利用超声波辅助提取和喷雾干燥微胶囊技术提高柠檬梅rtle（Backhousia citriodora）和河薄荷（Mentha australis）在草本茶中的多酚回收率及稳定性

《Food and Bioprocess Technology》：Enhancing Polyphenol Recovery and Stability in Lemon Myrtle (Backhousia citriodora) and River Mint (Mentha australis) in Herbal Tea Infusions Using Ultrasound-Assisted Extraction and Spray-Dried Microencapsulation

　　

本研究评估了水基超声辅助提取（UAE）结合喷雾干燥微胶囊化技术，用于从澳大利亚柠檬香桃木（LM；*Backhousia citriodora*）和河薄荷（RM；*Mentha australis*）中生产富含酚类的粉末。研究人员通过时间、振幅和料液比筛选UAE条件，以总酚含量（TPC）确定最强测试条件。在20分钟、30%振幅和1:20（m/v）条件下，方法开发阶段的TPC分别为LM 25.10±0.61 mg GAE/g和RM 51.98±4.28 mg GAE/g。将这些条件应用于生产物料（包括单独采购的商业批次LM）后，得到进料TPC分别为64.35±2.72和37.67±2.40 mg GAE/g。使用麦芽糊精和麦芽糊精-阿拉伯胶作为载体进行喷雾干燥，得到LM和RM的生产产量分别为72.00–78.92%和62.09–65.63%，工艺产量分别为53.37–69.83%和68.76–70.65%。RM的基于TPC的包封效率（80.60–86.50%）高于LM（59.71–68.02%），而LM粉末具有更高的TPC（45.33–48.05 vs 24.25–25.63 mg GAE/g）和保留效率（68.8–74.9 vs 61.3–70.4%）。LM中没食子酸的化合物特异性包封效率约为78–85%，RM中迷迭香酸约为88–96%。水分含量范围为5.69–9.37%，DPPH活性范围为LM 3.31–10.52 mg TE/g和RM 3.48–6.26 mg TE/g。粉末的水活度为0.42–0.47，溶解度为85.3–88.4%，卡尔指数为39.69–46.73，豪斯纳比为1.66–1.88。在测试条件下，LM提供了更高的酚类密度，而RM提供了更强的比例生物标志物保留。

**论文解读：水基超声辅助提取与喷雾干燥微胶囊化提升柠檬香桃木和河薄荷花草茶浸剂中多酚回收率与稳定性**

**研究背景与问题**
传统花草茶因其风味、香气和促进健康的特性而被广泛消费，其健康益处主要归因于多酚含量，包括酚酸、黄酮和鞣质，这些化合物具有抗氧化、抗炎和肠道调节活性。然而，多酚的稳定性受提取条件和后续加工步骤（如粉末制备）的显著影响，热、氧化和光照易导致其降解，从而降低产品质量和功能价值。澳大利亚拥有丰富的本土芳香和药用植物资源，其中柠檬香桃木（*Backhousia citriodora*，LM）和河薄荷（*Mentha australis*，RM）是两种有前景的草药原料。LM富含柠檬醛和多种酚类（如芦丁、儿茶素、没食子酸和槲皮素），RM则以迷迭香酸为主要酚类化合物，并含有绿原酸等。尽管这些植物具有丰富的植物营养素，但针对其优化加工策略（特别是提取和干燥过程中多酚保留）的科学证据仍然有限。传统提取方法如浸渍和煎煮效率低、耗时长，且常使用有机溶剂；而喷雾干燥虽成本低、操作简便，但高温会降解热敏性酚类化合物。针对这些问题，本研究采用水基超声辅助提取（UAE）结合喷雾干燥微胶囊化技术，旨在提高多酚回收率并增强其稳定性，为澳大利亚本土草药的高质量、货架稳定型粉末产品开发提供支持。该研究发表在《Food and Bioprocess Technology》。

**主要技术方法**
研究人员采用全因子实验设计（3×2×2），以提取时间、振幅和料液比为自变量，总酚含量（TPC）为响应变量，筛选UAE最佳条件。使用Folin-Ciocalteu法测定TPC，LC-MS/MS靶向定量没食子酸和迷迭香酸。喷雾干燥壁材为麦芽糊精（单载体）和麦芽糊精-阿拉伯胶混合物（3:1和1:1）。粉末特性通过水分含量、水活度、色差、流动性（卡尔指数和豪斯纳比）、溶解度、膨胀力、ζ电位、DPPH自由基清除活性及场发射扫描电镜（FE-SEM）进行表征。样本来源：LM叶片来自昆士兰大学校园和商业供应商（Australian Native Products），RM叶片来自NATIVE EXTRACTS Pty Ltd。

**研究结果**

**1. 建立UAE参数以实现酚类回收**
通过全因子筛选，以TPC为响应变量，确定最佳UAE条件为：20分钟、30%振幅、料液比1:20（m/v）。在此条件下，LM和RM的TPC分别为25.10±0.61和51.98±4.28 mg GAE/g。超声时间、振幅与TPC呈正相关，且较低料液比（1:20）优于1:30。端点温度随超声强度和时长升高（最高65.4°C），但未超过80°C的降解阈值，表明该条件适用于酚类提取。将优化条件应用于生产物料后，LM和RM进料TPC分别为64.35±2.72和37.67±2.40 mg GAE/g。

**2. 喷雾干燥性能：生产产量与工艺产量**
采用不同壁材比例（麦芽糊精:阿拉伯胶 = 1:0、3:1、1:1）进行喷雾干燥。LM的生产产量（基于TPC）为72.00–78.92%，RM为62.09–65.63%；工艺产量（基于固体回收）LM为53.37–69.83%，RM为68.76–70.65%。所有工艺产量均超过50%，符合实验室规模喷雾干燥可接受范围。

**3. 壁材组成对总酚保留指标的影响**
RM的包封效率（EE）显著高于LM（80.60–86.50% vs 59.71–68.02%），且1:1比例下EE最高。表面酚含量（SPC）LM约为RM的三倍，1:1配方SPC最低。保留效率（RE）为LM 68.8–74.9%，RM 61.3–70.4%。包封酚类（EP）和负载量（LC）在1:1配方中最高，LM粉末的EP和LC均高于RM，尽管其EE较低。

**4. 没食子酸与迷迭香酸的保留性能**
LM中没食子酸的EE为78–85%，麦芽糊精单载体配方最高；RM中迷迭香酸的EE为88–96%，1:1配方最高。然而，没食子酸的EP（约31%）和LC（约5.5 mg GAE/g）远高于迷迭香酸（EP约2.1%，LC约0.29 mg GAE/g），表明LM粉末单位质量可提供更高生物活性物质量。

**5. 粉末功能性**
水分含量：LM中麦芽糊精单载体最低（5.69%），含阿拉伯胶配方升高（8.78–9.37%）；RM类似（8.06–9.23%）。水活度（aw）均低于0.6，适合长期储存。溶解度高达85.3–88.4%，膨胀力为274–386%。ζ电位均呈负值，含阿拉伯胶配方更负。LM粉末TPC（45.33–48.05 mg GAE/g）和DPPH活性（3.31–10.52 mg TE/g）高于RM（TPC 24.25–25.63 mg GAE/g，DPPH 3.48–6.26 mg TE/g）。颜色参数主要由物种决定，LM更亮（L* 92–93），RM更偏红（a*正值）。流动性指标（卡尔指数39.69–46.73，豪斯纳比1.66–1.88）表明粉末流动性极差。扫描电镜显示所有粉末均呈不规则、皱缩、凹陷的颗粒形态。

**结论与讨论**
研究人员总结指出，水基UAE结合喷雾干燥微胶囊化可成功用于生产LM和RM的富含酚类粉末。UAE条件（20分钟、30%振幅、1:20料液比）提供了实用的提取基线。喷雾干燥工艺产量可接受，粉末具有低aw和高溶解度，适合用于可复溶花草茶粉末。关键发现：酚类包封性能不能仅通过EE评估——RM的EE更高，但LM具有更高的TPC、EP和没食子酸负载量。壁材选择存在权衡：含阿拉伯胶配方改善包封指标并降低表面酚暴露，但增加水分保留且不改善流动性；麦芽糊精单载体配方水分更低、颜色更亮，但包封性能较弱。所有粉末流动性极差，需进一步造粒或二次加工以适应商业递送格式。本研究为澳大利亚本土草药粉末加工建立了实用框架，未来需评估长期储存稳定性、释放行为及工艺放大。结论：物种选择、生物标志物行为及壁材组成应与预期功能和商业产品格式相匹配。