《Foods》：Comparative Evaluation of Artemisia-ZnO NPs and Chemically Synthesized ZnO NPs in Kefir: Effects on Quality and Probiotic Viability
本研究旨在开发一种富含豌豆蛋白和椰奶粉的喷雾干燥芝麻酱基粉末，并依据标准化INFOGEST（体外静态胃肠消化模型）方案，全面表征其植物源生物活性组成、抗氧化潜力、营养特性及生物可及性（bioaccessibility）。研究人员通过微射流（microfluidization）制备了含芝麻酱（50%）、豌豆蛋白（30%）和椰奶粉（20%）的稳定水包油型乳液，并经喷雾干燥（spray drying）转化为粉末。所得粉末表现出可观的总酚含量（total phenolic content, TPC）和抗氧化活性，同时具有独特的氨基酸和脂肪酸谱。模拟胃肠消化显著改变了酚类谱和抗氧化能力，而数种关键生物活性化合物在肠组分中显示出可测的体外生物可及性。该配方还含有高水平的蛋白质（52.69%）、脂质（26.42%）和膳食纤维（8.28%），且水分含量低（2.28%）。磷、钾、钙和镁为主要矿物质，油酸和亚油酸为主要脂肪酸。总体而言，所开发的喷雾干燥芝麻酱基粉末代表了一种兼具抗氧化潜力与必需营养素生物可及性的营养价值丰富的植物源功能性配料（plant-derived functional ingredient）。
**论文解读**
**一、研究背景与科学问题**
芝麻（Sesamum indicum L.）作为营养密集型植物资源，其种子富含优质蛋白质、膳食纤维、不饱和脂肪酸、维生素、矿物质及多种抗氧化植物化学物，在功能性食品开发中具有重要价值。芝麻酱（tahini）是由焙炒脱皮芝麻籽制成的传统糊状食品，浓缩了芝麻的营养与生物活性成分，包括芝麻素（sesamin）、芝麻林素（sesamolin）和芝麻酚（sesamol）等木脂素类化合物，这些成分与抗氧化、抗炎和心血管保护活性相关。
然而，将芝麻酱纳入粉末食品体系面临显著的技术挑战。其高脂含量和黏稠半固态结构在与蛋白质和碳水化合物丰富的配料复合时，可能导致物料均一性差、物理稳定性不足，并影响喷雾干燥（spray drying）效果——表面脂肪失控和水分去除不充分可能损害粉末的流动性、润湿性、分散性和氧化稳定性。此外，干燥过程中的热暴露可能损害敏感的生物活性化合物，进而影响其保留率和胃肠生物可及性（bioaccessibility）。已有研究多集中于芝麻油粉末、芝麻蛋白基包埋体系、Pickering乳液等，而将微射流（microfluidization）与喷雾干燥顺序应用于完整的芝麻酱基蛋白强化配方尚缺乏系统探索。同时，生物活性化合物在加工和消化过程中的归宿也是功能粉末开发中不可回避的关键问题。
鉴于此，本研究开发了一种新型芝麻酱基植物蛋白配方（芝麻酱50%、豌豆蛋白30%、椰奶粉20%），经微射流和喷雾干燥顺序加工后，系统评价了所得粉末的营养组成、酚类化合物谱（phenolic profile）、抗氧化能力，并采用标准化INFOGEST体外静态胃肠消化方案考察其在模拟消化各阶段的变化及潜在生物可及性。
**二、主要技术方法**
研究人员采用微射流技术（M-110Y型高压微射流仪，1200 bar条件下循环3次）制备水包油型乳液，随后通过小型实验室喷雾干燥器（B-290型，进口温度160°C，出口温度75°C）将微射流处理后的物料直接转化为粉末。采用INFOGEST标准化体外静态胃肠消化方案模拟口腔、胃和肠三个消化阶段，消化后通过透析分离获得可透析肠组分（IN相，代表潜在可吸收部分）和不可透析组分（OUT相），并计算生物可及性指数（BI）。通过AOAC标准方法进行近似组成分析，采用微波辅助酸消解-原子吸收分光光度法测定矿物质含量，Folin-Ciocalteu法测定总酚含量（TPC），CUPRAC、ABTS
•+和FRAP三种方法评价抗氧化能力，超快速液相色谱（UFLC）进行氨基酸分析，高效液相色谱-二极管阵列检测器（HPLC-DAD）鉴定和定量酚类化合物，气相色谱-火焰离子化检测器（GC-FID）分析脂肪酸谱。
**三、主要研究结果**
**3.1 近似组成**：喷雾干燥粉末成功整合了各配料的营养特征，蛋白质含量达52.69%，脂质26.42%，粗纤维8.28%，碳水化合物6.95%，水分仅2.28%。芝麻酱贡献了高脂质（52.53%）和蛋白（21.84%），豌豆蛋白粉蛋白质含量最高（81.30%）为主要蛋白源，椰奶粉则以脂质（50.02%）和碳水化合物（40.07%）为主。低水分含量对粉末的理化稳定性、脂质氧化控制及微生物安全性具有重要意义。
**3.2 色度特性**：芝麻酱因焙炒产生的非酶褐变反应呈现最低亮度（L*值），椰奶粉显示最高亮度。喷雾干燥粉末呈现中间水平的L*、a*和b*值，表明配方效应在最终色泽形成中发挥了重要作用，所选喷雾干燥条件有效避免了过度褐变，粉末具有适合多种食品应用的良好外观。
**3.3 矿物质含量**：芝麻酱是配方中的主要矿物质来源，富含磷、钾、钙和镁。喷雾干燥粉末中磷含量最高，其次为钙、钾和镁，微量元素铁、锌、锰和铜均有检出。模拟胃肠消化后，肠组分中所有矿物质浓度显著降低，反映了基质中矿物的不完全释放和溶解。铁在消化后表现出最高的生物可及性。矿物质的生物可及性受蛋白质、膳食纤维及植酸盐（phytates）与二价/三价阳离子螯合作用的综合影响。
**3.4 脂肪酸组成**：芝麻酱脂肪酸谱以亚油酸（43.73%）和油酸（42.53%）为主，椰奶粉以月桂酸（74.28%）为主，豌豆蛋白粉的残留脂质以亚油酸（48.45%）为主。喷雾干燥粉末呈现中间型脂肪酸谱，油酸（37.85%）和亚油酸（34.65%）仍为主要不饱和脂肪酸，月桂酸（12.43%）为主要饱和脂肪酸。模拟消化后，饱和脂肪酸（棕榈酸、辛酸、月桂酸、肉豆蔻酸和硬脂酸）的生物可及性普遍高于不饱和长链脂肪酸，提示分子链长和不饱和度通过影响脂肪酶水解、增溶及混合胶束（mixed micelles）形成而调控消化行为。
**3.5 氨基酸组成**：豌豆蛋白粉贡献了最高浓度的多数必需氨基酸，尤其是L-赖氨酸、L-亮氨酸、L-异亮氨酸、L-缬氨酸和L-苏氨酸，与芝麻蛋白形成氨基酸互补。喷雾干燥粉末保留了所有主要氨基酸，消化后IN相中L-赖氨酸和支链氨基酸（亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸）表现出相对较高的生物可及性。氨基酸生物可及性的差异不仅反映其内在特性，还与蛋白质结构、基质相互作用及消化条件密切相关。
**3.6 总酚含量与抗氧化活性**：喷雾干燥粉末的TPC（53.47 mg GAE/100 g）明显高于芝麻酱原料（24.77 mg GAE/100 g），提示配方复合和加工可能提高了酚类化合物的可提取性。粉末的ABTS
•+（40.67 mg TE/g）和FRAP（53.80 μmol Fe
2+/g）活性最高，芝麻酱的CUPRAC活性（41.30 μmol TE/g）最高，表明抗氧化反应具有测定方法依赖性。消化过程中，口腔阶段TPC和抗氧化活性急剧下降，胃和肠阶段部分恢复，但始终低于未消化粉末水平。OUT相抗氧化活性普遍高于IN相，说明相当比例的抗氧化活性物质仍与不可透析基质结合。TPC的生物可及性指数为44.32%。
**3.7 酚类化合物谱**：芝麻酱以没食子酸（gallic acid，119.34 μg/g）为主，豌豆蛋白粉以苯甲酸（benzoic acid，879.68 μg/g）为主并含有槲皮素（quercetin）、丁香酸（syringic acid）和阿魏酸（ferulic acid），椰奶粉则贡献了阿魏酸和苯甲酸。喷雾干燥粉末中苯甲酸（137.84 μg/g）和没食子酸（68.35 μg/g）为主要酚类化合物。模拟消化后IN相中各化合物浓度普遍降低，(+)-儿茶素生物可及性最高（53.59%），其次为槲皮素（49.47%）、丁香酸（40.33%）和没食子酸（39.11%），而阿魏酸、咖啡酸（caffeic acid）和香草酸（vanillic acid）的生物可及性较低，体现出酚类化合物消化行为的显著个体差异性。
**四、讨论总结与研究结论**
综上所述，本研究表明所开发的喷雾干燥芝麻酱-豌豆蛋白-椰奶复合粉末成功整合了三种植物源配料的营养和植物化学特性，形成了具有多样化蛋白质、氨基酸、脂肪酸、矿物质和酚类化合物组成的植物基功能性配料。芝麻酱对配方的脂质、矿物质和酚类特征贡献显著，豌豆蛋白则对蛋白质和氨基酸谱的贡献尤为突出。模拟胃肠消化后，矿物质、氨基酸、脂肪酸和酚类化合物的生物可及性指数呈现成分依赖性差异，(+)-儿茶素在鉴定酚类中生物可及性最高，抗氧化活性在OUT相中普遍高于IN相。上述结果证实了该配方中营养成分和生物活性化合物在体外消化条件下的可测生物可及性，但由于研究未设置非微射流或非喷雾干燥的加工对照，不能将观察到的效应单独归因于微射流或喷雾干燥。未来研究应纳入合适的加工对照、储存稳定性、复溶分散性、感官评价以及细胞或体内模型，以进一步明确该配方的技术性能和生理学相关性。论文解读内容如下：
**一、研究背景与存在的问题**
芝麻（*Sesamum indicum* L.）作为营养密集型植物资源，其种子富含优质蛋白质、膳食纤维、不饱和脂肪酸、维生素、矿物质及多种抗氧化植物化学物，在功能性食品领域具有重要应用潜力。芝麻酱（tahini）是由焙炒脱皮芝麻籽制成的传统糊状食品，浓缩了芝麻的营养与生物活性成分，包括芝麻素（sesamin）、芝麻林素（sesamolin）和芝麻酚（sesamol）等木脂素类化合物，这些成分被认为与抗氧化、抗炎和心血管保护活性有关。然而，芝麻酱的高脂含量（约52%）和黏稠半固态结构使其纳入粉末食品体系面临显著的技术障碍，具体表现为物料均一性差、物理稳定性不足，以及在喷雾干燥（spray drying）过程中因表面脂肪失控和水分去除不充分导致的粉末流动性、润湿性、分散性和氧化稳定性受损。此外，热暴露可能损害敏感的生物活性化合物，影响其保留率及后续胃肠生物可及性（bioaccessibility，指食物基质中某种成分经消化后释放到可吸收组分中的比例）。已有研究多集中于芝麻油粉末、芝麻蛋白基包埋体系或Pickering乳液等，而将微射流（microfluidization，一种利用高压产生强剪切力和空穴效应以减小粒径并改善乳液稳定性的技术）与喷雾干燥顺序应用于完整的芝麻酱基蛋白强化配方的研究报道十分有限。同时，植物源配料中生物活性化合物在加工和胃肠道消化过程中的结构稳定性、释放行为和潜在生物可及性是功能粉末开发中亟需系统评价的关键科学问题。
**二、研究内容与重要意义**
研究人员开发了一种由芝麻酱（50%）、豌豆蛋白（pea protein，30%）和椰奶粉（coconut milk powder，20%）组成的新型植物基配方，经微射流和喷雾干燥顺序处理后，全面评价了所得粉末的营养组成、矿物质谱、氨基酸谱、脂肪酸谱、酚类化合物谱（phenolic profile）、总酚含量（total phenolic content, TPC）和抗氧化能力，并采用标准化INFOGEST（体外静态胃肠消化模型）方案考察了上述指标在模拟口腔、胃和肠消化阶段中的动态变化以及终末可透析肠组分（IN相）中的生物可及性。该研究的主要意义在于：（1）首次将三种具有营养和功能互补性的植物源配料（芝麻酱作为脂质和芝麻生物活性物质基质、豌豆蛋白作为高纯度蛋白源和界面稳定剂、椰奶粉提供额外固形物和感官特性）通过顺序加工路线整合为一种可喷雾干燥的均一配方；（2）系统揭示了该复合粉末在消化过程中的多维度成分变化规律和组分依赖性生物可及性差异，为植物基功能性配料（plant-derived functional ingredient）的开发提供了数据和理论基础。
**三、主要技术方法**
配方制备采用微射流技术（M-110Y型高压微射流仪，1200 bar条件下循环3次）获得水包油型乳液，随后直接进入小型喷雾干燥器（B-290型，进口温度160°C，出口温度75°C，两流体喷嘴0.7 mm，进料速率6.5 mL/min，空气流量600 L/h）转化为粉末。体外消化采用INFOGEST标准化静态方案，依次模拟口腔、胃和肠三相消化，消化结束后经透析膜分离获得可透析肠组分（IN相）和不可透析组分（OUT相）。成分分析方面：近似组成依据AOAC标准方法，矿物质经微波辅助酸消解后以原子吸收分光光度法测定，TPC采用Folin-Ciocalteu法，抗氧化活性分别以CUPRAC（铜离子还原能力）、ABTS
•+自由基清除和FRAP（铁离子还原能力）三种互补方法评价，氨基酸经酸碱水解和柱前衍生化后以超快速液相色谱（UFLC）荧光检测定量，酚类化合物经HPLC-DAD（高效液相色谱-二极管阵列检测器）在C18反相柱上梯度洗脱分离并以外标法定量，脂肪酸经索氏提取和甲酯化后以GC-FID（气相色谱-火焰离子化检测器）在DB-23毛细管柱上分析。
**四、主要研究结果**
**4.1 近似组成（Proximate Composition）**
喷雾干燥粉末的蛋白质含量为52.69%，脂质26.42%，粗纤维8.28%，碳水化合物6.95%，水分仅2.28%。芝麻酱贡献了高脂质和蛋白含量，豌豆蛋白粉蛋白质含量达81.30%为主要蛋白源，椰奶粉则以脂质（50.02%）和碳水化合物（40.07%）为主。低水分含量对粉末的储存稳定性和微生物安全性具有重要意义。
**4.2 色度特性（Color Characteristics）**
芝麻酱因焙炒引发的非酶褐变呈现最低亮度值（L*），椰奶粉亮度最高。喷雾干燥粉末的L*、a*（红绿轴）和b*（黄蓝轴）值均处于中间水平，表明配方复合和基质形成对色泽的贡献大于热降解，所选干燥条件有效抑制了过度褐变。
**4.3 矿物质含量（Mineral Content）**
芝麻酱是配方中磷、钾、钙、镁的主要来源。喷雾干燥粉末中磷含量最高，钙、钾、镁次之，铁、锌、锰、铜均有检出。模拟消化后IN相中各矿物质浓度显著降低，其中铁的生物可及性相对最高，矿物质释放受蛋白质、膳食纤维和植酸盐（phytates）螯合作用的综合影响。
**4.4 脂肪酸组成（Fatty Acid Composition）**
芝麻酱以亚油酸（43.73%）和油酸（42.53%）为主，椰奶粉以月桂酸（74.28%）为主，豌豆蛋白粉残留脂质以亚油酸（48.45%）为主。粉末中油酸（37.85%）和亚油酸（34.65%）仍为主要不饱和脂肪酸，月桂酸（12.43%）为主要饱和脂肪酸。消化后饱和脂肪酸的生物可及性普遍高于不饱和长链脂肪酸，提示链长和不饱和度通过影响脂肪酶水解和混合胶束（mixed micelles）形成而调控消化行为。
**4.5 氨基酸组成（Amino Acid Composition）**
豌豆蛋白粉贡献了最高浓度的多数必需氨基酸（L-赖氨酸、L-亮氨酸、L-异亮氨酸、L-缬氨酸和L-苏氨酸），与芝麻蛋白形成营养互补。消化后IN相中L-赖氨酸和支链氨基酸的生物可及性相对较高，但氨基酸回收率的差异同时受蛋白质结构、基质相互作用和消化条件影响。
**4.6 总酚含量与抗氧化活性（TPC and Antioxidant Activities）**
粉末TPC（53.47 mg GAE/100 g）显著高于芝麻酱原料（24.77 mg GAE/100 g），ABTS
•+（40.67 mg TE/g）和FRAP（53.80 μmol Fe
2+/g）活性最高。消化过程中口腔阶段各指标急剧下降，胃和肠阶段部分回升但始终低于未消化水平。OUT相抗氧化活性普遍高于IN相，TPC生物可及性指数为44.32%，表明相当比例的抗氧化活性物质仍与不可透析基质结合。
**4.7 酚类化合物谱（Phenolic Acid Profile）**
芝麻酱以没食子酸（gallic acid，119.34 μg/g）为主，豌豆蛋白粉以苯甲酸（benzoic acid，879.68 μg/g）和槲皮素（quercetin）为主，椰奶粉贡献了阿魏酸（ferulic acid）和苯甲酸。粉末中苯甲酸（137.84 μg/g）和没食子酸（68.35 μg/g）含量最高。消化后(+)-儿茶素（(+)-catechin）生物可及性最高（53.59%），其次为槲皮素（49.47%）、丁香酸（syringic acid，40.33%）和没食子酸（39.11%），阿魏酸、咖啡酸（caffeic acid）和香草酸（vanillic acid）的生物可及性较低，呈现显著的化合物特异性差异。
**五、讨论总结与研究结论**
综上所述，本研究成功开发了一种兼具多样化营养组成和可测体外生物可及性的喷雾干燥芝麻酱基植物蛋白粉末。配方的营养和植物化学特征主要取决于三种原料的互补贡献——芝麻酱主导了脂质、矿物质和酚类特征，豌豆蛋白决定了蛋白质和氨基酸谱，椰奶粉提供了固形物和中链饱和脂肪酸。模拟胃肠消化后，各成分的生物可及性指数呈现明显的组分依赖性差异：(+)-儿茶素在酚类中生物可及性最高，铁在矿物质中生物可及性相对最高，饱和脂肪酸的生物可及性普遍优于不饱和长链脂肪酸，抗氧化活性在OUT相中系统性地高于IN相。上述结果表明，该配方的胃肠行为和体外生物可及性受到化合物内在特性、食品基质组成和消化条件三方面因素的综合调控。由于研究未设置非微射流或非喷雾干燥的加工对照，不能将观察到的效应单独归因于某一加工单元。原文研究结论明确指出："该粉末代表了一种营养和植物化学组成多样化的植物基配方，在模拟胃肠消化后表现出可测的体外生物可及性；未来研究应纳入合适的加工对照、储存稳定性、复溶分散性、感官评价以及细胞或体内模型，以进一步明确其技术性能和生理学相关性。"这些结论为后续的功能性植物基粉末研发提供了扎实的数据基础和明确的研究方向。
