洋蓟和西兰花叶片提取物通过不同递送系统在水包油乳液中的抗氧化潜力：直接添加、海藻酸盐膜和海藻酸盐珠粒

《Food and Bioprocess Technology》：Antioxidant Potential of Artichoke and Broccoli Leaf Extracts in Oil-in-Water Emulsions Through Different Delivery Systems: Direct Addition, Alginate Films, and Alginate Beads

　　

本研究评估了通过不同策略（直接添加、海藻酸盐膜和海藻酸盐珠粒）递送的西兰花和洋蓟叶片提取物在水包油（O/W）乳液中作为天然抗氧化剂预防脂质氧化的抗氧化效果。研究人员测定了叶片提取物的总多酚含量（TPC），洋蓟叶片提取物显示出更高值（0.89 mg GAE/mL），而西兰花叶片提取物为0.47 mg GAE/mL。通过超高效液相色谱-电喷雾串联质谱（UHPLC-ESI-MS/MS）对提取物进行表征；西兰花叶片提取物主要以硫代葡萄糖苷（glucoiberin和glucoraphanin）以及山奈酚和槲皮素衍生物为特征，而洋蓟提取物富含低糖基化酚类化合物，包括木犀草素、芹菜素和羟基肉桂酸。研究人员分析了膜和珠粒的机械性能、形态及多酚释放动力学。珠粒的TPC释放率（54.7–78.6%）高于膜（22.6–44%）。同时测定了脂质氧化以及TPC在乳液相之间的半定量分布。结果表明，洋蓟系统表现出更高的抗氧化活性，其初级脂质氧化（洋蓟叶片提取物10%组，AL10%，为38.79 meq氢过氧化物/kg乳液）和次级脂质氧化均较低。掺入提取物的海藻酸盐膜和珠粒显示出与直接添加10%叶片提取物相似的效果。洋蓟叶片提取物乳液（AL3.3%组）的分配系数（油相中多酚与水相中多酚之比）最高（3.7），归因于其较低极性，有利于定位于油相并增强氧化保护。研究人员的研究发现强调了西兰花和洋蓟叶片提取物以及海藻酸盐系统作为天然抗氧化剂在乳化食品系统中预防脂质氧化方面的巨大潜力。

**研究背景、问题及研究目的**
食品乳液中水包油（O/W）体系因其多功能性和消费者接受度而广泛使用，但极易发生脂质氧化，导致异味产生、营养价值丧失和货架期缩短。传统合成抗氧化剂如丁基羟基甲苯（BHT）和丁基羟基茴香醚（BHA）虽被普遍应用，但消费者对天然成分的偏好日益增强，促使研究人员探索植物来源替代品。洋蓟（*Cynara scolymus*）和西兰花（*Brassica oleracea* var. *italica*）叶片是食品加工副产物，富含多酚类化合物，具有强抗氧化活性，但通常未被充分利用。直接添加提取物可能因稳定性差而效果受限，因此封装技术（如海藻酸钠基膜和珠粒）被开发用于保护活性成分并实现缓释。本研究旨在评估并比较洋蓟和西兰花叶片提取物通过直接添加、海藻酸盐膜和海藻酸盐珠粒三种递送系统在水包油乳液中的抗氧化效果，重点考察其对脂质氧化的抑制能力及多酚释放动力学，并探讨提取物含量和抗氧化谱对效果的影响。论文发表在《Food and Bioprocess Technology》。

**主要技术方法**
研究采用以下关键方法：（1）提取物制备：以乙醇/水（50:50，v/v）在1:10比例下磁力搅拌提取，离心后收集上清液，重复提取后合并；（2）总多酚含量（TPC）测定：采用Folin-Ciocalteu法，以没食子酸为标样，结果以mg GAE/mL表示；（3）化合物表征：使用超高效液相色谱-电喷雾串联质谱（UHPLC-ESI-MS/MS）进行鉴定，色谱柱为Zorbax Eclipse XDB C18，流动相为含0.5%甲酸的水和乙腈，梯度洗脱，质谱在负离子模式下检测；（4）海藻酸盐膜制备：1%海藻酸钠与0.3%甘油（按海藻酸钠质量计）混合，加入提取物后均质、脱气、浇铸干燥，再用10 g/L乳酸钙溶液交联；（5）海藻酸盐珠粒制备：通过离子凝胶化法，将含提取物、乳酸钙、黄原胶和蔗糖的内部液滴入6 g/L海藻酸钠溶液（含20%乙醇）中，1分钟后收集，直径约5 mm；（6）机械性能测试：采用质构仪测定弹性模量（杨氏模量）、抗拉强度和断裂伸长率；（7）形态学表征：使用扫描电子显微镜（SEM）在5 kV加速电压下观察膜表面和珠粒膜结构；（8）多酚释放动力学：将膜或珠粒浸入50%乙醇（v/v）模拟物中，定时取样测定TPC，释放数据拟合至一级、Higuchi和Korsmeyer-Peppas模型；（9）乳液制备：水包油乳液含89%超纯水、10%甲基亚油酸酯（MeLo）和1% Tween-20乳化剂，最终乳液D?,?为1.033 μm，单峰分布。所有样品在24°C下振荡储存14天。样本来源：洋蓟（“Blanca de Tudela”品种）和西兰花叶片购自西班牙Baix Llobregat当地生产者。

**研究结果**
**洋蓟和西兰花叶片提取物中的生物活性化合物**
通过UHPLC-ESI-MS/MS分析，研究人员发现洋蓟叶片提取物的TPC（0.89 mg GAE/mL）显著高于西兰花提取物（0.47 mg GAE/mL）。西兰花提取物主要鉴定出硫代葡萄糖苷（glucoiberin、glucoraphanin、4-hydroxyglucobrassicin和glucobrassicin）以及山奈酚和槲皮素衍生物；洋蓟提取物富含低糖基化酚类，包括木犀草素和芹菜素衍生物，以及羟基肉桂酸（如咖啡酸和阿魏酸衍生物，主要为二咖啡酰奎宁酸异构体）。洋蓟提取物中多酚的糖基化程度较低，可能增强其抗氧化活性。

**含提取物的活性膜和珠粒的表征**
**机械性能**：ALf（洋蓟提取物膜）和BLf（西兰花提取物膜）的杨氏模量分别为374.67 ± 97.57 MPa和327.00 ± 27.72 MPa，抗拉强度（20.00 ± 1.56 MPa vs. 23.20 ± 2.55 MPa）和断裂伸长率（6.23 ± 1.30% vs. 6.30 ± 1.98%）均无显著差异，表明两种提取物对膜刚性无显著影响。**形态学**：SEM显示膜表面相对均匀，ALf表面形貌更不规则，BLf因提取物添加出现脆性裂纹；珠粒表面不规则，ALb孔隙率更高（孔径约15–20 μm），BLb表面更粗糙、多皱褶。**释放动力学**：在50%乙醇模拟物中，所有样品在2小时达到平衡。珠粒的TPC释放百分比（54.7–78.6%）约为膜（22.6–44%）的两倍，归因于珠粒的孔隙率和更水合的内部结构。Korsmeyer-Peppas模型拟合显示所有样品的释放指数n < 0.5（膜）或n < 0.43（球体），表明释放机制为Fickian扩散。

**乳液的氧化稳定性及提取物、膜和珠粒的抗氧化活性**
**初级脂质氧化**：过氧化值（PV）在14天内逐渐升高。洋蓟提取物组氧化程度低于西兰花组。AL10%（直接添加10%洋蓟提取物）的PV最低（38.79 meq氢过氧化物/kg乳液），与ALB（洋蓟提取物珠粒）无显著差异；ALF（洋蓟提取物膜）和AL3.3%（3.3%洋蓟提取物）的PV较高。西兰花组中，BLB（西兰花提取物珠粒）和BL10%的PV低于BLF和BL3.3%，且BL3.3%与无抗氧化剂对照组无显著差异。所有含提取物的膜和珠粒（ALB、BLB、ALF、BLF）的PV与直接添加10%提取物组相当。阳性对照（没食子酸，C+0.4）的PV高于所有洋蓟组和部分西兰花组，表明叶片提取物的抗氧化效果优于单一没食子酸。**次级脂质氧化**：己醛含量变化趋势与PV相似。洋蓟提取物组中仅AL3.3%在14天时显著升高（115.54 ppm），其余（AL10%、ALB、ALF）保持稳定（<33.72 ppm）。西兰花组中，BL3.3%和BL10%的己醛显著升高，而BLF和BLB保持较低水平。含膜和珠粒的乳液整体上己醛含量低于阳性对照。

**多酚分布与分配系数**
研究人员通过分离乳液水相和油相测定TPC分布。洋蓟提取物组在油相中的多酚含量高于西兰花组。第0天，AL3.3%的分配系数（P_W^O）最高（3.67），表明多酚倾向于向油相迁移。ALF、AL10%、BLF和ALB的P_W^O在1.37–1.76之间，而BL3.3%、BL10%、BLB和C+0.4的P_W^O < 1（C+0.4最低，0.05）。第14天，AL3.3%仍保持最高P_W^O，BL3.3%和BLB的P_W^O显著增加。ALF、BLF和ALB在油相中多酚含量最高，归因于海藻酸盐基质提供的缓释和保护作用。

**结论**
本研究证明，副产物提取物类型（洋蓟和西兰花叶片提取物）和施用策略（直接添加、膜或珠粒）均显著影响水包油乳液的抗氧化活性。AL10%和ALB在降低初级脂质氧化（PV）方面最有效，主要归因于洋蓟叶片提取物较高的多酚含量以及珠粒系统的高释放率。总体而言，含提取物的膜和珠粒（BLF、ALF、BLB和ALB）在PV上达到与直接添加高浓度提取物（BL10%和AL10%）相似的效果。对于次级脂质氧化，含洋蓟提取物的乳液（AL10%、ALF和ALB）表现出较低的己醛浓度；西兰花提取物组中，膜和珠粒（BLF和BLB）比直接添加（BL10%和BL3.3%）更有效，表明封装提供了保护作用并促进控制释放。封装系统（膜或珠粒）随时间提供缓慢而持续的多酚释放，有助于更有效地抑制次级氧化过程。含洋蓟提取物的乳液表现出比含西兰花提取物乳液更高的分配系数，反映了存在更多亲脂性多酚，这可能对脂质氧化具有保护作用。所有乳液从第0天到第14天均观察到多酚从水相向油相逐渐迁移。储存结束时，ALF、BLF和ALB在油相中多酚含量最高，这可能归因于海藻酸盐基质提供的增强保护和缓释作用。总之，这些发现与脂质氧化的观察趋势一致，证实多酚的化学性质与递送系统在决定乳化食品系统中抗氧化活性方面均起着关键作用。