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不同蛋白质与麦芽糊精组合作为壁材对山茱萸黄酮微胶囊特性的影响

期刊:Frontiers in NutritionDOI:10.3389/fnut.2022.1007863

该文档属于类型a,即单篇原创研究的报告。以下是对该研究的详细学术报告:

第一,研究的主要作者和机构,发表期刊及时间
该研究的主要作者包括Mengyue Zhao、Weiwei Cao、Linlin Li、Aiqing Ren、Yuan Ang、Junliang Chen、Bhesh Bhandari、Zhe Wang、Xing Ren、Guangyue Ren和Xu Duan。他们分别来自河南科技大学食品与生物工程学院、贺州大学食品科学研究所、澳大利亚昆士兰大学农业与食品科学学院等机构。该研究于2022年9月14日发表在《Frontiers in Nutrition》期刊上,文章编号为10.3389/fnut.2022.1007863。

第二,研究的学术背景
该研究属于食品科学与技术领域,特别是营养与食品科学技术的分支。研究的背景是山茱萸(Cornus officinalis,CO)中的黄酮类化合物(flavonoids)具有多种药理活性,如抗氧化、抗菌、降血糖和抗动脉粥样硬化等。然而,黄酮类化合物对光、热和食品加工条件敏感,限制了其在食品和制药工业中的应用。为了克服这一问题,研究团队提出通过微胶囊化技术来保护山茱萸黄酮类化合物(COF),以提高其稳定性和应用价值。研究的主要目标是筛选出最佳的蛋白质(whey isolate protein,WPI;soy isolate protein,SPI;gelatin,GE)与麦芽糊精(maltodextrin,MD)组合作为壁材,用于制备COF微胶囊,并评估其特性。

第三,研究的详细工作流程
研究分为多个步骤,包括COF的提取与纯化、微胶囊的制备与表征、物理性质测定、抗氧化活性评估等。
1. COF的提取与纯化:首先,从河南西峡县购买山茱萸果实,通过微波冷冻干燥技术干燥并粉碎。然后,使用超声波辅助提取法从山茱萸粉末中提取黄酮类化合物,并通过AB-8树脂进行纯化。
2. 微胶囊的制备:将WPI、SPI、GE与MD按不同比例(2:3、3:7、1:3)混合,形成壁材溶液。将COF作为核心材料,按核心与壁材1:9的比例混合,通过高压均质器均质后,采用冷冻干燥技术制备微胶囊粉末。
3. 微胶囊的表征:研究团队评估了微胶囊的封装效率(encapsulation efficiency,EE)、水分含量(moisture content,MC)、水溶性指数(water solubility index,WSI)、密度、流动性、颜色、粒径、热稳定性、微观结构及抗氧化活性等特性。
4. 数据收集与分析:使用差示扫描量热法(DSC)分析微胶囊的热行为,傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析化学结构,扫描电子显微镜(SEM)观察微观形态,激光粒度分析仪测定粒径,紫外分光光度法测定DPPH自由基清除能力。

第四,研究的主要结果
1. 封装效率:当蛋白质与MD的比例为3:7时,三种壁材组合(WPI-MD、SPI-MD、GE-MD)均实现了较高的封装效率(96.32%–98.24%),其中WPI-MD组合的封装效率最高(98.24%)。
2. 物理性质:WPI-MD组合的微胶囊具有较低的粒径(7.17µm)、较低的水分含量(6.13%)、较高的水溶性指数(90.1%)、较高的热稳定性(86.00°C)和亮度(L* = 67.84)。
3. 抗氧化活性:WPI-MD组合的微胶囊表现出最高的DPPH自由基清除能力(6.98 mg VC/g),表明其抗氧化活性最强。
4. 微观结构:SEM观察显示,WPI-MD和GE-MD组合的微胶囊表面光滑,而SPI-MD组合的微胶囊表面呈现多孔结构。
5. 化学结构分析:FT-IR分析表明,COF与壁材之间形成了氢键,成功封装了黄酮类化合物。

第五,研究的结论
研究表明,WPI与MD的组合是最佳的壁材,能够显著提高COF微胶囊的封装效率、水溶性、热稳定性和抗氧化活性。这一发现为开发功能性食品提供了重要依据,扩展了山茱萸黄酮类化合物在食品工业中的应用潜力。

第六,研究的亮点
1. 重要发现:WPI-MD组合在微胶囊化过程中表现出优异的性能,特别是在封装效率和抗氧化活性方面。
2. 方法创新:研究采用了冷冻干燥技术,适用于热敏性化合物的微胶囊化,并结合多种表征手段全面评估微胶囊特性。
3. 研究对象的特殊性:以山茱萸黄酮类化合物为研究对象,填补了蛋白质与多糖组合壁材在该领域的研究空白。

第七,其他有价值的内容
研究还提供了详细的实验数据和图表,支持了结论的可靠性。此外,研究团队提出了未来研究方向,如探索COF微胶囊在特定食品中的控释性能,进一步推动其在功能性食品中的应用。

该研究通过系统的实验设计和全面的数据分析,为山茱萸黄酮类化合物的微胶囊化提供了科学依据,具有重要的学术价值和实际应用意义。

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