《Journal of Food Composition and Analysis》：Impact of Extraction Methods on the Determination of Protein, Fat, and Carbohydrate Content in Long-Life Plant-Based Milk Alternatives
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为解决不同萃取方法效率不明导致植物奶成分分析结果差异的问题，研究人员系统评估了超速离心、Carrez试剂、乙酸/甲醇、pH基萃取及甲醇/氯仿五种方法对四种奶（大豆、杏仁、燕麦、牛乳）主要成分的提取效果。结果表明，没有任何一种方法能完全萃取蛋白质、糖或脂肪；甲醇/氯仿法对蛋白质回收率最高（~93%），超速离心和Carrez法的清相对糖回收最佳（~80%），Carrez和乙酸/甲醇法的沉淀相脂肪回收率最高。此研究强调了建立标准化萃取方案以确保营养标签准确性的重要意义。
近年来，全球植物基奶替代品市场持续增长，预计2025年将超过210亿美元。这些产品为乳糖不耐受者、关注畜牧业环境影响者及特定饮食偏好者提供了多样选择。然而，一个关键挑战随之而来：这些植物奶包装上的营养成分信息，其准确性究竟有多高？为了确保产品符合法规并满足消费者对营养信息的期待，制造商需要对其成分进行精准分析。这其中，对蛋白质、脂肪和碳水化合物三大核心成分的测定是基础。在分析前，通常需要使用萃取方法将特定分子从复杂的奶基质中分离出来，以减少干扰。但问题是，不同的萃取方法效率如何？它们真的能像文献中常假设的那样，将目标成分完全提取出来吗？目前，学界还缺乏对动物奶与植物奶主要成分萃取方法的系统性比较研究。因此，来自澳大利亚ARC生物活性物质促进培训中心的研究团队在《Journal of Food Composition and Analysis》上发表了一项研究，旨在探究不同萃取方法如何影响最终测定的成分含量，并寻找最有效的分析方法。
为了回答这些问题，研究人员创造了一种已知理论成分的参考豆奶，并对其应用了五种萃取方法（一种物理方法：超速离心；四种化学方法：Carrez试剂法、乙酸/甲醇法、pH基萃取法、甲醇/氯仿/水法），对四种市售长保质期奶（豆奶、杏仁奶、燕麦奶、全脂牛奶）进行了处理。研究团队运用了多种分析技术来鉴定和量化萃取物：使用动态光散射（DLS）进行颗粒表征；使用带有示差折光检测器和紫外检测器的体积排阻色谱（SEC-RID/UV）分析溶液中糖的尺寸；使用改良的Bradford法测定可溶性蛋白含量；使用气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析衍生化的脂肪酸（关联为脂肪含量）；使用高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测（HPAEC-PAD）定量糖分；使用傅里叶变换红外光谱（FTIR）进行分子指纹图谱分析。
研究结果
3.1. 奶成分萃取：视觉表征
萃取前，所有奶品均为浑浊液体。每种奶和萃取方法都产生了两个或三个视觉上不同的相。例如，超速离心产生了三层：顶部的灰白色圆盘（推测为脂肪）、中间的有色清相和底部可见的沉淀（在豆奶和牛奶中）。化学澄清法则通常产生上清液和沉淀两相。这些视觉差异初步揭示了不同方法对奶中各组分的分离效果各不相同。
3.2. 颗粒大小分析：超速离心与未离心的奶
DLS分析显示，超速离心将奶中颗粒尺寸减少至约200-250纳米，而未离心的奶颗粒尺寸在300-600纳米范围。其他方法产生的溶液要么散射颗粒太少，要么吸收/聚集过度，表明在样品制备过程中颗粒结构已被破坏或去除。
3.3. 奶的成分分析
3.3.1. 参考豆奶
对参考豆奶的分析是评估萃取效率的关键。结果显示，甲醇/氯仿法萃取的蛋白质（以BSA为标准）回收率约为87%，意味着约13%的蛋白质未被检测到，部分原因可能是使用BSA作为标准会低估约10%的豆奶蛋白含量。Carrez法对蔗糖的回收率约为78%，对麦芽糊精的回收率更低（约26%以葡萄糖和麦芽糖形式检出）。甲醇/氯仿-超声-过滤法对脂肪的回收率约为93%。
3.3.2. SEC-RID/UV分析甲醇/氯仿萃取物中的低蛋白奶
对低蛋白的杏仁奶和燕麦奶的甲醇/水相进行SEC-UV分析发现，除了糖峰外，还存在蛋白质和芳香族氨基酸的信号，表明有机溶剂可能使蛋白质变性降解为可溶于甲醇/水相的小分子，这可能对糖的定量分析产生干扰。
3.3.3. 清相/浊相及沉淀的红外光谱分析
ATR-FTIR（衰减全反射傅里叶变换红外光谱）图谱证实，所有沉淀相中都不同程度地含有蛋白质（酰胺I和II带）、脂肪（C-H伸缩振动）和碳水化合物（C-O/C-C伸缩振动）的特征峰，而上清液中通常缺少这些特征峰，表明目标分子并未完全进入预期的相中。
3.4. 市售奶的成分分析
研究人员将四种萃取方法（超速离心、Carrez、乙酸/甲醇、pH萃取）应用于四种商业奶品，并分析了其清相及部分浊相/沉淀相的成分。他们根据参考豆奶的回收率计算了理论最大值，并将实际测量值与估算回收率进行了比较。
3.4.1. 蛋白质含量
甲醇/氯仿/水法将大部分蛋白质提取到清相中，估算回收率最高（约93%）。超速离心的沉淀相也可能有效保留蛋白质，但回收率因奶品而异。Carrez、乙酸/甲醇和pH萃取法在清相和沉淀相中检测到的蛋白质都很少或没有，部分原因是蛋白质提取效率低，也可能与试剂导致蛋白质降解有关。
3.4.2. 糖含量
超速离心的清相和Carrez法的清相对所有奶品的糖回收率都最接近且最稳定（约80%，与参考豆奶的蔗糖回收率一致）。其他方法对糖的回收率较低且在不同产品间变化较大。研究还发现，Carrez澄清后的溶液在冷藏3天后底部会出现白色沉淀，红外光谱证实其主要成分是糖，这提示了糖分析应在Carrez萃取后3天内进行的重要性。
3.4.3. 脂肪含量
只有甲醇/氯仿-超声法能将脂肪保留在清相中，并作为参考标准。pH萃取法的浊相也含有类似的脂肪含量。Carrez和乙酸/甲醇法的清相几乎不含脂肪。然而，这两种化学方法的沉淀相却测得了异常高的脂肪回收率（甚至超过100%），这可能意味着存在污染或方法假象。对Carrez和乙酸/甲醇法水溶液的脂肪酸谱分析显示，植物奶中 shorter-chain fatty acids（短链脂肪酸） (C12:0和C14:0) 占主导，这与它们更大的水溶性一致，而牛奶清相中 longer-chain fatty acids（长链脂肪酸） (C20:0和C20:1) 含量更高。
研究结论与讨论
本研究全面比较了五种萃取技术用于分析动物奶和植物基奶替代品中蛋白质、糖和脂肪的效果。一个核心发现是，没有一种方法能够完全提取出奶中的所有目标成分。这直接挑战了文献中常默认的“100%回收率”假设，尤其是在植物奶这种复杂基质中。
研究指出，最佳方法的选择取决于目标成分：甲醇/氯仿法的清相和超速离心的沉淀相能获得最好的蛋白质测量结果（约93%回收率）；Carrez法和超速离心法的清相最适合单糖和双糖的测定（回收率约80%）；而脂肪含量则更多地从Carrez和乙酸/甲醇法产生的沉淀相中测得，但需警惕可能的高估风险。
这些结果强调了在奶成分分析中选择和解释萃取方法时必须格外谨慎。Carrez法能有效去除脂肪和蛋白质（后者可能是通过降解而非沉淀），并能获得高重现性的糖含量结果，但其试剂（含氰化物）的毒性是实际应用中需要考虑的环境和安全问题。乙酸/甲醇法可作为替代，但甲醇本身也具有危险性。pH分离法耗时较长（24-48小时）。超速离心法在设备可用的情况下，为蛋白质和糖的分析提供了一种相对安全且有效的替代方案。
为了未来改进，研究者建议可探索使用脂肪酶和蛋白酶等酶进行顺序萃取以提高纯度，采用内标法来校正萃取损失，或尝试增加固液比、接触时间以及使用微波、超声波等非热萃取技术来提高得率。
总之，这项研究揭示了植物基长保质期奶替代品中蛋白质、糖和脂肪萃取方法存在的显著变异性。它明确指出了一个迫切需求：必须建立标准化的分析流程，并针对特定的萃取方法和奶品类型确定其回收率，以确保不同实验室内部及之间的结果具有可比性和重现性。唯有如此，生产商才能为消费者和监管机构提供准确可靠的营养信息，而这正是食品标签公信力的基石。
