《JOURNAL OF FOOD PROCESSING AND PRESERVATION》：Short Communication: The Physico-Chemical Characterisation of Upcycled Commercial Cocoa Replacers Based on Brewer′s Spent Grain and Cocoa Husk Versus Cocoa Powder
编辑推荐：
摘要：可持续可可生产的前景正受到气候变化和土地退化的威胁。因此，食品制造商正在寻找替代品。啤酒糟（BSG）和可可壳正作为一种升级再造的食物废弃物流出现，用于生产可持续的可可替代品。本研究旨在对两种市售可可替代品进行化学和物理特性表征：一种仅使用啤酒糟生产（啤酒
摘要：可持续可可生产的前景正受到气候变化和土地退化的威胁。因此，食品制造商正在寻找替代品。啤酒糟（BSG）和可可壳正作为一种升级再造的食物废弃物流出现，用于生产可持续的可可替代品。本研究旨在对两种市售可可替代品进行化学和物理特性表征：一种仅使用啤酒糟生产（啤酒糟替代品——BSGR），另一种由70%啤酒糟和30%可可壳混合制成（啤酒糟可可壳替代品——BSGCHR）。将这两种替代品与作为对照的可可粉进行比较。化学分析包括近似分析、总酚含量（TPC）以及使用DPPH方法的抗氧化能力。物理测量包括粒径测试、颜色、润湿性和溶解性。两种可可替代品在每项化学测试中均与对照可可粉有显著差异，表现出较低的脂肪、蛋白质和抗氧化剂含量。可可粉颜色最深，具有最高的溶解性、润湿性和持油能力。混合替代品显示出最高的持水能力。总体结果表明，在功能特性方面，混合替代品与可可粉最为相似。
**论文解读：基于啤酒糟和可可壳的升级再造可可替代品的理化特性研究**
**1. 研究背景与问题**
全球可持续可可生产正面临严峻挑战。气候变化、土地退化、单一种植、养分竞争及不合理的土地权属政策等因素，严重威胁着可可供应链的稳定性。可可种植的扩张还伴随着森林砍伐、生物多样性丧失和高温室气体排放。这些压力直接反映在价格上：可可价格从2022年1月的每吨2500美元飙升至2025年1月的每吨10500美元以上，并预计持续上涨。此外，可可加工产生大量废弃物——全球每年约产生1000亿公吨生物质废料，造成严重环境负担。面对成本压力，巧克力制造商采取“缩水式通胀”或“降质式通胀”等策略，甚至导致部分产品不再符合“巧克力”的法规定义。在此背景下，寻找可持续的可可替代品成为迫切需求。从升级再造的食物废弃物流中筛选合适替代物是一种极具前景的途径。啤酒糟（BSG）作为啤酒生产的主要副产物，富含纤维、蛋白质和酚类物质，但因高水分、易微生物污染等问题常被废弃；可可壳同样是可可加工中大量产生的废弃物，具有高升级再造潜力。目前，已有商业公司利用这些废弃物生产可可替代品，如爱尔兰公司BiaSol的CocoMalt（100% BSG）和丹麦公司Agrain的Agrain05（BSG与可可壳混合物）。然而，尽管商业兴趣日益增长，尚无研究直接比较这些替代品与传统可可粉的理化组成。因此，本研究旨在对两种市售可可替代品（BSGR和BSGCHR）与可可粉进行化学和物理特性表征，评估其作为可可替代品的适用性。
**2. 研究开展与主要结论**
研究人员选取了两种商业可可替代品：BSGR（仅由BSG制成）和BSGCHR（70% BSG + 30%可可壳），以市售可可粉（Dr Oetker Fine Dark Cocoa Powder）为对照。化学分析包括近似分析（蛋白质、脂肪、水分、灰分）、总酚含量（TPC）和DPPH抗氧化能力；物理测量包括粒径、颜色、润湿性、溶解性、持水能力（WHC）和持油能力（OHC）。所有实验至少重复三次，采用单因素方差分析（ANOVA）和Tukey HSD事后检验（p < 0.05）。
主要结论：两种替代品在化学组成上与可可粉有显著差异，脂肪、蛋白质和抗氧化剂含量均显著降低。可可粉颜色最深，溶解性、润湿性和持油能力最高；混合替代品（BSGCHR）的持水能力最高。总体而言，BSGCHR在功能特性上与可可粉最为接近，但两者均不能视为直接替代品，而应作为新型食品配料。
**3. 主要关键技术方法**
研究采用了以下主要技术方法：（1）近似分析：依据Cereals and Grains Association官方方法测定蛋白质、脂肪、水分和灰分；（2）总酚含量测定：采用Folin–Ciocalteu法，结果以没食子酸当量（mg GAE/g）表示；（3）抗氧化能力测定：采用DPPH自由基清除法，结果以Trolox当量（μmol TE/g）表示；（4）粒径分析：使用激光衍射粒度分析仪（Malvern Mastersizer 3000）；（5）颜色测量：使用色差计（Minolta CR-400），记录L*、a*、b*值并计算总色差ΔE；（6）润湿性、溶解性、持水能力（WHC）和持油能力（OHC）分别依据文献方法测定。样本来源：可可粉购自当地超市，BSGR（CocoMalt）由BiaSol公司提供，BSGCHR（Agrain05）由Agrain公司提供。
**4. 研究结果**
**4.1 近似分析**：可可粉的蛋白质（22.31%）、脂肪（19.58%）和灰分（11.75%）均显著高于两种替代品（p < 0.05），而碳水化合物（含纤维）则相反，替代品显著更高。BSGR的蛋白质含量（15.60%）处于文献报道的BSG粉末范围下限，脂肪含量（4.22%）也较低。根据欧盟法规，两种替代品均可标注“减脂”声称（脂肪减少≥30%）。
**4.2 总酚含量（TPC）**：可可粉TPC最高（24.83 mg GAE/g），BSGCHR次之（12.58 mg GAE/g），BSGR最低（2.84 mg GAE/g），三者差异显著（p < 0.05）。可可粉值符合文献范围，BSGR值也在BSG典型范围内。BSGCHR中可可壳的加入显著提升了酚类含量。
**4.3 抗氧化能力**：DPPH结果显示，可可粉抗氧化能力最高（269.74 μmol TE/g），BSGCHR为48.776 μmol TE/g（约为可可粉的1/5），BSGR仅为6.367 μmol TE/g（降低98%）。趋势与TPC一致，可可壳的添加改善了抗氧化能力。
**4.4 粒径**：BSGR粒径最大（Dv(50) = 142 μm），且分布宽（Dv(90)高达531 μm），显示粗颗粒和纤维碎片；BSGCHR粒径最小（Dv(50) = 20 μm），甚至比可可粉（Dv(50) = 28.5 μm）更细，分布较窄。BSGR的粗粒度可能影响其在食品中的硬度和颜色。
**4.5 颜色**：可可粉呈深红棕色（L* = 27.99），两种替代品显著更亮（L* > 41）且更黄（b* > 9）。BSGCHR的ΔE = 21.11，大于BSGR的ΔE = 15.39，均远超ΔE > 5.0的明显色差阈值。颜色差异源于可可粉的焙烤和碱化过程产生深色色素，而BSG替代品未经此处理，保留谷物天然黄色。
**4.6 功能特性**：可可粉的润湿性（95 sec?1）和溶解性（3.48%）最高，两种替代品显著降低，BSGR润湿性最低（33.67 sec?1）。持油能力（OHC）三者无显著差异（p > 0.05），但替代品略低。持水能力（WHC）中，BSGCHR（4.47 g/g）显著高于可可粉（3.5 g/g）和BSGR（3.2 g/g）。BSGCHR的高WHC可能归因于其膳食纤维含量和化学处理，有利于抑制脱水收缩和改善质构，但需调整配方。
**5. 讨论与结论**
讨论部分指出，替代品与可可粉在化学和功能特性上存在根本差异。可可粉的高抗氧化性和深色源于焙烤和碱化过程中的美拉德反应和多酚氧化，而BSG替代品缺乏这些处理。低溶解性和润湿性可能与BSG蛋白（主要为不溶性谷蛋白和醇溶蛋白）的固有低溶解度有关。尽管BSGCHR在WHC上表现更优，但整体功能差异意味着在食品应用中需针对性调整配方。结论强调，由于替代品在近似组成、营养和功能上均与可可粉显著不同，不宜称为“可可替代品”，而应作为新型食品配料。未来研究应测试不同替代水平在实际食品体系（如饼干、蛋糕）中的表现，结合感官评价，并采用超高效液相色谱分析酚类化合物，以及生命周期评估其环境影响。研究局限性在于商业样品的确切配方和加工条件未知，限制了结果解释的深度。
