《ACS Food Science & Technology》：Improving Functional Properties of Beetroot Byproducts: The Role of Cryoconcentration Assisted by Centrifugation Technology
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甜菜根（Beta vulgaris L.）叶片与叶柄在工业加工中大量产生，尽管富含生物活性化合物却未被充分利用，作为甜菜根副产物研究甚少，这构成了本工作的创新点。研究人员考察了离心辅助冷冻浓缩（cryoconcentration assisted by cen
甜菜根（Beta vulgaris L.）叶片与叶柄在工业加工中大量产生，尽管富含生物活性化合物却未被充分利用，作为甜菜根副产物研究甚少，这构成了本工作的创新点。研究人员考察了离心辅助冷冻浓缩（cryoconcentration assisted by centrifugation）作为一种可持续非热策略，用于从这些副产物中制备富集酚类化合物与甜菜红素（betalains）的提取物，同时保留其生化与功能特性。通过比较原提取液（in natura）与冷冻浓缩提取液在理化特性（可溶性固形物、总固形物、色度参数）与生物学特性（总酚含量、甜菜红素含量、抗氧化能力、体外胃肠消化稳定性）上的表现评估工艺性能。经四个冷冻浓缩循环后，总固形物含量较原提取液提高10倍。总酚含量由1.27±0.03增至8.73±0.15 mg GAE mL–1，甜菜红素含量由218±3.79增至1246.5±38.15 mg L–1，抗氧化能力分别提升约6倍与5.5倍。模拟胃肠消化显示酚类与甜菜红素含量仅轻微下降，抗氧化能力大体保留，表明良好稳定性与潜在生物可及性（bioaccessibility）。这些发现证明离心辅助冷冻浓缩为获取天然提取物用于食品强化与补充剂提供了可持续方法，同时促进农工残渣可持续增值，支持循环经济原则并推进联合国可持续发展目标12（负责任消费与生产）。
研究背景方面，传统蒸发浓缩依赖热处理，常导致热敏性生物活性化合物降解并劣化感官品质；块体冻结冷冻浓缩虽为非热替代方案，但重力解冻分离效率低、耗时长。甜菜根加工中产生可达总生物量75%的叶片与叶柄副产物，富含有酚类、甜菜红素（betalains，由甜菜青素betacyanins与甜菜黄质betaxanthins组成的水溶性色素）、膳食纤维等，却多被丢弃或低值利用。已有研究证实冷冻浓缩可用于甜菜根副产物，但离心辅助模式对其浓度效率、生物活性保留及体外消化生物可及性（bioaccessibility）的影响尚不清楚。该研究发表于《ACS Food Science & Technology》，旨在评价离心辅助冷冻浓缩对甜菜根副产物水提液的功能提升效果及其工业增值潜力。
关键技术方法上，研究人员以巴西圣卡塔琳娜州保罗洛佩斯市售甜菜根叶梗副产物为原料，经氯水消毒、90℃漂烫、45℃热风干燥、粉碎后，按1:50（w/v）蒸馏水95℃搅拌浸提14分钟制原提取液（in natura）。冷冻浓缩采用40 mL装管、?20℃冻结12小时，3500g离心25分钟分离浓相（C）与冰相（I），浓相再冻作为下一轮进料，重复四轮得C1–C4与I1–I4。检测涵盖总/可溶性固形物与浓度指数（CI）、CIE-Lab色度与ΔE*、Folin–Ciocalteu法总酚（TPC）、484/535 nm比色定量甜菜红素、ABTS与DPPH抗氧化能力，以及口腔-胃-十二指肠-回肠四段式体外胃肠模拟（37℃、特定酶与pH序列）。统计用ANOVA与Tukey检验（p<0.05）。
研究结果部分，3.1节总固形物、可溶性固形物与冷冻浓缩性能显示，四轮后总固形物由7.19升至70.78 mg L–1（近10倍），CI达9.8，可溶性固形物由1.15升至9.9 °Brix；离心力克服毛细力促使浓相从冰晶孔隙排出，分离效率优于重力解冻。色度上L由33.28降至20.43，a与b后期回落，ΔE约16，表明色素富集使外观转深红暗。3.2节总酚与工艺效率中，TPC由1.27升至8.73 mg GAE mL–1（近7倍），冰相TPC最高1.63 mg GAE mL–1；工艺效率E在C3达峰85.03%，C4略降至81%，因高浓下黏度上升、酚-水作用增强阻碍分离，故酚回收以三轮为佳，总固形物富集可延至四轮。3.3节甜菜青素、甜菜黄质与总甜菜红素表明，原液总甜菜红素218.6 mg L–1（青素148.4、黄质71.3），C4达1246.5 mg L–1（青素1042.2、黄质204.3，约5.7倍），超越反渗透膜法报道值；冰相I4仍损332.8 mg L–1，低温短时无光条件抑制了色素降解。3.4节抗氧化能力显示，ABTS由0.25升至2.22 mg GAE mL–1（6倍），DPPH由0.98升至5.74 mg GAE mL–1（5.5倍），冰相活性低且平稳，证实抗氧化物选择性富集于液相。3.5节体外胃肠消化模拟中，原液TPC全程维持0.80 mg GAE mL–1，C4由6.79降至5.61 mg GAE mL–1（降8.2%），十二指肠段反升与多糖水解释放结合酚有关；总甜菜红素原液损失22%、C4损失10.88%，口腔段原液降26%、C4仅降3%；ABTS活性随消化略增，DPPH活性下降，归因于ABTS兼容亲水极性抗氧化剂而DPPH偏疏水机制差异。
讨论与结论翻译部分，研究人员指出离心辅助冷冻浓缩通过机械驱动浓相穿溢冰晶通道，显著提升溶质回收与浓度指数，且亚零温操作规避了甜菜红素热异构化与脱羧断裂。甜菜根叶梗副产物经四轮处理可获得总酚8.73 mg GAE mL–1、总甜菜红素1246.5 mg L–1、DPPH当量5.74 mg GAE mL–1的暗红色提取物，体外消化后酚与色素保留率高于喷雾干燥粉末文献值，证明该非热工艺在功能食品着色与抗氧化强化上的优势。结论为：离心辅助冷冻浓缩是一种可持续、非热、高效的甜菜根副产物增值路径，能产生天然提取物供食品强化与补充剂使用，同时推动农工残渣循环经济建设，契合联合国可持续发展目标12（负责任消费与生产）。
