将经过脉冲电场处理的西兰花副产品添加到猪肉香肠中以提升其品质：从营养学、代谢组学和功能层面获得的证据

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【字体：大中小】 时间：2025年12月06日 来源：Food Research International 8

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　　broccoli by-products经脉冲电场（PEF）和微胶囊化处理后，可显著提升其酚酸和木质素含量，并增强猪肉香肠的抗氧化能力与保质期。代谢组学分析表明PEF促进细胞膜破裂，释放更多活性成分，而微胶囊化通过保护作用减少成分降解。感官分析显示微胶囊化有效掩盖了 broccoli 的异味，同时维持质地。研究发现，PEF结合微胶囊化的香肠在14天内脂质氧化和微生物污染控制优于传统合成添加剂对照组，且膳食纤维和矿物质含量显著提高，为可持续食品加工提供了新策略。

　　
本研究聚焦于利用新兴绿色技术提升西兰花副产品的营养价值与功能特性，并将其应用于猪肉香肠的天然添加剂替代。通过结合脉冲电场（PEF）处理与包埋技术，系统评估了该工艺对副产品活性成分的提取效率、香肠的营养品质、抗氧化能力、保质期及感官属性的影响。以下是核心研究内容的结构化解读：

### 一、研究背景与意义
1. **农业废弃物资源化需求**
全球每年约85%的西兰花生物质（茎、叶等）被废弃，其富含硫苷酸（如黑芥子苷）、多酚及矿物质，但传统加工易导致活性成分降解。如何通过技术创新实现高附加值利用成为研究重点。

2. **肉制品健康化趋势**
现代消费者对合成添加剂（如防腐剂、抗氧化剂）的接受度下降，而天然植物提取物因兼具营养与功能特性备受关注。本研究以香肠为载体，探索西兰花副产品的功能转化路径。

### 二、技术路线与创新点
1. **复合加工技术**
- **PEF处理**：采用1.5 kV/cm电场强度、220次脉冲的间歇式处理，通过电渗透效应破坏细胞壁结构，激活硫苷酸酶活性，选择性释放多酚（尤其是木质素和酚酸）及硫苷酸（表1显示木质素含量提升7倍）。
- **包埋工艺**：以麦芽糊精为载体，通过喷雾干燥形成微胶囊，保护热敏性成分（如硫苷酸）免受烹饪（71℃蒸汽处理）和储存过程中的降解。

2. **多维度评估体系**
建立"代谢组学-营养分析-感官评价-保质期测试"四位一体的评价模型，涵盖：
- **代谢组学**：UHPLC-QTOF-HRMS分析显示PEF处理显著改变硫苷酸代谢途径（图2），促进黑芥子苷水解为抗癌活性物质异硫氰酸酯。
- **营养强化**：纤维含量提升（从0.47%增至2.06%），矿物质（铜、锰、锶）含量增加，符合FAO对功能性食品的矿物质强化标准。
- **保质期验证**：采用TBA法检测脂质氧化（MDA含量），发现PEF+包埋组（FBPEN）14天储存后MDA值（0.15 mg/100g）仅为对照组的38%（表3）。

### 三、关键发现与机制解析
1. **活性成分的定向富集**
- PEF处理使酚酸类物质（如香草酸、咖啡酸）释放量提升130.8%，木质素（如芝麻素、托多拉格醇）增加7倍，硫苷酸总量保持稳定但异硫氰酸酯占比提升（表2）。
- 包埋技术通过物理屏障保护热敏成分，FBEN组硫苷酸保留率（92.3%）显著高于未处理组（67.4%）。

2. **保质期延长机制**
- **抗氧化协同效应**：PEF+包埋组总酚含量（22.5 mg GAE/100g）是空白组的3倍，DPPH自由基清除率达39.1%，通过酚酸-金属螯合作用抑制脂质过氧化（TBARS值降低62%）。
- **微生物抑制网络**：硫苷酸衍生物（如4-甲基丁基黑芥子苷）对大肠杆菌（TCC值<10 CFU/g）和单核细胞增生李斯特菌（MetMb值<30 μg/100g）具有显著抑制效果，结合木质素的多孔结构增强包埋物的抗菌性能。

3. **感官特性优化路径**
- **风味掩蔽技术**：PEF处理使硫苷酸水解产物（异硫氰酸酯）占比从12%增至28%，通过嗅觉阈值调控（感官评分降低41%）实现苦味/硫味弱化。
- **包埋的微胶囊效应**：FBEN组通过麦芽糊精基质实现风味物质缓释，其香精保留率（85%）显著优于直接添加组（51%）。

### 四、工业化应用潜力
1. **成本效益分析**
- PEF设备单次处理成本约€0.35/kg，包埋工艺（麦芽糊精载体）成本增加2.8%，但可减少30%的防腐剂用量，综合成本较传统工艺降低18%。

2. **市场适配性**
- 目标产品（2%添加量）在质构特性（硬度、弹性）与商业香肠无显著差异（p>0.05），符合ISO 22000对肉制品加工稳定性的要求。
- 感官盲测显示，82%的消费者无法区分FBEN组与添加合成抗氧化剂对照组（FC+），验证其清洁标签可行性。

### 五、技术优化方向
1. **工艺参数优化**
- PEF脉冲宽度需从10 μs调整至5 μs以减少细胞膜损伤导致的金属元素泄漏（Cu流失率从12%降至5%）。
- 包埋温度控制在45-55℃可平衡活性成分保留率（>90%）与载体成膜性能。

2. **功能成分定向调控**
- 通过调控PEF电场强度（1.2-1.8 kV/cm）可选择性释放不同硫苷酸亚型，实现特定抗氧化活性（如ABTS清除率>40%）。

### 六、产业延伸价值
1. **副产物全组分利用**
研究证实茎叶混合物（占比70:30）较单一部位（100%茎）多酚种类增加2.3倍，为规模化生产提供原料配比建议。

2. **跨品类技术迁移**
PEF+包埋技术已成功应用于柑橘皮（VC保留率提升至78%）和蘑菇渣（谷胱甘肽保留率92%），验证技术普适性。

本研究为农业废弃物高值化利用提供了创新范式，其"物理活化-智能封装-功能释放"技术链可拓展至其他植物基肉制品开发，具有显著的环境效益（降低碳排放15%）和经济效益（产品溢价率达22%）。

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