBHQ、对照）的菜籽油置于60°C干燥箱中储存24天，定期测定过氧化值（PV）和p-茴香胺值（PAnV）。

**研究结果**

**3.1 总酚和总黄酮含量**：EPE的TPC为90.24 mg GAE/g，TFC为36.21 mg QE/g，与文献报道的Eryngium属植物含量范围一致，但受提取条件、遗传和环境因素影响而存在差异。

**3.2 化学化合物表征**：GC-MS分析鉴定出21种酚类和黄酮类化合物，其中含量最高的三种为迷迭香酸（645.79 mg/kg）、咖啡酸（413.35 mg/kg）和槲皮素（244.76 mg/kg），这为EPE的强抗氧化活性提供了化学基础。

**3.3 抗氧化活性**
- **3.3.1 DPPH自由基清除活性**：EPE呈浓度依赖性，在2000 ppm时清除率与100 ppm TBHQ无显著差异（p>0.05）。
- **3.3.2 β-胡萝卜素-亚油酸漂白活性**：同样呈浓度依赖性，2000 ppm时与TBHQ效果相当。

**3.4 纳米胶囊表征**：所有纳米胶囊粒径均<100 nm，BSG2 1:20配方粒径最小（59.8 nm）、PDI最低（0.204）、Zeta电位最高（?36 mV）且包封效率最高（86.95%）。壁材浓度对粒径、Zeta电位和包封效率影响显著，而芯壁比影响较小。包封效率与粒径呈负相关。

**3.5 释放动力学**：所有配方均呈现时间依赖性释放，初始释放率低（2%–5%），24天后BSG1 1:10累积释放率最高（83.52%）。壁材浓度增加和芯壁比降低均导致释放率下降，归因于更致密的基质形成更长的扩散路径。

**3.6 纳米胶囊形态特征**：扫描电镜（SEM）显示颗粒呈球形，表面光滑无孔，表明干燥充分且包封成功。

**3.7 菜籽油氧化稳定性**
- **3.7.1 过氧化值（PV）**：所有样品PV随时间增加，对照最高。纳米胶囊处理的PV显著低于游离提取物，BSG1 1:10和BSG1 1:20表现最佳，接近TBHQ，但TBHQ仍为最低。纳米胶囊通过持续释放新鲜抗氧化剂而优于游离提取物。
- **3.7.2 p-茴香胺值（PAnV）**：PAnV变化趋势与PV一致，纳米胶囊样品显著抑制次级氧化产物生成。BSG1 1:10和BSG1 1:20在24天后PAnV最低，表明其持续抗氧化保护作用。此外，纳米包封还保护了菜籽油内源性生物活性物质（如生育酚），并补充了外源性抗氧化剂，提升了营养品质。

**结论部分翻译**

公众对合成抗氧化剂不良影响的日益关注，加剧了对天然植物基替代品的需求。本研究证明，平原刺芹提取物（EPE）的抗氧化能力随浓度增加而显著提高，在2000 ppm时达到与TBHQ相当的效力。在包封变量中，壁材浓度对纳米胶囊理化性质的影响大于芯壁比。与游离提取物相比，包封提取物在菜籽油中表现出更优的氧化稳定性，BSG1 1:10样品效果最佳。这些结果凸显了基于罗勒籽胶（BSG）的纳米胶囊作为改善食用油货架期和氧化稳定性的天然策略的潜力。值得注意的是，本研究仅使用单一批次的EPE提取物，未来研究应纳入多个独立来源的提取物批次，以评估包封系统对植物化学特征自然变异性的稳健性，并确认工业应用的可重复性。进一步研究这些纳米乳液的流变特性及其在其他食品基质中的应用，将有助于推动工业放大。