《Sustainable Food Technology》：Upcycling of hazelnut (Corylus avellana L.) byproducts: cookie enrichment with phenolic-rich hazelnut skin extracts obtained by ultrafiltrationOpen Access
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榛子果皮（hazelnut skin）是一种未充分利用的副产物，富含具有强抗氧化潜力的酚类化合物。在本研究中，研究人员通过乙醇提取获得富含酚类的榛子果皮提取物，随后使用配备10 kDa膜的超滤系统进行分级。对未过滤乙醇提取物（NF）、截留物（10R）和渗透物（
榛子果皮（hazelnut skin）是一种未充分利用的副产物，富含具有强抗氧化潜力的酚类化合物。在本研究中，研究人员通过乙醇提取获得富含酚类的榛子果皮提取物，随后使用配备10 kDa膜的超滤系统进行分级。对未过滤乙醇提取物（NF）、截留物（10R）和渗透物（10P）组分，采用分光光度法评估其总酚含量（TPC）和抗氧化能力，并通过LC/MS-MS表征其酚类谱。NF具有较高的TPC，为460 mg没食子酸当量（GAE）/g粉末（以干重计相当于46% GAE）。超滤导致酚类呈现尺寸依赖性分布并降低TPC。尽管10P和10R的TPC相似，但后者表现出显著（P < 0.05）更高的抗氧化活性，可能归因于高分子量多酚和其他聚合物的存在。共鉴定出28种酚类化合物，包括酚酸、类黄酮和类黄酮糖苷。随后，研究人员将粉末提取物以不同浓度（0.5%、1.0%和1.5%）加入饼干配方，以评估其对终产品的物理、质构和感官特性以及估计血糖指数（eGI）值的影响。提取物的加入显著影响饼干直径、延展率和硬度，同时保持理想的质构特性。添加1.5% 10R的饼干在全部处理中表现出最低的eGI值，尽管该值与对照无显著差异（P > 0.05）。相反，添加1% 10P的饼干eGI值显著高于（P < 0.05）添加1% NF和1.5% 10R的饼干，提示酚类组成可能在调节淀粉消化性方面发挥作用。总体而言，这些发现突出表明榛子果皮是酚类化合物的可持续天然来源，具有强抗氧化潜力，支持其用于开发营养附加值更高的功能性食品。
研究背景与问题：榛子（Corylus avellana L.）是全球消费量较大的树坚果之一，年产量约100万吨，其中约64%来自Türkiye，其次为Italy（13%）、USA（6%）和Azerbaijan（5%）。榛子富含油脂、蛋白质、膳食纤维、矿物质和具抗氧化活性的酚类化合物。烘焙是榛子消费或进一步加工前的常见操作，烘焙过程中覆盖果仁的薄褐色种皮（testa，即榛子果皮）与果仁分离，成为未充分利用的副产物，约占果仁质量的2.5%，每年约27 000吨被丢弃。榛子果皮含约7.5%水分、14.5%脂质、8%蛋白质、1.7%灰分和近68%膳食纤维（多为不溶性），酚类约占其质量的5.2–29.5%，主要包括黄烷-3-醇（catechin和epicatechin）和gallic acid。消费者对天然抗氧化剂偏好增加，使农业副产物来源多酚受到关注。饼干消费广泛且方便，但常缺乏膳食纤维、矿物质和抗氧化剂。酚类的抗氧化潜力、自由基清除活性、溶解性及在食品基质中的相互作用受其分子大小和结构复杂性影响；高分子量酚类如单宁和聚合黄酮常具较强抗氧化能力，低分子量酚类如简单酚酸和单体黄酮通常更易生物利用。超滤依据尺寸排阻原理，可在不使用苛刻溶剂或高温条件下温和分级酚类提取物，并连接分子尺寸分布与功能/抗氧化特性。尽管农业副产物增值利用受到关注，但利用超滤膜技术将榛子果皮提取物分级为分子量明确的酚类组分并系统评价其在饼干配方中的功能性能此前未见报道。研究假设：超滤可产生具有不同酚类谱和抗氧化能力的榛子果皮酚类组分，加入饼干后产生差异化效应，可能增强饼干抗氧化潜力并调节血糖反应，同时保持可接受的技术和感官特性，其效应幅度取决于分子量组分和添加水平。研究目的是提取、分级和表征榛子果皮酚类，并评价将其加入饼干后对技术品质（物理和质构特性）、感官属性和血糖指数的影响。
研究人员开展的研究、结论与意义：研究人员先用乙醇提取获得富含酚类组分，再通过10 kDa超滤膜分级，测定NF、10P和10R的TPC、酚类组成和抗氧化能力；随后将冻干粉末以0.5%、1.0%和1.5%加入饼干，评价近似组成、颜色、直径、厚度、延展率、硬度、脆性、eGI和感官属性。结论表明，榛子果皮可作为酚类化合物的可持续天然来源；10R虽LC/MS-MS定量的低分子酚较少，但抗氧化能力显著高于10P；饼干中加入提取物可影响颜色、直径、延展率和硬度，1% 10R感官接受度较高，1.5% 10R的eGI最低但未显著低于对照，1% 10P的eGI显著高于1% NF和1.5% 10R，提示酚类分子特征可能影响淀粉消化性，但仍需进一步研究。其意义在于为榛子加工副产物向增值功能性食品配料转化提供概念验证，支持循环经济、减少副产物浪费并提升食品营养值。
关键技术方法（不超过250字）：样本来源为Turkish Tombul品种榛子果皮（2021年采收，经烘焙，Gürsoy Hazelnut Factory，Ordu，Türkiye），粉碎后过500 μm筛。研究人员采用己烷脱脂、80%乙醇40 °C提取6 h；以10 kDa分子量截留值（MWCO）的稳定纤维素基超滤膜在室温、2 bar、渗透物:截留物（P:R）=9:1条件下分级，旋转蒸发和冻干得粉末。采用LC-MS/MS（液相色谱-串联质谱）多反应监测定量35种酚类；Folin–Ciocalteu法测TPC；DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼自由基清除）、ABTS（2,2-联氮-双[3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸]）和FRAP（铁离子还原抗氧化能力）法测抗氧化；HPLC-RID（高效液相色谱-示差折光检测）测简单糖；按修改的AACC 10-54.01法制备饼干；AOAC法测近似组成；数字千分尺、质构仪和色度计测物理质构颜色；Englyst法体外淀粉消化计算水解指数（HI）和eGI；10名21–35岁未培训评价员进行5点嗜好感官评价；ANOVA和Tukey HSD检验。
研究结果：总酚含量、酚类组成和抗氧化能力：通过Folin–Ciocalteu法、LC-MS/MS及DPPH、ABTS、FRAP测定，NF、10R、10P的TPC分别为460、260、280 mg GAE/g，10P和10R较NF约低39%和44%；按约9:1粉末分配估算酚类回收约60%，表观损失约40%，与膜吸附/保留、加工中氧化/聚合降低Folin反应性及尺寸分级有关。LC-MS/MS鉴定28种酚类，包括13种酚酸、8种黄酮、4种黄酮糖苷和其他酚类；NF、10P、10R总定量浓度分别为3752.30、16 229.26、2231.28 ng mg
?1；酚酸占比59.29%、64.58%、58.71%，黄酮39.26%、32.85%、40.10%，黄酮糖苷1.07%、1.94%、1.08%，其他<1%。NF中(+)-catechin最多（1034.69 ng mg
?1），其次protocatechuic acid（745.30）、2,5-dihydroxybenzoic acid（708.53）和gallic acid（663.33），四者约占84%。低分子酚主要因约90%料液作为渗透物而回收到10P；10R的LC-MS/MS定量低但TPC与10P相当，提示10R含未靶向的高分子酚如缩合单宁。10R抗氧化显著高于10P，NF与10R无显著差异，归因于高分子多酚多羟基/聚合结构及蛋白肽等聚合物的浓缩。简单糖中NF总3.01%，10P 12.65%（蔗糖11.12%），10R 3.96%；10P高糖非膜富集，而是体积分配和去除高分子固体后质量基准比例升高。将粉末提取物作为天然酚源加入饼干配方：通过制备含0.5%、1.0%、1.5%提取物的饼干并进行后续分析。饼干的近似组成：水分1.77–6.78%且差异显著，无线性关系；对照3.09%，最低为1% NF（1.77%）和1.5% 10P（2.34%），最高为0.5% NF（6.78%）和1.5% 10R（6.41%）；与提取物组成及基质相互作用有关，10P高糖可能影响水分分布。灰分无显著差异，蛋白质5.38–5.93%无显著差异。饼干的物理和质构特性：通过色度计、千分尺和质构仪测定，L*随提取物浓度增加而下降，a*增加，b*略降，ΔE随浓度增加；10R饼干ΔE最大，10P最小。直径和延展率受显著影响，1.0% 10P直径最高但与其他若干处理无显著差异；厚度大多不变，除0.5% 10P显著更薄；10P饼干延展率显著较高（5.48–6.38）。除1.5% 10R硬度与对照（4904 g）相似外，加入提取物显著增加硬度；脆性无显著变化。机制可能涉及酚类与面筋蛋白/淀粉相互作用及水分竞争，但未直接测面筋网络和流变。饼干的估计血糖指数（eGI）值：通过Englyst法体外淀粉消化测定，eGI为83.98–91.91，属高GI（>70）。最高为1% 10P，显著高于1.5% NF和0.5% 10R，但与对照无显著差异；可能与其简单糖12.65%影响GOPOD读数有关。1.5% 10R最低，但与对照无显著差异；可能与高分子酚与淀粉非共价复合、抑制淀粉酶并降低水解和葡萄糖释放有关，NF/10P低分子酚结合较弱。分子大小可能重要，需进一步确认。饼干的感官属性：10名未培训评价员5点嗜好评价显示，1% 10R在颜色、味道和脆性得分最高，外观与对照并列最高；总体可接受性1% 10R最高，0.5% 10R最低。10R含高分子酚可能带来苦/涩味，但未单独评价；1%添加可能未产生不利影响，颜色和硬度也影响感知；小panel为局限。
讨论与结论总结：讨论指出，乙醇提取结合超滤可实现榛子果皮副产物增值，10R因高分子多酚等具较高抗氧化能力；饼干加入提取物可保持一定技术品质和感官可接受性，1% 10R感官较优，1.5% 10R显示最低eGI但未显著低于对照，1% 10P eGI显著较高。研究为实验室规模概念验证，工业放大需评估乙醇回收、溶剂循环、膜污染与清洗、膜寿命、处理时间与通量、能耗水耗、提取产率及浓缩冻干成本；提取物商业可得性、标准化、储藏稳定性、法规、成本效益和消费者接受度仍需研究。单宁等高分子酚未直接定量，10R抗氧化解释为间接；烘焙中酚类保留、转化及抗氧化未测定，不能假定最终饼干保留相同抗氧化潜力；感官panel未培训且未独立评价苦味涩味。研究结论部分翻译：本研究清楚表明，榛子果皮作为榛子产业未充分利用的副产物，可有效增值为丰富的天然酚类来源。乙醇提取后经10 kDa膜超滤可分级和浓缩生物活性成分。简单乙醇提取所得富含酚类的粉末提取物TPC为460 mg GAE/g粉末（以干重计相当于46% GAE），具强抗氧化潜力；尺寸依赖性分离导致酚类组成和活性变化。尽管截留物（10R）和渗透物（10P）TPC相似且10P富集低分子量酚类，10R仍表现出显著更高的抗氧化能力（P < 0.05），可能归因于富含多羟基和聚合结构的高分子量多酚，从而赋予更优自由基清除和螯合能力。共鉴定28种酚类化合物，包括酚酸、黄酮和黄酮糖苷，证实榛子果皮提取物的化学多样性和营养保健潜力。将粉末提取物加入饼干配方表明榛子果皮酚类可成功整合到食品基质中；加入10R组分，尤其1%浓度，改善了某些感官属性和技术特性如直径、延展和硬度，同时未损害总体可接受性和质构品质。最后，1.5% 10R添加使eGI在处理中最低，尽管与对照无显著差异（P > 0.05）；相对较低的eGI提示该组分潜在降低eGI的作用。相反，1% 10P处理eGI最高，且与1% NF和1.5% 10R差异显著（P < 0.05），其他处理间无显著差异。这些发现提示榛子果皮酚类的分子特征可能影响淀粉消化性和eGI，但需进一步研究建立该关系。总体而言，这些发现为榛子果皮作为可持续天然酚类来源用于开发功能性食品提供了有前景的证据。该方法不仅有助于废物最小化和循环经济目标，也为开发营养强化和抗氧化强化食品提供了途径；但本研究为实验室规模，应视为概念验证而非立即工业可行性的证据。
