《Food Chemistry: X》：Evaluation of quality characteristics, antioxidant activity, functional groups of sweet potato by-products and their usage in sandwich bread processing
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甘薯加工产生大量富含纤维和抗氧化活性成分的副产物（SPB）。为解决其资源浪费及环境污染问题，研究人员将SPB制成粉末，以10%-25%比例替代小麦粉制作三明治面包，探究其作为功能性配料的潜力。研究发现SPB粉末营养丰富，15%替代量（B2）在保持良好面包体积和颜色的同时，显著提升了膳食纤维和总酚含量，为开发高纤维功能烘焙产品提供了可持续方案。
在全球食品工业追求可持续发展和资源循环利用的浪潮中，一个看似不起眼的“废物”正悄然成为研究的焦点——甘薯加工副产物。每当甘薯被制成薯条、薯泥或其他美味时，它的表皮和边角料往往被无情抛弃，这不仅造成了可观的经济损失，更是堆积如山的固体有机废弃物，对环境构成严峻挑战。然而，这些“废物”真的毫无价值吗？越来越多的研究表明，甘薯皮和边角料其实是个未被充分利用的“营养宝库”，富含膳食纤维、多酚、类黄酮等多种生物活性物质。面对白面包等精制谷物制品普遍缺乏微量营养素和膳食纤维的短板，以及消费者日益增长的对健康、功能性食品的需求，一个创新性的想法应运而生：能否将这些富含营养的甘薯副产物“变废为宝”，制成功能化粉末，用来强化我们的日常主食，比如三明治面包？
这正是由越南芹苴大学的研究团队在《Food Chemistry: X》上发表的一项研究所致力于解答的问题。他们不仅想验证甘薯副产物粉末（Sweet Potato By-products powder, SPB powder）的营养价值，更想探究其实际应用于烘焙食品中的可行性，力求在提升产品营养价值的同时，不显著牺牲其口感和质构。这项研究不仅仅是一次简单的食材替换尝试，更是一次对农业副产物高值化利用、发展循环经济的有益探索。
为了系统评估SPB粉末的特性及其在面包中的应用效果，研究人员采用了多种关键技术方法。首先，对收集的甘薯皮和边角料进行清洗、烫漂、干燥（70°C, 10小时）和粉碎过筛（100μm）制成粉末。接着，运用标准方法（如AOAC）分析了SPB及其粉末的营养成分（蛋白质、脂肪、碳水化合物、纤维、矿物质、维生素C）和生物活性物质（总酚含量（TPC）、总黄酮含量（TFC）），并通过DPPH和ABTS自由基清除实验评估了其体外抗氧化活性。为了深入探究其微观结构和分子组成，研究采用了扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy, SEM）观察粉末和面包样品的形貌，并利用傅里叶变换红外光谱（Fourier Transform Infrared spectroscopy, FTIR）技术分析粉末的功能基团。在应用层面，研究人员用SPB粉末以0%（B0，对照）、10%（B1）、15%（B2）、20%（B3）和25%（B4）的比例替代小麦粉，利用自动面包机制作三明治面包，并对其理化性质（水分、膨胀体积、硬度、颜色、总酚含量）进行了测定和比较，最终确定了最优添加比例。
研究结果
3.1. 甘薯副产物的营养成分和抗氧化特性
通过化学分析发现，新鲜甘薯副产物（SPB）具有较高的营养价值，水分含量为72.79%，并含有蛋白质、脂肪、灰分、碳水化合物和膳食纤维。其中，膳食纤维含量（以鲜重计3.10%）尤为突出，是潜在的高纤维原料。在生物活性成分方面，SPB含有总酚含量（TPC）1.08 mg GAE/g 鲜重和总黄酮含量（TFC）0.45 mg QE/g 鲜重，显示出一定的抗氧化物质基础。体外抗氧化实验测得其对DPPH自由基的半抑制浓度（IC50）为2.25 mg/mL，对ABTS•+自由基的IC50为1.89 mg/mL，证实了其具有自由基清除能力。
3.2. SPB粉末的营养成分、抗氧化特性、扫描电镜和FTIR分析
干燥粉碎后的SPB粉末水分含量降至6.5%，更利于储存。其营养成分得到浓缩，特别是膳食纤维含量高达9.6%（干基）。抗氧化成分也显著增加，TPC和TFC分别达到2.80 mg GAE/g 干重和1.17 mg QE/g 干重。扫描电镜图像显示，SPB粉末颗粒形状不规则，呈片状，表面粗糙且有断裂边缘，这种多孔、破裂的形貌增加了比表面积，可能增强其水合能力。FTIR分析证实了SPB粉末富含多糖，在3304.06 cm-1和2922.16 cm-1处分别有O-H和C-H的伸缩振动峰，在1020-1000 cm-1区域的强吸收峰对应于多糖中C-O-C和C-O的伸缩振动，表明其富含淀粉、纤维素等结构碳水化合物。这些亲水性基团的存在解释了其较强的水结合能力。
3.3. 使用SPB粉末部分替代小麦粉制作三明治面包
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3.3.1. 添加SPB粉末的三明治面包的理化性质
随着SPB粉末添加比例的增加，面包的理化性质发生规律性变化。水分含量和膨胀体积逐渐下降，而硬度和红色度（a*值）则逐渐上升。例如，对照样B0的膨胀体积为4.57倍，而添加25% SPB的B4样品则降至2.24倍；硬度从B0的19.97 g力增加到B4的103.41 g力。与此同时，面包的总酚含量（TPC）随着SPB添加量的增加而大幅提升，从B0的1.72 mg GAE/g增至B4的36.11 mg GAE/g。研究认为，SPB粉末的加入稀释了面筋蛋白，且其中的膳食纤维与面筋竞争结合水分，削弱了面筋网络的形成和气体保持能力，导致面包膨胀性下降、硬度增加。综合权衡营养提升和品质保持，研究发现添加15% SPB粉末的B2配方在膨胀体积、硬度和色泽之间取得了最佳平衡，因此被确定为最优配方。
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3.3.2. 三明治面包样品（对照样B0和B2样）的品质比较
对最优配方B2与对照样B0进行详细营养对比发现，B2样品的总膳食纤维含量达到2.14%，是对照样（0.45%）的4.76倍；总酚含量（TPC）也显著提高至20.88 mg GAE/g。虽然水分和蛋白质含量略有变化，但B2在碳水化合物和灰分含量上也有所增加。这表明，仅用15%的SPB粉末替代，就能使面包的营养价值，特别是纤维和抗氧化成分得到实质性飞跃。
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3.3.3. 三明治面包的扫描电镜分析
通过扫描电镜观察面包瓤的微观结构发现，对照样B0具有分布均匀、发育良好的面筋网络和孔洞结构。而添加了15% SPB粉末的B2样品，其面包瓤表面更为粗糙，可见大量突出的颗粒，面筋网络被部分打断，气孔壁的稳定性似乎因淀粉与面筋网络的交互以及纤维颗粒的物理干扰而改变。这从微观结构上解释了B2样品硬度增加、质地更致密的原因。
结论与意义
本研究成功地将甘薯加工副产物转化为高附加值的功能化粉末，并验证了其作为烘焙原料的可行性。核心结论在于，以15%的比例用SPB粉末替代小麦粉，能够在不过度损害三明治面包的感官品质（如体积、质地和颜色）的前提下，显著提升产品的营养价值，尤其是膳食纤维和总酚含量。这项工作在多个层面具有重要意义：
首先，在科学层面，研究通过整合营养成分分析、体外抗氧化评估、微观结构观察（SEM）和分子光谱分析（FTIR），系统阐明了SPB粉末的理化与功能特性，并揭示了其与小麦面筋系统相互作用的潜在机制（如竞争性水合、物理干扰网络），为理解富含纤维的副产物在复合面团体系中的行为提供了新见解。
其次，在技术与应用层面，研究为食品工业，特别是烘焙行业，开发新型高纤维、富抗氧化成分的功能性产品提供了具体方案和科学依据（最优添加量15%）。这有助于满足市场对健康食品的需求，提升普通主食的营养密度。
最重要的是，在环境与社会经济层面，该研究是推动农业和食品加工业“循环经济”与“可持续发展”的典范。它将原本被丢弃的废弃物转化为有价值的食品配料，不仅减少了环境污染和废物处理成本，还创造了新的经济价值，实现了资源的全利用，对于越南乃至全球面临类似问题的农业地区都具有重要的借鉴意义。正如作者所言，这是迈向可持续食品系统的一次关键探索。
