喷雾干燥条件优化及黑荔枝提取粉的贮藏稳定性：美拉德结合对生物活性化合物和抗氧化活性的影响

《Foods》：Optimization of Spray-Drying Conditions and Storage Stability of Black Lychee Extracted Powder: Impact of Maillard Conjugation on Bioactive Compounds and Antioxidant Activity

　　

从易腐烂热带水果中开发功能性成分，通过减少采后损失同时保留生物活性化合物，有助于可持续食品系统。本研究开发并优化了黑荔枝（*Litchi chinensis* Sonn.）提取粉（Black Lychee Extracted Powder, BLEP）的喷雾干燥工艺，并评估了其在贮藏期间的理化特性和抗氧化稳定性。采用2²因子设计研究了麦芽糊精浓度（5–30%）和入口温度（160–200 °C）的影响。使用叠加图的图形优化确定了17.80%麦芽糊精和200 °C入口温度为测试范围内各显著响应之间的最优折中条件。优化后的BLEP含有香草酸和表儿茶素作为主要酚类化合物，并含有包括亮氨酸在内的必需氨基酸。以糖基化程度（Degree of Glycation, DG）和羟甲基糠醛（Hydroxymethylfurfural, HMF）作为美拉德反应进程的间接指标。在4、25、35和45 °C下贮藏六个月期间，颜色参数、DG和HMF保持稳定，而总酚含量（Total Phenolic Content, TPC）从437.11降至225–252 mg GAE/100 g db，ABTS自由基清除活性逐渐下降。TPC与抗氧化能力密切相关（与ABTS的r = 0.914，p < 0.01），其降解遵循零级动力学（调整后R² = 0.931–0.971），预测半衰期（L₅₀）为199–220天。因此，优化后的粉末表现出良好的物理和色泽稳定性，但抗氧化相关化合物随时间部分损失。

黑荔枝提取粉的喷雾干燥优化与贮藏稳定性研究解读

热带水果采后损失严重，将其转化为功能性粉末是可持续食品系统的重要策略。荔枝（*Litchi chinensis* Sonn.）富含酚类、黄酮和氨基酸，具有抗氧化和健康促进作用，但极易腐烂。前期研究发现，热老化处理可提高荔枝中部分酚类和游离氨基酸的含量，并促进美拉德反应（还原糖与氨基化合物之间的非酶褐变反应）。然而，以往喷雾干燥研究多集中于新鲜或最小加工原料，对已发生非酶褐变的热老化荔枝基质转化为稳定粉末的研究十分有限。因此，研究人员假设通过合适的载体和工艺条件进行喷雾干燥，可获得理化性质可接受且贮藏稳定性合理的粉末。该研究旨在优化黑荔枝提取粉（BLEP）的喷雾干燥条件，并评估优化粉末在不同温度下六个月贮藏期间的理化特性和抗氧化稳定性。该论文发表在《Foods》。

为开展研究，研究人员采用了2²因子设计，考察麦芽糊精浓度（5–30%）和入口温度（160–200 °C）对BLEP品质的影响。黑荔枝采自泰国清迈府，经热老化（70 °C、20天、相对湿度75%）后水提，加入麦芽糊精进行喷雾干燥。采用响应面法进行图形优化，并利用扫描电镜观察粉末形态。化学分析包括高效液相色谱（HPLC）测定酚类、糖类和氨基酸，分光光度法测定总酚、总黄酮及抗氧化活性（FRAP、ABTS、DPPH）。贮藏稳定性研究在4、25、35和45 °C下进行六个月，并采用零级和一级动力学模型拟合酚类降解规律。

3.1 麦芽糊精含量和入口温度对BLEP理化及抗氧化品质的影响

3.1.1 颜色特性、水分含量和粉末得率
增加麦芽糊精浓度可降低粉末水分含量和粘性，提高得率；但得率在中心点条件（17.5%麦芽糊精、180 °C）最高，而非最高麦芽糊精水平。颜色方面，30%麦芽糊精和200 °C时亮度最高，5%麦芽糊精时粉末颜色较深且红色值较高。

3.1.2 化学特性和抗氧化活性
低麦芽糊精浓度下，总糖、总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）及抗氧化活性均更高。由于麦芽糊精本身不贡献酚类和抗氧化物质，其浓度增加会稀释提取物中的生物活性成分。

3.1.3 糖和酚类图谱
HPLC分析显示，果糖和葡萄糖是主要单糖，低麦芽糊精浓度下含量更高。检测到稀有糖阿洛酮糖，在5%麦芽糊精和200 °C时含量最高，提示高温可能促进果糖向阿洛酮糖的异构化。酚类化合物中，香草酸最丰富，其次为表儿茶素、咖啡因、儿茶素和芦丁。

3.1.4 氨基酸谱
总游离氨基酸含量在5%麦芽糊精和160/200 °C时最高，亮氨酸为主要氨基酸，其次为丙氨酸、缬氨酸和甲硫氨酸。部分氨基酸（如苏氨酸、半胱氨酸等）未检出，精氨酸则在30%麦芽糊精和200 °C时最高。低游离氨基酸含量与热老化过程中美拉德反应消耗氨基一致。

3.1.5 响应面法与优化
回归模型拟合良好（调整后R² = 0.77–0.98），麦芽糊精浓度是影响多数响应的主导因素。通过叠加图图形优化，确定17.80%麦芽糊精和200 °C入口温度为最优条件，该条件在保持生物活性的同时提高了干燥效率。

3.1.6 扫描电镜形态
未经喷雾干燥的老化荔枝呈平滑连续的片状结构，表面皱缩。优化BLEP则为分散的球形颗粒，表面粗糙，部分颗粒塌陷或起皱，表明麦芽糊精成功促进了颗粒形成与稳定。

3.2 优化条件BLEP的贮藏稳定性

3.2.1 物理稳定性
六个月内，颜色参数（L*、a*、b*、C*、H°）保持高度稳定，L*始终维持在75.07–76.65范围内，表明贮藏期间无明显褐变。水分含量从1.13%逐渐降至0.1%以下，可能与麦芽糊精基质固定游离水有关。

3.2.2 化学稳定性
TPC从437.11 mg GAE/100 g db降至225–252 mg GAE/100 g db。DPPH活性在第一个月内快速下降后趋于稳定；ABTS活性持续下降，至第六个月仅剩38.58–43.51 mg TE/100 g db；FRAP值相对稳定，后期略有回升。总糖含量趋于稳定，还原糖在贮藏初期增加，糖基化程度（DG）在1–3个月升至约22%后稳定。HMF含量在3.35–4.03 g/kg范围内波动，说明低水分条件下美拉德反应进一步进展受到抑制。

3.2.3 动力学模型与相关性
Pearson相关分析显示，TPC与ABTS强正相关（r = 0.914，p < 0.01），与贮藏时间强负相关（r = ?0.974，p < 0.01）。零级动力学模型比一级模型更好地描述TPC降解（调整后R² = 0.931–0.971），预测半衰期（L₅₀）在199–220天之间，且未表现出明显的温度依赖性。

讨论部分总结：研究表明，酚类化合物的降解是贮藏期间化学抗氧化能力下降的主要原因，ABTS法较DPPH法更灵敏地反映酚类变化。低水分含量和麦芽糊精包裹可能限制了氧的接触和美拉德反应进程，从而维持了颜色和HMF的稳定。与已有其他植物粉末相比，BLEP的酚类半衰期较长，表明其作为粉末状功能性食品配料具有良好潜力。

结论部分翻译：本研究通过喷雾干燥开发并优化了黑荔枝提取粉（BLEP），并评估了其理化特性和贮藏稳定性。图形优化确定17.80%麦芽糊精和200 °C入口温度为实验范围内的最佳工艺条件。麦芽糊精浓度对粉末质量起关键作用，影响水分含量、颜色稳定性、粉末得率以及酚类化合物和抗氧化活性的保留。优化BLEP以香草酸和表儿茶素为主要酚类化合物，亮氨酸为最丰富的游离氨基酸。在4、25、35和45 °C下贮藏六个月期间，优化粉末保持良好的理化稳定性，包括低水分含量、稳定的颜色特性和一致的糖基化程度，而总酚含量和抗氧化活性随贮藏时间下降，其中ABTS assay下降最为明显。这些结果表明，酚类降解是贮藏期间化学抗氧化能力降低的主要原因。糖基化程度和HMF保持相对稳定。总体而言，优化BLEP表现出作为干燥食品（尤其是粉末配方）中货架稳定生物活性配料的潜力。在商业应用前，还需进一步研究其生物可及性、体外消化、感官特性和生物活性。