《Journal of the Science of Food and Agriculture》：Physicochemical characterization and phenolic compound content of flour from blended juice residues
编辑推荐：
本文系统研究了由苹果、甜菜根、柠檬和姜的混合果汁残渣转化为功能面粉的可行性。通过评估不同干燥条件（50°C, 60°C, 70°C），确定了70°C下短时干燥能最佳保留酚类化合物、甜菜红素和色泽。该残渣粉富含膳食纤维（总纤维约500 g kg-1），并鉴定出十种酚类化合物。研究发现，残渣粉提取物对尖孢镰刀菌（Fusarium）具有显著抗真菌活性。将其部分替代小麦粉（9%）用于蛋糕制作，所得产品感官接受度超过80%，纤维含量较对照提升40%。本研究为农工业副产物高值化利用、开发营养且感官优良的功能性食品配料提供了新策略。
混合果汁残渣粉：从废弃物到功能性食品配料的转化
引言
果汁生产过程中会产生大量残渣，如果皮、种子、果肉、茎和叶，其重量可达原料的25%至65%。这些残渣通常被丢弃或用作动物饲料，不仅增加了工业成本，也对环境造成影响。然而，这些残渣是膳食纤维和生物活性化合物的重要来源。随着健康饮食需求的增长和果汁消费量的持续上升，开发可持续的残渣再利用策略显得尤为重要。膳食纤维的摄入与改善肠道微生物群、体重管理、胆固醇调节以及降低心血管疾病和癌症风险等健康益处相关。酚类化合物则具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗癌、神经保护和抗糖尿病等多种生理活性。本研究旨在将苹果、甜菜根、柠檬和姜的混合果汁残渣转化为面粉，表征其理化及功能特性，并评估其在食品（蛋糕）中的应用潜力，以促进农工业副产物的价值提升和可持续利用。
材料与方法
混合果汁残渣由巴西的Super Labs公司提供，成分比例为苹果55%、甜菜根33%、柠檬10%、姜2%。生产1升果汁约产生638克残渣（苹果37.5%、甜菜根29%、柠檬30.5%、姜3%），约占水果总重的37%。残渣在鼓风干燥箱中分别于50°C、60°C和70°C下干燥，直至最终水分含量达到12%至15%。通过绘制干燥曲线，比较不同温度下的干燥效率。基于色泽、总酚含量和甜菜红素浓度，筛选出最佳干燥条件。干燥后的面粉通过筛网分为两个粒度部分：≥60目（粗粉）和<60目（细粉）。对所得面粉进行了水分、pH、灰分、脂质、蛋白质、碳水化合物、总膳食纤维、可溶性纤维、不溶性纤维、水活度（Aw）等基本理化分析，以及水合能力（WHC）、油持能力（OHC）和溶解度等功能性质测定。总酚含量通过福林-酚法测定，酚类化合物的鉴定与定量使用高效液相色谱法（HPLC）。甜菜红素含量通过分光光度法测定。颜色分析使用色差计基于CIE L*a*b*系统进行。通过菌丝生长抑制实验评估了残渣粉提取物对尖孢镰刀菌（Fusarium proliferatum 和 F. verticillioides）的抗真菌活性。将粗粉按9%的比例部分替代小麦粉，制备柠檬风味蛋糕，并通过109名非训练型感官评价员进行了包括外观、色泽、香气、风味、后味、质地和整体接受度在内的感官分析。
结果与讨论
残渣粉的干燥
混合果汁残渣的初始水分含量高达84.5%。干燥曲线显示，随着温度升高，干燥速率加快。达到目标水分含量（12–15%）所需时间分别为：50°C下11小时，60°C下10小时，70°C下5小时。研究发现，延长低温干燥时间对酚类化合物的降解影响更大。新鲜残渣的总酚含量为8.42 ± 0.05 g kg-1干物质（DM），干燥后有所降低，其中50°C干燥的样品含量最低（6.01 ± 0.05 g kg-1DM），而60°C和70°C干燥的样品含量较高且无显著差异（分别为7.37 ± 0.03 和 7.45 ± 0.08 g kg-1DM）。甜菜红素含量分析表明，70°C干燥的样品浓度显著最高（0.0091 ± 0.0005 g kg-1DM），优于50°C和60°C干燥的样品。颜色分析显示，70°C干燥面粉的ΔE值（总色差）最低，表明其颜色与新鲜残渣差异最小。综合考虑干燥效率、酚类化合物和甜菜红素的保留以及色泽保持，70°C被确定为最佳干燥条件。粒度分析显示，约56%的颗粒保留在60目筛上（>250 μm，粗粉），其余44%通过60目筛（<250 μm，细粉）。
残渣粉的特性表征
两种粒度面粉的理化组成和功能性质见表4。残渣粉富含膳食纤维，总纤维含量约为500 g kg-1DM。粗粉的可溶性纤维含量较高（167.63 ± 0.57 g kg-1），而细粉的不溶性纤维含量较高（382.58 ± 2.61 g kg-1）。两种面粉的脂质、灰分和蛋白质含量相对较低。水活度（Aw）值较低（粗粉0.405，细粉0.480），有利于抑制微生物生长和延长货架期。两种面粉均表现出较高的水合能力（WHC，约11 g水/g面粉）和油持能力（OHC，约2.6-2.9 g油/g面粉）。酚类化合物分析（HPLC）共鉴定出十种化合物，包括没食子酸、原儿茶酸、儿茶素、绿原酸、m-香豆酸、p-香豆酸、咖啡酸等。细粉的总酚含量（34.33 ± 1.40 g kg-1）高于粗粉（30.00 ± 0.79 g kg-1），这可能与更小的粒度增加了表面积和化合物可及性有关。
抗真菌活性
抗真菌实验结果表明，残渣粉提取物对两种尖孢镰刀菌（F. proliferatum 和 F. verticillioides）的生长具有浓度依赖性的抑制作用。在5%浓度下，对F. proliferatum和F. verticillioides的抑制率分别达到73.18 ± 2.01%和68.79 ± 2.62%，显著高于2.5%浓度下的效果。这种抑制作用可归因于面粉中丰富的酚类化合物（如儿茶素、绿原酸、没食子酸）以及其他源自姜、柠檬、苹果和甜菜根的生物活性物质，它们可能通过破坏真菌细胞膜或干扰关键酶过程发挥作用。这些发现表明该残渣粉有潜力作为一种天然防腐剂成分，但需进一步研究其在烘焙食品加工后的活性保留情况。
残渣粉作为食品配料的应用
尽管细粉的酚类化合物含量更高，但由于粗粉的感官特征（如苦味和涩味可能更轻）更适宜，故选择粗粉用于蛋糕配方。用9%的残渣粗粉部分替代小麦粉制作柠檬蛋糕，使产品的总纤维含量从28.7 g kg-1增加到40.28 g kg-1，提升了约40%。感官分析结果显示，所有属性的接受度指数均超过70%（表6）。整体接受度指数达到80.6%，风味和香气得分最高（接受度指数分别为83.0%和87.1%）。外观和颜色得分相对较低（74.5%和73.2%），可能因为蛋糕颜色较深、质地类似于全麦产品。口感接受度指数为80.8%，表明纤维的加入未对质地产生负面影响。后味的接受度指数为73.2%。在购买意向方面，70%的受访者表示会购买该产品。这些结果表明，富含纤维的残渣粉可以成功地融入烘焙产品中，在提升营养价值的同时，保持了良好的感官接受度和市场潜力。
结论
本研究成功地将苹果、甜菜根、柠檬和姜的混合果汁残渣转化为一种功能面粉。70°C短时干燥是最佳条件，能有效保留生物活性化合物和色泽。所得面粉富含膳食纤维（总纤维约500 g kg-1），并含有多种酚类化合物，对尖孢镰刀菌表现出抗真菌活性。将粗粉应用于蛋糕中，可显著提高纤维含量，并获得超过80%的感官整体接受度。这项研究证明了将农工业副产物转化为兼具营养价值、功能特性和感官吸引力的食品配料的可行性，为实现食品资源的可持续利用和全食物利用提供了有力支持，符合联合国2030年可持续发展议程的目标。未来研究可关注加工过程中酚类化合物的保留情况，以及该面粉在其他食品体系中的应用。
