《Foods》：Nutritional Enhancement and Quality Evaluation of Oat-Based Cookies Enriched with Doum Fruit (Hyphaene thebaica L.) Powder: A Comprehensive Assessment of Functional, Rheological, Physicochemical, Sensory, and Multivariate Characteristics
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摘要专业翻译
本研究旨在探索椰枣果实粉（Doum fruit powder, DFP）作为无麸质燕麦基曲奇中功能性配料的应用潜力。研究人员以5%、10%、15%和20%的添加水平用DFP部分替代燕麦粉，并对所得曲奇进行了营养、抗氧化、物理、色泽及感官特性的系统
摘要专业翻译
本研究旨在探索椰枣果实粉（Doum fruit powder, DFP）作为无麸质燕麦基曲奇中功能性配料的应用潜力。研究人员以5%、10%、15%和20%的添加水平用DFP部分替代燕麦粉，并对所得曲奇进行了营养、抗氧化、物理、色泽及感官特性的系统分析。结果表明，DFP较燕麦粉具有更高的膳食纤维、矿物质、酚类化合物含量及抗氧化活性。随着DFP添加水平的增加，曲奇的粗纤维含量（5.81–8.69%）、总酚含量（37.08–50.04 mg GAE/100 g）、抗氧化活性（15.67–24.11%）及矿物质含量均显著提升，而热量值相应降低。较高的替代水平同时导致曲奇色泽加深、体积减小及密度增大。尽管感官评分随DFP添加水平的增加而下降，所有配方仍处于可接受范围。相关性分析和主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）揭示了纤维、酚类物质、抗氧化活性及矿物质含量之间的强关联性，同时表明营养强化与感官品质之间存在权衡关系。添加5–10% DFP的曲奇在营养价值的提升与消费者接受度之间达到了最佳平衡。研究结果证明，DFP可成功用于生产具有改善健康功效的功能性无麸质曲奇。
论文解读
一、研究背景与意义
随着饮食相关慢性疾病患病率的持续上升，开发具有改善营养品质和增强生理功能的谷物基食品已成为食品科学领域的研究热点。相较于依赖合成强化剂，当前研究日益关注能够同时提供膳食纤维、矿物质和抗氧化植物化学物质并保持产品质量和消费者接受度的天然来源配料。烘焙产品因其消费广泛和配方灵活，已成为掺入植物源功能性配料的理想平台。
燕麦粉（Oat flour, OF）因其均衡的营养组成和富含β-葡聚糖、优质蛋白、不饱和脂质、维生素、矿物质及多种抗氧化化合物，被视为最具前景的功能性烘焙谷物原料之一。然而，为进一步提升燕麦基产品的功能与营养价值，探索补充性膳食纤维和生物活性植物化学物质来源具有重要机遇。在此背景下，椰枣果实粉（Doum fruit powder, DFP）因其富含膳食纤维、矿物质、黄酮类及酚类化合物，并具有抗氧化、抗菌、降血糖和心脏保护等潜在健康功效，成为一种极具前景的功能性配料。
尽管燕麦粉和DFP各自在营养与技术特性方面已受到关注，但将二者整合于燕麦基曲奇配方中，为开发兼具营养强化和生物活性价值的烘焙产品提供了新的可能性。本研究的创新之处在于对分级DFP掺入对燕麦基曲奇整体性能的影响进行了全面评估，涵盖原料组成、面团流变学、营养与抗氧化特性、物理与色泽特征、感官品质及多元关系，从而为确定实现均衡产品质量的实用掺入范围提供了科学依据。
二、研究设计与主要技术方法
研究人员从沙特阿拉伯当地市场采购椰枣果实（Hyphaene thebaica）、燕麦粉（Avena sativa L.）、枣椰果实（Phoenix dactylifera L. cv. Khalas）等原料，制备DFP和椰枣膏作为天然甜味剂。研究设置了两个对照组（C1：精制糖；C2：椰枣膏替代糖），并以0%、5%、10%、15%和20%的DFP替代水平制备复合粉混合物，按照改良的Hooda & Jood方法制作曲奇。
研究采用的主要关键技术方法包括：按照美国官方分析化学师协会（AOAC）标准方法测定水分、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维和灰分等基本成分；采用原子吸收分光光度法（Atomic Absorption Spectrophotometry）测定钙、镁、铁、锌、铜、锰、镍、钴等矿物质元素，火焰光度法测定钾和钠，钼蓝比色法测定磷；采用Folin–Ciocalteu法测定总酚含量（Total Phenolic Content, TPC），氯化铝比色法测定总黄酮含量（Total Flavonoid Content, TFC），分光光度法测定类胡萝卜素含量，DPPH自由基清除法评估抗氧化活性；采用高效液相色谱法（High-Performance Liquid Chromatography, HPLC）鉴定和定量酚类化合物；采用布拉本德粉质仪（Brabender Farinograph）评估面团流变学特性；采用数字游标卡尺和菜籽置换法测定曲奇物理特性；采用色度计测定CIE L*、a*、b*颜色参数；由10名 trained 感官评价员采用10点评分法进行感官评价；采用单因素方差分析（ANOVA）、Duncan多重比较检验、Pearson相关分析和主成分分析（PCA）进行统计分析。
三、研究结果
3.1 燕麦粉与椰枣果实粉的基本成分
DFP的水分、灰分、粗纤维和总碳水化合物含量显著高于OF，而OF的粗蛋白、脂肪和能量值显著更高。DFP的粗纤维含量（15.43 g/100 g）比OF（9.84 g/100 g）高约57%，灰分含量约为OF的4倍，表明其富含矿物质成分。OF的较高蛋白和脂质含量使其能量值（393.37 kcal/100 g）高于DFP（316.35 kcal/100 g）。
3.2 燕麦粉与椰枣果实粉的生物活性化合物及抗氧化活性
DFP的总酚含量（128.32 mg GAE/100 g）显著高于OF（86.34 mg GAE/100 g），抗氧化活性（49.89%）也远高于OF（32.48%）。相反，OF的β-胡萝卜素（12.32 mg/100 g）和总黄酮含量（312.22 mg QE/100 g）高于DFP（分别为9.31 mg/100 g和82.64 mg QE/100 g），表明OF富含黄酮类和类胡萝卜素，而DFP具有更高的酚类含量和抗氧化潜力。
3.3 燕麦粉与椰枣果实粉的矿物质组成
DFP的钙（276.82 mg/100 g）、镁（221.36 mg/100 g）、钾（2853.00 mg/100 g）、钠（258.48 mg/100 g）和铁（6.26 mg/100 g）含量显著高于OF（分别为62.89、134.12、481.56、42.11和3.08 mg/100 g）。OF的锌、铜、锰和磷含量略高于DFP。镍和钴仅在DFP中检出痕量。钾是两种原料中最丰富的矿物质，DFP含量显著更高。
3.4 燕麦粉与椰枣果实粉的氨基酸谱
OF的所有必需氨基酸浓度均高于DFP（除甲硫氨酸和半胱氨酸相似外）。亮氨酸是OF中最丰富的氨基酸（7.98 g/100 g蛋白），其次为缬氨酸（5.28 g/100 g蛋白）、异亮氨酸（5.11 g/100 g蛋白）和赖氨酸（4.43 g/100 g蛋白）。OF的总必需氨基酸（Essential Amino Acids, EAA）达40.18 g/100 g蛋白，约为DFP（12.62 g/100 g蛋白）的3.2倍。OF的大多数必需氨基酸达到或超过FAO/WHO成人参考模式。
3.5 酚类化合物的HPLC分析
OF的主要酚类化合物为阿魏酸（162.12 mg kg?1），其次为对香豆酸（82.45 mg kg?1）和山柰酚（32.61 mg kg?1）。DFP的主要酚类化合物为E-香草酸（366.27 mg kg?1），其次为鞣花酸（220.44 mg kg?1）、对羟基苯甲酸（178.45 mg kg?1）、表儿茶素（112.56 mg kg?1）和原儿茶酸（102.34 mg kg?1）。DFP的总鉴定酚类化合物（1352.82 mg kg?1）约为OF（387.53 mg kg?1）的3.5倍。帕累托分析表明，E-香草酸、鞣花酸、对羟基苯甲酸、表儿茶素和原儿茶酸约占DFP主要酚类化合物的90%。
3.6 燕麦粉与椰枣果实粉的功能特性
DFP的吸水能力（3.25 mL g?1）和持油能力（0.98 g g?1）显著高于OF，而OF的吸油能力（2.18 mL g?1）、持水能力（2.09 g g?1）、乳化能力（1.92%）和溶胀能力（5.32%）显著高于DFP。两种原料的堆积密度无显著差异。
3.7 复合粉混合物的流变学特性
随着DFP添加比例从0%增至20%，吸水率从64.40%逐步增至71.45%，面团形成时间从2.80 min延长至6.00 min。相反，面团稳定度从3.50 min持续降至1.80 min，混合耐受指数和面团弱化度显著增加（弱化度从148 BU增至196 BU），表明DFP逐渐破坏了面团基质的连续性。
3.8 DFP强化曲奇的化学组成、生物活性化合物及抗氧化活性
DFP的添加显著提高了曲奇的水分、粗纤维、灰分、总碳水化合物、总酚含量和DPPH自由基清除活性。20% DFP添加水平使曲奇获得最高的粗纤维（8.69%）、灰分（2.20%）、总酚（50.04 mg GAE/100 g）和抗氧化活性（24.11%），分别比燕麦对照（C2）高约50%、72%、35%和54%。相反，粗蛋白、粗脂肪、总黄酮、β-胡萝卜素和能量值随DFP比例增加而显著下降，能量值从477.74 kcal/100 g降至440.04 kcal/100 g。
3.9 DFP强化曲奇的矿物质组成
所有测定的矿物质均随DFP替代水平提高而显著增加。钾从284.22 mg/100 g增至434.28 mg/100 g（增加约52.8%），钙从48.12增至132.14 mg/100 g（约2.7倍），镁从47.22增至101.67 mg/100 g（约2.2倍），钠从35.83增至142.11 mg/100 g（约4倍），磷从178.56增至239.22 mg/100 g。
3.10 DFP强化曲奇的物理与色泽特性
随着DFP替代水平增加，曲奇直径从64.37 mm降至56.63 mm，厚度从7.67降至6.58 mm，体积从24.51降至16.46 cm3，密度从0.73增至0.98 g cm?3。色泽方面，L*值从60.11降至50.58，a*值从6.32增至7.34，b*值持续下降，表明曲奇颜色变深并呈红棕色。
3.11 DFP强化曲奇的感官评价
所有感官属性（外观、色泽、气味、滋味、质构和总体接受度）均随DFP添加水平增加而逐渐下降。5% DFP配方的感官得分接近燕麦对照（C2），总体接受度从对照的8.69降至20% DFP的7.09，但所有配方得分均超过6.5（10点评分制），处于可接受范围。
3.12 相关性分析与主成分分析
Pearson相关分析显示，膳食纤维、总酚、抗氧化活性、钾含量和密度之间存在极强的正相关（r = 0.94–0.99），而这些变量与曲奇体积、亮度（L*）和总体接受度呈高度负相关（r = ?0.91至?1.00）。曲奇体积与总体接受度呈强正相关（r = 0.99），L*值与总体接受度呈正相关（r = 0.92）。PCA分析中，PC1和PC2分别解释了总方差的97.5%和2.6%，10% DFP配方在营养强化与可接受的物理和感官品质之间表现出最佳平衡。
四、讨论与结论
讨论部分指出，OF与DFP在营养组成上的差异体现了两种原料的互补性：OF提供优质蛋白和脂质，DFP则贡献膳食纤维、矿物质和酚类抗氧化物质。DFP的高吸水能力和持油能力有利于改善产品的水分保持和风味保留。流变学分析表明DFP增加了吸水率和面团形成时间但降低了面团稳定性，这与纤维强化谷物配方的典型特征一致。感官评价证实适度掺入DFP（5–10%）可在保持消费者接受度的同时实现营养功能提升。多元统计分析确认了营养强化与感官品质之间的权衡关系，10% DFP配方被确定为最佳掺入水平。
研究结论表明，DFP是一种有前景的天然功能性配料，可用于开发营养强化的燕麦基曲奇。DFP的添加显著提升了曲奇的膳食纤维、矿物质、总酚含量和抗氧化活性，同时降低了脂肪含量和能量值。所有配方均处于感官可接受范围（总体接受度>7.0）。PCA分析显示10% DFP配方在营养功能强化与可接受的物理和感官品质之间达到最佳平衡。本研究为椰枣果实作为可持续功能性食品配料的利用提供了全面的科学证据。未来研究应关注货架期、酚类化合物的生物可及性以及商业生产条件下的消费者接受度，以进一步支持工业化应用。
