《Antioxidants》:NADES-Extracted SunGold Kiwifruit Polyphenols as Functional Ingredients in Antioxidant-Enriched Yoghurt
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天然低共熔溶剂(NADES)为提取植物多酚提供了一种潜在的可与食品兼容的替代方案,尽管其直接应用于酸奶仍有限。本研究评估了添加了使用所选氯化胆碱和甘油NADES获得的SunGold猕猴桃提取物的酸奶的抗氧化和理化性质,并以水提取作对比。采用LC-MS/MS表征
天然低共熔溶剂(NADES)为提取植物多酚提供了一种潜在的可与食品兼容的替代方案,尽管其直接应用于酸奶仍有限。本研究评估了添加了使用所选氯化胆碱和甘油NADES获得的SunGold猕猴桃提取物的酸奶的抗氧化和理化性质,并以水提取作对比。采用LC-MS/MS表征了NADES提取物的酚类图谱。两种提取物分别在发酵前(PRE)或发酵后(POS)以10%、20%和30%(v/v)的浓度加入。分析了提取物和强化酸奶的总酚含量(TPC)、总黄酮含量(TFC)、DPPH自由基清除活性、FRAP、CUPRAC及理化性质。LC-MS/MS初步注释了NADES提取物中的若干酚类化合物,其中儿茶素在注释化合物中峰面积最大。水提取物表现出较高的TPC和DPPH活性,而NADES提取物表现出较高的TFC、FRAP和CUPRAC值。增加提取物浓度总体上提高了酸奶的实测生物活性,但变化幅度因测定方法和处理而异。添加水提取物的酸奶通常表现出较高的TPC和DPPH值,而添加NADES提取物的酸奶表现出较高的TFC、FRAP和CUPRAC值。提取物类型、强化阶段和浓度也影响pH、°Brix、粘度、色泽和乳清析出率。较高的强化浓度降低了粘度并增加了乳清析出率,而低浓度NADES提取物强化的酸奶保留了更接近对照的理化性质。总体而言,NADES提取物显示出作为酸奶强化成分的潜力。需要进一步研究来评估感官可接受性、储存稳定性、发酵剂活力和胃肠道生物可及性。
该研究发表于《Antioxidants》。将植物多酚掺入食品以开发功能性食品已有长期探索。酸奶因蛋白质丰富、生产工艺简单和配方灵活而成为多酚类活性成分的理想载体。SunGold猕猴桃(Actinidia chinensis var. chinensis)黄肉、味甜、营养价值高,其总酚和总黄酮含量均高于常见的海沃德绿果猕猴桃。多酚回收常使用甲醇、乙醇等有机溶剂,但此类溶剂存在环境和安全顾虑,且一般需在提取物加入食品前去除,限制了其在清洁标签配方中的应用。天然低共熔溶剂(NADES)由食品兼容组分构成,具有低挥发性、可调极性和溶解稳定酚类物质的能力,有望实现提取物直接加入食品而无需完全去除溶剂。然而,目前关于NADES提取的SunGold猕猴桃多酚用于酸奶强化的信息仍很有限,多数研究仅关注提取效率,对NADES在复杂食品基质中能否保留或改善多酚功能、以及对发酵、凝胶结构和理化品质的影响尚不明确。
为此,研究人员选用氯化胆碱与甘油的NADES提取SunGold猕猴桃多酚,以水提取为对照,在发酵前(PRE)或发酵后(POS)以10%、20%、30%(v/v)浓度强化酸奶,系统评价了提取物类型、强化阶段和浓度对酸奶抗氧化及理化性质的影响。结果显示,NADES提取物在总黄酮、FRAP和CUPRAC方面优于水提取物,而水提取物在总酚和DPPH活性上更高;LC-MS/MS鉴定出多种酚类化合物,其中儿茶素峰面积最大。总体而言,NADES提取物显示出作为酸奶功能强化成分的潜力,意义在于为食品行业提供一种绿色、食品兼容的多酚提取与强化策略。
研究方法方面,研究人员选用氯化胆碱:甘油(摩尔比1:1,含水量50%)的NADES,将冻干SunGold猕猴桃粉末按1:20(w/v)混合,于超声浴中30–40°C提取20 min,同时以相同条件制备水提取物。酸奶以脱脂奶粉复配,加入2%市售发酵剂,43°C发酵9 h。提取物按10%、20%、30%(v/v)于发酵前或发酵后加入。采用LC-MS/MS表征酚类谱;福林酚法、氯化铝比色法、DPPH、FRAP及CUPRAC法分别测定总酚含量(TPC)、总黄酮含量(TFC)与抗氧化活性;并测定pH、°Brix、粘度、色泽(L*、a*、b*)和乳清析出率。所有检测设3个独立样本,采用单因素和三因素方差分析及Pearson相关性分析。
研究结果按小节概括如下:
3.1 生SunGold猕猴桃提取物的生物活性:水提取物TPC(9.338±0.128 mg GAE/g)显著高于NADES提取物(4.200±0.163 mg GAE/g),而NADES提取物TFC(1.841±0.090 mg CE/g)显著高于水提取物(0.996±0.061 mg CE/g)。DPPH测定中,水提取物活性更高(11.511±0.120 mg TE/g),IC50更低(0.633±0.018 mg/mL),而NADES提取物FRAP(9.039±0.401 mg TE/g)和CUPRAC(95.565±0.215 mg TE/g)显著高于水提取物(6.529±0.348和38.764±0.538 mg TE/g)。
3.2 NADES提取物的多酚谱:LC-MS/MS在负离子模式下初步注释了黄烷醇、黄酮醇苷、羟基肉桂酸、羟基苯甲酸和原花青素等酚类化合物,其中儿茶素峰面积最大。
3.3 强化酸奶的生物活性:所有强化酸奶的生物活性均高于对照,但远低于生提取物。Water-PRE-30的TPC和DPPH最高,NADES-POS-30的FRAP和CUPRAC最高。总体上,PRE强化倾向于提高TPC和TFC,POS强化倾向于提高FRAP和CUPRAC。
3.4 TPC、TFC与抗氧化活性的相关性:Pearson分析显示,TPC与DPPH呈明显正相关(r=0.994),与FRAP(r=-0.963)和CUPRAC(r=-0.999)呈负相关;TFC与DPPH呈负相关(r=-0.990),与FRAP(r=0.945)和CUPRAC(r=0.987)呈正相关。FRAP与CUPRAC正相关(r=0.966),而DPPH与二者负相关。
3.5 理化性质:pH方面,NADES提取物酸奶pH(4.268–4.687)总体高于水提取物,PRE强化在NADES组提高pH,POS强化则降低pH;°Brix方面,NADES提取物酸奶显著高于对照和水提取物,水提取物酸奶随浓度增加°Brix下降;粘度方面,所有强化酸奶粘度(0.067–0.222 Pa·s)低于对照(0.235 Pa·s),NADES-PRE-10与对照无显著差异,浓度增加和POS强化均降低粘度;色泽方面,强化使L*降低、a*负值减小,水提取物增强黄度,NADES强化对L*影响更大;乳清析出方面,强化显著增加乳清析出(6.604–20.835%),Water-POS-30较对照高约280%,浓度增加和POS强化均加剧析出。
3.6 三因素方差分析:提取物类型、强化阶段和浓度对所有测定响应均有显著影响(p<0.05),但交互作用模式因响应而异。提取物类型和浓度对生物活性指标影响最大,浓度对粘度、色泽和乳清析出影响突出。三因素交互作用在粘度(partial η2=0.796)、pH(0.398)和色泽(0.217–0.325)上显著,在TPC、°Brix和乳清析出上不显著。
讨论部分指出,酸奶基质中的酪蛋白等蛋白质可通过氢键、疏水作用等与多酚结合,降低多酚的可提取性和抗氧化测定值。NADES提取物较高的还原能力可能与其选择性富集黄酮类化合物有关,而水提取物较高的TPC和DPPH活性则可能来自其提取了更广泛的水溶性还原性物质。DPPH与FRAP/CUPRAC结果不一致,反映了自由基清除与电子转移两种不同抗氧化机制。此外,NADES组分(如氯化胆碱、甘油)可能通过渗透压等影响发酵菌活性,从而改变最终pH,但本试验未实时监测酸化动力学和菌活力,相关机制尚不能确证。
结论部分可概括为:所选氯化胆碱NADES能够提取SunGold猕猴桃多酚,并制备可掺入酸奶的提取物。NADES提取物在TFC、FRAP和CUPRAC上优于水提取物,而水提取物在TPC和DPPH上更佳。提高提取物浓度通常增加生物活性,但高浓度引起的粘度下降和乳清析出增加在质构和物理稳定性方面更具实际意义。PRE强化有利于TPC和TFC及粘度,POS强化有利于FRAP和CUPRAC。研究仅基于新鲜制备、48 h内分析的酸奶,感官、储存稳定性、菌活力及胃肠道生物可及性仍需进一步研究。未来应比较不同NADES体系,并系统评估安全性和工艺放大可行性。