《Bioresource Technology Reports》：Investigate the correlation between particle size and physicochemical properties of partially defatted cupuassu press cake to explore potential applications
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本研究对部分脱脂的杯uaas果渣进行了物理化学特性分析，包括水分（4.85%-5.38%）、水活度（0.45-0.48）、pH（4.70-5.20）、纤维（34.35%-44.91%）和碳水化合物（20.75%-33.89%）含量，以及粒度分级（粗37%、中38%、细25%）对孔隙分布、热稳定性、亲水性和溶水性的影响。结果表明低水分和pH特性抑制微生物生长，其蛋白质含量（3.41%-87.88%）和孔隙结构适合食品加工、生物技术及生物燃料工业应用。
卡罗琳·阿尔维斯·卡雷斯（Caroline Alves Cayres）| 雷切尔·德·莫拉埃斯·费雷拉（Rachel de Moraes Ferreira）| 阿曼达·加塞斯·达维加（Amanda Garcez da Veiga）| 玛丽安娜·布拉内洛·埃盖亚（Mariana Buranelo Egea）| 贝尔纳多·迪亚斯·里贝罗（Bernardo Dias Ribeiro）| 艾尔顿·塞萨尔·莱梅斯（Ailton Cesar Lemes）| 玛丽亚·爱丽丝·扎鲁尔·科埃略（Maria Alice Zarur Coelho）
里约热内卢联邦大学化学学院，邮编21941-909，里约热内卢，巴西
摘要
库帕苏（Cupuassu）是一种原产于亚马逊地区的果实，近年来其商业化进程有所扩大，主要应用于食品和化妆品行业。由于其使用时间较短，关于其成分和化学特性的研究较少。本研究重点对部分脱脂后的库帕苏压榨残渣进行了深入分析，包括物理化学性质、颗粒孔隙分布、热稳定性、形态学特征、润湿性、仪器染色结果以及技术性能等方面。库帕苏压榨残渣的含水量较低（约4.85–5.38%），水分活度也较低（约0.45–0.48%），pH值在4.70–5.20之间。纤维（约34.35–44.91%）和碳水化合物（约20.75–33.89%）是其主要成分。为了更好地了解其结构，将库帕苏压榨残渣按颗粒大小分为三类：粗颗粒（直径大于425微米，占原料的37%）、中颗粒（直径介于425微米至300微米之间，占38%）和细颗粒（直径小于300微米，占35%）。研究表明，随着颗粒大小的减小，蛋白质和矿物质的含量增加；较大颗粒的孔隙率更高，其白度（L*值）和水溶性也有所变化（分别从约35.83增加到41.27和从约6.26增加到12.72%）。此外，乳化能力随蛋白质含量的增加而增强（范围为3.41–87.88%）。根据这些特性，库帕苏压榨残渣在食品、生物技术和生物燃料领域具有广泛的应用潜力。
引言
现代农业研究致力于通过利用农副产品来减少水果和蔬菜生产过程中的工业废弃物。实现无废弃物的生物质资源利用对于构建循环型生物经济至关重要，这有助于防止生物资源的过度开采（Pelaez-Samaniego等人，2024年）。在此背景下，研究来自各类生物群落的副产品的潜在用途显得尤为重要，尤其是亚马逊地区的副产品。
库帕苏（Theobroma grandiflorum）是一种产自亚马逊地区的果实，平均重量约为1.2公斤（图1）。其果肉占总体重的50%，果皮占30%，种子占20%。果肉可直接食用或用于制作饮料、乳霜、冰淇淋和果酱等产品，其种子还可用于生产巧克力（Bezerra等人，2024年；da Silva等人，2024年）。巴西是库帕苏的最大生产国，2019年该行业收入达700万美元，年产量约为21,240吨。加工后会产生7,440吨果肉和油脂以及13,800吨副产品，这些副产品可应用于其他领域（da Costa等人，2022年）。为了充分利用库帕苏资源，之前未被充分利用的果肉和种子加工副产品在新的市场（尤其是化妆品和食品行业）中逐渐受到重视（da Silva等人，2024年）。部分脱脂后的库帕苏残渣是提取油脂后的主要副产品，若处理不当可能对环境造成负担（da Rosa等人，2024年）。
回收和升级利用技术为食品副产品提供了新的用途，有助于实现循环经济和生物经济的发展（Rakesh和Mahendran，2024年）。通过回收和处理水果加工残渣，可以减少有机废弃物、污染和温室气体排放，并节约资源。这些“将副产品转化为有价值产品”的过程降低了处理成本，创造了附加值产品，同时促进了环境和经济的可持续发展（Rakesh和Mahendran，2024年；Reguengo等人，2022年；da Rosa等人，2024年）。然而，这一领域仍需进一步研究以提升其可行性，尤其是在生物质的高效和全面利用方面。鉴于当前的技术进步、行业趋势和投资机会，库帕苏的再利用前景十分广阔（Freitas等人，2021年）。
在此背景下，确定合适的回收和升级利用策略至关重要。因此，本研究的第一阶段重点是对材料进行表征，包括颗粒分类、化学分析和物理化学性质评估（Arvanitoyannis和Tserkezou，2008年）。这一步骤对于粉末技术及其他涉及颗粒系统的领域至关重要（Mort，2023年）。特别是通过筛分确定颗粒大小，有助于全面了解粉末的物理和功能特性（Bazán-Colque等人，2023年）。详细的材料表征有助于根据具体应用需求定制材料。以下是一些实例，说明这些分析的实际意义：i) 颗粒大小和分布对粉末的流动性、堆积密度和反应性具有重要影响（Ganesh等人，2022年）；ii) 表面性质影响吸附能力，这在废水处理等环境工程中至关重要（Tariq等人，2024年）；iii) 了解吸湿性和热稳定性等性质有助于确保产品在加工和储存过程中的稳定性。例如，含有副产品的配方可能需要控制含水量或添加保护涂层以减少降解（Turan等人，2024年；Zheng等人，2019年）。
目前关于库帕苏压榨残渣的颗粒大小分布及其物理化学性质的信息有限，且相关研究较少。因此，本研究旨在通过颗粒大小分布作为切入点，对其物理化学性质进行系统分析。研究内容包括多孔性、形态学特征、技术性能、热分析、润湿性、X射线光电子能谱和仪器颜色评估等方面。这些研究结果为库帕苏压榨残渣及其衍生物在工业中的应用提供了可能性。
材料
部分脱脂后的库帕苏压榨残渣是通过冷压榨法从库帕苏种子中提取油脂后获得的，由巴西帕纳印迪内乌阿（Ananindeua, PA）的AmazonOil Industry公司提供。该公司将残渣干燥、研磨后用聚乙烯包装，以便在室温下储存。
材料表征
颗粒大小分布的测量遵循美国谷物化学家协会（AACC）方法66-20.01（AACC，1999年）进行，使用W.S. Tyler公司的ROTAP RX-29-10筛分仪进行测试。
材料表征
颗粒大小分布显著影响固体颗粒的物理性质及其在各领域的应用（Guo等人，2012年），因此在本研究中对其进行了评估。对于库帕苏压榨残渣，通过筛分获得了均匀的颗粒大小分布。筛分是一种实用的方法，因为它仅根据颗粒大小进行分类，而不考虑其他性质。
结论
本研究对库帕苏压榨残渣进行了全面表征，以颗粒大小分布为切入点。优化颗粒大小分布有助于改进工业生产过程。低含水量、低水分活度和合适的pH值有效抑制了微生物生长，从而减少了库帕苏压榨残渣及其衍生物的变质和储存运输问题。
尽管经过脂质提取，原材料的基本性质仍得以保持
CRediT作者贡献声明
卡罗琳·阿尔维斯·卡雷斯（Caroline Alves Cayres）： 起草初稿、验证数据、资源管理、方法设计、实验设计、数据分析、概念构建。
雷切尔·德·莫拉埃斯·费雷拉（Rachel de Moraes Ferreira）： 审稿与编辑、起草初稿、方法设计。
起草初稿、方法设计。
方法设计。
贝尔纳多·迪亚斯·里贝罗（Bernardo Dias Ribeiro）： 指导工作。
艾尔顿·塞萨尔·莱梅斯（Ailton Cesar Lemes）： 审稿与编辑、指导工作。
玛丽亚·爱丽丝·扎鲁尔·科埃略（Maria Alice Zarur Coelho）： 审稿与编辑。
资助
本研究得到了里约热内卢州研究支持基金会（FAPERJ，C.A.C.项目编号E-26/205.724/2022和E-26/205.725/2022）的支持。
利益冲突声明
作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。
致谢
作者感谢AmazonOil公司提供的库帕苏压榨残渣。同时感谢里约热内卢州研究支持基金会（FAPERJ）和国家科学技术发展委员会（CNPq）提供的奖学金。
