咖啡果皮替代面粉制备饼干：对理化特性、感官品质及风味特征的影响

本研究针对咖啡加工副产物咖啡果皮(CP)利用率低的问题，创新性地将其作为面粉替代物应用于饼干制作。研究人员系统探究了不同CP添加量(2.5%-10%)及预处理方式(晒干/烘焙)对饼干总酚含量(TPC)、抗氧化活性(ABTS)、5-羟甲基糠醛(5-HMF)形成及风味特征的影响。结果表明5%CP添加量可显著提升饼干营养品质(TPC增加3.7倍)且感官接受度最佳，同时揭示了晒干CP在保留活性成分和降低有害物质方面的优势，为咖啡副产物高值化利用提供了新思路。

　　

咖啡作为全球第二大贸易商品，每年产生超过900万吨咖啡果皮(CP)，这些富含膳食纤维(13-21%)和多酚类物质(76.82 mg GAE/g)的副产物大多被直接丢弃，不仅造成资源浪费，其堆积还会引发环境问题。与此同时，现代消费者对功能性烘焙食品的需求日益增长，如何将农业副产物转化为高附加值食品原料成为研究热点。江苏大学食品与生物工程学院的研究团队独辟蹊径，首次系统评估了CP作为面粉替代物在饼干中的应用潜力，相关成果发表在食品领域权威期刊《LWT》上。

研究团队采用水油保持力(WHC/OHC)测定、电子鼻分析、顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用(HS-SPME-GC-MS)等技术，结合感官评价和质地分析，全面解析了CP饼干的品质特性。通过建立气味活性值(OAV)模型，精准识别了关键风味物质；采用高效液相色谱(HPLC)定量了潜在危害物5-HMF；并运用主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)实现了不同处理组饼干的精准区分。

3.1 水油保持特性

研究发现CP的添加显著提升了面粉体系的WHC（从2.56增至12.46 g/g）和OHC，这归因于CP中膳食纤维的多孔结构增加了油脂接触面积，为改善烘焙产品质构提供了理论依据。

3.2 CP浓度对饼干品质的影响

随着CP添加量从0%增至10%，饼干总酚含量(TPC)呈剂量依赖性增长，ABTS自由基清除能力提升4.83倍。但7.5%CP组5-HMF含量达7.27 μg/g，虽低于安全阈值(NOAEL的0.01%)，仍提示需控制添加量。电子鼻分析显示CP饼干富含硫化物(W1W传感器响应值高)和氮氧化物(W5S)，赋予产品独特风味。感官评价确定5%CP组综合评分最高，过高添加量会导致苦味和粗糙质地。

3.3 晒干与烘焙CP的对比

晒干CP饼干(SCPB)较烘焙CP饼干(RCPB)具有更低5-HMF含量(3.98 vs 5.02 μg/g)和更浅色泽(ΔE=11.32 vs 14.06)，但两者TPC和抗氧化活性无显著差异。GC-MS指纹图谱揭示SCPB中苯乙醛(蜂蜜香关键物质)含量较对照组提升1.82倍，显著高于RCPB(1.79倍)。

3.4 风味特征解析

通过OAV模型鉴定出22种关键风味物质，其中晒干CP饼干的壬酸(OAV=990)和2-戊基呋喃(OAV=55.17)贡献突出。异型环化合物如2-甲基吡嗪(爆米花香)和3-糠醛(焦糖香)在CP饼干中显著增加，这些物质主要源于美拉德反应中间产物的进一步转化。

该研究创新性地证实晒干CP作为面粉替代物的应用价值：在5%添加量下可实现营养强化(TPC 2.56 mg GAE/g)与感官品质的平衡，其特有的苯乙醛、呋喃类物质能赋予饼干蜂蜜、焦糖等愉悦风味。研究不仅为咖啡副产物高值化利用提供了技术路径，更建立了CP添加量与有害物质生成的量化关系，对开发新一代功能性烘焙食品具有重要指导意义。未来研究可进一步优化CP预处理工艺，在最大化保留活性成分的同时，抑制5-HMF等有害物质的形成。