《Food Chemistry Advances》:Innovative cookies for school meals: nutritional, technological, and sensory potential of crude palm olein (
Elaeis guineensis) and cowpea flour [
Vigna unguiculata (L.) Walp.]
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为解决中低收入国家儿童缺铁性贫血与维生素A缺乏问题,巴西研究人员以粗棕榈油精(CPOL)和豇豆粉(CF)为原料,开发富含铁与维生素A前体的校园餐强化饼干。通过22全因子设计优化配方,发现含120g CF与31.25g CPOL的饼干蛋白质含量提升至14.7%,铁含量达41.2μg/g,类胡萝卜素达76.68μg/g,且感官接受度高达7.8分(9分制)。30g饼干可满足儿童15.5%的铁和13.9%的维生素A每日需求,为校园营养干预提供可持续方案。
在巴西等中低收入国家,儿童 micronutrient deficiencies(微量营养素缺乏)如 iron deficiency anemia(缺铁性贫血)和 vitamin A deficiency(维生素A缺乏)依然普遍存在。尽管政府推行了小麦和玉米粉的强制强化政策,但营养素的生物利用度(bioavailability)仍是挑战。传统强化方式可能面临成本高、接受度低或技术兼容性差的问题。与此同时,当地特色农产品如粗棕榈油精(crude palm olein, CPOL)和豇豆粉(cowpea flour, CF)富含天然营养素,却未充分开发利用。如何将这些区域性原料转化为可持续、易接受的营养强化食品,成为研究者关注的重点。
为此,巴西联邦大学巴伊亚分校营养学院的研究团队在《Food Chemistry Advances》发表论文,探讨以CPOL和CF为基础开发校园餐饼干的潜力。研究通过系统优化配方,平衡营养强化与感官品质,旨在为校园供餐计划提供一种成本低廉、文化适配的解决方案。
研究采用的关键技术方法包括:1)22全因子实验设计(factorial design),以CF(60g或120g)和CPOL(25g或50g)为变量,优化饼干配方;2)理化性质分析,涵盖 proximate composition(近似成分,如蛋白质、脂肪、水分)、矿物质含量(采用ICP-OES技术)、类胡萝卜素定量(HPLC法);3)感官评价,由158名10-14岁学童对饼干外观、香气、口感等属性进行9点喜好度评分;4)质地剖面分析(texture profile analysis, TPA)和色度测量(CIELab系统),评估饼干的结构与颜色变化。
3.1. 饼干与豇豆粉的近似成分
研究发现,CF的蛋白质含量达20.01%,显著高于小麦粉。随着CF添加量增加(60g至120g),饼干蛋白质含量从7.3%(对照组C0)提升至14.7%(C3配方),且CF与蛋白质含量呈强正相关(r=0.930)。CPOL的加入使饼干总类胡萝卜素含量升至76.68μg/g(C2配方),但脂质模型显示,使用黄油(含82%脂肪)的配方总脂肪含量低于全CPOL配方,因黄油含非脂成分。水分活度(Aw)均低于0.47,符合长期储存要求。
3.2. 视黄醇活性当量(RAE)评估
CPOL是类胡萝卜素的天然来源,其中β-胡萝卜素(β-carotene)可在体内转化为维生素A。通过转化因子(1 RAE=12μg β-胡萝卜素)计算,C2配方饼干每30g可提供47μg RAE,满足9-13岁儿童13.9%的每日维生素A需求。虽未达巴西强化食品标准(需满足30% DRI),但作为天然来源已具营养意义。
3.3. 矿物质强化效果
CF显著提升了饼干的钾(K)、镁(Mg)、锌(Zn)等矿物质含量。钾含量最高达647mg/100g(C4配方),铁含量在31.6–41.2μg/g之间。对照组(C0)因使用强化小麦粉,铁含量也较高(38.9μg/g),但CF进一步增加了锌和镁的贡献。每30g饼干可提供11.8–15.5%的儿童每日铁需求。
3.4. 饼干的物理特性
质地分析表明,高CF配方(120g)使饼干硬度、咀嚼性(chewiness)增加,而高CPOL(50g)则降低这些参数,因液体油削弱面筋网络。颜色测量显示,CF增加导致亮度(L)下降、红度(a)上升,与豇豆天然色素和美拉德反应(Maillard reaction)相关;CPOL则强化了类胡萝卜素带来的橙红色。
3.5. 期望值测试与感官分析
通过期望值函数(desirability function)优化,最终推荐配方为120g CF与31.25g CPOL(C3变体)。该饼干在学童感官评价中获高分:外观7.3分、脆度7.8分、总体接受度7.8分(9分制)。仅香气评分较低(6.6分),可能与CPOL的挥发性成分及CF的“豆腥味”有关。
本研究证实,以区域性原料CPOL和CF开发的饼干能有效提升铁、维生素A前体及矿物质含量,且感官接受度高。优化配方(120g CF+31.25g CPOL)在营养与质构间取得平衡,每30g可满足儿童每日铁需求的15.5%和维生素A需求的13.9%。该策略不仅为校园餐提供了低成本、可持续的强化方案,也促进了本地农业资源的增值。未来研究可关注类胡萝卜素在烘焙中的稳定性优化,以及长期摄入对儿童营养状况的实际影响。