采用基于阿拉伯胶的橙精油乳液粘合剂的新型瓜尔胶聚结方法：对粉末性质、摩擦流变学特性及抗炎作用的影响

《Food Hydrocolloids》：Novel guar gum agglomeration using gum arabic-based orange essential oil emulsion binder: Effect on powder, tribo-rheological, and anti-inflammatory properties

　　

摘要

本研究介绍了一种流化床团聚技术，该技术使用阿拉伯胶（GA）基橙精油乳液作为粘合剂，并探讨了其对瓜尔胶（GG）的粉末特性、摩擦流变学性质和抗炎性能的影响。基于乳液的团聚显著提高了GG粉末的粒径，通过降低颗粒内聚力和增加孔隙率来改善其流动性。尽管使用乳液粘合剂后，GG粉末的斯潘指数（Span index）高于未经处理的GG粉末，但所有乳液团聚的粉末都表现出比水团聚对照组更均匀的粒径分布。此外，所有乳液团聚样品的表观粘度和粘弹性模量均低于对照组，并且这些参数随粘合剂浓度的增加而降低。值得注意的是，使用12%阿拉伯胶乳液粘合剂制备的样品表现出显著的流变学性能改善。傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析表明，这些变化与分子间相互作用的变化有关。此外，粘合剂浓度的增加导致表观粘度的温度敏感性增强。尽管各样品之间的最大摩擦系数没有显著差异，但所有乳液团聚样品的边界润滑阶段都比未经团聚的GG和对照样品更短。与使用阿拉伯胶粘合剂的团聚过程相比，基于乳液的团聚成功赋予了GG抗炎活性，这一点通过脂多糖刺激的RAW264.7巨噬细胞中白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-α的产生减少得到了证实，同时没有引发细胞毒性。总体而言，这些发现表明，基于乳液的流化床团聚可能是一种有效策略，可以同时调节GG的物理性质、摩擦流变行为和生物活性，为开发多功能食品成分提供了一个多功能平台。

引言

吞咽困难是一种吞咽障碍，其特征是难以将食物或液体安全地从口腔输送到胃部。这种障碍在老年人以及患有中风、帕金森病和痴呆等神经系统的患者中尤为普遍（Labeit等人，2025年）。由于液体摄入量有限，吞咽困难的患者面临脱水和中风的并发症风险增加（Matta等人，2006年）。为了促进安全饮用，通常会使用增稠剂（如瓜尔胶GG）来调整饮料的粘度（Okawa等人，2025年）。

瓜尔胶（GG）是一种从Cyamopsis tetragonoloba中提取的半乳甘露聚糖，其甘露糖/半乳糖比例约为2:1，具有高溶解度并在冷水中表现出优异的流变特性，使其成为吞咽困难管理中的理想增稠剂，尤其是在高浓度（≥1.0%）时（Bak和Yoo，2024年；Kongjaroen等人，2022年；Tahmouzi等人，2023年）。然而，当以高浓度使用时，这些基于胶的增稠剂由于其本身的高粘度而可能抑制风味化合物的物理扩散（Brouwer等人，2024年）。结果，它们不仅可能掩盖饮料的天然风味，还可能强化材料本身的不良气味，从而降低消费者的接受度（Baert等人，2021年；Matta等人，2006年；Ong等人，2018年）。因此，需要新的材料加工策略来防止在高浓度系统中风味被掩盖，并在加水条件下有效恢复饮料的天然风味。

以颗粒形式提供的胶在食品加工过程中常常存在处理挑战，包括产生粉尘、流动性差、溶解缓慢和结块（Lee等人，2026年；Zafar等人，2017年）。流化床造粒技术已被广泛用于解决这些问题（Atalar等人，2023年）。在这种过程中，将粘合剂溶液雾化到流化颗粒上，形成多孔结构的较大颗粒，从而改善粉末的特性。特别是，糖类、糖醇和多糖等粘合剂已被报道能够进一步提高包括胶、蛋白质和胶-蛋白质混合物在内的食品粉末的功能特性（Atalar等人，2023年；Jeong和Yoo，2023年；Lee等人，2021年；Lee等人，2026年；Lim等人，2024年；Oh等人，2025年）。除了促进颗粒团聚外，粘合剂溶液还可以用作输送功能性物质的载体。例如，Lee等人（2026年）发现，使用褐藻多糖（一种生物活性多糖）作为粘合剂可以使原本没有抗炎活性的GG具有抗炎活性。在这种情况下，将风味化合物加入粘合剂中也可以类似地使其在团聚的胶中得以保留。

橙精油是一种挥发性柑橘提取物，其中柠檬烯的含量超过90%（Sanchez等人，2022年），广泛用于为饮料、冰淇淋、糖果和糖果等食品添加橙味（Tavassoli-Kafrani等人，2018年）。然而，其高挥发性可能导致在食品加工过程中的大量损失。为了减少这些损失，已经采用了使用阿拉伯胶（GA）作为乳化剂的封装方法（Li等人，2018年）；GA是一种具有优异乳化性能的高度支化的阿拉伯半乳聚糖-蛋白质复合物，来源于Acacia senegal。考虑到这些因素，在流化床造粒过程中使用基于GA的乳液作为粘合剂可以将精油包裹在颗粒内，通过粘合剂的干燥和固化过程保持其完整性。此外，据报道橙精油还具有生物活性，包括抗炎作用。因此，使用含有橙精油和GA的乳液粘合剂的团聚过程不仅可以改善风味，还能为GG赋予额外的生物功能（Akanksha等人，2026年）。因此，本研究旨在探讨使用含有橙精油的基于GA的乳液粘合剂进行流化床团聚对GG的粉末特性、流变特性和润滑行为的影响。此外，还评估了团聚过程后精油的保留情况以及由此过程赋予的抗炎潜力。

章节片段

材料

GG和GA分别从Habgen Guargums有限公司（巴基斯坦卡拉奇）和Nexira公司（法国塞尔克）购买。GG和GA的分子量分别约为2.0 MDa和0.49 MDa。橙精油来自O&3有限公司（英国里彭）。

流化床团聚过程中使用GA基乳液粘合剂的制备

乳液粘合剂的制备采用了先前报道的程序，并进行了少量修改（Bak和Yoo，2024年）。简而言之，GA粉末直接溶解在去离子水中8小时，然后过夜存放以确保彻底溶解

油保留

如表2所示，使用GA基乳液粘合剂制备的所有团聚GG粉末的油保留率约为71%，各样品之间没有显著差异。这些结果与先前的研究一致，先前的研究报告使用GA封装的精油油保留率在56.8%到82.3%之间（de Souza等人，2018年；Fernandes等人，2014年；Ozdemir等人，2021年）。

乳液粘合剂的粒径分布

乳液粘合剂的粒径分布

结论

使用基于GA的橙精油乳液粘合剂的流化床团聚有效地提高了GG粉末的加工性能，通过增加粒径、降低颗粒内聚力和改善流动性来实现。无论粘合剂浓度如何，该过程都能实现高油保留率（约71%），表明其适合将挥发性生物活性化合物加入团聚系统中。然而，在本研究中，这一数值是通过间接方法估算的

Lee等人，2026年。

作者声明没有财务利益冲突。

Juneha Bak：概念化、研究设计、方法论、数据分析、可视化、项目管理、初稿撰写及审稿和编辑。

作者声明没有财务利益冲突。

本工作得到了韩国国家研究基金会（NRF）的资助，该基金会由韩国政府（MSIT）资助（项目编号RS-2025-00513227）。

Juneha Bak

韩国庆尚北道高阳市东国大学食品科学与生物技术系，10326