释放番茄果渣颗粒的稳定潜力：一种用于水包油 Pickering 乳液的天然生物活性乳化剂

《European Journal of Lipid Science and Technology》：Unlocking the Stabilization Potential of Tomato Pomace Particles: A Natural Bioactive Emulsifier for Oil-in-Water Pickering Emulsions

　　番茄渣（TP）作为合成乳化剂的环保替代品，其未经纯化或化学修饰的乳液稳定性研究表明，三种研磨工艺（A、B、C）对乳滴尺寸分布无显著影响，但不可溶组分通过Pickering机制使油水乳液在30天内保持稳定，无分层或油析。研究证实TP的纤维和颗粒结构在界面吸附中起关键作用，同时可溶组分（如蛋白质和脂质）可能辅助初期乳化。该成果为可持续食品加工中农业副产品的利用提供了新思路。

　　番茄果皮（TP）作为番茄加工工业的副产品，近年来在食品和化妆品领域展现出作为天然乳化剂的潜力。传统的食品工业通常依赖合成或高度纯化的表面活性剂来稳定多相体系，如油包水（O/W）乳液，但这种方法可能带来健康和环境方面的担忧。相比之下，TP作为一种由果皮和种子组成的复杂材料，不仅富含膳食纤维、蛋白质和生物活性化合物，还具有丰富的营养成分，这使其成为一种极具吸引力的天然替代品。本研究旨在评估TP在不进行纯化或化学改性的情况下，对O/W Pickering乳液的稳定能力，并进一步探讨其不溶性和可溶性组分在乳液稳定中的作用。

TP作为农业废弃物的一种，具有极高的生产量。全球番茄产量巨大，TP约占原料的3%–5%（重量/重量），年产量估计在6–900万吨之间。这种高产量使得TP成为一种极具潜力的资源，尤其在推动可持续发展和清洁标签产品方面。TP中含有的不溶性纤维、可溶性多糖、蛋白质以及抗氧化成分，使其在食品乳液中展现出独特的功能特性。与传统的乳化剂相比，TP颗粒不仅能够提供稳定的界面活性，还能通过其复杂的结构和多组分协同作用，提升乳液的物理稳定性和功能性。

为了深入研究TP的乳化性能，研究人员对TP粉末进行了三种不同的研磨处理，以评估颗粒尺寸分布对其乳化能力的影响。随后，选择了一种最有效的TP悬浮液，并将其分为不溶性组分（IF）和可溶性组分（SF），以研究其表面活性和乳化性能。研究结果表明，TP颗粒的尺寸变化并未显著影响乳液的滴粒大小分布，这说明TP在乳液稳定过程中可能依赖于其不溶性颗粒的界面吸附特性。此外，TP颗粒稳定乳液在超过一个月的储存期内表现出良好的稳定性，未观察到明显的油相分离或乳液上浮现象。

TP颗粒的结构和组成对其乳化能力具有重要影响。化学分析结果显示，TP中含有多种脂类成分，包括三酰甘油（TAG）、磷脂（PL）和多种多不饱和脂肪酸（PUFA）。其中，PUFA的含量高达62%，以ω-6脂肪酸（如亚油酸）为主，占总脂肪酸的57%，而ω-3脂肪酸（如α-亚麻酸）的含量相对较低，仅为5%。这些脂肪酸的组成和比例对于乳液的物理稳定性和功能特性具有重要影响。此外，TP中含有丰富的维生素E同系物，其中γ-生育酚的含量最高，占总维生素E的77%。这些脂溶性抗氧化剂可能在乳液的氧化稳定性方面发挥重要作用。

TP的多糖含量较高，主要由半乳糖醛酸（GalA）和葡萄糖醛酸（GlcA）组成，分别占总多糖的11.6%和0.4%。这些多糖可能在乳液形成过程中起到关键作用，尤其是在乳液的界面吸附和结构形成方面。TP还含有丰富的蛋白质，占干物质的12.2%，这为乳液提供了额外的稳定机制。此外，TP中还含有一定量的木质素（约10.9%）和角质（约27.0%），这些成分可能通过物理吸附或网络结构的方式对乳液起到稳定作用。

在乳液的物理结构方面，TP颗粒表现出良好的界面吸附能力。通过扫描电子显微镜（SEM）和动态图像分析（QICPIC）等手段，研究人员对TP粉末的粒径分布进行了详细分析。结果显示，TP粉末在不同研磨条件下呈现出不同的粒径特征，但经过高压均质处理后，粒径分布趋于一致，表明均质化过程对TP颗粒的分散性具有显著影响。TP粉末的粒径分布主要呈现双峰模式，其中较细的颗粒可能在乳液形成过程中更易吸附于油滴表面，从而提供更好的界面稳定性和乳液性能。

在乳液的稳定性测试中，TP颗粒稳定乳液在30天的静态储存条件下表现出良好的物理稳定性。尽管乳液在最初几小时内出现了水相的轻微流失，形成了较薄的清液层，但随后乳液的结构趋于稳定，未出现明显的乳液上浮或油相分离现象。这种稳定性可能源于TP颗粒在油滴表面的不可逆吸附，以及颗粒在水相中形成的物理网络结构，从而有效防止了乳液的聚并和沉降。相比之下，TP的可溶性组分（SF）在乳液的短期稳定中可能起到辅助作用，但其在长期储存中的稳定性较弱，说明乳液的稳定主要依赖于不溶性颗粒。

TP的可溶性组分主要包含蛋白质和脂类分子，这些成分可能通过界面吸附和分散作用对乳液的形成起到一定帮助。然而，当这些可溶性成分被去除后，乳液的稳定性显著下降，表明其在长期储存中对乳液的保护作用有限。这说明TP的不溶性组分在乳液的物理稳定中扮演了主要角色，而可溶性组分可能仅在乳液的初期形成阶段起到辅助作用。

从结构和功能的角度来看，TP颗粒稳定乳液的稳定性可能源于多种机制的协同作用。一方面，TP颗粒在油滴表面的吸附可能通过Pickering机制阻止了乳液的聚并和沉降。另一方面，TP颗粒在水相中可能通过形成三维网络结构，有效防止了乳液的聚集和沉降。此外，TP中富含的抗氧化成分，如维生素E和多酚类物质，可能在乳液的氧化稳定性方面发挥了重要作用。这些成分可能通过在油滴表面的吸附，形成一层保护膜，从而减缓氧化反应的发生。

综上所述，TP作为一种富含营养和生物活性的天然副产品，具有在食品和化妆品领域作为乳化剂的巨大潜力。其不溶性颗粒在乳液的稳定中发挥了核心作用，而可溶性组分可能在短期乳液形成过程中起到辅助作用。研究还表明，TP颗粒的乳化能力与其复杂的结构和多组分协同作用密切相关，这为开发新型天然乳化剂提供了理论依据和实践指导。未来的研究应进一步探讨TP在不同乳液体系中的表现，以及其与其他成分的相互作用，以期更全面地了解其在食品工业中的应用潜力。此外，TP的可溶性组分在氧化稳定性方面可能具有重要贡献，这为TP在功能性食品和化妆品中的应用提供了新的视角。