《JOURNAL OF FOOD PROCESSING AND PRESERVATION》：Physicochemical, Sensory, and Nutraceutical Properties of Extruded Snacks From Purple Corn (Zea mays L.) Enriched With Solanum nigrescens Powder: Effect of Extrusion Conditions and Response Surface Modeling
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研究人员采用中心复合设计(central composite design, CCD)结合响应面法(response surface methodology, RSM)框架，评估了挤压条件对添加龙葵(Solanum nigrescens)粉末的紫玉米粉所制零食
研究人员采用中心复合设计(central composite design, CCD)结合响应面法(response surface methodology, RSM)框架，评估了挤压条件对添加龙葵(Solanum nigrescens)粉末的紫玉米粉所制零食理化、感官及营养功能特性的影响。将挤压温度(125°C–175°C)、进料水分含量(feed moisture content, FMC, 18–25 g/100 g)以及龙葵粉在紫玉米粉中的比例(NP/PCF, 0–50 g/100 g)作为自变量。FMC和NP/PCF比例对膨胀比、抗压缩性和总色差有显著影响，但相应的响应面模型存在显著失拟，因此仅作描述性报告，而非作为定量预测或优化的有效工具。增加NP水平提高了膳食纤维和蛋白质含量，这在很大程度上反映了该原料的直接成分贡献；这些响应连同叶绿素含量，由统计显著且失拟不显著的模型所描述，支持其定量解释。随着NP添加量的增加，总多酚、抗氧化活性和β-胡萝卜素含量也观察到增加，而总花青素含量随NP/PCF比例增加而下降，反映出富含花青素的紫玉米组分被逐渐稀释；然而，相应的预测模型要么不显著，要么显著失拟，因此这些发现应视为探索性结果，而非可预测、可优化关系的证据。根据观察到的实验趋势，挤压温度发挥双重作用：促进膨胀，同时在高温水平下减少热不稳定化合物。这些结果表明，龙葵粉作为功能成分用于开发营养功能挤压零食具有潜力；然而，定量优化的主张应仅限于纤维、蛋白质和叶绿素含量，其余响应需进一步实验验证。
近年来，即食功能食品的开发成为改善大众消费产品营养结构的重要策略。挤压蒸煮技术能够同时改变淀粉质基质的结构、消化率和感官特性，并实现富含生物活性化合物配料的均匀掺入，因此在食品工业中应用广泛。紫玉米(Zea mays L.)富含花青素、酚类化合物等具有抗氧化活性的次级代谢产物，与抗炎、心脏保护和抗糖尿病等潜在健康益处相关。然而，挤压过程中的热机械作用可能导致这些化合物降解，故需同步调节加工变量与配方参数以促进其保留。黑茄(Solanum nigrescens)叶是一种未被充分利用的植物资源，含有大量蛋白质、膳食纤维、酚类化合物、叶绿素、类胡萝卜素等营养功能成分。将其加入挤压产品可改善终产品的营养与抗氧化特性，但可能因稀释淀粉而影响膨胀结构。目前关于S. nigrescens叶粉与挤压条件联合作用对紫玉米基质多响应特性的综合影响研究仍然有限。因此，该研究旨在采用响应面法(response surface methodology, RSM)评估挤压温度、进料水分含量(FMC)及龙葵粉在紫玉米粉中的比例(NP/PCF)对挤压零食理化、感官与营养功能性质的影响，并确定兼顾技术性能与营养品质的加工条件。
研究人员以紫玉米粉(PCF)和龙葵粉(NP)为原料，利用中心复合设计(central composite design, CCD)进行18组挤压实验。结果表明，NP添加可显著提高膳食纤维、蛋白质和叶绿素含量，同时增加总多酚、抗氧化活性和β-胡萝卜素含量，但会降低花青素含量；过量添加则导致膨胀比下降和感官接受度降低。挤压温度过高会加剧热敏性化合物损失。该研究证实S. nigrescens粉具有作为功能配料开发营养强化挤压零食的潜力，但仅纤维、蛋白质和叶绿素含量的模型可用于定量优化，其余响应需进一步验证。这一发现为利用食用叶菜资源开发谷物基功能食品提供了实验依据，但商业化应用前仍需解决糖苷生物碱安全性和生物可及性等问题。
研究采用的主要技术方法如下：紫玉米籽粒来自墨西哥瓦哈卡州San José Chiltepec，龙葵叶购自圣胡安包蒂斯塔图斯特佩克中心市场。龙葵叶经60°C干燥24小时、粉碎过35目筛制得NP；紫玉米磨粉过筛获得PCF。挤压使用实验室单螺杆挤压机(Brabender)，进料速率200 g/min，螺杆转速200 rpm，压缩比3:1，模孔直径3 mm，仅改变模口温度和进料水分。物理特性测定包括膨胀比(ER)、抗压缩性(RC)、总色差(ΔE)和九点快感标度感官评价（100名未培训消费者）。化学分析包括凯氏定氮法测蛋白质、酶-重量法测膳食纤维、DPPH法测抗氧化活性、Folin-Ciocalteu法测总多酚，以及分光光度法测叶绿素、总花青素和β-胡萝卜素。统计学采用二阶多项式模型拟合，通过ANOVA评估模型显著性与失拟性。
结果与讨论部分按小标题总结如下：
3.1 NP和PCF的抗氧化活性及营养功能化合物特征：NP的DPPH抗氧化活性(81.28%)、总多酚(120.61 mg GAE/g)、叶绿素(381.07 mg/g)和β-胡萝卜素(68.59 mg/g)显著高于PCF；而PCF的总花青素含量(67.49 mg/g)显著高于NP。两者生物活性成分互补，适合协同添加。
3.2 挤压变量对膨胀比(ER)的影响：ER范围为85%–163%。FMC和NP/PCF比例对ER有显著负效应，模型显著但存在失拟，说明只能描述趋势，不能用于定量预测。
3.3 挤压变量对抗压缩性(RC)的影响：RC随NP/PCF比例和FMC增加而增大，最高值出现在高NP和较高水分条件下。模型显著但失拟，反映纤维-淀粉流变学复杂性。
3.4 挤压变量对总色差(ΔE)的影响：ΔE随NP添加量增加而增大，主要由于叶绿素和酚类色素掺入；高温还促进美拉德反应。模型显著但失拟，提示色素降解与转化复杂。
3.5 挤压变量对总体接受度(OA)的影响：OA范围为4.63–6.57，高NP水平降低接受度，模型不显著且失拟，感官变化需描述性解释。
3.6 挤压变量对纤维含量(FC)的影响：FC随NP比例增加而显著增加，模型显著且失拟不显著，可用于定量预测。
3.7 挤压变量对蛋白质含量(PC)的影响：PC主要受NP比例正向影响，挤压温度影响较小。模型显著且无失拟，预测能力良好。
3.8 挤压变量对抗氧化活性(DPPH%)的影响：NP增加提高DPPH值，但高温降低之；模型不显著且失拟，结果仅视为实验观察。
3.9 挤压变量对总多酚含量(TPC)的影响：TPC随NP增加而显著上升，高温造成下降；模型显著但失拟，解释需谨慎。
3.10 挤压变量对叶绿素含量(CC)的影响：CC随NP比例增加而增加，随温度升高而降低；模型极显著(R2=0.9587)且失拟不显著，可用于可靠预测。
3.11 挤压变量对总花青素含量(TAC)的影响：TAC随NP比例升高而降低，并随温度升高而下降；模型不显著且失拟，结论为探索性。
3.12 挤压变量对β-胡萝卜素含量(β-C)的影响：β-C随NP增加而增加，高温引起损失；模型不显著、失拟显著，不能作为预测工具。
3.13 食品安全考虑——糖苷生物碱含量：研究未定量检测Solanum属特有的糖苷生物碱。文献指出干燥和挤压不一定能有效降低其含量，未来需通过HPLC-MS定量并进行安全评估。
讨论部分综合表明：S. nigrescens粉能有效提升挤压零食的纤维、蛋白质和叶绿素含量，并增加多酚、类胡萝卜素等生物活性成分，但过量添加会牺牲膨胀结构和感官接受度。挤压温度具有双重作用，适度促进膨胀但高温破坏热敏物质。受模型失拟限制，只有纤维、蛋白质和叶绿素可用于定量优化；其余响应应视为趋势性发现。食品安全性方面，糖苷生物碱未被量化，需进一步研究。
研究结论可翻译为：本研究表明，S. nigrescens粉是强化紫玉米挤压零食的有前景的功能配料。添加该粉剂持续增加了膳食纤维、蛋白质和叶绿素含量，这主要归因于原料的直接组成贡献，并可由响应面模型可靠描述。总多酚、β-胡萝卜素和抗氧化活性也随NP添加而趋于增加，而总花青素含量则因富含花青素的紫玉米组分被逐步稀释而下降——共同表明两种原料为最终产品贡献互补而非冗余的生物活性谱。FMC和NP/PCF比例是决定产品结构、颜色和感官接受度的主要因素，挤压温度起次要作用，促进膨胀但加剧热敏化合物损失。这些结构、颜色和感官响应受配方和加工影响明确，但相应模型未达到定量优化所需的统计稳健性，故应视为一般趋势描述而非预测或优化工具。总体而言，适度的NP添加结合中等挤压温度和水分含量，为平衡技术性能与营养功能强化提供了实用起点。在商业开发前，还需解决糖苷生物碱安全性、生物活性化合物生物可及性、感官优化及工业放大等问题。
