《JOURNAL OF FOOD QUALITY》:Valorisation of Cashew Apple Pomace Into Composite Bread Flour: Polynomial Regression Modelling of Nutritional Quality, Physical Properties, Colour and Acceptability
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腰果苹果果渣(cashew apple pomace)是从腰果树(Anacardium occidentale L.)果实榨汁后剩余的纤维质残渣,是西非地区普遍存在但大部分被废弃的营养丰富型农业食品废弃物。本研究将腰果苹果果渣粉(CAPF)以0%、5%、10%
腰果苹果果渣(cashew apple pomace)是从腰果树(Anacardium occidentale L.)果实榨汁后剩余的纤维质残渣,是西非地区普遍存在但大部分被废弃的营养丰富型农业食品废弃物。本研究将腰果苹果果渣粉(CAPF)以0%、5%、10%和15%的替代水平部分替代小麦粉制作复合面包,并对其近似组成为基础的特征指标、物理品质(比容与质构剖面)、CIELAB仪器色泽、矿物质含量(Ca、K、Mg、Fe、Na、P和Zn)、缩合单宁含量以及感官接受度(n=20,半 trained 感官评价人员)采用五点享乐量表(1=不喜欢;3=既不喜欢也不讨厌;5=非常喜欢)进行了表征。研究人员对四个配方均值拟合了多项式与线性回归模型,并仅将其作为所研究0%–15%范围内观测趋势的描述性总结;有限的设计规模不支持推断性结论或超出该范围的推断。CAPF(水分8.62%,粗纤维28.42%,缩合单宁482.4 mg CE/100 g DW)使面包蛋白质(+13.2%)、粗纤维(+63.6%)、铁(+61.1%)和锌(+56.1%)含量增加,同时降低了水分和钠含量。比容从5.18 mL/g降至4.42 mL/g;面包硬度从3.88 N增至5.45 N;在10%替代水平以内,上述参数均保持在商业化可行范围内。色泽逐渐加深(ΔE?=3.52–10.55),但评分优于对照组。回归模型(对配方均值拟合;R2=0.807–0.999)证实CAPF替代水平是品质变化的一致预测因子,并针对四水平设计给出了描述性总结。消费者接受度用二次模型描述(y=4.065+0.078x?0.006x2;R2=0.967),确定6.5%为数学参考最优值;在循环食品系统框架下推荐5%–10%替代范围。缩合单宁的逐步累积是15%替代水平下感官接受度以及铁、锌强化生物可及性的主要限制因素;在做出明确营养声明之前,需进行体外生物可及性研究。该研究未评估贮藏稳定性或货架期,商业化应用尚需中试规模验证。
腰果苹果果渣(cashew apple pomace)是腰果(Anacardium occidentale L.)果实榨汁后剩余的纤维质残渣,属于典型的一级加工副产物中的二级废弃物。在全球及西非腰果主产国,腰果苹果占采收鲜果总重量约90%,但采后损失率超过80%,大量富含维生素C、膳食纤维、钾、钙、镁、铁和锌的果实在坚果脱离后被遗弃于田间,既造成环境负担,也丧失营养捕获机会。将此类农工业副产物通过复合面粉技术回添至面包等大宗主食中,是兼顾食品废弃物减量化和营养改善的可行策略。然而,此前关于腰果苹果衍生物在焙烤制品中的应用研究有限且零散,缺乏同时涵盖近似组成、比容与仪器质构、CIELAB色泽、宏量与微量元素全谱、缩合单宁定量及感官接受度的整合分析框架,也缺少对上述品质维度间相关性的系统考察。为此,研究人员开展本研究,旨在以循环生物经济视角,将腰果苹果果渣粉(CAPF)以0%、5%、10%和15%的替代水平部分取代小麦粉制作复合面包,系统表征其营养、物理、色泽、矿物质、单宁及感官品质,并通过多项式与线性回归建模描述替代水平与各品质参数的定量关系。
研究人员采用机械榨汁获得腰果苹果果渣,经50℃热风干燥至恒重(水分8.62%)、锤式磨粉并过250 μm筛制备CAPF。面包配方设置四个替代水平(0%、5%、10%、15%),每个配方重复烘焙三次。采用AOAC官方方法测定近似组成;质构分析仪进行两循环压缩测试获取质构剖面参数;Hunter Lab色度计测定CIELAB颜色参数并计算总色差ΔE?;湿酸消解后以火焰原子吸收光谱法、火焰光度法和钒钼磷酸比色法测定Ca、K、Mg、Fe、Na、P和Zn;采用丁醇–盐酸法测定缩合单宁;以20名半 trained 感官评价人员(来自Sunyani技术大学)进行五点享乐量表评价和购买意愿调查。对配方均值(n=4)拟合线性与二次多项式回归模型,并对总体接受度与理化预测因子进行双变量线性回归。研究未涉及试剂和具体培养/质粒构建步骤。
研究结果:CAPF表征显示其粗纤维含量高达28.42%,缩合单宁为482.4 mg CE/100 g DW,证实榨汁过程选择性地浓缩了细胞壁结构组分和抗营养因子。复合面包的近似组成分析显示,随CAPF替代水平增加,水分从12.50%显著降至10.60%,蛋白质从9.50%升至10.75%(+13.2%),灰分从1.35%升至1.78%,粗纤维从1.10%升至1.80%(+63.6%),而脂肪、碳水化合物和代谢能基本不变。物理品质结果显示,比容从5.18 mL/g单调降至4.42 mL/g,硬度从3.88 N增至5.45 N,弹性和内聚性下降,咀嚼性增加;在10%替代以内比容仍高于4.5 mL/g的商业最低阈值。仪器色泽分析显示,表皮和瓤心的L?值随替代水平显著下降,a?和b?值上升,ΔE?分别为3.52、6.80和10.55,与替代水平呈近完美线性关系(R2=0.999)。矿物质分析表明,Fe(+61.1%)、Zn(+56.1%)、Ca(+51.1%)、K(+45.7%)、Mg(+45.8%)和P(+19.9%)均显著富集,Na降低2.7%;但缩合单宁从8.2增至84.7 mg CE/100 g(+932%),对矿物质生物可及性构成限制。感官评价显示,10%替代配方总体接受度最高(4.35/5.00),显著优于15%配方(3.85),5%–10%区间内各属性得分均高于或等同于对照;购买意愿分析(χ2(6)=9.42,p=0.038)显示5%替代配方与对照同为90%正向购买意向。回归模型方面,多数品质参数以线性模型描述良好(R2=0.807–0.999),总体接受度以二次模型拟合(y=4.065+0.078x?0.006x2,R2=0.967),数学参考最优点为6.5%替代;双变量线性回归显示粗纤维、蛋白质、ΔE?和Fe与接受度呈负相关,而表皮L?和水分呈正相关,但因n=4均未达统计学显著。
讨论与结论:CAPF替代小麦粉在5%–10%范围内可获得营养强化、物理功能可接受且感官受欢迎的复合面包,符合循环食品系统原则。缩合单宁的逐步积累是15%替代水平下感官接受度下降及铁、锌生物可及性的主要限制因素。研究未评估贮藏稳定性与货架期,体外矿物质生物可及性有待开展;未来研究应优先关注模拟胃肠道消化下的矿物生物可及性评估、单宁减除预处理、货架期动力学建模、成品面包中维生素C与抗氧化能力测定,以及0%–25%更宽替代范围的回归模型验证。从可持续性角度看,将西非腰果产区规模化废弃的腰果苹果果渣转化为功能性面包配料,为减少采后损失和改善人群营养提供了一条无需合成强化剂的循环低成本路径。研究结论为:5%–10% CAPF替代可生产营养富集、物理功能合格、感官可接受的复合面包,10%配方总体接受度最高并超过对照;回归模型(R2=0.807–0.999)作为0%–15%设计空间内观测趋势的描述性总结,确认CAPF替代水平是品质变化的一致预测因子;6.5%为未来细分辨率验证的数学参考点而非已确认的商业最优值;在贮藏稳定性、中试生产和体外矿物生物可及性研究完成前,不宜做出商业化适用性声明。