添加了回收利用的可可豆壳的面包在流变学、物理性质、氧化特性以及感官品质方面的表现

《International Journal of Gastronomy and Food Science》：Rheological, physical, oxidative and sensory properties of bread enriched with upcycled cocoa bean shell

　　本研究考察了可可壳粉（CSP）对面包流变学、物理特性及安全性的影响。结果表明，CSP添加（0%-10%）显著提高水分吸收（60.60%-63.30%）和面团发育时间（2.20-9.20分钟），但降低稳定性和柔软度（p<0.05）。拉伸性下降（109.00-84.00mm），抗性稳定；10% CSP使峰值粘度降低36%，烘烤损失减少，体积无显著变化。感官评价显示7.5% CSP最佳，丙烯酰胺含量低于检测限，氧化稳定性提升（诱导时间9.85-16.34小时）。CSP作为可持续功能成分，兼具营养与环保优势。

　　这项研究聚焦于将可可豆壳粉（CSP）作为一种可持续的营养强化材料，用于面包制作。CSP是可可和巧克力生产过程中的副产品，其富含膳食纤维、营养物质和生物活性成分，这使其成为烘焙行业极具潜力的原料。通过部分替代小麦粉，研究探讨了CSP对面包面团流变特性、物理性质、丙烯酰胺含量、氧化稳定性以及感官品质的影响。实验设计采用四个不同比例的CSP替代（0%、5%、7.5%和10%），以评估其在不同浓度下的表现。研究结果表明，CSP在提升面包营养价值的同时，也对其加工性能和最终品质产生了显著影响，尤其是在流变特性、物理结构和氧化稳定性方面。

研究首先通过Farinograph分析了CSP对小麦面团流变特性的影响。结果显示，随着CSP添加量的增加，面团的吸水率显著上升，从控制组的60.60%增加到5% CSP时的63.30%。这一现象可能与CSP中丰富的膳食纤维有关，因为纤维能够吸收更多的水分，从而改变面团的结构和质地。此外，面团的发酵时间也有所延长，从控制组的2.20分钟增加到10% CSP时的9.20分钟。然而，面团的稳定性和软化程度则呈现出下降趋势，这表明CSP的加入可能影响了面团的强度和延展性。这一发现为后续研究提供了重要线索，即CSP的添加虽然能够提升某些性能，但也可能带来一些挑战，需要进一步优化配方。

在Extensograph测试中，研究进一步验证了CSP对面团延展性和能量特性的影响。结果表明，随着CSP含量的增加，面团的延展性显著下降，从109.00毫米降至84.00毫米，同时面团的能量值也有所减少。这说明CSP的加入可能影响了面团的延展能力，从而对最终面包的体积和结构产生影响。尽管如此，面团的阻力保持稳定，这表明CSP并未显著改变面团的弹性和支撑力。这种流变特性的变化可能与CSP中纤维成分的物理结构和水分保持能力有关，需要在实际生产中进行更细致的调整，以确保面包的质地和口感符合消费者的期望。

淀粉特性分析（Amylograph）进一步揭示了CSP对面包烘焙过程中淀粉糊化行为的影响。研究发现，随着CSP添加比例的提高，淀粉的糊化时间明显延迟，同时峰值粘度下降了36%。这一现象可能与CSP中高纤维含量对淀粉结构的干扰有关，因为纤维能够吸收水分并影响淀粉颗粒的排列和凝胶化过程。淀粉糊化时间的延迟可能有助于控制面包的烘焙过程，从而改善其结构和质地。而峰值粘度的降低则可能意味着面团在烘焙过程中更加柔软，这可能对面包的口感和保存期限产生积极影响。

在烘焙过程中，CSP的加入还对烘焙损失和面包体积产生了影响。研究发现，随着CSP添加比例的增加，烘焙损失显著下降，这表明CSP可能有助于提高面包的水分保持能力，从而减少烘焙过程中水分的流失。然而，面包体积并未受到显著影响，这说明CSP的加入在一定程度上保持了面包的膨胀能力，避免了因水分流失而导致的体积收缩问题。这一发现对于开发高水分保持能力的面包产品具有重要意义，尤其是在追求健康和营养的现代食品趋势下。

此外，研究还关注了CSP对面包中还原糖含量和丙烯酰胺水平的影响。结果显示，富含CSP的面包具有更高的还原糖含量，这可能有助于提升面包的风味和色泽。然而，丙烯酰胺的含量则保持在检测限以下（<10 μg/kg），这表明CSP的加入并未增加面包中潜在的致癌物质含量，从而保证了其安全性。这一结果对于食品工业来说尤为重要，因为丙烯酰胺是高温烘焙过程中可能产生的有害物质，其含量的控制直接关系到食品的健康属性。

在氧化稳定性方面，研究发现CSP的加入显著提升了面包的抗氧化能力。通过测量诱导时间，研究发现随着CSP含量的增加，面包的氧化诱导时间从9.85小时增加到16.34小时，这表明CSP具有较强的抗氧化作用。这一特性可能与CSP中富含的多酚类化合物有关，这些天然抗氧化成分能够有效延缓面包的氧化过程，从而延长其保质期。对于追求健康和天然成分的消费者而言，这一结果无疑具有吸引力，因为抗氧化成分的增加不仅有助于食品的保存，还可能对消费者的健康产生积极影响。

感官评价部分的结果同样值得关注。研究发现，7.5% CSP的添加量在风味、香气和可接受性方面提供了最佳平衡。这一比例的面包在感官上既保留了传统面包的口感，又增加了独特的风味和香气，使得其更符合消费者的需求。相比之下，10% CSP的面包在某些感官属性上表现略差，可能与过量添加导致的质地变化有关。因此，研究建议在实际应用中，应将CSP的添加比例控制在7.5%左右，以实现最佳的感官体验和营养价值。

从更广泛的角度来看，这项研究的意义不仅在于食品科学领域，还对可持续食品系统的发展具有深远影响。随着全球对可持续食品的关注日益增加，食品工业正在积极寻找方法，以减少生产过程中的废弃物并提升产品的营养价值。CSP作为一种丰富的副产品，其在面包中的应用不仅有助于减少农业废弃物，还能够为食品提供额外的营养成分，如膳食纤维、矿物质和植物化学物质。这些成分在提升食品健康属性的同时，也有助于减少对环境的影响，符合循环经济和可持续发展的理念。

此外，CSP的使用还可能为食品工业带来新的市场机会。随着消费者对健康食品和环保产品的需求不断增长，富含天然抗氧化成分和膳食纤维的面包产品可能具有更大的市场潜力。研究结果表明，CSP能够有效改善面包的流变特性、物理性质和氧化稳定性，同时保持其安全性和可接受性，这为食品制造商提供了一个可行的方案，以开发更具营养价值和环境友好性的面包产品。

在技术层面，这项研究为食品科学家和烘焙从业者提供了重要的参考数据。通过分析不同CSP添加比例对面包性能的影响，研究揭示了CSP在烘焙过程中的作用机制，并为未来的配方优化提供了理论依据。例如，研究发现CSP的添加可以显著提高面包的水分保持能力，这可能对开发低水分流失、高保存期限的面包产品具有重要价值。同时，CSP对丙烯酰胺含量的控制也表明，其在减少食品中潜在有害物质方面的潜力，这对于食品的安全性评估具有重要意义。

从食品工业的角度来看，CSP的使用还可能降低生产成本，提高资源利用效率。由于CSP来源于可可豆壳，这是一种通常被丢弃的副产品，其利用能够有效减少废弃物的产生，同时为食品生产提供低成本的营养强化材料。这种做法不仅符合环保理念，还能够为食品企业创造额外的经济价值，特别是在当前食品成本不断上升的背景下，寻找低成本的营养来源显得尤为重要。

在实际应用中，CSP的使用可能面临一些挑战，例如如何保持其在烘焙过程中的稳定性，以及如何确保其在不同烘焙条件下的表现一致性。此外，CSP的颗粒大小和分布也可能影响其在面团中的混合效果，进而影响最终产品的质量。因此，未来的研究可以进一步探讨如何优化CSP的加工和配方，以确保其在不同应用中的最佳表现。

从消费者的角度来看，CSP的加入可能带来新的感官体验和健康益处。面包作为日常饮食的重要组成部分，其品质和营养属性直接影响消费者的健康和满意度。研究结果表明，CSP的添加不仅能够提升面包的抗氧化能力，还能够改善其口感和风味，这可能吸引更多的消费者选择富含CSP的面包产品。同时，CSP的使用也符合当前食品行业对天然、健康和可持续产品的需求，有助于提升品牌形象和市场竞争力。

总的来说，这项研究为CSP在面包制作中的应用提供了坚实的科学依据。通过系统的实验分析，研究不仅揭示了CSP对面包流变特性、物理性质、氧化稳定性和感官品质的影响，还为食品工业的可持续发展提供了新的思路。CSP作为一种多功能的天然原料，其在食品中的应用前景广阔，尤其是在提升营养价值、减少环境影响和满足消费者需求方面。未来的研究可以进一步探索CSP在其他烘焙产品中的应用，以及如何通过不同的加工方法和配方调整，最大化其在食品中的价值。