花生胚轴（embryonic axis, EA）组成特征及其在花生酱中的应用：对质构与氧化稳定性的影响

《Food Chemistry: X》：Composition characterization of peanut embryonic axis and its application in peanut butter: Effects on texture and oxidative stability

　　

本研究考察花生胚轴（embryonic axis, EA）作为天然配料以增强花生酱（peanut butter）质构（texture）和氧化稳定性（oxidative stability）的作用。近似成分分析（proximate analysis）显示，与子叶（cotyledon）相比，EA具有较低脂肪和较高纤维；非靶向代谢组学（untargeted metabolomics）揭示EA中三萜类化合物（triterpenoids）相对丰度较高。EA以0–10%（w/w）部分替代花生仁（peanut kernels）制备花生酱，质构和流变学（rheological）分析表明，EA掺入产生更坚实且更黏聚的质构。抗氧化活性随EA添加而增加，7.5%和10% EA样品表现出增强的DPPH（2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl）和ABTS（2,2′-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)）清除能力。在37 °C贮藏4周期间，富EA样品表现出降低的析油（oil separation）和较低的过氧化值（peroxide value, PV）。感官评价（sensory evaluation）表明2.5% EA最受偏好，而较高EA水平赋予较差风味，可能来自三萜皂苷（triterpenoid saponin）苦味。总体而言，本研究为食品工业提供一种天然策略，以改善花生酱的氧化稳定性和整体品质。

花生酱由精细研磨的烘烤花生制成，能量密度高、风味适口且使用方便，是家庭和食品工业中常见配料。花生酱保留较高蛋白质和不饱和脂肪酸，但脂肪含量高，使其在加工和贮藏中易发生氧化劣变，表现为析油增加、过氧化值（PV）升高和异味形成，从而缩短货架期。天然抗氧化剂如生育酚（tocopherols，维生素E）、迷迭香提取物和β-胡萝卜素已被用于食品体系；合成抗氧化剂如丁基羟基茴香醚（BHA）、二丁基羟基甲苯（BHT）和叔丁基对苯二酚（TBHQ）虽有效，但消费者担忧其潜在健康风险。已有研究尝试姜黄副产物、葵花卵磷脂、可溶性大豆多糖等改善花生酱稳定性，但多数为花生基质外源添加，成本较高，可能改变感官和视觉特征，并可能与消费者对“最低加工”或“单一配料”食品的偏好冲突。花生内源成分风险较低，且可来自花生加工副产物。花生种子主要包括子叶、花生种皮和胚轴。种皮添加可提高花生酱总酚、总原花青素和抗氧化活性；其他植物胚轴含异黄酮、阿魏酸、叶黄素、黄酮等生物活性物。但花生EA在商业加工中常因苦味被移除或丢弃，研究较少，且多集中于过敏原mRNA和矿物质，关于其生物活性成分及在氧化稳定性和食品保存中的应用信息有限。EA可能因皂苷带来苦味，因此需系统评价功能益处和感官影响。基于此，研究人员旨在系统分析EA与子叶营养及生物活性成分差异，并研究不同比例EA替代子叶制备花生酱的可行性。研究假设EA含更丰富生物活性植物化学物，掺入后可显著增强花生酱氧化稳定性，且因源于花生基质而避免外源添加剂引起的异味和颜色变化；并通过氧化稳定性、颜色、质构和消费者可接受性进行验证。该工作旨在揭示EA作为天然抗氧化来源的潜力，促进花生副产物增值利用，并为开发具有改善氧化稳定性和营养价值的新型花生酱奠定理论基础。

研究人员开展了以下研究：比较EA和子叶的近似组成；用非靶向代谢组学分析植物化学物差异；将EA以0、2.5%、5%、7.5%和10%（w/w）部分替代花生仁制备花生酱；评价颜色、质构、流变、DPPH和ABTS自由基清除活性；在37 °C下进行4周加速贮藏，测定析油和PV；并进行感官评价。结果表明，EA具有较低脂肪、较高纤维和更高三萜类化合物相对丰度；EA掺入使花生酱质构更坚实、更黏聚，提高抗氧化活性，降低析油和PV，且在适当添加量下不损害颜色和感官可接受性。总体而言，该研究为食品工业提供了一种利用花生内源副产物改善花生酱氧化稳定性和整体品质的天然策略，并支持花生EA的增值利用。

关键技术方法（不超过250字）：样本来源为中国山东当地市场购买的去壳花生种子。研究人员采用标准方法测定水分、灰分、脂肪、蛋白质、粗纤维和碳水化合物；采用UPLC–MS/MS（UHPLC-Q Exactive，电喷雾电离ESI正负离子模式）进行非靶向代谢组学分析，结合Progenesis QI、HMDB和KEGG数据库匹配，并以正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）中变量投影重要性（VIP）>1.0和p<0.05筛选差异代谢物。花生酱制备中，EA以0–10%（w/w）部分替代花生仁，经160 °C烘烤20 min后研磨。采用色度计、质构仪、流变仪及Power-law模型评价颜色、质构和流变特性；采用DPPH和ABTS法测定抗氧化活性；37 °C加速贮藏4周测定析油和PV；由12名半训练评价员按9分制进行感官评价。

研究结果如下。

3.1 花生胚轴与子叶的营养分析

3.1.1 近似组成：通过近似成分分析发现，EA仅占花生仁总质量的2.5%。EA与子叶的水分和灰分略有差异，蛋白质含量无显著差异；但脂肪、粗纤维和碳水化合物差异明显。子叶脂肪含量为46.90%，EA为39.35%，显著降低超过7个百分点；EA粗纤维为8.07%，高于子叶的6.31%；EA碳水化合物为22.7%，高于子叶的16.4%。结论是EA具有低脂肪、高膳食纤维和高碳水化合物特征，适合作为花生酱天然功能配料。

3.1.2 植物化学物：通过非靶向代谢组学比较EA与子叶，发现EA中419种代谢物显著上调、201种显著下调。差异代谢物的植物次生代谢物分类中，萜类最丰富，占总数50%以上；KEGG化合物数据库映射显示，三萜类在萜类中数量最多。前25个VIP代谢物中有20个为三萜类，且其在EA中相对丰度显著高于子叶。这些包括beta-elemonic acid、momordicinin、maslinic acid、Ginsenoside I、Ginsenoside Rh7、soyasapogenol B 24-O-β-D-glucoside、soyasaponin V和soyasaponin aa等。原研究指出这些三萜类具有抗氧化、抗炎、抗微生物、食品保存等潜在活性；但代谢组学基于有限生物重复且为半定量结果，需绝对定量确认，因此差异代谢物应视为初步发现。

3.2 富EA花生酱样品的近似组成：通过测定不同EA替代比例花生酱的近似组成，发现水分0.81%–0.86%和灰分2.6%–2.7%在各组间无显著差异。脂肪含量随EA替代增加而逐渐降低，从对照的51.71%降至10% EA的49.23%，除2.5% EA外，对照与各富EA组差异显著。蛋白质含量无显著差异，为23.7%–23.9%。粗纤维随EA添加增加，10% EA达7.43%，显著高于对照的6.73%。碳水化合物在对照和低EA组为14.4%–14.6%，10% EA显著增至16.0%。结论是EA替代降低脂肪并提高膳食纤维，可减少可氧化脂质池并增强结构保护。

3.3 颜色测定：通过色度计测定，发现不同比例EA添加未显著影响花生酱的L*、a*或b*。相对于对照的总体色差ΔE*在10% EA组显著大于2.5% EA组，但10% EA与5%或7.5% EA组无显著差异。所有富EA样品ΔE*较低，为0.92–1.54，表明EA对颜色影响轻微，产品保持视觉可接受外观。

3.4 质构：通过质构分析发现，随EA添加增加，硬度从对照的0.79 N升至10% EA的0.94 N，黏附性从0.96 N·mm升至1.51 N·mm，弹性、胶黏性和咀嚼性也显著增加。结论是EA掺入使花生酱质构更坚实、更黏聚，可能与自由油含量降低和膳食纤维形成网络有关。

3.5 流变特性：通过稳态流变分析发现，在0.1–100 s^?1剪切速率范围内，花生酱表观黏度随剪切速率增加而下降，表现为假塑性流体的剪切变稀行为。对照样品黏度和剪切应力最低，四个富EA样品较高。流变曲线符合Power-law模型，R²为0.989–0.996。稠度系数K随EA添加增加，从对照的37.29 Pa·sⁿ升至7.5%和10% EA的约50 Pa·sⁿ；流动行为指数n为0.51–0.54。结论是EA增强了花生酱结构网络。

3.6 氧化水平评估

3.6.1 抗氧化活性：通过DPPH和ABTS法发现，抗氧化活性随EA添加呈增加趋势。与对照相比，7.5%和10% EA样品对DPPH和ABTS自由基清除活性显著增加；10% EA的DPPH自由基清除活性显著高于2.5%和5% EA。Spearman相关分析显示，纤维含量与DPPH（r=0.903）和ABTS（r=0.888）自由基清除活性强正相关。EA中三萜类相对丰度较高也可能贡献抗氧化活性；尽管烘烤可能导致某些热敏皂苷部分降解，但整体抗氧化活性可能由热稳定三萜、纤维及多组分协同作用共同产生。

3.6.2 析油：通过37 °C、4周贮藏并测定析油，发现第0周所有富EA样品析油率显著低于对照。贮藏期间所有组析油增加，但EA添加有效抵消这一劣变，呈剂量依赖，EA越高油损失越低。原因可能包括脂肪含量降低、膳食纤维提高硬度和黏度、三萜皂苷表面活性形成更稳定网络以截留油脂，从而抑制相分离。

3.6.3 过氧化值分析：通过测定PV发现，第0周对照PV最高，为5.25 mmol/kg，EA添加组较低，为3.28–4.77 mmol/kg，且EA添加水平与PV呈反向关系，10% EA最低。贮藏期间所有样品PV升高，第4周对照达7.78 mmol/kg，而富EA样品仍较低，为6.7–7.0 mmol/kg。结论是EA添加延缓花生酱氧化过程，可能与三萜类抗氧化、较低脂肪含量和较高纤维有关。原研究指出，温度和湿度影响PV，后续需在不同温湿度条件下进一步研究。

3.7 花生酱感官评价：通过12名半训练评价员对新鲜制备样品进行感官评价，发现2.5% EA组总体接受度最高，为8.0；对照为7.4，5% EA为7.2，7.5% EA为7.1，10% EA为7.4。2.5% EA风味评分最高，为7.8，其他组为6.9–7.1且无显著差异。较高EA添加倾向产生较差风味，可能与三萜皂苷苦味有关。研究也指出，感官评价仅在初始时间点进行，未来应结合贮藏期感官、电子鼻或GC–MS挥发性化合物分析以更全面验证EA作为天然稳定剂的功效。

讨论部分总结：原研究认为，EA低脂、高纤维且三萜类相对丰度高于子叶，具有作为多功能天然配料改善花生酱质构和氧化稳定性的潜力。质构和流变改善可能源于脂肪降低、自由油减少以及膳食纤维与其他基质组分交联形成更稳定网络。7.5%和10% EA显著增强DPPH和ABTS自由基清除活性，与纤维增加和三萜富集一致。4周37 °C贮藏后，富EA样品析油和PV显著低于对照，说明EA有效延缓脂质氧化。这些改善未损害颜色或感官属性，2.5% EA还提高总体可接受性。局限性包括：代谢组学生物重复有限且为半定量，需绝对定量确认；感官评价仅在初始时间点进行；PV受温度和湿度影响，仍需进一步研究。未来可探索EA与其他天然抗氧化剂的协同作用及其在其他油基食品体系中的适用性。

研究结论翻译：与子叶相比，花生胚轴以较低脂肪、较高纤维和显著更高的三萜类相对丰度为特征，显示出作为改善花生酱质构和氧化稳定性的多功能配料的显著潜力。质构和流变分析显示，添加EA导致更坚实和更黏聚的质构，这可能归因于油含量降低以及膳食纤维与其他基质组分的交联。此外，以7.5%和10% EA部分替代花生仁显著增强了DPPH和ABTS自由基清除活性，这与纤维含量增加和富集三萜类的抗氧化特性一致。在37 °C贮藏4周后，所有富EA样品均表现出明显低于对照的析油和过氧化值，表明EA有效延缓了脂质氧化。重要的是，这些质构和氧化稳定性的改善未损害花生酱的颜色或感官属性。事实上，2.5% EA替代水平提高了总体消费者可接受性，表明在质量增强和风味保持之间具有良好平衡。总体而言，研究结果确立了花生胚轴作为一种天然稳定剂，可在不损害风味的情况下减轻析油和氧化劣变。该研究不仅为花生源副产物的增值利用提供了科学依据，也为重新配制具有改善物理稳定性和健康促进潜力的花生酱提供了实用策略。未来研究可探索EA与其他天然抗氧化剂的协同效应，以及其在其他油基食品体系中的适用性。