基于芦荟、辣木和猴面包果的功能饮料开发及其感官营养与抗氧化特性评价

本研究针对干旱半干旱地区(ASALs)食物短缺与气候韧性植物资源未充分利用问题，开发了以芦荟(Aloe barbadensis Miller)为基础，辅以辣木(Moringa oleifera)叶粉和猴面包树(Adansonia digitata L.)果肉的功能饮料。通过对比蔗糖、蜂蜜和甜菊糖三种甜味剂，发现蜂蜜甜味型饮料感官评分最高(5.18/7)，而甜菊糖甜味型在蛋白质(2.06%)和维生素C(262.82mg/100g)含量上显著优于其他组。所有配方均富含酚类化合物(381.27–392.01mg/100g)并展现显著抗氧化活性(39.24%-43.02%)，为开发具有可接受感官特性且能增强营养健康效益的功能饮料提供了创新方案。

　　

在肯尼亚的干旱半干旱地区(ASALs)，占全国可耕地面积约88%的土地正面临着由极端天气（如长期干旱）导致的严重粮食不安全问题。然而，这些地区却生长着许多耐旱的药用植物，如芦荟(Aloe vera)和辣木(Moringa oleifera)，以及本土树种如猴面包树(baobab)，它们的营养和健康潜力远未得到充分开发。芦荟的凝胶状果肉含有丰富的生物活性化合物，主要是多糖和多酚，赋予其抗氧化和抗菌的药理活性，使其成为化妆品、制药和食品工业中的重要功能成分。但非洲地区对芦荟的加工和附加值提升水平较低，导致这一宝贵资源未被充分利用。同样，辣木叶和猴面包果肉不仅含有高量的植物化学物质，还具有优异的营养 profile，包括蛋白质、膳食纤维、钙、钾、铁以及维生素A、C和E。遗憾的是，由于对这些植物的负面认知及其营养好处的认识有限，它们在肯尼亚被忽视和未充分利用，甚至有报告指出其在非洲的种群数量正在下降。

功能饮料市场的增长主要源于慢性疾病的激增，这为利用这些被忽视的植物物种提供了良好途径。开发功能饮料时考量的关键因素包括丰富的生物活性化合物供应、良好的营养 profile 以及可接受的感官特性。尽管芦荟汁富含生物活性化合物，但其苦味限制了其在饮料配方中的消费和利用。此外，由于芦荟凝胶的组成中近98%是水分，其营养 profile 有限。混合是一种简单的解决方案，可以改善草本草药的感官吸引力和营养价值。一些研究人员已经配制并评估了芦荟-辣木混合物的质量，这些混合物显示出增加的蛋白质、矿物质、酚类、黄酮类含量和抗氧化活性。然而，辣木叶粉也可能对最终配方的味道、外观和总体可接受性产生负面影响。另一方面，芦荟-猴面包混合物尚未被探索，但猴面包被观察到能显著提高基于虎坚果的功能饮料中的维生素C、酚酸、黄酮类和抗氧化活性。在某些情况下，加入猴面包果肉增强了功能混合物的消费者吸引力。

甜味剂对于提高饮料的消费者可接受性也至关重要。糖是饮料中最常用的甜味剂，但过量摄入添加糖与糖尿病等负面健康结果相关。因此，强调减少糖分和使用具有附加营养和健康益处的替代甜味剂。蜂蜜是一种天然热量甜味剂，由约70-80%的简单糖、有机酸、矿物质、维生素、蛋白质和酚类化合物组成。甜菊糖是一种非营养性甜味剂，其主要活性成分甜菊苷的甜度据报告是蔗糖的250-300倍。由于其不可发酵性和广泛的pH范围(2-10)，甜菊糖越来越多地用于加工低热量饮料。

考虑到功能饮料的关键理想属性，本研究旨在配制一种营养 superior 且美味的芦荟功能饮料，辅以辣木叶粉提取物和猴面包果肉。此外，进行了比较分析，以研究使用糖替代品（即蜂蜜和甜菊糖）对最终混合物的感官、营养和植物化学特性的影响。相关研究成果发表在《Applied Food Research》上。

为开展本研究，作者主要采用了以下关键技术方法：首先，采用完全随机设计进行样品制备，并通过两阶段过程确定芦荟汁的理想添加比例。原料采购自当地农民，芦荟凝胶通过传统手工切片程序提取。饮料制备涉及混合芦荟汁、辣木提取物（通过煎煮法获得）、猴面包果粉及不同甜味剂，添加黄原胶、抗坏血酸和山梨酸钾作为稳定剂和防腐剂，最后经过巴氏杀菌和热灌装。感官评价由30人半培训小组使用7点享乐量表进行。营养成分分析包括 proximate composition（水分、灰分、蛋白质、脂肪、纤维、碳水化合物和能量值）、理化特性（总可溶性固形物(TSS)、pH、可滴定酸度(TA)、总糖和维生素C含量）以及植物化学分析（总酚含量(TPC)和抗氧化活性(DPPH法)）。数据通过单因素ANOVA和Bonferroni方法进行统计分析。

3.1. 感官分析

在第一次评估中，不同芦荟汁浓度的功能混合物在外观和总体可接受性上存在显著差异(p<0.05)，其中含有44%芦荟汁的混合物评分最高。外观上，芦荟汁含量最少的混合物得分远低于其他两种混合物。在气味、味道、口感和稠度方面，三种混合物之间没有显著差异。在第二次评估中，添加任何甜味剂(p<0.05)都会显著影响产品的可接受性，特别是在味道、口感和总体可接受性方面。未加甜味剂的功能混合物在所有变量上的感官得分最低。对三种配方的总体可接受性得分分析显示，蜂蜜甜味型混合物得分最高，其次是甜菊糖甜味型，蔗糖甜味型排在第三位。然而，进一步分析显示，这些功能混合物的感官可接受性没有显著差异(p<0.05)。

3.2. 不同甜味剂的芦荟功能饮料近似分析

使用不同甜味剂开发富含辣木叶粉提取物和猴面包果肉的芦荟功能饮料，导致水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物和能量值存在显著差异(p<0.05)。对照组和甜菊糖甜味配方之间的近似成分没有显著差异(p<0.05)，但甜菊糖甜味饮料的脂肪含量较高。甜菊糖和对照组的碳水化合物和能量值分别为(3.08 - 3.12%)和(22.15- 22.69 Kcal/100g)。蜂蜜甜味配方的水分含量(85.58%)高于蔗糖甜味饮料(84.67%)，但两者均远低于甜菊糖甜味(93.42%)和未甜味配方(93.40%)。

3.3. 不同甜味剂的芦荟功能饮料理化分析

在芦荟功能饮料配方中使用不同甜味剂时，TSS、总糖和维生素C含量存在显著差异(p≤0.05)。未甜味样品和甜菊糖甜味配方的TSS值相似，范围为(5 – 5.13 ° Brix)。其他两种用蜂蜜或糖甜味的混合物的TSS范围为(13.2 -13.75° Brix)。总糖含量也呈现类似趋势，未甜味和甜菊糖甜味样品的范围为(1.34 - 1.77g/100g)，而蜂蜜甜味和蔗糖甜味配方的范围为(7.15 - 7.88 g/100g)。总糖含量最高的是含糖功能混合物，最低的是未甜味样品。维生素C值范围为(235.05 - 265.29 mg/100g)，最低量出现在蔗糖甜味配方中。pH和TTA值没有显著差异。

3.4. 不同甜味剂的芦荟功能饮料植物化学分析

在配制来自芦荟汁、辣木提取物和猴面包果肉的功能混合物时使用不同甜味剂，对最终混合物的总酚含量有显著影响(p≤0.05)。蜂蜜甜味配方的酚类含量最高(392.01mg/100g)，而蔗糖甜味配方的酚类浓度最低(381.27 mg/100g)。抗氧化活性值范围为39.24%至43.02%，甜菊糖甜味配方和未甜味饮料分别获得最高和最低值。

本研究得出结论，芦荟汁可以与辣木叶粉和猴面包果肉混合，开发出具有改善的感官、营养和健康益处功能饮料。然而，必须加入甜味剂以获得积极的消费者体验。这一创新不仅将促进粮食安全，而且在商业化后，还将促进干旱地区社区的生计多样化和增强 resilience。仍需进一步研究以调查配方饮料中存在的其他植物化学物质。此外，详细的储存稳定性研究和毒理学评估将有助于确定所开发饮料的食品安全性。

该研究的重要意义在于，它成功利用气候韧性植物资源，开发出感官可接受、营养丰富且具有健康促进功能的新型饮料，为解决干旱半干旱地区的营养和健康问题提供了实践方案，同时促进了当地未被充分利用植物的价值提升，具有潜在的经济和社会效益。