《Foods》：Assessment of the Physicochemical, Textural, Sensory, and Antioxidant Properties of Sorbet Enriched with Alfalfa Protein Concentrate
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本研究探讨了苜蓿蛋白浓缩物（alfalfa protein concentrate, APC）作为功能性配料用于开发蛋白质强化苹果雪葩的可行性。研究人员通过超声辅助水提法获得APC，并对其理化、营养、植物化学、抗氧化、质构及功能特性进行了表征，随后以2.5%–
本研究探讨了苜蓿蛋白浓缩物（alfalfa protein concentrate, APC）作为功能性配料用于开发蛋白质强化苹果雪葩的可行性。研究人员通过超声辅助水提法获得APC，并对其理化、营养、植物化学、抗氧化、质构及功能特性进行了表征，随后以2.5%–10%的比例将其掺入雪葩中。APC的蛋白质含量为86.45%（干重，DW），总多酚含量为2297.4 mg GAE/100 g DW，总黄酮含量为983.6 mg QE/100 g DW。APC的掺入使雪葩的蛋白质含量从对照样品的0.11%提高至10% APC添加量下的8.05%，总多酚含量从243.22提高至579.58 mg GAE/100 g DW，ABTS抗氧化活性从487.41提高至904.49 mg TE/100 g DW。经模拟胃肠道消化后，10% APC添加组的ABTS活性达到1110.71 mg TE/100 g DW。随着APC浓度的增加，蛋白质消化率从74.90%降至55.83%，膨胀率、硬度和表观黏度均有所下降，并逐步改变了雪葩的色泽。感官评价显示，含2.5%–7.5% APC的配方接受度最高，而10% APC则降低了感官品质。总体而言，适度掺入APC可在营养与功能强化及感官可接受性之间实现有效平衡。
一、研究背景与意义
近年来，消费者对天然成分、减少合成添加剂使用及温和加工条件制成的食品偏好日益增长，推动了食品工业新品类的发展。欧洲冷冻食品市场预计在未来数年显著增长，为功能性冷冻甜品的开发提供了契机。冷冻被公认为保持果蔬感官和营养品质的有效手段，冷冻果蔬可作为雪葩等冷冻甜品的优质原料，其最终品质取决于配方和加工条件。
雪葩是一种非乳制冷冻产品，具有低脂肪含量和相对简单的配方，以水果、水和甜味剂为基础，通常总可溶性固形物含量为25%–35%以确保适当的质构和稳定性。其工艺简单、水果含量高且感官特性理想，使其成为功能性成分的理想载体。苹果因其全球可及性和营养价值而备受关注，其组成均衡，富含水分、碳水化合物和膳食纤维（约3 g/100 g），以果胶形式存在的可溶性纤维为主，热量低，提供维生素、矿物质和抗氧化物质。
近年来，通过掺入膳食纤维、植物蛋白和生物活性化合物等增值成分开发功能性水果基冷冻甜品的研究日益增多。可溶性纤维（尤其是菊粉和果胶）的添加已被证明可改善质构特性、保水性和益生元潜力，同时保持理想的感官属性。植物源蛋白质的强化作为提升冷冻甜品营养特性的策略也受到关注，尤其在植物基产品开发背景下。例如，Malgor等人将苋菜蛋白作为功能性成分用于柠檬苋菜雪葩的制造，感官分析表明产品具有奶油感和健康属性；鹰嘴豆水（aquafaba）在水果泥冷冻甜品中的应用也被证明是动物蛋白的替代方案。
在此背景下，苜蓿蛋白浓缩物（APC）作为一种有前景但尚未充分开发的雪葩强化配料，兼具优质植物蛋白和生物活性化合物（BAC），在营养强化和功能表现方面均具有潜在益处。APC源自新鲜绿叶，据报道含约45%–60%蛋白质，包括必需氨基酸，以及不饱和脂肪酸、色素、多酚类化合物、维生素（如K、B族、C、D、E和叶酸）和矿物质（包括钙、镁、铁、铜和钾）。苜蓿蛋白的消化率相对较高，介于75%–85%之间。APC自1992年起在墨西哥、加拿大和美国等国作为膳食补充剂使用，2009年获得欧洲食品安全局的积极评估，建议每日摄入量最高10 g。
用APC强化苹果雪葩可提供多重营养和功能益处。从营养角度看，APC可提高雪葩的蛋白质含量，补充必需氨基酸、维生素和矿物质；其高水平的BAC（包括黄酮类、皂苷和抗氧化剂）可进一步支持心血管健康和免疫功能。从功能和技术角度看，APC可通过促进奶油状结构和减少冰晶形成改善质构，其乳化和发泡特性可增强一致性和口感。
基于上述考虑，本研究旨在开发一种以APC强化的苹果雪葩作为具有增强营养价值的新型功能食品，首先表征APC的理化、植物化学和功能特性，进而评估其对雪葩理化特性、色泽、感官品质、生物价值、蛋白质消化率、流变行为和质构特性的影响，并确定提供最高营养和功能效益同时保持高消费者接受度的最佳APC掺入水平。
二、主要技术方法
研究人员采用超声辅助水提法从紫花苜蓿（Medicago sativa L.）当地品种“Dimitra”的地上部分提取APC，提取率为14.62%（干重）。对APC进行了全面的理化分析（干物质、蛋白质、脂肪、灰分、水分活度、pH和滴定酸度）、氨基酸组成分析（阳离子交换色谱法）、色泽测定（CIELab色度系统）、叶绿素和类胡萝卜素含量测定（分光光度法）、总多酚和总黄酮含量测定（Folin–Ciocalteu法和AlCl3法）、抗氧化活性测定（DPPH和ABTS法）、发泡能力和泡沫稳定性测定、乳化活性和乳化稳定性测定以及质构特性分析（TA.HD Plus质构仪）。雪葩样品制备采用烤苹果泥与糖-柠檬酸溶液及APC混合、巴氏杀菌、成熟、机械充气、快速冷冻的工艺。对雪葩样品进行了理化分析、感官评价（ISO 6658:2017）、色泽参数测定、质构剖面分析、膨胀率测定、蛋白质消化率测定（INFOGEST 2.0体外消化协议）、消化物中总多酚和抗氧化活性测定、流变学分析（HAAKE MARS流变仪）及傅里叶变换红外光谱（FTIR）分析。统计分析采用单因素方差分析（ANOVA）和Tukey HSD事后检验，主成分分析（PCA）用于探索各参数间关系。
三、研究结果
3.1 APC的表征
超声辅助水提法增强了苜蓿生物质中可溶性蛋白的释放。APC提取率为14.62%（干重），低于文献报道值（约25%干重），可能归因于水提溶剂的使用以及原料特性（采集自植株顶部15 cm的地上部分，含茎和叶）。APC蛋白质含量为86.45%（干重），灰分和脂肪含量相对较低。滴定酸度（以柠檬酸计为1.58%）高于冷冻苜蓿（0.56%），pH（4.16）低于冷冻苜蓿（5.84），酸度增加归因于加工和超声处理破坏细胞壁，促进有机酸和多酚的释放。CIELab色泽参数显示APC呈现叶蛋白浓缩物典型的黄绿色（L* = 52.16，a* = ?23.14，b* = 38.72，C* = 45.11，色相角120.9°）。APC含有大量BAC，包括叶绿素、类胡萝卜素、多酚和黄酮类化合物。APC的抗氧化活性较高，DPPH和ABTS值分别为519.8和1443.7 mg TE/100 g DW。氨基酸分析显示总蛋白氨基酸含量为56.28 g/100 g DW，主要氨基酸为天冬氨酸、谷氨酸、亮氨酸、赖氨酸和丙氨酸，必需氨基酸总量为28.76 g/100 g DW。质构分析显示超声提取的APC形成更致密和稳定的蛋白质网络。功能特性方面，APC表现出84.36%的发泡能力和85.41%的泡沫稳定性，乳化活性和乳化稳定性处于文献报道范围内。
3.2 雪葩样品的表征
3.2.1 雪葩样品的感官特性
单因素方差分析显示APC水平对感官参数有显著影响（F(4,10) = 45.47，p < 0.001）。含2.5%–7.5% APC的样品得分最高且彼此无显著差异（p > 0.05），表明适度掺入APC不会对感官属性产生不利影响。与对照样品（一致性得分4.55）相比，APC添加改善了质构特性，可能归因于增强的持水能力和结构稳定化。相反，10% APC配方得分显著降低（总分18.67，感官总评分4.66），归因于更明显的植物（苜蓿样）风味以及较高蛋白质水平下质构和色泽的改变。
3.2.2 雪葩样品的理化分析
APC掺入显著影响了干物质含量、蛋白质含量、pH和滴定酸度。干物质从对照的27.43%逐步增加至10% APC的34.63%（增加26.3%）。蛋白质含量从对照的0.11%显著增加至10% APC的8.05%。pH从3.27（对照）升至3.79（10% APC），滴定酸度从6.47增至7.44%。水分活度（aw）在各配方间无显著差异（p > 0.05）。蛋白质消化率从对照的74.90%逐步降至10% APC的55.83%（p < 0.001），可能归因于较高蛋白质负荷导致酶与底物比例降低，以及植物蛋白的结构和理化特性差异。膨胀率从对照的62.74%降至10% APC的45.12%（p < 0.001），在7.5%和10% APC水平出现显著降低。APC掺入显著增加了总多酚含量（TPC）和总黄酮含量（TFC），10% S中TPC和TFC分别约为对照的2.4倍和2.9倍。ABTS抗氧化活性在7.5%和10% APC浓度下分别增加约1.6倍和2倍，DPPH活性从210.23增至287.30 mg TE/100 g DW。模拟胃肠道消化后，TPC（GID）值下降（10% APC配方约降低2倍，2.5% APC配方约降低4.5倍），DPPH（GID）值约降低2倍，而ABTS（GID）值在5%–10% APC配方中增加约1.2倍，反映了消化过程中释放的具有抗氧化特性的肽和氨基酸的贡献。
3.2.3 雪葩样品的CIELab色泽分析
APC添加显著改变了苹果雪葩的外观。L值从对照的69.03降至10% S的34.98，a值从?4.65降至?11.17（2.5% S）并进一步降低，b值从40.36降至26.53（10% S），?a/b比值从0.11增至0.56，色相角从96.6°增至119.3°，总色差ΔE从2.5% S的19.35增至10% S的38.17。这些变化表明APC掺入使雪葩从黄色向黄绿色转变，且颜色变化在视觉上清晰可辨。
3.2.4 雪葩的流变行为
所有配方均表现出非牛顿假塑性（剪切变稀）行为。对照样品在整个剪切速率范围内呈现最高黏度值，APC浓度从2.5%增至10%导致黏度逐步且系统性地降低（CS > 2.5% S > 5% S > 7.5% S > 10% S）。尽管蛋白质含量逐步增加，APC掺入总体上降低了表观黏度，表明APC的流变效应不仅受蛋白质浓度支配，还受蛋白质浓缩物的结构和功能特性及其与雪葩基质其他成分相互作用的影响。动态频率扫描显示所有样品均表现为弱凝胶行为，G′ > G″，以弹性响应为主。对照样品G′值最高，APC掺入导致G′降低，表明APC引起弹性网络重组而非增强。
3.2.5 雪葩的FTIR特征
ATR-FTIR光谱显示对照和APC强化雪葩的光谱轮廓高度相似，以约3340 cm?1处宽而强的O–H伸缩振动带为主，2850–2950 cm?1区域为脂肪族C–H伸缩振动，约1640 cm?1处为H–O–H弯曲振动，指纹区（约1200–900 cm?1）主要与碳水化合物的C–O和C–C伸缩振动相关。APC掺入未导致额外吸收带出现或主要特征带发生明显位移或消失。
3.2.6 雪葩的质构剖面分析
硬度从对照的796.56 g显著降至10% APC的232.14 g（约降低71%），黏附性从884.85 g·s降至255.19 g·s（约降低71%），内聚性受APC添加显著影响（5%和7.5% S间无显著差异），胶黏性从对照显著降低，咀嚼性也随APC浓度增加而降低。这些变化归因于苜蓿蛋白的高水合和持水能力，限制了致密结构网络和大型冰晶的形成，从而产生更柔软、黏性更低、更易咀嚼的质构。
四、讨论与结论
主成分分析（PCA）显示前两个主成分解释了92.7%的总方差（PC1为82.4%，PC2为10.3%）。配方主要沿PC1分布，对照位于正极端，10% S位于负极端。PC1负侧主要与TPC、TFC、ABTS、DPPH及其消化相关参数关联，而多个质构和色泽变量朝向正侧。TPC与TFC（r = 0.93）、ABTS（r = 0.92）、DPPH（r = 1.00）等呈强正相关，硬度与TPC（r = ?0.95）、TFC（r = ?0.99）、ABTS（r = ?0.99）呈负相关。蛋白质消化率和膨胀率呈强正相关（r = 0.98），与多个抗氧化相关参数呈负相关。PCA结果表明APC浓度的增加与雪葩多个抗氧化、理化、质构和色泽特性的协调变化相关。
研究结论：研究结果证明了通过超声辅助提取获得的APC作为蛋白质强化冷冻甜品多功能配料的潜力。APC含86.45%蛋白质（干重）、28.76 g/100 g干重必需氨基酸以及大量多酚（2297.4 mg GAE/100 g干重）和黄酮（983.6 mg QE/100 g干重），同时具有高抗氧化活性以及良好的发泡和乳化特性。APC掺入（2.5%–10%）显著改善了苹果雪葩的营养和生物活性特征。蛋白质含量从对照的0.11%增至10% APC的8.05%，TPC从243.22增至579.58 mg GAE/100 g干重，ABTS抗氧化活性从487.41增至904.49 mg TE/100 g干重。模拟胃肠道消化后，10% APC的ABTS活性达到1110.71 mg TE/100 g干重。APC浓度的增加还改变了雪葩的技术特性，降低了膨胀率、表观黏度、硬度、黏附性、胶黏性和咀嚼性，同时产生逐渐变暗和变绿的色泽。硬度从796.56降至232.14 g，而蛋白质消化率从74.90%降至55.83%，表明较高APC水平存在权衡。感官评价显示含2.5%–7.5% APC的配方接受度最高，而10% APC显著降低感官品质。总体而言，2.5%–7.5% APC范围在营养和功能强化、技术特性与感官可接受性之间提供了最有利的平衡，支持APC作为增值冷冻甜品有前景的植物源配料。
