《Sustainable Food Technology》：Characterization of Ziziphus jujuba seeds and optimization of waffle formulations via D-optimal mixture design
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本研究创新性地利用Ziziphus jujuba（枣）种子粉这一常被废弃的果品加工副产物，通过D-最优混料设计优化了多谷物华夫饼配方。结果表明，添加10%枣种子粉能在保持华夫饼良好感官品质（整体可接受性得分8.24±0.02）的同时，显著提升其营养与生物活性成分，如总黄酮（48.17 mg QE/g）、总酚（32.39 mg GAE/g）含量及抗氧化活性（DPPH清除率25.43%）。研究还评估了两种包装材料在不同温度下的货架期，证明金属聚酯包装能更好地保留生物活性成分。这项工作为开发高营养价值的功能性烘焙食品、减少食物浪费及推动食品工业的可持续发展提供了新思路。
文章内容归纳总结
1. 引言
华夫饼作为一种广受欢迎的早餐食品，其风味和多样性深受全球消费者喜爱。然而，随着健康意识的提升，市场对不牺牲传统口感的营养强化型食品需求日益增长。Ziziphus jujuba，通常被称为枣或中国枣，是鼠李科的一种落叶植物，原产于中国，已有超过4000年的栽培历史，兼具营养与药用价值。其种子富含类黄酮、酚类化合物和抗氧化剂等多种生物活性成分，具有抗炎、抗氧化、改善睡眠和认知功能等潜在健康益处。传统上，枣种子在水果加工后常被作为废弃物丢弃。本研究的创新性在于，首次将这种未被充分利用的枣种子粉作为功能性成分应用于华夫饼的配方开发中，旨在提升华夫饼的营养价值与抗氧化活性，同时维持其可接受的感官特性。
2. 材料与方法
2.1. 原料收集
Ziziphus jujuba果实购自印度旁遮普邦卢迪亚纳的当地市场。果实经彻底清洁去除杂质后，分离出种子。种子在50±1°C的托盘干燥机中干燥12小时以改善其风味和香气，随后用商用研磨机磨成细粉，过75 μm英国筛，并将所得枣种子粉在4°C下密封储存。
2.2. 实验设计
采用D-最优混料设计来开发含枣种子粉的多谷物华夫饼配方。该设计以高粱粉、珍珠粟粉、小麦粉和枣种子粉为四个独立变量，其比例范围分别设定为25-30%、25-30%、40-50%和0-10%。基于这些约束，设计生成了24个实验配方。每种配方均按照标准化加工条件制备，并用于生化、抗氧化及感官响应的评估。
2.3. 营养与生物活性成分分析
对枣种子粉及其优化的华夫饼产品进行了多种分析。包括常规近似成分（蛋白质、脂肪、粗纤维、水分、灰分、碳水化合物）、生物化学化合物（总酚含量TPC、总黄酮含量TFC、抗坏血酸含量）以及抗氧化活性（通过DPPH自由基清除法测定）。此外，还测定了抗营养因子（单宁、植酸、皂苷）含量。
2.4. 技术功能特性
评估了枣种子粉的一系列技术功能特性，如水吸收能力、水吸收指数、油吸收能力、溶胀力、溶解度、分散性、乳化能力与稳定性、起泡能力与稳定性、堆积密度、振实密度、豪斯纳比和卡尔指数等，这些特性对于其在食品配方中的应用至关重要。
2.5. 枣种子的表征
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扫描电子显微镜（SEM）：用于观察粉末的颗粒形貌。图像显示结构主要为球形，表面存在孔隙和裂纹，这种不规则的形态可能有助于增强华夫饼的质地和脆度。
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傅里叶变换红外光谱（FTIR）：用于枚举粉末样品中存在的官能团。光谱在3288.23 cm-1、2922.33 cm-1、1644.98 cm-1等处显示了特征吸收峰，表明样品中存在胺类、酰胺类、醇类、酚类、烷烃、烯烃等化合物，证实了其复杂的化学成分。
2.6. 感官评价
由20名半培训评价员（10女，10男）使用9点享乐标度法对制备的华夫饼进行感官评价。评价参数包括外观、质地、气味、味道和整体可接受性。
2.7. 货架期研究
将新鲜制备的优化华夫饼样品分别用低密度聚乙烯和金属聚酯两种包装材料密封包装，并在三种温度（8°C、25°C、37°C）下储存。在预定的储存间隔，分析样品生化参数和微生物质量的变化，以监测其随时间的质量劣变。
2.8. 数据分析
实验数据通过方差分析和Tukey事后检验进行统计学处理，并使用OriginPro软件进行主成分分析，以研究各参数与处理之间的关系。
3. 结果与讨论
3.1. 枣种子的营养与抗氧化特性
枣种子粉显示出丰富的营养成分和较高的生物活性。其水分含量较低（2.66%），有利于储存。蛋白质含量高达30.98%，脂肪含量3.26%，纤维含量10.54%，碳水化合物含量49.18%。更重要的是，其总酚含量、总黄酮含量和DPPH自由基清除活性分别达到73.66 mg GAE/g、118.61 mg QE/g和58.09%，表明其具有强大的抗氧化潜力。抗坏血酸含量为46.91 mg/100g。抗营养因子分析显示含有单宁、植酸和皂苷，这些成分在适量时也具有一定的健康益处。
3.2. 技术功能特性
枣种子粉表现出良好的技术功能特性，如水吸收能力（134.66%）、油吸收能力（2.39 g/g）、乳化能力（70.36%）和起泡能力（73.66%）。其堆积密度、豪斯纳比和卡尔指数表明该粉末具有中等的流动性和可压缩性，适合用于食品制备。
3.3. 华夫饼配方的优化与模型拟合
通过D-最优设计对24种配方进行评估，重点关注总黄酮含量、总酚含量、DPPH活性及感官参数。结果表明，各成分及其交互作用对这些响应有显著影响。最终，通过模型优化和合意性分析，确定了最优配方为：高粱粉25%、珍珠粟粉25%、小麦粉40%、枣种子粉10%（即样品W15）。
3.4. 优化产品的特性
最优配方（W15）华夫饼表现出卓越的综合性能：总黄酮含量48.17 mg QE/g，总酚含量32.39 mg GAE/g，DPPH自由基清除率25.43%，整体感官可接受性得分高达8.24（9分制）。主成分分析进一步证实，该配方在抗氧化特性与感官接受度之间取得了良好平衡。对W15样品进行的近似成分分析显示，其蛋白质含量显著提高至39.34%，纤维含量达18.49%，体现了营养强化效果。
3.5. 货架期研究
货架期研究表明，储存温度和包装材料对华夫饼的品质有显著影响。在12天的储存期内，华夫饼的水分含量随温度升高而增加，微生物（总菌落、酵母和霉菌）计数也有所上升。然而，在相同温度下，采用金属聚酯包装的样品，其总酚、总黄酮等生物活性成分的保留率显著高于低密度聚乙烯包装的样品。这表明金属聚酯包装在维持产品功能品质方面更具优势。
4. 结论
本研究成功地将Ziziphus jujuba种子粉这一废弃资源转化为高附加值的功能性食品配料，并集成到多谷物华夫饼中。通过D-最优混料设计优化得到的配方（25%高粱粉、25%珍珠粟粉、40%小麦粉、10%枣种子粉），在不影响感官品质的前提下，显著提升了产品的营养密度和抗氧化能力。货架期研究为产品的商业化储存提供了重要参考。这项工作不仅为开发新型功能性烘焙食品开辟了道路，也契合了减少食物浪费、提升资源利用效率的可持续食品系统目标，展示了将农业副产品价值化与产品创新相结合的巨大潜力。
