超声辅助三相分配技术从木油桐（Idesia polycarpa Maxim）饼粕中制备出一种偏向果胶的多糖组分，该组分具有稳定的流变学特性和益生元样潜力

《Food Chemistry》：Ultrasound-assisted three-phase partitioning produces a pectin-leaning polysaccharide fraction from Idesia polycarpa Maxim cake meal with stable rheology and prebiotic-like potential

　　

•UTPP 从文冠果饼粉中获得了富含 RG-I 的果胶多糖。
•IPMP-UT 在广泛的 pH 值和离子强度范围内保持了相对稳定的粘度。
•IPMP-UT 显示出最具弹性主导的粘弹性谱。
•IPMP-UT 产生了更多的短链脂肪酸并显示出更优越的益生元效应。
•发酵 48 小时后，半乳糖醛酸 (GalA)、糖醛酸和葡萄糖/木糖 (Glc/Xyl) 比分子量 (Mw) 更能预测短链脂肪酸 (SCFAs)。
引言
植物多糖因其生物相容性、亲水性、生物可降解性以及多样的技术功能特性，被广泛用于食品、药品、保健食品和化妆品体系中 (Albuquerque 等，2022；Kong 等，2025)。在食品体系中，其增稠、稳定、乳化和弱凝胶形成能力主要受分子结构控制，包括单糖组成、分子量、分支度、电荷密度以及加工诱导的构象变化 (Gao 等，2024；Lee 等，2022；Wang 等，2024)。这些结构特征决定了链水合、分子内和分子间相互作用以及网络形成，从而控制稳态流变行为、粘弹性以及对 pH 值和离子强度等环境压力的抵抗能力。结构 - 流变学关系对于富含鼠李半乳糖醛酸聚糖 I (RG-I) 的果胶尤为重要，其中侧链长度、中性糖组成和富含糖醛酸的结构域可以调节剪切变薄行为、弱凝胶特性和界面性质 (Zhang 等，2023)。因此，流变学表征不仅对于评估多糖作为食品亲水胶体至关重要，还提供了关于水合、链柔性和分子可及性的间接信息，这些信息可能影响肠道微生物对其后续的利用。

膳食多糖的流变行为与益生元样特性之间的关系日益受到重视。天然多糖在上部胃肠道中仅被最小程度地消化，并到达结肠，在那里它们被微生物碳水化合物活性酶分解并发酵成短链脂肪酸 (SCFAs) (Porter 等，2017)。SCFAs 有助于肠腔酸化、病原体抑制、上皮屏障维持、免疫调节以及宿主葡萄糖和脂质代谢 (Facchin 等，2024)。然而，微生物利用高度依赖于结构。具有不同均一半乳糖醛酸聚糖和 RG-I 结构域、甲酯化度、侧链架构、分子量和构象的果胶多糖可以选择性刺激双歧杆菌属、粪杆菌属、布劳特菌属、普雷沃氏菌属、拟杆菌属和瘤胃球菌属等分类群，从而导致不同的 SCFA 谱和发酵动力学 (Larsen 等，2019；Lee 等，2022；Zhang 等，2025；Zhao 等，2024)。最近的研究进一步表明，富含 RG-I 或高度分支的果胶可能比一些均一半乳糖醛酸聚糖主导的组分更有效地促进微生物交叉喂养并增强乙酸、丙酸和丁酸的产生 (Wu 等，2023；Zhang 等，2025)。因此，那些有助于水合、粘度和弱凝胶形成的相同结构基序也可能影响发酵性、微生物选择性和 SCFA 生成。这为开发兼具技术性能和益生元样益处的双重功能多糖配料提供了基础。

文冠果 (Idesia polycarpa Maxim，IPM) 是杨柳科的一种多年生木质油料树，广泛分布于包括中国、韩国、日本和俄罗斯远东在内的东亚地区 (Zhou 等，2022)。其果实含油量高，约为 24–37%，富含亚油酸、亚麻酸、油酸和棕榈酸，以及生育酚、植物甾醇和角鲨烯等生物活性成分 (Li 等，2019；Xiang 等，2023)。在油脂生产过程中，会产生大量的文冠果饼粉 (IPMM)，占果实干重的 60% 以上。这种副产品含有残余脂质、蛋白质、多糖和酚类化合物，但主要还是被丢弃或用作低价值动物饲料，导致资源浪费和环境负担 (Huang 等，2019；Li 等，2020)。因此，开发高效、温和且可持续的策略从 IPMM 中回收功能多糖，对于副产品增值和创造高附加值食品配料都具有重要意义。

温和且非热辅助加工技术在从植物资源和农业工业副产品中回收营养物质和生物活性化合物方面引起了越来越多的关注。最近的研究表明，脉冲电场 (PEF)、发酵辅助加工和连续非热制备可以增强水果基质和加工残留物中生物活性化合物的释放、保存和功能表达。例如，PEF 结合共发酵改善了菠萝残留物中富含皂苷化合物的风味质量和抗氧化相关活性 (Lee 等，2026a)。非热加工陈皮 (Citrus reticulata cv. Chachiensis) 果肉有助于抗氧化筛选和机制评估，同时减少热敏性生物活性物质的损失 (Lee 等，2026b)。同样，非热制备被用于从菠萝 (Ananas comosus) 果肉中获取和鉴定具有体内抗氧化潜力的多酚及其衍生物 (Lee 等，2025)，并且连续非热加工被进一步应用于制备菠萝风味水果粉，同时保留特征挥发性风味成分和抗氧化活性 (Lee 等，2026c)。尽管这些研究主要集中在小分子抗氧化剂、风味物质或与皂苷相关的化合物，而不是果胶多糖，但它们共同支持了温和/非热辅助技术在从植物材料中回收功能成分方面的潜力。在这些技术中，超声波辅助提取特别适合从植物细胞壁基质中提取多糖，因为空化作用可以在相对温和的条件下破坏细胞壁结构，减少传质阻力，加速溶剂渗透并调节果胶结构 (De Laet 等，2024；Hernandez-Hernandez 等，2024)。然而，IPMM 是一种复杂的油料种子副产品，含有残余脂质、蛋白质、多糖和酚类化合物，其高值化利用不仅需要有效破坏细胞壁基质，还需要有效分离不同成分群。三相分配法 (TPP) 提供了这样的分馏平台，并已应用于多糖提取和纯化 (Liu 等，2019)。超声波也已与 TPP 耦合以增强多糖的释放和分离 (Yan 等，2018)。因此，将超声波与 TPP 相结合，将空化增强传质与相驱动分离和富集相结合，为 IPMM 等复杂油料种子加工残留物的综合增值提供了实用的方法。

我们之前的工作确立了 UTPP 作为在温和条件下从 IPMM 中同时回收油、蛋白质和多糖的有效方法 (Shi 等，2024)。随后，为了评估不同提取环境如何影响回收多糖的特性，使用相同的原料将 UTPP 与四种常用的提取路线进行比较，这些路线涉及细胞壁多糖释放的不同模式，即柠檬酸、碱、螯合剂和酶提取 (Shi 等，2025)。酸性条件有助于酸溶性质果胶成分的溶解，碱可以释放更紧密相关的细胞壁多糖，螯合剂促进离子结合果胶组分的提取，而纤维素酶辅助处理通过破坏周围细胞壁网络来增强多糖释放。这些方法产生了五种具有明显不同组成和分子特征的 IPMM 多糖组分 (IPMP-UT, IPMP-CA, IPMP-AK, IPMP-C 和 IPMP-E)。其中，IPMP-UT 被鉴定为富含糖醛酸、半乳糖醛酸 (GalA)、鼠李糖 (Rha)、阿拉伯糖 (Ara) 和半乳糖 (Gal) 的偏向果胶的组分，具有显著的 RG-I 特征，与通过传统方法获得的组分相比，它显示出更优越的乳化稳定性和体外抗糖尿病活性 (Shi 等，2025)。尽管有这些发现，IPMPs 之间由提取引起的结构差异的功能后果仍不清楚。两个方面特别相关。首先，这些组分的稳态流变行为、动态粘弹性和 pH/盐耐受性尚未被系统评估，尽管这些性质对于它们作为食品体系中增稠剂和稳定剂的潜在使用非常重要。其次，它们的体外发酵行为在很大程度上尚未被探索，特别是关于微生物利用、糖醛酸降解、SCFA 产生和人体肠道菌群调节。阐明这些方面将通过将提取引起的结构差异与食品相关流变性质和微生物群导向的发酵联系起来，扩展之前的组成比较，从而对 IPMM 多糖的提取 - 结构 - 功能关系提供更全面的理解。基于我们之前的结构和生物活性发现 (Shi 等，2024；Shi 等，2025) 以及最近关于多糖结构 - 功能关系和肠道菌群调节的证据 (Chen 等，2025；Zhang 等，2026)，我们假设 UTPP 衍生的组分 IPMP-UT，其特征为更高的糖醛酸含量、显著的 RG-I 特征、富含 Ara/Gal 的侧链和中等分子量，将表现出与通过传统提取路线获得的组分不同的流变行为和更大的发酵潜力。

因此，本研究使用相同的五种 IPMP 组分来研究提取引起的结构差异如何控制它们的流变学和微生物群导向功能。在不同浓度、pH 值和 NaCl 水平下表征了稳态和动态流变特性。随后进行了体外人体粪便发酵，以监测碳水化合物和糖醛酸含量、单糖组成、pH 值、SCFA 谱和肠道微生物群落结构的变化。最后，使用相关性分析将结构描述符与流变学指数和发酵结果联系起来。这项工作旨在阐明 IPMPs 的结构、流变学和益生元样关系，并为 IPMM 作为多功能多糖配料来源的高值化利用提供科学依据。
部分片段
材料
完全成熟的文冠果果实于 2023 年 11 月采集自中国四川省绵阳市平武县九宝羌族乡 (32°20′54.45″N, 104°23′47.13″E)。果实的干燥和压榨取油过程如前所述 (Shi 等，2024)，主要步骤总结如下。新鲜果实置于 0.07 MPa 下运行的微波真空干燥器中，分四阶段干燥：2 kW 干燥 50 分钟，2 kW 干燥 20 分钟，0.5 kW 干燥 10 分钟，以及 0.3 kW 干燥 10 分钟。干燥的
IPMPs 的提取率和化学组成
五种多糖制备物 (IPMP-AK, IPMP-UT, IPMP-CA, IPMP-C 和 IPMP-E) 分别通过中温碱提、UTPP、柠檬酸提取、螯合剂提取和酶解提取从 IPMM 中获得。提取策略显著影响了回收率 (表 1)，产率在 7.39% 到 10.16% (w/w) 之间。IPMP-UT 显示出最高的产率 (10.16 ± 0.42%)，其次是 IPMP-AK (9.42 ± 0.62%)，而 IPMP-C (7.65 ± 0.36%) 和 IPMP-E (7.39 ± 0.57%) 显示出
结论
提取策略显著影响了从文冠果饼粉中回收的多糖的组成、流变行为和粪便发酵特性。在五种组分中，IPMP-UT 显示出最高的提取产率，其特点是富含半乳糖醛酸 (GalA)/RG-I 的偏向果胶的组成和中等分子量。尽管所有 IPMPs 都表现出典型的剪切变薄行为，但它们的流变响应差异很大。IPMP-UT 保持了
CRediT 作者贡献声明
张元福：写作 - 初稿，方法学，形式分析，数据整理。张文琳：写作 - 初稿，方法学，形式分析，数据整理。石鑫：写作 - 初稿，方法学，形式分析，数据整理。谭龙凤：形式分析。赵志友：形式分析。胡燕：写作 - 审阅与编辑。黄人帅：写作 - 审阅与编辑。葛永辉：形式分析。陈珂玮：写作 - 审阅与编辑，监督，项目行政。
知情同意和患者细节
已获得所有参与者或其法定代表人的书面知情同意，同意参与本研究并发表文章。已遵守参与者的隐私权利。
人体研究
本研究在研究开展所在地的相关法律、监管框架和指南下执行。
本研究是根据书面知情同意进行的，符合机构审查委员会的要求和相关法规。
利益冲突声明
作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本论文中报告的工作。
致谢
这项工作得到了国家重点研发计划 (2023YFE0116100)、贵州省高层次创新型人才培养计划——“****” (批准号 ZKHT-GCC-[2023]001) 和贵州省教育厅研究生科研基金 (No. 2025YJSKYJJ337) 项目的支持。
张元福 | 张文琳 | 石鑫 | 谭龙凤 | 赵志友 | 胡燕 | 黄人帅 | 葛永辉 | 陈珂玮 | 陈广景