石莼(Ulva lactuca)提取物在糖果体系中的应用：一种可持续的天然色素化、抗氧化强化及糖霜(fondant)与蛋白霜(meringue)基质中感官优化的途径

《Food Science & Nutrition》：Ulva lactuca Extract in Confectionery Systems: A Sustainable Approach to Natural Pigmentation, Antioxidant Enrichment, and Sensory Optimization in Fondant and Meringue Matrices

　　

用海洋来源的可持续生物活性物质替代合成添加剂，是满足消费者对清洁标签(clean-label)及功能性糖果产品日益增长需求的关键步骤。本研究旨在考察绿藻石莼(Ulva lactuca)提取物作为天然着色剂及抗氧化剂在糖类糖果（糖霜fondant）及充气甜点（蛋白霜meringue）中的功能潜力。该绿藻宏体富含酚类化合物及色素，研究设置不同添加浓度以评估其对色度特性、抗氧化能力、理化稳定性、质构及感官接受度的影响。综合分析包括CIE Lab*测色法、干物质含量、水分活度(aw)、DPPH及ABTS自由基清除实验、总酚定量(Folin-Ciocalteu法)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、质构剖面分析(TPA)及喜好型感官评价。研究人员发现石莼提取物以剂量依赖方式显著提升了两种模型基质的总酚含量(TPC)及抗氧化活性。蛋白霜基质中酚类物质水平约提升7倍，在0.63%提取物添加量下达150.95 mg GAE/100 g干物质；ABTS及DPPH法测得最大抗氧化能力分别为33.42 μM TEAC/g干物质及53.28 μM TEAC/g干物质。色度向绿黄色偏移与叶绿素及类胡萝卜素特征相符，质构分析显示显著改变。感官评价确定了基质特异性最适阈值，糖霜表现出较高耐受性（最高达0.31%），而蛋白霜在0.08%–0.16%间能平衡强化与可接受性。总体而言，蛋白霜较糖霜基质表现出更优的功能表现，获得显著更高的酚类强化及抗氧化增幅。上述结果表明石莼(Ulva lactuca)提取物可作为糖类糖果中可持续的多功能配料，提供抗氧化强化及天然色素化。研究强调了通过控制浓度阈值来协调功能效益与感官品质的重要性，推动了清洁标签海洋源功能性食品的研发。

《石莼(Ulva lactuca)提取物在糖果体系中的功能应用研究——天然呈色、抗氧化强化与质构及感官优化》论文解读

本研究发表于《Food Science》。目前食品工业中糖果制品（如糖霜fondant和蛋白霜meringue）多依赖合成色素及抗氧化剂，而合成添加剂因潜在健康与生态风险受到监管限制与消费者排斥，开发植物或海洋来源的天然替代物成为趋势。绿藻石莼(Ulva lactuca)富含叶绿素、类胡萝卜素及酚类化合物，具备天然呈色与抗氧化潜力，但其提取物在高糖结晶基质（糖霜）与蛋白泡沫基质（蛋白霜）中的稳定性、质构干扰及感官影响尚缺乏系统研究。为此，研究人员以石莼乙醇提取物为对象，分别添加至糖霜（后热处理添加，0%–1.25% w/w）与蛋白霜（预烘焙添加，0%–0.63% w/w）中，系统评估其对该两类糖果模型的呈色效果、总酚含量(Total Phenolic Content, TPC)、抗氧化活性[ABTS及DPPH法，以Trolox当量抗氧化能力(TEAC)表示]、理化性质（干物质、水分活度a_w）、质构剖面分析(Texture Profile Analysis, TPA)及9点喜好标度感官评价的影响，并确定兼顾功能性与可接受性的最适添加量。

研究人员所用主要关键技术方法如下：采集土耳其?zmir湾石莼样品，经清洗、冷冻干燥、粉碎后采用超声辅助提取(Ultrasound-Assisted Extraction, UAE，40°C，乙醇溶剂含CaCO₃与焦性没食子酸抗氧化保护)制备提取物；按标准配方制备糖霜（煮糖至114°C冷却后混入提取物）与蛋白霜（提取物加入蛋清粉泡沫后105°C焙烤）；采用CIE Lab色空间测定颜色（计算总色差ΔE），真空烘箱法测干物质，Testo水分活度仪测a_w，80%甲醇提取样品中活性成分后以Folin-Ciocalteu法测TPC（mg GAE/100 g DM），ABTS^•+与DPPH自由基清除法测抗氧化活性（μM TEAC/g DM），质构仪进行TPA压缩测试，15人半训化评审团进行9点hedonic标度感官评定，辅以FT-IR与SEM表征原料官能团与微观形貌；数据经ANOVA及Duncan多重比较检验(p<0.05)。

3.1 Color Analysis of Fondant and Meringue Samples（糖霜与蛋白霜样品颜色分析）

糖霜中添加石莼提取物后L（明度）显著降低，a值负向增大（偏绿），b值增大（偏黄），总色差ΔE随浓度升高增大；0.31%添加量贮藏一月后a、b变化率<5%，色度较稳定。蛋白霜中L随提取物增加而降，a负向增强（绿调），b增大（黄调），ΔE递增；贮藏后L回升可能因色素降解或失水，但绿调(a)相对稳定，推测卵清蛋白网络对叶绿素具一定保护作用。两基质均实现明显绿黄色调着色，≤0.31%浓度有利于贮藏期色度稳定。

3.2 Dry Matter Content and Water Activity（干物质含量与水分活度）

糖霜干物质随提取物添加线性增加（90.71%→92.66%），a_w由0.81降至0.70，归因于提取物中非挥发性固形物及极性分子结合自由水。蛋白霜干物质微降（热加工致热敏物降解），但a_w亦从0.45降至0.30，表明提取物吸湿成分束缚了基质内自由水。两体系均符合各自常规a_w范围。

3.3 Total Phenolic Content in Sample Extracts（样品提取物中总酚含量）

糖霜TPC从空白0.80 mg GAE/100 g DM升至1.25%时的9.96 mg GAE/100 g DM，呈剂量依赖。蛋白霜TPC从19.13跃升至0.63%时的150.95 mg GAE/100 g DM（约7倍），差异源于蛋白霜为预加提取物且卵清蛋白可能通过氢键/疏水作用保护酚类并促进提取。表明石莼提取物可有效强化两类基质酚类含量，蛋白霜基质表现更突出。

3.4 Antioxidant Activity by DPPH and ABTS Assays（DPPH与ABTS法抗氧化活性）

糖霜ABTS-TEAC从571.30升至1391.67 μM/g DM（1.25%），DPPH-TEAC温和升至744.68 μM/g DM；ABTS响应更强提示亲水性酚类主导。蛋白霜ABTS-TEAC从17.84升至33.42 μM/g DM，DPPH-TEAC从8.37激增至53.28 μM/g DM（6.37倍），高浓度时脂溶性色素（类胡萝卜素、叶绿素衍生物）对DPPH贡献显著。两法互补证实提取物水溶性与脂溶性生物活性协同抗氧化。

3.5 Baking Yield（焙烤得率）

蛋白霜焙烤得率随提取物添加显著下降（77.25%→69.66%），归因于酚类与卵清蛋白作用致泡沫稳定性降低、气室塌陷及蒸发加剧。

3.6 Volume Index（体积指数）

蛋白霜体积指数随提取物浓度升高显著减小（319.03→88.43），高浓度(≥0.31%)时蛋白网络受扰限制烤箱膨胀(oven spring)，偏离传统疏松结构。

3.7 Texture Profile Analysis（质构剖面分析）

糖霜硬度先微升后降，弹性(cohesiveness)、咀嚼性(chewiness)、回弹(resilience)随提取物浓度递减，说明提取物多糖/酚类干扰蔗糖结晶及氢键网络。蛋白霜硬度在≤0.31%保持稳定，0.63%时骤降（1776→963 g），伴随脆性(fracturability)、胶黏性(gumminess)、咀嚼性降低，系酚-蛋白相互作用（干扰氢键/二硫键）及亲水组分保水软化所致。

3.8 Sensory Evaluation（感官评价）

评分随提取物浓度升高下降。糖霜0.31%组整体可接受性仍>7.0（9分制），达可接受平衡；蛋白霜≤0.16%组可接受性尚可，≥0.31%时色泽过深、海腥味明显、质构变软致评分显著跌降。确定糖霜最适添加量为0.31%，蛋白霜为0.08%–0.16%。

3.9 Structural Characterization via FT-IR Spectroscopy（傅里叶变换红外光谱结构表征）

干石莼样品FT-IR于3400 cm^?1（—OH伸缩）、1650 cm^?1（COO^?不对称伸缩）、1250 cm^?1（S=O硫酸酯伸缩，证实石莼聚糖ulvan特征）、1000–1200 cm^?1（C—O—C糖苷键）显示典型酚类与硫酸化多糖官能团，为抗氧化及基质相互作用提供分子基础。

3.10 Microstructural Analysis Using Scanning Electron Microscopy (SEM)（扫描电镜微观结构分析）

石莼具不规则皱褶、纤维状及微孔表面形貌，大比表面积利于生物活性物释放与基质结合，与高提取效率及功能表现相符。

讨论与结论翻译：

本研究成功证明石莼(Ulva lactuca)提取物可作为糖霜与蛋白霜中可持续的多功能生物活性配料。虽最高测试浓度（糖霜1.25%、蛋白霜0.63%）获最大抗氧化、酚类强化及绿色呈色，但引发显著感官与质构劣变。因此确定较低添加水平——糖霜0.31%、蛋白霜0.16%（上限0.16%为佳）——为最适阈值，可在最大化健康促进功能与维持高消费者整体可接受性（色泽、风味、质构）间取得平衡。未来需关注超声辅助提取的工业化连续流放大、长期货架期化学与微生物稳定性、微胶囊包埋及风味掩蔽（如香荚兰或柑橘提取物）以推进其在清洁标签功能性食品中的实际应用。