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副产品和食物垃圾的升级改造,简要科学回顾

副产品和食物垃圾的良性回收(升级循环)或再利用——生产新食品、饲料以及药品和化妆品成分——是在全球范围内最大限度地减少“食物损失”和将“食物浪费”减半的主要方法2030 年(#sdg12,目标 12.3)。 (1)

佩鲁贾大学 (UniPG) 药学系在 Luana Perioli 和 Cinzia Pagano 教授的指导下,发表了大量关于农业食品供应链中“侧流材料”升级回收和再利用的研究,并为之做出了贡献。接下来进行简要回顾。

1) 苹果渣

苹果渣果汁生产过程中留下的残留物富含营养素、微量营养素、酶、果胶和植物化学物质,具有抗氧化和抗菌特性,作为天然防腐剂也值得关注。在食品、药品、化妆品等方面具有广阔的应用前景。

果渣 它们还可用于生产天然聚合物,取代合成聚合物(即羧甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮),后者构成微塑料的来源,正如我们所见,微塑料在欧盟的使用目前受到一些限制,如下 REACH法规改革。 (2)

1.1) 增稠剂

不同方法的组合 干燥(即烤箱、冷冻干燥)、可能的均质化和超声波支持的水醇提取使得从苹果渣中获得富含多酚的各种提取物成为可能,由于能够形成稳定的水凝胶,因此具有优异的增稠能力。

不同的治疗方法 它们影响多酚的分布和浓度以及糊化特性。最佳配方是通过在烘箱中干燥而无需均化的粉末(250-400 μm)获得的,因为发现该过程对果胶和其他具有增稠功能的分子有负面影响。 (3)

1.2)纯素蛋黄酱

同样的苹果渣 它被作为一种具有增稠功能的成分,含量为 2-6%,包含在纯素蛋黄酱的配方中。与同类别的两种产品相比,两种版本的传统蛋黄酱(加蛋黄)和另一种纯素版本的技术成果显着。 (4)

生物活性化合物 果渣中存在的抗氧化作用可以延长产品的保质期,从消费者测试的感官角度来看,该产品也优于其他产品。与经典蛋黄酱相比,其饱和脂肪酸含量减少,具有营养优势。

食品法典 此外,欧洲法律并不排除将该产品指定为“纯素蛋黄酱”(5,6)。一些成员国(例如比利时、斯洛文尼亚、斯洛伐克)排除这种情况的国家法规的合法性值得怀疑,有待欧盟法院就这一问题作出裁决。 “肉听起来”的类似情况.

2) 来自大麦穗的β葡聚糖和蛋白质

β葡聚糖 它们是存在于大麦、燕麦和真菌蛋白等各种食物细胞壁中的多糖, 正如所见。由 D-葡萄糖链在 β-1,3 位形成,根据物种的不同,在 β-1,4 和 β-1,6 位上有一些键,它们具有各种健康特性(即免疫调节、降低血液胆固醇) )。

微藻 Euglena gracilis 其独特的裸藻淀粉,其特点是由单一线性链形成(仅由β-1,3位的葡萄糖组成,结晶形成不溶性颗粒),已证明具有 细胞/组织 激活先天免疫反应 (7)

大麦脱粒机 传统上作为饲料原料出售的酿造业的原料,最近可以通过提取 β-葡聚糖和蛋白质得到更好的利用 欧洲食品安全局批准 其中候选新奇食品。

2.1) 生物粘附膜

水悬浮液 它由β-葡聚糖的不同可溶性和不溶性部分组成,用于创建生物膜形式的皮肤使用配方,旨在舒缓和治疗皮肤病变。

辅料的使用 例如山梨糖醇和阿拉伯树胶可以改善由此获得的凝胶的机械性能,其可以通过流延用于薄膜的制备。

刺激生长的特性 表皮细胞(角质形成细胞)的研究也证明了β-葡聚糖的双重潜力,不仅可以作为赋形剂,还可以作为活性成分。 (8)

2.2) 皮肤贴片

皮肤补丁再次用于治疗伤口,它是使用 3D 打印机制成的淀粉凝胶(玉米淀粉)中的水悬浮液形式的 β-葡聚糖制成的,其中含有甘油和水。

添加海藻酸盐 在配方中,它使我们能够增加其机械阻力和长时间皮肤涂抹的便利性,这对于所需的治疗很有用。 (9)

3) 藏红花花瓣

藏红花的珍贵柱头 (藏红花),是从单朵花中人工挑选出来的,成本高,产量极低,这也解释了它们被称为“红金'。它的花瓣占花朵的 78%,却被浪费了。

藏红花花然而,它们含有营养物质(例如纤维、碳水化合物、蛋白质、矿物质、维生素、多不饱和脂肪酸,即亚油酸),但最重要的是次级代谢产物,例如类胡萝卜素、单萜和类黄酮,可用于各种产品。 (10)

3.1) 天然防腐剂

多酚 藏红花花瓣的两种水醇提取物中所含的番红花已显示出对各种致病和腐败微生物具有有趣的抑菌和杀菌特性,这些微生物是食品污染的常见原因,包括各种梭菌,例如危险的梭菌 肉毒杆菌产气荚膜梭菌 e 艰难梭菌。 (11)

两段摘录 它们分别是通过浸渍和超声波浴获得的,并且都含有至少 70% 的没食子酸和绿原酸,已被证明具有明显的抑菌和杀菌作用。

这些摘录 藏红花花瓣代表了抗生素的替代品,并且能够在各种产品类别(例如药品、化妆品)中用作天然防腐剂。

3.2)伤口水凝胶

三种不同的提取物 以藏红花花瓣为原料,以70%和96%乙醇为溶剂制备水醇,并以玉米淀粉为载体制备水凝胶,以方便皮肤涂抹。

该提取物 通过浸渍获得的 70% 的酚酸含量使其具有最高的抗氧化活性和刺激角质形成细胞再生的能力,显示出修复表皮表面损伤的优异特性。

抗菌活性也很可观 细胞/组织 朝 表皮葡萄球菌是皮肤微生物群中的一种天然微生物,在有伤口的情况下可能会致病,并且还会对所使用的任何抗生素产生耐药性。 (12)

3.3) 对巨噬细胞的作用

醇提取物 藏红花花瓣已证明 细胞/组织 在成骨细胞进行的重建过程中,具有预防炎症和破骨细胞形成的能力,破骨细胞负责破坏骨组织,影响巨噬细胞(负责吞噬过程的白细胞)的分化过程。

防止分化的能力 巨噬细胞的检测对于防止巨噬细胞-破骨细胞轴失调,并确定与骨组织炎症过程和其他问题相关的问题的可能发生非常重要,这些问题可能导致骨质疏松症、类风湿性关节炎和骨关节炎。 (13)

4) 辣木叶提取物

的叶子 辣木 (被称为“生命之树”的植物)被认为是传统食品。因此,在欧盟境内将其用于食品和食品补充剂的生产无需经过新型食品法规 (EU) No 2015/2283 规定的事先授权。

使用的传统性 它在许多制剂中的应用得到了支持,这些制剂由于多种物质(如多酚、类胡萝卜素和芥子油苷)而证明了其潜在的有益特性(例如抗糖尿病、抗菌、抗癌、抗炎、心血管和中枢神经系统),并且抗营养因子的存在减少。 (14)

4.1) 微粒聚合物

叶子的提取物 辣木 它已被测试作为活性成分,用于制备用于治疗渗出液伤口的制剂,其形式为生物粘附聚合物微粒,通过使用壳聚糖作为聚合物的喷雾干燥方法获得,以促进从溶胶的转变凝胶化并保证皮肤涂抹后立即释放提取物。 (15)

高浓度的黄酮类化合物 (例如葡萄糖苷形式的槲皮素)已被证明是一种重要的抗氧化剂、自由基清除剂和抗菌活性,经过测试 细胞/组织金黄色葡萄球菌, 表皮葡萄球菌, 粪链球菌 e S. pyogenes。由于刺激角质形成细胞的生长,立即释放可以加速愈合过程,并充分保护受伤区域。

5) 榛子壳

榛子壳 它们是种子提取过程以及水果初步烘烤后产生的主要副产品。种子壳和谷壳用于通过燃烧生产饲料、包装、化学试剂和能源。 (16)

最感兴趣的物质 果皮和壳中含有酚酸、类黄酮、单宁、多糖、纤维(例如半纤维素)和木质素,甚至在烤榛子中也是如此。

5.1) 抗菌提取物

三种提取方法 测试了不同的工艺参数(提取时间、温度、初步浸渍)(浸渍、超声波浴、高功率超声波),以从榛子壳中获得不同的提取物。提取物的特点是酚类物质高度多样化,其中没食子酸含量最丰富,还有儿茶素和其他酚酸。 (17)

所有摘录 – 尤其是在预浸渍后获得的那些 – 已表现出良好的抑制各种微生物生长的能力,例如 蜡样芽孢杆菌 e 枯草芽孢杆菌。这些杆菌通过产生生物膜和直接发生皮肤感染的能力参与感染过程。

5.2) 聚合物皮肤贴片

活性成分 从通过铸造法制备的榛子壳水溶性提取物中获得,并与脱乙酰壳聚糖和绿粘土作为填充剂一起在皮肤贴剂的配方中进行了测试。

研究人员 观察到这些提取物在刺激角质形成细胞生长和皮肤愈合过程中具有有趣的能力,并抑制角质形成细胞的生长 S。金黄色葡萄球菌。除了拉伸性能之外,还可用于确定从包装中取出和皮肤应用过程中的阻力。 (18)

6)洋葱皮(洋葱.)

洋葱皮 由于富含具有重要抗氧化活性的植物化学物质,能够延长各种食品和非食品的保质期,因此它们是一种备受关注的子产品。根据颜色,还可以提取具有着色作用的物质 (19)

果皮 它富含酚类、单宁和类黄酮,尤其是槲皮素,能够减轻氧化应激的有害影响。根据所使用的技术和方法,提取物的效率可能会有所不同,并且在任何情况下都可以通过以下公式进行评估:

  • 食品,如油、烘焙食品、肉类(以增加微生物稳定性),
  • 主动包装,以延长其所含食品的保质期。

6.1) 生物粘附膜

聚合物薄膜 水凝胶是用红色品种 Rojo Duro 洋葱皮中富含类黄酮的水醇提取物制成的,没有球茎特有的刺鼻气味。评价水溶性 细胞/组织.

测试 它们具有良好的抗氧化和自由基清除、抗菌和抗炎特性,对表皮细胞安全,并且在治疗浅表伤口方面具有有效的药理作用。 (20)

6.2) 热凝胶喷雾

相同的提取物 是用泊洛沙姆/壳聚糖聚合物配制而成的热凝胶喷雾剂,用于治疗口腔粘膜炎,这是一种严重的感染,可能导致疼痛性红斑病变,从长远来看,会导致进食或流利说话困难。可能存在各种性质的继发感染。传统方法(即粘膜保护剂、局部抗菌剂、镇痛)通常不是很有效。

含有 Rojo Duro 洋葱提取物的配方 由于其热敏和粘膜粘附特性​​,确保其在口腔中的持久性,以及对促进感染发作的各种病原体的抗菌作用,它可以有效治疗粘膜炎。以冻干形式保存的可能性也保证了保质期,从而可以更长时间地保持热凝胶的特性。 (21)

7) 观点

大量副产品和废物 可以利用食品工业的优势来获得高附加值的食品以及医药和化妆品配方。上述研究为循环经济在各种食品供应链中应用的有效性和可行性提供了具体证据。

机会 佩鲁贾大学研究人员的光辉事例表明,增强“侧流材料”的方法几乎是无限的。它们的应用可以同时提高农业和加工公司的盈利能力并降低废物管理成本。

#无浪费 (22)

达里奥·东戈和安德里亚·阿德尔莫·德拉·佩纳

备注

(1) 达里奥·东戈、安德里亚·阿德尔莫·德拉·佩纳。 粮食损失和浪费,欧盟废物框架指令修订提案. 礼物 (伟大的意大利食品贸易)。 6.7.23

(2) Kauser S. 等人。 (2024)。苹果果,一种功能和营养成分的生物资源,具有在不同食品配方中利用的潜力:综述。 食品化学进展 4:100598, https://doi.org/10.1016/j.focha.2023.100598

(3) Cossignani L. 等人。 (2023)。不同干燥处理和筛分对皇家嘎拉苹果渣(一种具有抗氧化特性的增稠剂)的影响。 Plants 12:906, https://doi.org/10.3390/plants12040906

(4) Mangiapelo L. 等人。 (2023)。苹果果在新型健康蛋黄酱配方中的作用。 欧洲食品研究与技术 249:2835–2847, https://doi.org/10.1007/s00217-023-04331-9

(5) 8.3.76 年 XNUMX 月 XNUMX 日,欧盟委员会通过了一项指令提案,旨在监管蛋黄酱、蛋黄酱衍生的酱汁以及其他调味品用乳化酱汁,其中包括乳液中蛋黄的使用及其特性的定义。五、 https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/?uri=OJ:JOC_1976_054_R_0001_01

(6) 蛋黄酱受食品法典标准 CODEX STAN 168-1989 监管。然而,根据执行委员会(第49届会议)的建议,在暂停审查后,该标准被撤销。五、 https://www.fao.org/3/X8537e/X8537e.pdf e https://www.fao.org/3/y8028e/y8028e.pdf

(7) 达里奥·东戈、安德里亚·阿德尔莫·德拉·佩纳。 微藻,Euglena gracilis。 独家超级食品. 礼物 (伟大的意大利食品贸易)。 10.1.21

(8) 米歇尔 A. 等人。 (2023)。基于使用高功率超声波技术获得的大麦 β-葡聚糖提取物,用于伤口治疗的可持续生物粘附膜的配方和表征。 国际药剂学杂志 638:122925, https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2023.122925

(9) 佩雷斯·古铁雷斯 C.L.等人。 (2023)。优化压力辅助微注射器 (PAM) 3D 打印参数以开发可持续的淀粉基贴片。 聚合物 15:3792, https://doi.org/10.3390/polym15183792

(10) Cerdá-Bernad D. 等人。 (2023)。未充分利用的番红花:可持续高附加值成分的隐藏来源。 人类营养植物食品 78:458–466, https://doi.org/10.1007/s11130-023-01065-7

(11) Primavilla S. 等人。 (2023)。番红花花瓣提取物对食源性致病微生物和腐败微生物(特别是梭菌)的抗菌活性。 生活 13:60, https://doi.org/10.3390/life13010060

(12) 帕加诺 C. 等人。 (2022)。含有番红花花瓣提取物的淀粉基可持续水凝胶:一种用于伤口护理的新产品。 国际药剂学杂志 625:122067, https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2022.122067

(13) Orabona C. 等人。 (2022)。番红花花瓣提取物抑制 RAW 264.7 细胞模型中的炎症和破骨细胞生成。 药剂学 14:1920, https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14061290

(14) Kashyap P. 等人。 (2022)。鸡腿(辣木)叶生物活性化合物的最新进展:成分、健康益处、生物可利用性和饮食应用。 抗氧化 11 (2): 402, https://doi.org/10.3390/antiox11020402

(15) 帕加诺 C. 等人。 (2020)。负载辣木叶提取物的聚合物微粒的制备和表征,用于渗出伤口治疗。国际的 药剂学杂志 587:119700, https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2020.119700

(16) 赵杰等人。 (2023)。榛子及其副产品:营养、植物化学特征、提取、生物活性和应用的全面综述。 食品化学 413:135576, https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2023.135576

(17) 米歇尔 A. 等人。 (2021)。榛子壳作为活性成分的来源:提取物制备和表征。 分子 26:6607, https://doi.org/10.3390/molecules26216607

(18) 佩雷斯·古铁雷斯 C.L.等人。 (2023)。基于壳聚糖/绿粘土复合材料和榛子壳提取物的聚合物贴剂作为伤口的生物可持续药物。 药剂学 15:2057, https://doi.org/10.3390/pharmaceutics15082057

(19) 库马尔·M.等人。 (2022)。洋葱 (Allium cepa L.) 皮:生物活性化合物的提取、其抗氧化潜力及其作为功能性食品成分的应用综述。 食品科学简明回顾与假设 87(10):4289-4311, https://doi.org/10.1111/1750-3841.16297

(20) 帕加诺 C. 等人。 (2020)。用于伤口治疗的基于红洋葱皮提取物的生物粘附聚合物薄膜:一种创新且环保的配方。 分子 25 (2): 318, https://doi.org/10.3390/molecules25020318

(21) 加载 D. 等人。 (2021)。 Rojo Duro 红洋葱提取物喷雾热凝胶作为治疗口腔粘膜病变的可持续平台。 药物科学杂志 110:2974-2985, https://doi.org/10.1016/j.xphs.2021.04.004

(22) 达里奥·东戈、安德里亚·阿德尔莫·德拉·佩纳。 无浪费,欧盟循环经济和区块链研究项目. 礼物(伟大的意大利食品贸易)。 5.9.22

安德里亚·阿德尔莫·德拉佩纳

他毕业于食品技术和生物技术专业,是合格的食品技术专家,关注研发领域。 特别是福利公司 WIISE Srl 的 FARE 部门参与的欧洲研究项目(Horizo​​n 2020,PRIMA)。

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