不同浓度壁材（阿拉伯胶）微胶囊化伽蓝布洛（Myrtillocactus geometrizans）提取物中植物化学化合物和抗氧化能力在储存和体外消化过程中的稳定性

《Foods》：Stability of Phytochemical Compounds and Antioxidant Capacity of Garambullo (Myrtillocactus geometrizans) Extract Microencapsulated with Different Concentrations of Wall Material (Gum Arabic) During Storage and In Vitro Digestion

　　

伽蓝布洛（Myrtillocactus geometrizans）果实富含植物化学化合物；然而，一旦这些植物化学化合物从果实中提取出来，它们就容易受到环境条件、储存和消化过程引起的降解。本研究旨在通过喷雾干燥法，使用10%、15%和20%浓度的阿拉伯胶（GA）对伽蓝布洛果实乙醇提取物进行微胶囊化，并确定其对酚类化合物（PC）、甜菜红素（Bc）、甜菜黄素（Bx）和抗氧化能力（ABTS；FRAP法）在储存和体外消化过程中稳定性的影响。在三种温度（4°C、18°C和30°C）下的储存实验表明，植物化学化合物和抗氧化能力的降解取决于储存温度和壁材浓度。通过化学动力学分析，研究人员确定储存期间植物化学化合物和抗氧化能力的降解遵循一级反应动力学。在4°C下储存的20% GA微胶囊表现出最长的植物化学化合物和抗氧化能力半衰期（PC: 3465天；Bc: 1179天；Bx: 1732天；ABTS: 2590天；FRAP: 1821天）。体外消化后，20% GA微胶囊表现出最高的植物化学化合物和抗氧化能力生物可及性（PC: 94.91%, Bc: 31.51%, Bx: 58.50%; ABTS: 89.17%, FRAP: 88.46%），其次是15% GA微胶囊（PC: 83.71%, Bc: 26.86%, Bx: 49.89%, ABTS: 74.31%, FRAP: 80.64%），最后是10% GA微胶囊（PC: 66.11%, Bc: 19.97%, Bx: 37.08%, ABTS: 63.45%, FRAP: 52.57%）。这些结果旨在促进伽蓝布洛果实在食品工业中用于功能性食品或营养保健品的配方，从而利用该果实中存在的抗氧化化合物带来的益处。

**研究背景、问题与目的**
伽蓝布洛（Myrtillocactus geometrizans）是墨西哥特有的一种仙人掌果实，富含酚类化合物（PC）、甜菜红素（Bc）、甜菜黄素（Bx）等植物化学化合物，具有显著的抗氧化能力（AOX）。然而，这些化合物一旦从果实中提取出来，极易受光、温度、氧气及消化过程等环境因素影响而降解，导致其生物活性丧失。目前，伽蓝布洛果实因高易腐性，在产地损失高达70%。为充分利用其抗氧化活性，需采用保护技术延长其稳定性。微胶囊化是常用方法，其中喷雾干燥技术配合壁材（如阿拉伯胶，GA）可有效包裹活性成分。但以往研究仅使用10% GA，储存30°C下损失约60%化合物，且体外消化后生物可及性较低（PC约65%，Bc约25%，ABTS约40%）。本研究旨在通过提高壁材浓度（15%和20% GA），评估其对植物化学化合物和抗氧化能力在储存（4°C、18°C、30°C，60天）及体外消化过程中稳定性的影响，以确定最佳壁材浓度，提升保护效果与生物可及性。该研究发表在《Foods》期刊。

**主要技术方法**
研究人员采用喷雾干燥法微胶囊化伽蓝布洛乙醇提取物，使用不同浓度阿拉伯胶（GA：10%、15%、20%）作为壁材。通过化学动力学分析（零级、一级、二级反应模型拟合）确定储存过程中的降解速率常数（k）和半衰期（t_?）。采用体外消化模拟（Minekus等方法，包括口腔、胃、肠三阶段）评估生物可及性。样本来源：伽蓝布洛果实采自墨西哥Santiago Valley（Guanajuato），成熟期（紫色）。分析技术包括：Folin–Ciocalteu法测定酚类化合物（PC），分光光度法测定甜菜红素（Bc）和甜菜黄素（Bx），ABTS和FRAP法测定抗氧化能力（AOX）。

**研究结果**
1. **浓缩提取物中植物化学化合物和抗氧化能力含量**
浓缩伽蓝布洛提取物中PC含量（1399.75 mg GAE/100 gdw）高于Bc和Bx，Bx含量约为Bc的两倍，抗氧化能力高（ABTS：13078.54 μmol TE/100 gdw；FRAP：11917.19 μmol TE/100 gdw）。PC含量略低于先前研究，可能因果实成熟度较低。

2. **微胶囊化特性**
微胶囊化产率分别为83.30%（10% GA）、81.67%（15% GA）和73.69%（20% GA）。保留效率（RE）和包封效率（EE）随GA浓度增加显著提高（p ≤ 0.05），其中Bx的RE和EE高于Bc。微胶囊中PC、Bc、Bx和AOX含量随GA浓度增加显著降低（稀释效应）。水分含量从4.65%增至6.05%，但水分活度（a_w）从0.31降至0.19，表明化学和微生物稳定性良好。粒径（SPAN、Suater直径、等效球直径）随GA浓度增加而增大，形态为球形、表面皱缩但无裂纹，表明良好保护。

3. **储存期间植物化学化合物和抗氧化能力的稳定性**
储存60天后，所有植物化学化合物和AOX的保留率显著受温度（4°C、18°C、30°C）和GA浓度影响（p ≤ 0.05）。最低温度（4°C）下保留率最高（≥90%），30°C时10% GA微胶囊损失达70%。较高GA浓度（20%）在所有温度下保留率最高（≥80%）。化学动力学分析显示，降解符合一级反应动力学（R² ≥ 0.91）。半衰期（t_?）随温度降低和GA浓度增加而延长：20% GA、4°C下PC半衰期3465天，Bc 1179天，Bx 1732天，ABTS 2590天，FRAP 1821天。

4. **体外消化后的生物可及性**
未微胶囊化提取物在消化过程中损失严重，最终生物可及性极低（PC：10.63%，Bc：10.04%，Bx：10.04%，ABTS：7.52%，FRAP：12.19%）。微胶囊化显著提高了各阶段回收率和最终生物可及性（p ≤ 0.05）。在口腔期，微胶囊中化合物释放极低（≤10%），表明壁材有效保护；胃期回收率逐渐增加，因GA不被胃蛋白酶水解且产生静电排斥；肠期完全释放，生物可及性随GA浓度增加而升高：20% GA组PC 94.91%、Bc 31.51%、Bx 58.50%、ABTS 89.17%、FRAP 88.46%；15% GA组次之；10% GA组最低。GA浓度升高增强了保护效果，归因于高包封效率、GA的复合多糖结构及pH变化下的机械稳定性。

**总结与结论**
讨论部分指出，GA浓度增加通过提高包封效率、降低水分活度、形成更致密结构，有效延缓了储存期间植物化学化合物的降解，并在体外消化中逐步释放，显著提升了生物可及性。研究结论（翻译原文结论）：本研究证明，以最高壁材浓度（20%）微胶囊化的伽蓝布洛提取物表现出最高的包封效率和植物化学化合物及抗氧化能力的保护效果。在储存过程中，最高壁材浓度（20%）且在最低温度（4°C）下储存的微胶囊显示出植物化学化合物和抗氧化能力最大的稳定性和半衰期。同样，在模拟胃肠道过程后，最高壁材浓度（20%）微胶囊的植物化学化合物和抗氧化能力生物可及性更高。根据微胶囊的潜在用途，需考虑保留率、壁材浓度和植物化学化合物及抗氧化能力的生物可及性。因此，对于货架期较短的功能性食品，推荐使用10% GA，因其每克胶囊含更高浓度的植物化学化合物；但对于需要较长货架期且在室温下储存的营养保健品，推荐使用20% GA，因其在储存过程中获得更长的半衰期。