《Food Research International》：What is gastronomic identity? Exploring its definition and perception through sensory stimuli and projective mapping
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本研究评估发酵烘烤鳄梨籽粉（ASP）作为可持续抗氧化剂对牛肉饼脂质氧化的抑制效果，并与BHT及对照组比较。通过CUPRAC和TBARS分析发现，ASP显著提高抗氧化活性并减少脂质氧化达21%。SHAP分析揭示γ-亚麻酸、油酸等关键成分与氧化稳定性相关，证实ASP作为合成抗氧化剂替代品的潜力，同时支持循环经济与清洁标签需求。
赵志宇|埃尔菲热·图隆|乌切·埃乔尔|托尼·陈|凯文·坎托诺|罗斯曼·卡姆|纳齐玛·哈米德
新西兰奥克兰理工大学健康与环境科学学院，未来食品研究中心
摘要
本研究评估了发酵烤制后的牛油果籽粉（ASP）作为牛肉饼中可持续抗氧化剂的性能，并结合了可解释的人工智能（AI）技术，以提供对脂质氧化控制的机制性见解。ASP通过使用Lactobacillus plantarum进行控制发酵后进行烤制，并以0.95克/千克的比例添加到牛肉饼中。在4°C的冷藏条件下储存10天后，将其与丁基羟基甲苯（BHT）和未经处理的对照组进行了性能比较。结果显示，ASP的初始还原抗氧化能力（以抗坏血酸当量计为0.283毫克/克）最高，通过铜还原抗氧化能力（CUPRAC）测定，并且在整个储存期间其活性显著高于BHT和对照组（p<0.05）。硫代巴比妥酸反应物质（TBARS）分析表明，ASP使脂质氧化减少了21%，接近BHT的效果。ASP还改善了颜色稳定性，并保留了关键的脂肪酸，尤其是油酸。挥发性成分分析显示，ASP通过生成美拉德反应产物发挥抗氧化作用，而非依赖合成添加剂。Shapley Additive Explanations（SHAP）分析应用于极端梯度提升模型（XGBoost），确定了γ-亚麻酸、油酸、戊醛和2-庚酮是氧化稳定性的主要预测因子，突显了ASP的广谱保护效果。这些发现表明，ASP不仅利用了牛油果籽的废弃物，还为合成抗氧化剂提供了可行的替代方案，有助于实现可持续发展目标。将可解释的人工智能与多变量分析相结合，为理解肉类系统中的脂质氧化途径和抗氧化剂性能提供了新的视角。
引言
牛肉是全球主要的动物蛋白来源，因其高生物价值以及铁、锌、硒和B族维生素等必需微量营养素而受到重视，这些营养素支持免疫功能、认知健康和新陈代谢（Nascimento等人，2024年）。定期摄入牛肉有助于预防营养缺乏并促进长期健康（Hawley等人，2022年）。尽管如此，由于牛肉的高脂含量，使其容易发生氧化降解，从而降低营养价值和消费者接受度（Lu等人，2022年）。脂质氧化是一种连锁反应，会影响风味、颜色、质地和保质期，在肉饼等加工产品中由于组织结构破坏，脂质更容易与氧气和促氧化剂接触，形成醛类、酮类等化合物，导致异味。
脂质氧化是肉类科学中的一个主要挑战，尤其是在肉饼等加工产品中，组织结构的破坏使脂质暴露于氧气和促氧化剂中（Tatiyaborworntham等人，2022年）。这种氧化过程会导致风味、颜色、质地和营养价值的不良变化，最终缩短保质期和市场竞争力（Oliveira等人，2025年）。传统上使用丁基羟基甲苯（BHT）等合成抗氧化剂来有效延缓脂质氧化。然而，日益严格的监管限制和消费者对清洁标签产品的需求促使人们转向天然替代品（Bampidis等人，2022年）。
牛油果籽通常被作为废弃物丢弃，但实际上是一种未充分利用的富含酚类化合物的来源，具有很强的抗氧化潜力，占果实生物量的13-18%（Ejiofor等人，2018年）。发酵和烤制后的牛油果籽含有高达2100毫克GAE/100克的抗氧化活性（Zhao等人，2022年）。代谢物分析显示，其具有增强的生物活性，包括对Hep G2、MDA-MB-231和MCF-7癌细胞的细胞毒性作用（Zhao等人，2023年），超过了浆果渣等传统来源（Tarasevi?ien?等人，2022年）。Tarasevi?ien?等人报告称，1%的树莓渣可以显著减少牛肉饼中的脂质氧化，表明牛油果籽可能具有类似或更好的效果。同样，Nigella sativa籽提取物可将猪肉中的TBARS降低到每千克肉0.9毫克MDA，而对照组为1.3毫克MDA（Chauhan等人，2018年）。南瓜籽提取物在羊绞肉中的效果也优于BHA（Gadekar等人，2025年），而Bersama abyssinica籽提取物的IC??为0.55微克/毫升，超过了抗坏血酸的IC??（1.10微克/毫升，Alemu等人，2024年）。这些发现突显了植物基抗氧化剂在肉类保存方面的潜力，值得进一步探索像发酵烤制后的ASP这样的全加工粉末。
天然抗氧化剂在肉类保存中的应用越来越受到关注，但整个加工后的植物粉末的使用仍然有限。发酵和烤制可以增强酚类物质的释放和抗氧化活性，然而将其结合应用于牛油果籽粉（ASP）以控制牛肉饼中的脂质氧化尚未得到充分研究。利用牛油果籽有助于循环经济和可持续发展。本研究旨在评估发酵烤制后的ASP在冷藏储存过程中抑制牛肉饼中脂质氧化的抗氧化效果，并考察其对脂肪酸组成、挥发性化合物动态和还原抗氧化能力的影响，与BHT进行比较。
人工智能（AI）和机器学习（ML）已成为食品科学中的变革性工具，能够准确预测质量属性、优化配方并模拟复杂的生化相互作用。然而，许多ML模型像“黑箱”一样工作，仅提供预测结果而不揭示背后的推理过程，这限制了科学的可解释性和实际应用（Gunning等人，2019年；Samek等人，2017年）。可解释的人工智能（XAI）通过提供对模型行为的可解释性见解，帮助研究人员识别特征贡献并揭示因果关系。在XAI方法中，Shapley Additive Explanations（SHAP）因其基于合作博弈论的坚实理论基础和量化单个输入变量对预测结果影响的能力而受到重视（Lundberg等人，2017年）。在食品系统中，这种可解释性尤为重要，因为氧化稳定性、风味发展和保质期取决于脂质、酚类物质和挥发性化合物之间的多因素相互作用。
最近的研究展示了SHAP和其他XAI技术在食品科学中的实用性，包括从酚类化合物谱预测抗氧化活性、建模脂质氧化途径以及识别感官质量的关键驱动因素（Hashem等人，2025年；Zhao等人，2025年）。通过将XAI整合到食品研究中，科学家可以超越经验相关性，走向机制性理解，支持精准的食品保存和可持续的成分创新。基于此基础，本研究应用SHAP来阐明牛油果籽酚类物质（ASP）与合成抗氧化剂BHT在抗氧化性能上的差异，这种方法已被验证可用于解释复杂的生化数据集（Lu等人，2025年；Yi等人，2025年）。像迷迭香和绿茶提取物这样的清洁标签抗氧化剂已显示出与合成添加剂相当的效果（Inguglia等人，2023年），进一步证明了这项工作的相关性。通过利用牛油果籽这一未充分利用的副产品，本研究为可持续食品系统做出了贡献，通过减少浪费和开发功能性清洁标签防腐剂，同时SHAP分析确定了与氧化稳定性最密切相关的生物活性化合物和挥发性标志物，为在食品产品中针对性应用天然抗氧化剂提供了科学依据。
发酵过程
在发酵之前，准备了大约0.5-1毫米大小的磨碎牛油果籽颗粒（Olivado Ltd.，新西兰Kerikeri）。1毫升的Lactobacillus plantarum储备培养物（Fonterra Research Centre，新西兰Palmerston North）含有约9.0×108 CFU/mL的细菌悬浮液（相当于3.0 McFarland标准），储存在20%的甘油中，温度为-80°C。通过革兰氏染色验证了培养物的纯度。
1毫升的纯储备培养物
ASP中的苦杏仁苷和persin含量
本研究重点分析了牛油果籽产品中的苦杏仁苷和persin，因为它们具有潜在的毒性和食品安全风险。与其他许多植物性食品不同，牛油果籽含有persin，这种毒素会对牲畜产生不良影响，引发对其人类食用安全性的担忧（Butt等人，2006年）。此外，某些籽类中存在的苦杏仁苷在降解过程中会释放有毒的氢氰酸（Bolarinwa等人，2014年）。
结论
研究表明，发酵烤制后的牛油果籽粉（ASP）是一种有效的天然抗氧化剂，可以延缓冷藏牛肉饼中的脂质氧化，为BHT等合成抗氧化剂提供了一种可持续的、清洁标签的替代品。通过CUPRAC测定的还原能力证实了ASP的优越抗氧化潜力，在10天后TBARS减少了21%。尽管ASP最终的TBARS值略高于
CRediT作者贡献声明
赵志宇：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学，研究，正式分析，数据管理，概念化。埃尔菲热·图隆：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，研究。乌切·埃乔尔：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，可视化，验证，研究。托尼·陈：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，验证，资源，方法学，正式分析。凯文·坎托诺：撰写 – 审稿与编辑，
资金来源
本研究未获得公共部门、商业部门或非营利组织的任何特定资助。
未引用的参考文献
Ansorena和Astiasaran，2004
European，2022
Lepage和Roy，1986
Lundberg和Lee，2017
Nascimento等人，2024
Ross和Smith，2006
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
作者感谢Olivado Ltd.提供牛油果籽的支持。
