咖啡银皮：肉类产业中使用的非传统天然抗氧化剂

《Applied Food Research》：Coffee Silverskin: nontraditional natural antioxidant for the meat industry

咖啡银皮作为天然抗氧化剂在香肠中的应用研究表明，其提取物和粉末能显著抑制脂质氧化，MDA值与抗坏血酸相当且低于对照组，同时保持质地稳定和较低的pH变化。研究还验证了咖啡银皮的高抗氧化容量（80.3%）和酚类物质含量，为可持续食品工业提供新思路。

　　咖啡果皮（Coffee Silverskin, CSS）作为咖啡烘焙过程中产生的副产品，具有显著的抗氧化潜力，因此被研究作为天然抗氧化剂的替代品，用于肉制品中。本研究探讨了将CSS以提取物和粉末形式添加到香肠制品中对肉制品品质的影响，包括抗氧化能力、脂肪氧化、颜色稳定性、质地变化以及感官评价。研究结果表明，CSS在抑制脂肪氧化方面表现出良好的效果，同时对肉制品的其他物理化学性质影响较小，为食品工业提供了一种可持续的天然抗氧化解决方案。

### 研究背景与意义

肉类和肉制品是人们日常饮食中重要的营养来源，富含蛋白质、氨基酸、维生素、矿物质和脂质等。然而，随着消费者对健康食品需求的增加，对减少脂肪、胆固醇、钠盐和亚硝酸盐含量的关注也不断提升。同时，人们越来越倾向于使用具有健康益处的添加剂，如天然抗氧化剂、益生菌和膳食纤维等。在肉制品加工过程中，氧化降解是一个关键挑战，它会改变产品的风味、香气、颜色、嫩度和营养成分，从而影响其品质和保质期。脂质氧化会产生有害物质，而蛋白质氧化则会影响肉制品的质地和口感。因此，使用抗氧化剂和抗菌剂是维持肉制品品质的重要手段。

尽管合成抗氧化剂（如TBHQ、BHA和BHT）在食品工业中广泛应用，但其健康和监管问题促使研究人员寻找天然替代品。植物来源的抗氧化剂在肉制品中被广泛研究，因为它们不仅有助于延缓腐败和不良风味的产生，还能减少有毒化合物如胆固醇氧化物和丙二醛（MDA）的生成。此外，植物提取物的使用符合“清洁标签”趋势，即消费者倾向于选择成分简单、来源天然的产品。食品工业正在探索植物副产品作为天然抗氧化剂的来源，特别是富含多酚的蔬菜、水果、香料、谷物和种子。通过再利用这些副产品，不仅可以提升食品质量，还能减少环境废弃物，实现资源的可持续利用。

### 咖啡果皮的特性与潜在应用

咖啡果皮是咖啡豆最内层的部分，约占咖啡豆总质量的4-5%。它含有丰富的多酚类物质，如绿原酸（chlorogenic acid）、咖啡酸（caffeic acid）、阿魏酸（ferulic acid）和对香豆酸（p-coumaric acid），这些化合物具有强大的抗氧化活性。此外，CSS还富含纤维（55%），包括可溶性（10%）和不可溶性（45%）纤维，以及碳水化合物（6%）、脂肪（6%）和蛋白质（19%）。这些成分使得CSS在食品工业中具有广泛应用的潜力，不仅可以作为抗氧化剂，还能用于烘焙产品中，替代部分面粉以提高膳食纤维含量。

然而，CSS在食品应用中也面临一些挑战，其中最主要的包括Ochratoxin A（OTA）污染和咖啡因含量。OTA是一种由霉菌（如Aspergillus ochraceus和Penicillium verrucosum）产生的霉菌毒素，可能对食品安全构成威胁。但通过适当储存（水活度低于0.7，相对湿度约14%），可以有效防止霉菌生长。此外，咖啡因的摄入量也需要严格控制，因为欧洲食品安全局（EFSA）建议普通人群每日咖啡因摄入量不超过400毫克，哺乳期女性则不超过200毫克。因此，在使用CSS作为食品原料时，必须对其安全性进行评估，确保符合相关法规要求。

### 实验设计与方法

本研究采用了四种香肠配方，分别代表对照组（无抗氧化剂）、对照组（添加0.5克/千克的抗坏血酸）、实验组（添加12.5毫升/千克的CSS提取物）和实验组（添加5克/千克的CSS粉末）。所有实验均在两次重复实验中进行，每个测量均在三组样本中进行，确保数据的可靠性和代表性。

在CSS提取物的制备过程中，使用了80%乙醇作为溶剂，在室温下进行浸泡，并在Vibramax 100离心机中以1050转/分钟的速度进行混合。提取液通过真空过滤后，在真空旋转蒸发仪中浓缩至完全去除溶剂。最后，将浓缩物稀释至50毫升，以备后续使用。而CSS粉末则通过Grindomix GM 200均质机进行研磨，并通过1毫米孔径的筛子进行筛分，以确保其细度和均匀性。

香肠的制作使用了猪肉肩肉和猪肉腹部肉，按照2:3的比例混合，并添加了胡椒、红椒粉、水和含0.3%亚硝酸钠的盐混合物。所有香肠样品在4°C条件下冷藏保存21天，并在第1、7、14和21天进行pH值、颜色、质地和MDA含量的测定。感官评价则在第7天和第21天进行，以评估消费者的接受度。

### 实验结果与分析

#### 抗氧化活性与多酚含量

CSS提取物的总抗氧化能力（TAC）达到了80.3%，而总多酚含量为10.6克/千克。这些结果表明，CSS含有丰富的抗氧化成分，能够有效延缓肉制品中的氧化反应。通过高效液相色谱-二极管阵列检测（HPLC-DAD）分析，CSS中主要的多酚类物质包括绿原酸（21.13毫克/千克）、新绿原酸（2.06毫克/千克）、隐绿原酸（2.51毫克/千克）以及4,5-二咖啡酰奎宁酸（3.69毫克/千克）和咖啡因（294.19毫克/千克）。这些化合物在其他研究中也得到了广泛报道，表明CSS具有良好的抗氧化潜力。

#### 脂肪酸组成

CSS的添加对香肠中的脂肪酸组成产生了显著影响。饱和脂肪酸（SFA）中，棕榈酸（C16:0）在添加CSS粉末的样品中含量明显降低，这可能与CSS中多酚类物质对脂肪氧化的抑制作用有关。单不饱和脂肪酸（MUFA）中，顺式油酸（C18:1）在CSS提取物处理的样品中表现出更高的稳定性，而多不饱和脂肪酸（PUFA）中，顺式亚油酸（C18:2）和α-亚麻酸（C18:3）的含量在CSS处理的样品中显著增加，表明CSS有助于维持这些重要脂肪酸的稳定性。

#### pH值变化

实验结果显示，所有样品的pH值在冷藏过程中均呈下降趋势，但不同处理组之间的差异并不显著。CSS提取物的添加在一定程度上降低了pH值，而CSS粉末的添加则在储存过程中表现出更高的pH稳定性。这种变化可能与肉制品中的蛋白质降解和乳酸菌生长有关。总体而言，CSS的添加并未对pH值产生显著负面影响。

#### 颜色稳定性

颜色分析显示，CSS的添加对香肠的颜色稳定性产生了一定影响。特别是在L*值（表示颜色的明暗程度）方面，添加CSS粉末的样品表现出更暗的颜色，这可能是由于CSS中的某些成分与肉制品中的色素发生了相互作用。然而，在a*和b*值（表示颜色的红绿和黄蓝成分）方面，CSS的添加并未引起显著变化。在感官评价中，CSS粉末的样品颜色评分较低，而CSS提取物的样品则受到更积极的评价，表明其在颜色方面更具接受性。

#### 氧化稳定性

MDA含量是衡量脂质氧化程度的重要指标。实验结果显示，CSS提取物和粉末均能有效降低MDA水平，其MDA值分别为0.144毫克/千克和0.143毫克/千克，与抗坏血酸处理组（0.139毫克/千克）相当，显著低于对照组（0.162毫克/千克）。这表明CSS具有良好的抗氧化效果，能够有效延缓肉制品的氧化过程，从而延长其保质期。此外，CSS的添加还提高了脂肪酸的稳定性，尤其是在多不饱和脂肪酸方面，显示出其在食品工业中的应用潜力。

#### 质地分析

质地分析（TPA）结果显示，CSS的添加对香肠的质地没有显著负面影响。所有处理组在储存期间的硬度、弹性和咀嚼性均保持稳定，且CSS提取物和粉末的样品在储存后期表现出与对照组相似的质地。此外，CSS粉末的样品在储存初期表现出更高的咀嚼性，但随着储存时间的延长，各组之间的差异逐渐缩小。这表明CSS的添加在一定程度上有助于维持香肠的质地特性，为食品工业提供了一种天然的抗氧化添加剂选择。

### 结论与展望

本研究结果表明，CSS作为一种天然抗氧化剂，具有显著的抗氧化能力，能够有效抑制肉制品中的脂质氧化，延长其保质期。同时，CSS的添加对香肠的质地和颜色影响较小，甚至在某些情况下表现出更好的质地稳定性和感官接受度。这些特性使得CSS成为一种具有应用潜力的“清洁标签”成分，有助于食品工业在满足消费者健康需求的同时，实现资源的可持续利用。

然而，CSS在食品应用中仍需进一步研究其安全性，特别是在OTA和咖啡因含量方面。此外，为了符合欧盟关于新型食品（Novel Food）的法规（EU）2015/2283，CSS的使用需经过欧洲食品安全局（EFSA）的安全性评估，并获得欧洲委员会的批准。未来的研究应进一步探讨CSS在不同肉制品中的应用效果，以及其对微生物稳定性和消费者接受度的影响。通过这些研究，CSS有望成为食品工业中一种重要的天然抗氧化剂，推动健康、可持续的食品创新。