从煎煮到微囊化:Opuntia ficus-indica 花作为膳食补充剂功能性多酚来源

《Foods》:From Decoction to Microencapsulation: Opuntia ficus-indica Flowers as a Functional Polyphenol Source for Dietary Supplements

【字体: 时间:2026年09月09日 来源:Foods 6.0

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  Opuntia ficus-indica 花代表一类具有良好抗氧化特性的酚类化合物来源,但其应用受限于这些生物活性成分稳定性差与生物利用度低。本研究旨在确定可最大化多酚回收率的最有效提取方法,并开发一种喷雾干燥微颗粒递送系统,以改善冻干提取物的稳定性与释放行为

  
Opuntia ficus-indica 花代表一类具有良好抗氧化特性的酚类化合物来源,但其应用受限于这些生物活性成分稳定性差与生物利用度低。本研究旨在确定可最大化多酚回收率的最有效提取方法,并开发一种喷雾干燥微颗粒递送系统,以改善冻干提取物的稳定性与释放行为。研究人员比较了不同提取技术,通过测定总酚含量(TPC)、抗氧化活性以及采用高效液相色谱-紫外检测(HPLC-UV)分析单体酚类成分。在所考察方法中,煎煮最为高效,表现出最高 TPC(27.59 mg GAE/g)、抗氧化能力(DPPH:0.53 mmol TEAC/100 g d.e.;ABTS:0.79 mmol TEAC/100 g d.e.;FRAP:43.18 mg Fe2+/100 g d.e.)以及最全面的多酚回收率。HPLC 分析确定槲皮素为主要黄酮(57.07 mg/g),其次为山奈酚鼠李糖苷与槲皮素-3-鼠李糖苷。所选提取物经喷雾干燥成功包封,获得球形微颗粒(MPs),工艺得率 64%。扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描量热法(DSC)与傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析证实其形貌适宜且热稳定性增强。体外溶出与离体透皮研究显示,相较于冻干提取物,MPs 在猪结肠黏膜上具有更快的初始释放与更强的早期槲皮素透膜能力。这些结果表明,喷雾干燥微颗粒可作为改善 O. ficus-indica 花多酚稳定性、生物可及性与营养保健潜力的策略。
研究背景方面,Opuntia ficus-indica(L.)Mill. 又称刺梨仙人掌,在地中海、中南美洲与非洲等干旱和半干旱地区分布,其 cladodes、果实、种子与花均含多酚、黄酮、甜菜色素、维生素与矿物质,具有抗氧化、抗炎和代谢调节作用。传统医学中花常被制成花草茶或煎煮液,用作利尿、抗炎、消化辅助及缓解下尿路症状,但相较果实与 cladodes,花的多酚研究明显不足。当前存在的主要问题是:植物源生物活性物质对光、氧、温度与 pH 敏感,稳定性与生物利用度有限;不同水提工艺对花中酚类回收与组成的影响缺乏系统比较;传统水煎煮虽绿色低成本,但液态提取物不稳定、吸湿、流动性差,难以标准化用于功能性食品与营养补充剂。因此,研究人员希望回答“哪种水提方式最适合回收刺梨花多酚”以及“如何把不稳定的水煎煮液转化为稳定、可分散、利于释放的固体制剂”。
研究人员以意大利西西里 Misilmeri 产地、2025 年 5 月盛花期采收并阴干的 O. ficus-indica 花为材料,先比较煎煮、浸渍、冷提(浸泡)与液氮预处理等水提方式,取冻干提取物评价 TPC、DPPH/ABTS/FRAP 抗氧化能力与 HPLC-UV 酚类谱,再选最优煎煮冻干粉与麦芽糊精、甘露醇、阿拉伯胶构建载体体系,用 Mini Spray-Dryer 进行喷雾干燥制微颗粒(MPs),随后通过 SEM、DSC、FT-IR 做形貌与固态表征,并以体外溶出、猪结肠黏膜离体透膜实验评估释放与吸收表现,最终得出“煎煮最适提取、喷雾干燥微囊化可提升稳定性与早期生物可及性”的结论。该研究发表于《Foods》,意义在于把传统草本花资源、绿色水提工艺与食品级微囊化技术衔接起来,为农业副产物高值化、循环生物经济和营养补充剂开发提供可放大路径。
关键技术方法上,样本为西西里 Misilmeri 2025 年 5 月采收并阴干的刺梨花;提取环节比较四种水基提取后再冻干;制剂环节以冻干煎煮提取物搭配麦芽糊精、甘露醇、阿拉伯胶,经喷雾干燥(inlet 130 °C、outlet 70–73 °C)制备 MPs;表征环节用 SEM 看粒径形貌、DSC 看热行为、FT-IR 看官能团;功能评价用 1 M HCl 到 PBS 的两段式体外溶出,以及猪结肠黏膜 Franz 扩散池离体透膜实验,并以 HPLC-UV 定量槲皮素等酚类。
研究结果如下。Materials and Methods 部分说明材料为西西里刺梨花与食品级载体,方法覆盖提取、微颗粒制备、溶出、离体透膜、HPLC-UV profiling、TPC、DPPH/ABTS/FRAP、SEM/DSC/FT-IR 与统计分析,建立后续结果的数据基础。Results and Discussions 中,不同提取方法比较通过 TPC 与抗氧化 assay 显示,decoction 的 TPC 达 27.59 mg GAE/g d.e.,DPPH 0.53、ABTS 0.79 mmol TEAC/100 g d.e.,FRAP 43.18 mg Fe2+/100 g d.e.,且槲皮素 57.07 mg/g、kaempferol rhamnoside 24.10 mg/g 最高,故 decoction 被选作微囊化核心提取物;冷提利于 caffeic acid、chlorogenic acid,液氮处理提升 catechin,但总体不及煎煮。单体酚分析通过 HPLC-UV 表明,MPs 因载体稀释使多数酚浓度按重量下降,但 quercetin 由 83.619 升至 93.386 mg/g,chlorogenic acid、p-coumaric acid、quercetin-3-glucoside、myricetin 也升高,原因包括喷雾干燥热促糖苷裂解、载体改善润湿与可提取性。微颗粒形态通过 SEM 显示为球形、表面皱缩,平均直径 4.65 ± 2.15 μm,利于水分散与黏膜接触。溶出研究通过酸-肠两段介质显示,MPs 在 0.5 h 释放 quercetin 32.2 mg,高于冻干提取物的 26.6 mg,且后期维持 64–65 mg,说明微囊化不是缓释而是速溶型平台。离体透膜通过猪结肠黏膜显示,MPs 1 h 透过的 quercetin 约 0.044 μg,3 h 约 0.054 μg 并趋平台,冻干提取物更慢;微颗粒靠小粒径、高比表面、载体润湿与膜面接触提高早期通量。DSC 结果显示冻干提取物在 196 °C 与 277 °C 的分解峰在 MPs 中消失,说明多酚被多糖/多元醇基质物理包埋、分子分散并避热降解。FT-IR 结果显示提取物 O–H、C=O、芳环 C=C、C–O 等带在 MPs 中保留,同时 1100 cm?1 的 C–O–C 糖苷键信号增强,证明载体骨架主导光谱但植物化学物未被共价破坏。
讨论部分总结而言,提取工艺决定酚类谱:decoc-tion 最大化黄酮醇与抗氧化能力,cold maceration 保某些酚酸,cryogenic pretreatment 助 flavan-3-ols;微囊化虽带来载体稀释,但亲水壁材改善润湿、分散、热氧防护与粉末流动性,并使 quercetin 等疏水酚在分析前处理中更易被提取。研究人员强调 FT-IR 不能单独定性 quercetin,需 HPLC/UHPLC-MS 补充;未来应做空白载体对照、加速贮藏稳定性、体内口服生物利用度与复杂食品基质验证。
结论部分译为:本研究证明提取方法显著影响 O. ficus-indica 花提取物的酚类回收与抗氧化潜力。所考察技术中,常规煎煮最有效,提供最高总酚含量、最强抗氧化活性和最高生物黄酮总收率,尤以 quercetin 与 kaempferol 衍生物为主。基于此,煎煮冻干提取物被成功制成冻干微颗粒,形成具适宜形貌与理化特征的稳定释放系统。微囊化虽使部分多酚含量下降,但 MPs 保留主要抗氧化物、展现热稳定性,FT-IR 证明植物化学官能团未被显著破坏。体外溶出与离体透膜表明,MPs 初始释放更快、生物膜初期透过率更高,有望改善生物利用度与起效速度,适合营养保健品与功能性食品。喷雾干燥 MPs 是提升刺梨花多酚稳定性、加工性与释放性能且有抗氧化潜力保留价值的策略。后续应评估加速贮藏稳定性、体内口服生物利用度与生物功效,并拓展至功能性食品与营养补充剂剂型。
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