## 标题 基于乳清蛋白部分替代的乳清–火麻籽杂合高蛋白棒：营养、氨基酸品质与感官特性表征

《Foods》：Development, Nutritional, and Sensory Characterisation of Whey–Hemp Hybrid High-Protein Bars

　　

本研究评估了以火麻籽（hempseeds）部分替代乳清蛋白（whey protein）开发杂合高蛋白棒（hybrid high-protein bars）的可行性。研究比较了三种火麻籽与乳清比例递增的配方（50/50、60/40 和 75/25）与不含火麻籽的对照配方。研究人员测定了近似组成、膳食纤维、氨基酸组成及预测蛋白质品质指数；棒体的脂肪酸组成则依据所分析原料的脂肪酸谱估算。感官特性采用快速剖面法（Flash Profile）评价。蛋白质含量由对照的 42.02 g/100 g 降至 75/25 棒的 35.19 g/100 g，但仍符合“高蛋白”声称要求，且必需氨基酸含量高于 FAO 成人参考模式。膳食纤维由 3.95 g/100 g 增至 9.03 g/100 g，总脂肪由 25.97 g/100 g 增至 33.78 g/100 g。饱和脂肪酸（saturated fatty acids）的估算比例由 19.1% 降至 13.7%，而多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids）由 23.3% 增至 54.7%。感官分析可区分各配方：对照主要与巧克力相关属性相关联，而杂合棒则表现出更明显的植物性及质构属性。研究结果支持通过组合乳清蛋白、火麻籽和花生酱开发营养差异化的高蛋白棒的可行性，但相关变化应被解释为整体配方重构的结果。

## 论文主体解读

近年来，随着消费者对膳食蛋白在维持健康、提升运动表现及促进健康老龄化中作用的认识不断增强，全球对高蛋白食品的需求显著上升，蛋白质已成为消费者积极寻求的营养素之一，也是选择健康食品的关键标准。健康成人推荐每日蛋白质摄入量为 0.8 g kg^?1 体重，体力活动人群则增至 1.4–2.4 g kg^?1。乳清蛋白因生物价值高、消化性优异、必需氨基酸（essential amino acids, EAAs）谱均衡、具抗氧化活性及乳化等技术功能特性，被广泛用于饮料和蛋白棒。然而，过量摄入乳清蛋白可能与潜在的肝、肾影响相关，而增加膳食纤维摄入有助于缓解这些风险，因此植物基原料被越来越多地引入食品配方。火麻籽（*Cannabis sativa* L.）约含 25% 蛋白质、25% 脂质和可观的膳食纤维，四氢大麻酚含量低且有安全食用历史；火麻蛋白提供全部必需氨基酸、生物可及性高、精氨酸含量高，脂质谱以低 ω-6/ω-3 比为特征，且环境足迹更优。动物蛋白与植物蛋白结合的杂合蛋白食品已成为改善营养品质、减少动物蛋白用量并支持可持续膳食模式的有前景的重构策略，乳清基杂合配方已被证明有益于肌肉蛋白合成、瘦体重和体能表现。已有研究显示，在饼干、无麸质蛋糕和松饼中用火麻粉或火麻籽蛋白分离物替代可改变营养、技术和感官特性，其幅度取决于原料与添加水平。然而，关于将火麻籽部分引入乳清基高蛋白棒，以及由此产生的蛋白质含量、必需氨基酸组成、膳食纤维、脂质组成与感官特性之间的平衡，现有信息有限。研究假设，以递增比例火麻籽部分替代乳清蛋白的整体配方重构可制得必需氨基酸谱符合 FAO 参考模式的高蛋白棒，同时提高膳食纤维并改变估算脂肪酸组成与感官特性。因此，本研究旨在评估通过火麻籽部分替代乳清蛋白开发杂合高蛋白棒的可行性，并确定所得配方是否保持高蛋白含量及符合 FAO 参考模式的必需氨基酸谱；次要目标为测定棒的近似组成和膳食纤维含量、依据所分析原料谱估算其脂肪酸组成，并采用快速剖面法对配方间感官差异进行初步表征。

研究人员采用迭代式开发框架，包括概念化、产品开发与筛选配方三个连续阶段。概念化基于互补蛋白策略，从营养互补性、基质内功能相容性及感官中性三条标准确定乳清与火麻的相对比例，将杂合食品基质设计为蛋白重构体系而非简单混合，并定位为介于全动物基与全植物基之间的过渡策略。产品开发中使用乳清蛋白、部分脱壳火麻籽、花生酱和水（均购自西班牙布尔戈斯当地市场 Hipercor），经初步筛选确定花生酱为最适宜的基质形成原料，制得对照 C 棒及火麻籽/乳清比为 50/50、60/40、75/25 的三种杂合棒；棒尺寸为（长×宽×高）12.63 ± 0.25 × 3.40 ± 0.27 × 0.63 ± 0.04 cm，重 42.95 ± 5.01 g，4 °C 冷藏 48 h 后分析；每种配方两个独立批次（间隔 96 h），每批三根棒，每根两次技术重复测定。关键技术方法包括：近似组成按 AOAC 方法测定水分、灰分、凯氏定氮（N×6.25）、索氏抽提脂肪及总膳食纤维（酶试剂盒），碳水化合物由差值计算，并测定 pH 与水分活度（a_w）；由于棒体胶黏质地与种皮存在妨碍脂质提取，脂肪酸谱按原料分别提取（Christie 法）、甲酯化后以气相色谱–火焰离子化检测器（GC-FID）测定脂肪酸甲酯（FAMEs），再按各配方中原料比例加权估算，乳清脂质贡献因含量低（1.4 g/100 g）未单独测定；氨基酸谱经 6 N 盐酸 110 °C 水解 24 h 后，用 Biochrom 30 自动氨基酸分析仪以离子交换色谱及茚三酮柱后衍生测定（色氨酸未测）；由氨基酸数据计算预测蛋白质功效比（PER1–PER3）、必需氨基酸指数（% EAAi）、生物价（BV）、赖氨酸/精氨酸（Lys/Arg）比、支链氨基酸（BCAAs）及 Fischer 比；感官采用由布尔戈斯大学食品科学与技术系 21 名有经验研究人员组成的快速剖面法（FP）小组，经属性生成与排序两阶段评价，并以广义普氏分析（GPA）处理数据；统计分析采用单因素方差分析（ANOVA）及 Tukey 事后检验（p < 0.05），双因素方差分析显示两批次间无显著差异（p > 0.1）。

**3.1 营养含量** 随着火麻籽比例超过 50%，水分显著下降（p < 0.05）；蛋白质随火麻籽比例增加而显著下降（p < 0.05），原因在于乳清蛋白（81 g/100 g）远高于火麻（25 g/100 g），但所有杂合棒仍保持高蛋白含量并符合 Regulation (EC) No 1924/2006 的“高蛋白”声称条件。总脂肪在火麻籽比例高时显著最高（p < 0.05），因火麻仁过半营养值为总脂肪。灰分随火麻籽添加而增加，与既往不同种子来源研究一致，火麻籽基食品富含钾、镁、磷等微量营养素。总膳食纤维在 C 棒与 50/50、60/40 间显著增加（p < 0.05），75/25 最高；火麻籽膳食纤维以不溶性组分为主，阿拉伯糖和葡萄糖为主要成分。按法规，所有配方蛋白质供能约占总能量 30–36%，超过 20% 下限；50/50 与 60/40 满足“纤维来源”声称（≥3 g/100 g），75/25 满足“高纤维”声称（>6 g/100 g）；因未添加糖，可使用“含天然存在的糖”表述。pH 在火麻籽达 60% 时显著升高（由 6.17 ± 0.04 至 6.29 ± 0.04，p < 0.05）；a_w 随火麻籽添加而降低，最低值对应 75% 火麻籽且与 60% 无显著差异（p > 0.05），WHPBs 的 a_w 为 0.848–0.871。

**3.2 估算脂肪酸谱** 脂质为第二丰富的大量营养素，含量 26.0–33.8 g/100 g，火麻籽与花生酱为主要脂质来源。估算脂肪酸组成随配方而变：饱和脂肪酸（SFAs）由对照的 19.1% 降至 75/25 的 13.7%，多不饱和脂肪酸（PUFAs）由 23.3% 升至 54.7%；单不饱和脂肪酸（MUFAs）由 56.3% 降至 32.6%，对照中以 MUFAs 为主，而三种杂合棒以 PUFAs 为主；MUFA 下降主要与顺-9-油酸相对贡献降低有关，PUFA 升高主要与亚油酸和 α-亚麻酸贡献增加有关。α-亚麻酸估算比例由对照的 0.09% 增至 75/25 的 9.93%，该差异应解释为整体配方重构的结果而非火麻籽的孤立效应。所有配方反式脂肪酸均处痕量水平（<0.04%），符合现行建议；但成品棒脂肪酸组成未直接测定，其生理意义尚需实验确认。

**3.3 氨基酸谱** 乳清蛋白与植物蛋白互补可改善混合蛋白体系的营养品质，杂合蛋白食品因此成为有前景的重构策略。50/50 与 60/40 棒的必需氨基酸谱与 C 棒相当，缬氨酸（Val）、蛋氨酸（Met）、异亮氨酸（Ile）和亮氨酸（Leu）无显著差异（p > 0.05）；75/25 棒则苏氨酸（Thr）、苯丙氨酸（Phe）和组氨酸（His）显著降低，而赖氨酸（Lys）在所有杂合棒中均较 C 棒显著下降。但对照 FAO 成人维持氨基酸评分模式，Lys 由 C 棒的 75.1 mg/g 蛋白降至 50/50、60/40、75/25 的 73.6、71.4 和 74 mg/g 蛋白，仍高于 FAO 成人参考值，表明乳清–火麻组合维持了足够的 Lys 密度；75/25 中较低的 Thr 和 His 提示火麻籽比例升高可使氨基酸谱逐步向植物蛋白偏移，但所有杂合棒均超过 FAO 参考值。含硫氨基酸（Met + Cys）与芳香族氨基酸（Phe + Tyr）合计亦满足 FAO 最低要求；Ile、Leu 和 Val 在各棒间无显著差异，表明整体重构未损害乳清蛋白的这些必需氨基酸。预测 PER 值超过 3.2 提示蛋白质品质高（50/50 棒的 PER1 除外），说明棒体氨基酸组成足以支持蛋白利用，尽管预测值未计入消化率与生物利用度。杂合棒的 % EAAi 超过 Gorissen 等报道的植物基食品 EAA 比例（26% ± 2%），可归因于乳清蛋白与火麻籽的互补贡献。BV 值高于其他植物基来源（大豆蛋白 74、豌豆蛋白 65、大米蛋白 59）。与乳制品相比，杂合棒 Lys/Arg 比低于牛奶（2.23）和乳清蛋白分离物（4.25），其随火麻籽贡献增加而递减，与火麻籽蛋白中 Lys 为限制性必需氨基酸、Arg 比例较高的特征一致。亮氨酸与总 BCAA 含量在多数杂合棒与 C 棒间无显著差异。添加火麻籽后 Fischer 比低于单独乳清蛋白报道值（约 3.73），但 60/40 棒超过该值；杂合棒 Fischer 比仍高于牛奶（1.95）、鸡蛋（1.84）和大豆（1.64）等传统蛋白源。整体重构中 Met 与 Cys 浓度未受影响，75/25 棒 Cys 水平最高。

**3.4 快速剖面法（FP）** 各评价员生成 20–30 个术语，由 30 个原始术语经同义归并及去除享乐性、情绪性术语后得到 22 个术语的最终列表。甜味与黏性为最常被选择的属性，但使用频率不能揭示各样品中的感知方式，因此采用 GPA 将个体评价员的构型对齐至共识空间；前两个维度解释了 89.4% 的总变异。C 棒与 WHPBs 在对置位置，提示重构引起属性上的实质变化。C 棒位于第一维度负侧，主要与巧克力气味、巧克力风味、巧克力后味、甜味及黏性、咀嚼性、均匀性等质构属性相关，呈更黏结、类糖果的感官特征；WHPBs 分布于正侧，向质构复杂性与植物来源感官特征渐进偏移：50/50 棒与坚实度、脂肪感、硬度、弹性、脆性、粗糙感、干燥感及籽粒存在感强相关，提示结构致密、机械抗性强的基质；60/40 棒以黏结性和花生风味为主；75/25 棒则与草本风味和多汁感相关，反映植物性原料贡献更大及颗粒感。WHPBs 较高的 pH 可能影响风味平衡、增强火麻源化合物的草本感知，a_w 降低可能减少基质内水分可用性从而促成硬度和干燥感。由于 FP 小组为有经验评价员而非消费者，感官图谱应解释为配方间感知差异的表征而非消费者喜好、偏好或接受度的指标。

**讨论与结论** 讨论指出，本研究的局限性在于脂肪酸组成系依据原料谱估算而未经成品直接测定，pH 与 a_w 差异对产品稳定性的意义需货架期评价确认，水分迁移与水分结合机制未被直接研究，环境绩效未评估而需比较性生命周期评价，火麻籽的环境优势仅为文献推论。结论部分指出：以递增比例火麻籽对乳清基对照进行整体重构，导致棒体营养组成和感官特性发生显著变化；蛋白质含量由无火麻籽对照的 42.02 g/100 g 降至 75/25 配方的 35.19 g/100 g，但所有杂合配方均符合“高蛋白”声称条件，其必需氨基酸谱仍高于 FAO 成人参考模式；膳食纤维由 3.95 g/100 g 增至 9.03 g/100 g，总脂肪由 25.97 增至 33.78 g/100 g；估算脂肪酸组成亦随配方变化，SFAs 相对比例由 19.1% 降至 13.7%，PUFAs 由 23.3% 升至 54.7%。由于脂肪酸组成系由所分析原料谱估算而非直接测定，该结果需经直接脂质分析确认。感官分析可将 WHPBs 与无火麻籽对照区分：对照主要与巧克力相关属性关联，而重构棒则与更明显的质构和植物性属性关联；因未评价消费者接受度，这些感官差异不应被解释为偏好或感官品质改善的指标。总体而言，结果证明生产组合乳清蛋白、火麻籽和花生酱的杂合高蛋白棒是可行的，该途径得到组成更多样的食品基质，但蛋白质含量低于乳清基对照；研究结果应被解释为整体配方重构的结果而非火麻籽的孤立效应。后续研究应包括直接脂肪酸表征、蛋白质消化率、贮藏稳定性、消费者接受度及比较性环境评估。本研究基于组成分析和预测指数，无法得出功能功效或临床验证结论；尽管如此，研究所建立的概念与设计导向框架为未来实证工作奠定了基础，并支持将火麻战略性整合入动物蛋白基质，作为面向可持续性的食品创新的有前景路径。