全麦与筛分玉米粉添加菠萝蜜种子粉制备硬质玉米粥的营养富集及感官特征

《Food Science & Nutrition》：Nutritional Enrichment and Sensory Profiles of Whole and Sifted Maize Flours Fortified With Jackfruit Seed Powder for Stiff Porridge Preparation

　　

菠萝蜜种子是蛋白质、矿物质和维生素的丰富来源，使其成为有价值但未被充分利用的副产品，可用于食品强化以缓解营养不良。本研究评估了菠萝蜜种子粉对白玉米基硬质玉米粥营养特征和感官属性的影响。白玉米籽粒被研磨成筛分玉米粉（SMF）和全麦玉米粉（WMF），并分别与不同比例（10%至40%）的菠萝蜜种子粉（JKF）混合。用各玉米粉及与不同比例JKF混合的玉米粉制备硬质玉米粥。复合粉制备的硬质玉米粥蛋白质含量显著增加，SMF和WMF分别从1.66%增至5.95%和从1.24%增至5.98%。与玉米粉相比，复合粉制备的硬质玉米粥中维生素B₁显著增加（p < 0.05），SMF和WMF分别从17.73增至33.96 mg/kg和从14.88增至33.99 mg/kg；维生素B₆含量分别从3.72增至17.14 mg/kg和从2.28增至16.11 mg/kg。矿物含量分析显示，随着复合粉及其相应硬质玉米粥中JKF比例增加，钙、铜、铁、钾、镁和锰水平显著增加（p < 0.05）。感官分析结果表明，玉米粉制备的硬质玉米粥比复合粉制备的硬质玉米粥具有更高接受度。添加10% JKF在改善营养特性和感官可接受性之间表现出最佳平衡。

研究背景与意义：全球微量营养素缺乏（micronutrient deficiency）影响超过20亿人，主要因必需维生素和矿物质摄入不足，可导致生长迟缓及身体和认知发育延迟，儿童、孕妇和经济弱势群体风险更高。白玉米是撒哈拉以南非洲特别是肯尼亚的主食，白玉米硬质玉米粥（stiff maize porridge，俗称ugali）虽为主要膳食，但赖氨酸和色氨酸等必需氨基酸有限，B族维生素低，铁和锌等微量矿物质生物利用度有限且缺乏维生素A前体；过度依赖且膳食不多样化会增加营养缺乏风险。因此需要利用本地可得、营养丰富且未充分利用的作物副产物进行强化。菠萝蜜（Artocarpus heterophyllus）种子常被废弃，但富含蛋白质、维生素、膳食纤维、矿物质和生物活性成分，是潜在功能配料。然而，将菠萝蜜种子粉（JKF）用于白玉米硬质玉米粥的系统研究有限，其营养与感官交互作用信息不足。本研究评估JKF对筛分玉米粉（SMF）和全麦玉米粉（WMF）硬质玉米粥营养特征和感官属性的影响，确定兼顾营养强化和感官可接受性的最佳混合比例。研究假设JKF可显著改善营养，感官可接受性取决于配方平衡。意义在于开发低成本、可持续的食品强化策略，实现废弃物增值并缓解隐性饥饿。

研究人员将白玉米制成SMF和WMF，分别与10%—40% JKF混合，制备硬质玉米粥，评估近似成分、总酚、维生素B₁/B₆、矿物质和感官。结论是JKF显著提高蛋白质、维生素B₁、B₆、钙、铜、铁、钾、镁、锰、膳食纤维和总酚，但感官接受度随JKF比例增加而下降；40% JKF营养最丰富，10% JKF在营养改善与感官可接受性之间最佳。该研究为利用废弃菠萝蜜种子开发复合玉米粉和功能食品提供依据，可在不改变主食消费习惯的前提下提高主食营养密度。

关键技术方法（不超过250字）：样本队列来源为肯尼亚Kwale县同一株菠萝蜜树的6个成熟果实（每个约20 kg）和Homa Bay县农场的白玉米（10 kg）。研究人员制备JKF、SMF和WMF，按0%、10%、20%、30%、40% JKF制备复合粉并制粥；测定近似成分、总酚含量（TPC）、矿物质（ICP-OES和FES）、维生素B₁/B₆（HPLC）；由31名食品科学技术培训评价员采用5点享乐标度（5-point hedonic scale）评价感官；采用单因素方差分析和Tukey HSD检验（p < 0.05）。

3.1 强化玉米粉及硬质玉米粥的近似组成与理化性质（Proximate and Physicochemical Properties of Fortified Maize Flour and Stiff Maize Porridge）：通过近似分析测定灰分、水分、蛋白质、粗脂肪、粗纤维和碳水化合物。JKF灰分最高（3.82%），SMF最低（0.70%）；添加40% JKF使SMF和WMF复合粉及其粥的灰分显著增加。JKF水分最低（5.35%），SMF最高（10.72%），随JKF比例增加水分下降；粥水分高于相应粉。蛋白质含量为SMF 8.03%、WMF 9.13%、JKF 15.49%，复合粉制粥蛋白质分别由1.66%增至5.95%和由1.24%增至5.98%。脂肪随JKF增加而降低，JKF为0.80%，煮后0.22%。纤维JKF最高（3.40%），SMF最低（2.33%）；40% JKF粥纤维显著增至2.49%和2.54%。碳水化合物JKF（71.14%）低于SMF（76.08%）和WMF（72.85%），复合粉总碳水降低。结论：JKF提高灰分、蛋白质和纤维，降低水分、脂肪和碳水化合物，粥中蛋白质和纤维增加。

3.2 强化玉米粉及硬质玉米粥的酚类含量（Phenolic Content of Fortified Maize Flour and Stiff Maize Porridge）：通过总酚测定评估TPC。JKF最高2.22 mg/g，SMF 0.57、WMF 1.13 mg/g；复合粉及粥TPC随JKF比例增加显著增加；煮后粥TPC低于未煮粉，但高JKF粥保留更多（SMF+40JKF粥1.95、WMF+40JKF粥2.16 mg/g，对照粥0.17/0.58 mg/g）。结论：JKF提高酚类，烹饪降低但仍保留。

3.3 强化玉米粉及硬质玉米粥的维生素B₁和B₆含量（Vitamin B1 and B6 Content of Fortified Maize Flour and Stiff Maize Porridge）：通过HPLC测定。SMF和WMF未检出B₁；复合粉B₁在SMF系列42.77—134.56 mg/kg、WMF系列43.03—119.17 mg/kg，粥中显著下降；JKF B₁ 311.56 mg/kg，煮后109.33 mg/kg。B₆在SMF/WMF为1.89/1.98 mg/kg，复合粉升至11.39—56.32和11.17—39.94 mg/kg；粥中SMF未检出，复合粥3.72—17.14和2.28—16.11 mg/kg；JKF B₆ 66.65 mg/kg，煮后26.49 mg/kg。结论：JKF显著提高B₁/B₆，烹饪造成损失但强化粥仍保留可观B₆。

3.4 强化玉米粉及硬质玉米粥的矿物质含量（Mineral Content of Fortified Maize Flour and Stiff Maize Porridge）：通过ICP-OES和FES测定。随JKF增加，钙、铜、铁、钾、镁、锰显著增加；JKF矿物最高；煮后粥因加水稀释显著降低，但复合粥仍高于对照。例如SMF+40JKF粉钙48.22 mg/100 g、粥20.97 mg/100 g；WMF+40JKF粉钙51.36、粥22.08 mg/100 g；JKF铁5.15，SMF+40JKF粉3.51、粥1.43，WMF+40JKF粉3.13、粥1.65 mg/100 g；JKF钾34.91，SMF+40JKF粉16.23、粥14.36，WMF+40JKF粉16.52、粥14.60 mg/100 g。结论：JKF提高矿物，煮后稀释但仍保留。

3.5 添加菠萝蜜种子粉的玉米粉制备硬质玉米粥的感官特性（Sensory Properties of Stiff Maize Porridge Prepared From Maize Flour Fortified With Jackfruit Seed Powder）：通过31名培训评价员5点享乐标度评价。SMF/WMF对照粥总体接受性最高（4.13/3.78），随JKF增加，外观、颜色、香气、口感、滋味、质地和总体接受性显著下降；JKF引入颗粒感，负面影响口感；SMF+20/30/40多数感官差异不显著，WMF+30/40差异不显著；最可接受为SMF+10JKF和WMF+10JKF（总体3.10/2.85），接受度随比例增加下降。结论：10% JKF感官较可接受，高比例降低接受度。

讨论部分指出，灰分增加反映矿物质增加，全麦保留麸皮和胚芽故灰分较高；水分降低有利于降低水分活度、抑制微生物和酶活、提高储藏稳定性，而粥水分高与煮制时淀粉糊化吸水有关；蛋白质增加因JKF富含蛋白质（约13%—18%），有助于预防蛋白质-能量营养不良；脂肪降低因JKF低脂，低脂有利低脂膳食和货架稳定性；纤维增加有益肠道菌群和代谢；碳水化合物降低与玉米粉被JKF替代有关；酚类增加提供抗氧化作用，但高酚可能降低矿物质吸收和蛋白质消化，烹饪降低酚类可能减轻抗营养作用；B₁和B₆对热敏感，煮后损失，但强化粥仍保留；矿物质煮后表观损失主要因水:粉约2:1稀释；感官下降与JKF淀粉和蛋白质结构不同影响糊化与水吸收、颗粒感及较高比例可能带来苦味有关。该策略将低值菠萝蜜种子废弃物转化为高值功能配料，成本低、易在社区和工业规模实施，可持续且无需改变消费者膳食习惯，可大规模缓解微量营养素缺乏。

研究结论：研究结果表明，与筛分玉米粉和全麦玉米粉相比，菠萝蜜种子粉含有显著量的蛋白质、B族维生素（维生素B₁和B₆）及矿物质。结果表明，用菠萝蜜种子粉补充玉米粉可显著提高硬质玉米粥的营养价值。玉米-菠萝蜜复合粉中菠萝蜜种子粉比例增加导致相应硬质玉米粥营养品质提高。营养最丰富的硬质玉米粥为用添加40%菠萝蜜种子粉的玉米粉制备者，而基于感官分析最可接受的硬质玉米粥为添加10%菠萝蜜种子粉者。在SMF和WMF中加入10%菠萝蜜种子粉可依据质地、滋味和外观获得最可接受的硬质玉米粥，同时仍提供增强的营养价值。这些结果说明菠萝蜜种子粉作为复合粉开发中的功能配料具有潜力，在提供营养益处的同时保持可接受的感官属性。未来研究应评估产品稳定性、表征氨基酸谱、微量营养素贡献、矿物质生物利用度，并在更广泛和更相关消费者群体中评估可及接受性。