利用脱脂安第斯羽扇豆和山核桃粕开发功能性早餐谷物：副产物高值化与挤出工艺优化研究

《Applied Food Research》：Andean lupin and pecan cake as sustainable ingredients in breakfast cereals: A by-product approach to functional food development

本研究针对市售挤压膨化零食高盐高糖、营养价值低的问题，通过D-optimal混料设计，将脱脂安第斯羽扇豆粉(DLP)和脱脂山核桃粉(DPP)与玉米糁(CG)复配，经双螺杆挤压加工开发出高蛋白、高纤维、富含酚类化合物(TPC)和抗氧化活性(ABTS、DPPH)的营养强化挤压膨化食品。结果表明，添加≤20% DLP和DPP可维持良好膨化度(ER>3.5)，显著改善产品营养成分和功能特性，感官评价显示适中添加量能提升接受度。该研究为谷物零食营养强化和农产品加工副产物高值化利用提供了新策略。

　　

随着全球人口增长和饮食结构变化，开发营养健康、方便快捷的食品已成为食品工业的重要方向。挤压膨化零食因其酥脆口感、易于储存和食用方便而广受欢迎，然而市售产品大多以精制谷物为主原料，存在高淀粉、高升糖指数、蛋白质和膳食纤维不足等问题，同时含有较高水平的盐、脂肪和糖，营养价值较低。另一方面，安第斯羽扇豆(Lupinus mutabilis)作为一种安第斯山区的传统豆类，蛋白质含量高且富含不饱和脂肪酸和矿物质，但因其含有生物碱需要脱苦处理，限制了其广泛应用。山核桃(Carya illinoinensis)营养丰富，但高油脂含量也影响了其在食品加工中的直接使用。如何充分利用这些营养价值高但存在加工难题的原料，成为研究人员关注的重点。

针对这些问题，来自秘鲁圣胡安包蒂斯塔私立大学的研究团队在《Applied Food Research》上发表了一项创新研究，他们采用机械脱脂处理得到脱脂安第斯羽扇豆粉(DLP)和脱脂山核桃粉(DPP)，将其与玉米糁(CG)复配，通过双螺杆挤压技术开发出了一系列营养强化型挤压膨化食品，不仅提高了产品的营养价值，还实现了农业加工副产物的高值化利用。

研究人员采用了多种关键技术方法开展本研究：首先通过机械压榨法对安第斯羽扇豆和山核桃进行脱脂处理，获得DLP和DPP；采用D-optimal混料设计方法，设计了11种不同DLP(0-20%)、DPP(0-20%)和CG(60-100%)配比的实验方案；使用同向双螺杆挤出机在严格控制工艺参数(喂料水分13%，螺杆转速365rpm，机筒温度100-150°C)下进行挤压加工；通过理化分析测定样品的营养成分、生物活性物质含量和抗氧化活性；采用质地剖面分析(TPA)和穿刺试验评估产品质地特性；运用高效液相色谱-二极管阵列检测法(HPLC-DAD)分析酚类物质组成；最后通过时间-强度感官评价(TDS)法和9点喜好度测试进行感官特性评价。

研究结果方面，在"3.1.近似化学成分"部分，研究人员发现DLP蛋白质含量高达60.43g/100g，DPP为36.38g/100g，均显著高于CG的11.90g/100g。添加DLP和DPP后，挤压产品的蛋白质含量提高到12.76-23.41g/100g，矿物质、脂肪和粗纤维含量也显著增加。特别值得注意的是，DPP显著提高了产品的总酚含量(TPC)、总缩合单宁(TCT)和抗氧化能力(ABTS、DPPH)。

在"3.2.脱脂安第斯羽扇豆(DLP)和山核桃(DPP)粉末添加对强化挤压产品膨化、水化和硬度特性的影响"部分，研究显示F5和F7等含有DLP和DPP混合物的样品保持了良好的膨化度(ER>3.5)，而单独添加DLP不超过14%或DPP不超过20%也能获得较好的膨化效果。水吸收指数(WAI)和水溶性指数(WSI)的变化表明，强化挤压产品的淀粉消化性可能降低，这对控制血糖有积极意义。

"3.3.强化挤压产品特性的主成分分析、热图和Pearson相关性分析"揭示了TPC、TCT与ABTS、DPPH抗氧化能力之间存在显著正相关(0.91<>

"3.4.添加脱脂安第斯羽扇豆(DLP)和山核桃(DPP)粉末的强化挤压产品的感官分析"结果表明，适量添加DLP和DPP能保持产品的脆性感，但过量DLP会引入苦味和异常风味。总体喜好度评价显示，F1(对照组)、F8和F7得分最高，而高DLP添加量的样品接受度较低。

"3.5.强化挤压产品的多响应优化"确定了两种最优配方：F3(0%DLP, 20%DPP, 80%CG)和F8(20%DLP, 6.7%DPP, 73.3%CG)，这两个配方在膨化度、蛋白质含量和硬度之间取得了最佳平衡。

在"3.6.优化挤压产品中的酚类化合物"部分，HPLC分析显示强化挤压产品的酚酸、黄酮和儿茶素 profile 显著改善。没食子酸增加了7-19倍，咖啡酸增加了152-326%，芥子酸增加了3-10倍，阿魏酸增加了9-26%。芦丁增加了5-7.4倍，儿茶素和(-)-表没食子儿茶素没食子酸酯也显著增加。

研究结论表明，通过添加脱脂安第斯羽扇豆和山核桃粉末，可以成功开发出营养强化型挤压膨化食品，蛋白质含量增加16-23.5%，纤维增加16-89%，脂质增加16-187%，矿物质增加12-90%。同时显著提高了酚类化合物、缩合单宁和抗氧化能力。从技术角度看，DLP和DPP添加量不超过20%时可以保持良好的膨化特性(ER>3.5)。感官评价表明，适量添加可以保持产品的接受度，但过量DLP会引入不良风味。

这项研究的重要意义在于：首先，为开发营养健康的新型挤压膨化食品提供了科学依据和技术方案；其次，实现了农业加工副产物(脱脂羽扇豆粕和山核桃粕)的高值化利用，符合循环经济理念；第三，产品具有较低的淀粉消化特性，可能有助于血糖管理；第四，丰富的酚类物质和抗氧化活性赋予了产品潜在的健康促进功能。该研究不仅为功能性食品开发提供了新思路，也为传统农产品的深加工和附加值提升开辟了新途径。