《Sustainable Food Technology》：Sustainable mitigation of acrylamide formation during Maillard reaction using grape pomace extracts obtained by green pressurized liquid extractionOpen Access
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丙烯酰胺（Acrylamide, AA）是一种食品新污染物，被归类为可能的人类致癌物，在美拉德反应过程中形成。天然（多）酚提取物已成为抑制AA形成的有前景的缓解策略。在本研究中，研究人员优化了加压液体萃取（Pressurized Liquid Extracti
丙烯酰胺（Acrylamide, AA）是一种食品新污染物，被归类为可能的人类致癌物，在美拉德反应过程中形成。天然（多）酚提取物已成为抑制AA形成的有前景的缓解策略。在本研究中，研究人员优化了加压液体萃取（Pressurized Liquid Extraction, PLE）条件，以获得具有最大AA缓解能力的葡萄果渣提取物。采用中心复合设计（Central Composite Design, CCD）对温度（50–180 °C）和乙醇百分比（0–100% v/v）进行优化，发现在180 °C和21%乙醇条件下获得最佳响应，在此条件下，模拟美拉德反应的天冬酰胺-葡萄糖（ASN–GLC）模型中AA形成降低了33.36 ± 3.31%。该提取物（0.1–0.8%）还在面包模型中进行了测试，当以0.4% w/w使用时，AA形成减少了41.25 ± 9.36%。表儿茶素、没食子酸和儿茶素是主要的（多）酚，它们对AA形成的单独作用显示出在ASN–GLC模型中35.46 ± 1.30%至42.83 ± 10.94%的降低。这些发现证实，PLE葡萄果渣提取物主要通过儿茶素、表儿茶素和没食子酸成功缓解AA形成。
美拉德反应（Maillard reaction）是食品热加工中发生的非酶促褐变过程，能赋予食品理想的风味、香气和色泽，但在天冬酰胺存在下会生成丙烯酰胺（Acrylamide, AA），一种被国际癌症研究机构列为2A类可能人类致癌物的新污染物，并具有神经毒性和遗传毒性。天然（多）酚（(poly)phenols）提取物可通过清除自由基、与α-二羰基化合物反应及阻断Amadori中间产物等机制抑制AA形成，因此成为有效的天然缓解策略。葡萄果渣是酿酒工业每年产生超过1000万吨的主要副产物，富含（多）酚类生物活性化合物，却常被废弃。然而，提取方法显著影响所获得多酚的种类和数量，传统萃取技术效率低且耗时长。为此，研究人员以最大化AA形成抑制效果为核心目标，采用加压液体萃取（Pressurized Liquid Extraction, PLE）这一绿色可持续技术，利用中心复合设计（Central Composite Design, CCD）优化提取参数，并对提取物进行系统表征与验证。本研究所用原料为Cabernet Sauvignon葡萄果渣（皮、籽和果肉残留），由智利Vi?a Chillán提供。研究首先通过PLS优化确定了最佳提取条件为180 °C和21% v/v乙醇，该条件下获得的提取物在ASN–GLC模型中使AA形成降低33.36 ± 3.31%；随后在面包模型中验证了其实际应用效果，当提取物添加量为0.4% w/w时，AA形成减少41.25 ± 9.36%。同时，通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）表征了提取物中6种主要（多）酚，其中表儿茶素（epicatechin）、没食子酸（gallic acid）和儿茶素（catechin）含量最高，三者共同构成AA缓解的主要贡献者。该研究不仅证明了葡萄果渣提取物可作为减少热加工食品中AA的有效功能性成分，还展示了绿色提取技术与农业副产物增值相结合的循环经济路径，论文发表于《Sustainable Food Technology》。
关键技术方法方面，样本采用Cabernet Sauvignon葡萄果渣（来自智利Vi?a Chillán），干燥冻干后粉碎。提取采用Dionex ASE-200加压液体萃取器，以中心复合设计（CCD）结合响应面法（Response Surface Methodology, RSM）优化温度（50–180 °C）和乙醇浓度（0–100% v/v）。总酚含量（Total Phenolic Content, TPC）采用福林酚法测定；抗氧化能力通过DPPH和ABTS法评估。酚类化合物谱采用LC-MS/MS多反应监测（MRM）模式分析。AA定量采用LC-MS/MS。面包模型采用含面粉、油脂、盐、奶粉、酵母、糖和水的面团配方，添加不同浓度提取物（0.05%–0.8% w/w）后于200 °C烘焙20分钟。
3.1 优化PLE条件：通过CCD实验和方差分析，温度和乙醇比例对提取产率均有显著影响。以AA形成为优先响应变量时，最优条件为180 °C、21%乙醇，实测AA形成降低33.36 ± 3.31%，与模型预测值误差仅4.30%。该结果凸显了将AA形成作为优化响应变量的重要性，因为其最优条件不同于产率、总酚含量和抗氧化能力的最优点。
3.2 表征酚类谱：通过LC-MS/MS（MRM模式）鉴定并定量了提取物中6种主要化合物，其中表儿茶素（3905.04 μg/g EDW）、儿茶素（1850.78 μg/g EDW）和没食子酸（1640.82 μg/g EDW）为最主要成分，因此被选作单一酚类活性评价对象。
3.3 表儿茶素、没食子酸和儿茶素对AA形成的缓解作用：在ASN–GLC模型中，三种酚类均显著降低AA形成（p < 0.05）。儿茶素表现出最强的抑制效果（降低42.83 ± 10.94%），其次为没食子酸（41.67 ± 6.13%）和表儿茶素（35.46 ± 1.30%）。研究还发现槲皮素（quercetin）会显著促进AA形成（增加48.78 ± 5.37%），而提取物中儿茶素类可抵消其促进作用。
3.4 葡萄果渣提取物在面包模型中的缓解作用：在面包面团中添加不同浓度提取物（0.05%–0.8% w/w），所有浓度均显著降低AA含量。0.4% w/w添加量时获得最大降低幅度41.25 ± 9.36%，继续增加至0.8%并未进一步提高抑制效果，推测可能与面筋网络对多酚扩散的物理屏障或反应位点饱和有关，但该机制尚未得到直接实验证实。
讨论部分指出，多酚的化学结构（如儿茶素和表儿茶素中的邻二羟基结构、没食子酸中的连苯三酚结构）与其清除自由基和捕获二羰基中间体的能力密切相关。槲皮素的促进效应提示不同酚类之间存在复杂的相互作用，而提取物中多种酚类可协同抑制AA形成。面包模型的结果证实了提取物在实际食品体系中的有效性，但高浓度下效果趋于饱和，可能受面团基质特性影响。研究结论部分表明，葡萄果渣是一种可持续且有效的生物活性化合物来源，PLE技术为绿色提取提供了可行途径；以AA形成作为响应变量进行优化，并结合酚类谱表征，对于开发高效天然AA缓解剂至关重要。该提取物在真实面包中验证了其实际应用潜力，支持其作为清洁标签食品添加剂的可行性。未来研究应进一步考察提取物的感官影响、加工稳定性以及在更多食品基质中的适用性，从而推动其规模化应用。
