冷冻超微粉碎对油莎豆粉品质特性的影响研究

冷冻超微粉碎对油莎豆粉品质特性的影响研究
黄
姗，白
天
（河南省食品和盐业检验技术研究院/国家市场监管重点实验室（食品安全快速检测与智慧监管技术），郑州 450000）
摘 要： 目的：研究冷冻超微粉碎对油莎豆粉品质特性（物化性质、抗氧化能力）的影响。

方法：以常温机械粉碎和常温超微粉碎的油莎豆粉为对照，研究冷冻超微粉碎对油莎豆粉的物化性质（持油性、溶解性、持水性、溶胀性、休止角、滑角）、营养成分（水、蛋白质、脂肪、灰分、淀粉、膳食纤维、多糖）和抗氧化能力（还原能力、DPPH ·清除率、·OH 清除率）的影响。

结果：冷冻超微粉碎后油莎豆粉的D 50为37.84 μm ，持油性、溶解性、持水性和溶胀性分别为1.98 g/g 、1.50 g/g 、2.62 mL/g 、25.26%，休止角和滑角分别为53.69o 、72.56o ，水分、粗蛋白、粗脂肪、灰分、淀粉、膳食纤维和多糖含量分别为6.58%、6.55%、23.12%、2.32%、25.46%、21.12%、16.45%，总还原能力、DPPH ·清除率、·OH 清除率分别为0.68、78.36%、82.56%。

与常温机械粉碎和常温超微粉碎的油莎豆粉相比，冷冻超微粉碎可改变油莎豆粉的理化特性、营养成分，提高抗氧化功能，防止粉碎过程中对油莎豆粉营养成分的破坏。

结论：研究工作为油莎豆粉的深加工提供一种新方法。

关键词： 油莎豆粉；冷冻超微粉碎；物化性质；抗氧化活性油莎豆是原产非洲地中海沿岸的油莎豆草的地下根茎［1-2］，近年来，在我国新疆、河南等地开始大面积种植。

油莎豆含有丰富的蛋白质［3-4］、脂肪［5-6］、淀粉［7］、膳食纤维［8］和多糖［9］等营养成分。

油莎豆加工为油莎豆粉，可应用于饼干、面包和饮料等食品中［10-13］，目前，油莎豆粉的制备主要采用常温机械粉碎［14］，但其制备的粉体粒径较大，添加在产品中有粗糙感。

将其进行超微粉碎，降低粉体的粒度有助于减少产品的粗糙感［15］，但在超微粉碎过程中，会产生较多热量，对物料中的功能成分造成一定的破坏［16］。

冷冻超微粉碎作为一种新型加工手段，通过冷冻增加物料的脆度，再在低温情况下通过撞击和剪切等机械力克服物料的内部凝聚力，有利于物料的粉碎，且粉碎过程中不会对物料的功能成分产生破坏。

因此，近年来，冷冻超微粉碎在植物原料的超微粉制备中得到应用［17-18］。

为比较不同的粉碎方式对油莎豆超微粉品质特性的影响，本研究将冷冻超微粉碎应用在油莎豆粉的制备中，并比较其与常温机械粉碎和常温超微粉碎的油莎豆粉的物化性质和抗氧化活性，为油莎豆粉的开发利用提供指导。

1　材料与方法
1.1　材料与试剂
油莎豆，新疆乌鲁木齐市售；乙醇、葡萄糖、铁
氰化钾、苯酚、硫酸等，皆为分析纯。

1.2　仪器与设备
T6型紫外可见分光光度计，北京市普析分析仪器
公司；XDW -6B 低温超微粉碎机，济南达微机械有限公司；YLK -4500A 粉碎机，上海市万念贸易有限公司；
Mastersizer 2000激光粒度分析仪，英国马尔文公司。

1.3　方法
1.3.1　油莎豆粉的制备　将油莎豆分别加入粉碎机和低温超微粉碎机中粉碎5 min ，得到常温机械粉碎油莎豆粉和常温超微粉碎油莎豆粉；将油莎豆在速冻冰箱（-30 ℃）中冷冻8 h 后，加入低温超微粉碎机中，在低温（-25 ℃）下粉碎5 min ，得到冷冻超微粉碎油莎豆粉。

1.3.2　油莎豆粉理化特性的测定　（1）油莎豆粉的粒径：取1 g 不同方法加工的粉体，加入100 mL 乙醇，分散均匀，采用Mastersizer 2000激光粒度仪对粉体的粒径进行测定。

（2）油莎豆粉的休止角和滑角：休止角：精确称取5 g 油莎豆粉，将玻璃漏斗悬挂在玻璃平板上方，漏斗尾距玻璃板3 cm ，将油莎豆粉自然流下，形成圆锥体粉堆，测定圆锥和玻璃表面之间的夹角；滑角：精确称取5 g 油莎豆粉，铺放在玻璃板上，然后逐渐抬起玻璃板，测定油莎豆粉开始从玻璃板上滑落完全时，玻璃板的倾斜角度。

（3）油莎豆粉的持油性：参照王博等［19］的方法测定。

精确称取5 g 油莎豆粉加入到
基金项目：河南省市场监督管理局科技计划项目（项目编号：2022SJ15）。

作者简介：黄 姗（1981— ），女，硕士，高级工程师，研究方向：功能性食品。

中国食物与营养 2023，29（12）：26-31Food and Nutrition in China
第12期黄姗等：冷冻超微粉碎对油莎豆粉品质特性的影响研究
50 mL 试管中，然后加入20 mL 大豆油，震荡20 min 后，采用离心机在5 000 r/min 下离心20 min ，除去上层的大豆油。

按式（1）计算持油力（H ）。

（4）油莎豆粉的持水性：参照崔蕊静等［20］的方法测定。

精确称取5 g 油莎豆粉加入到50 mL 试管中，加入20 mL 水，震荡20 min 后，采用离心机在5 000 r/min 下离心20 min ，除去上层的水。

按式（2）计算持水力（W ）。

（5）油莎豆粉的溶胀性：参照崔蕊静等［20］的方法测定。

精确称取1 g 油莎豆粉加入到100 mL 量筒中，加入50 mL 水，震荡20 min 后，室温下放置24 h ，分别读取膨胀前后油莎豆粉的体积。

按式（3）计算溶胀性（h ）。

（6）莎豆粉的溶解性：参照夏晓霞等［21］的方法测定。

精确称取的1 g 油莎豆粉加入到50 mL 试管中，加入50 mL 水，震荡20 min 后，在80 ℃的水中水浴30 min ，取出，冷却后采用离心机在5 000 r/min 下离心20 min ，收集上层的上清液，在105 ℃下烘干至恒重，按式（4）计算水溶性R 。

H =m 2
-m 1m 1
（1）W =m 2-m 1
m 1
（2）h =V 2-V 1
m （3）R =m
2m 1
×100%（4）
式（1）中，m 1表示油莎豆粉的质量（g ）、m 2表示油莎豆粉吸附大豆油后的质量（g ）；式（2）中，m 1表示油莎豆粉的质量（g ）、m 2表示油莎豆粉吸附水后的质量 （g ）；式（3）中，m 表示油莎豆粉的质量（g ）、V 2表示油莎豆粉膨胀后的体积 （mL ）、V 1表示油莎豆粉膨胀前的体积（mL ）；式（4）中，m 1表示油莎豆粉的质量（g ）、m 2表示上清液烘干后的质量（g ）。

1.3.3　油莎豆粉营养成分的测定　水分、粗蛋白、粗脂肪、灰分、淀粉、膳食纤维分别采用GB/T 5009.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》、GB 5009.5—2016《食品安全国家标准 食品中蛋白质的测定》、GB 5009.6—2016《食品安全国家标准 食品中脂肪的测定》、GB 5009.4—2016《食品安全国家标准 食品中灰分的测定》、GB 5009.9—2016《食品安全国家标准 食品中淀粉的测定》、GB 5009.88—2014《食品安全国家标准 食品中膳食纤维的测定》进行测定；多糖参照NY 1676《中华人民共和国农业部标准 食用菌中粗多糖含量的测定》进行测定。

1.3.4　油莎豆粉抗氧化能力的测定　精确称取5 g 不同方法制备的油莎豆粉于250 mL 三角瓶中，加入50 mL 的70%体积百分比的乙醇溶液，采用500 W 超声波提取
器提取10 min ，然后5 000 r/min 离心20 min ，上清液采用70%体积百分比的乙醇在100 mL 容量瓶定容后，分别移取不同量的提取液，进行抗氧化能力的测定。

总还原能力测定：在2.0 mL 提取液中加入0.2 mol/L 、pH 6.6磷酸缓冲液和1%质量百分比的铁氰化钾溶液各2.0 mL ，摇匀后在50℃温度下保持20 min ，然后加入10%体积百分比的三氯乙酸，混匀后，5 000 r/min 离心10 min ，去上清液5 mL ，加5 mL 水、1 mL 质量百分比0.1%的三氯化铁，混和后放置10 min ，在700 nm 处测
定反应体系的吸光度，以吸光度大小反映油莎豆粉总还原能力。

DPPH ·清除率测定：在2.0 mL 提取液中加入0.2 mmol/L 的DPPH 乙醇溶液2.0 mL ，摇匀后避光保持30 min ，在517 nm 波长下测定反应体系的吸光度，按式
（5）计算DPPH ·清除率。

·OH 清除率测定：分别取70%体积百分比的乙醇溶液、水杨酸、提取液各2.0 mL ，然后按乙醇溶液+水杨酸、提取液+水杨酸、乙醇溶液+提取液方式分别混合，混合后在510 nm 波长下测定反应体系的吸光值，按式（6）计算·OH 清除率。

C 1=［1-A i -A j
A o
］×100%
（5）C 2=［1-A i -A j
A o
］×100%（6）
式（5）中，C 1为油莎豆溶液对DPPH ·的清除率
（%）；Ao 、Ai 、Aj 分别为乙醇与DPPH 、油莎豆溶液与DPPH 、溶液与乙醇溶液反应后反应体系的吸光度；式
（6）中，C 2为油莎豆对·OH 的清除率；Ao 、Ai 、Aj 分别为乙醇溶液+水杨酸、提取液+水杨酸、乙醇溶液+提取液混合反应后反应体系的吸光值。

1.3.5　数据处理　每组试验重复测定3次，试验数据表示为平均值±标准差，采用t 检验分析数据间的差异性，P ＜0.05表示有显著性差异。

2　结果与讨论
2.1　粉碎方式对油莎豆粉粒径的影响
由图1可知，常温机械粉碎、常温超微粉碎和冷冻超微粉碎的颗粒D 50分别为268.01、68.06、37.84 μm ，常温超微粉碎和冷冻超微粉碎后，油莎豆粉体的平均粒径显著减小，与常温机械粉碎粉体的平均粒径差异显著
（P ＜0.05）；常温超微粉碎和冷冻超微粉碎相比，冷冻超微粉碎油莎豆粉体的平均粒径也显著小于常温超微粉碎粉体的平均粒径。

这是因为超微粉碎，粉碎强度大，颗粒破碎大；常温超微粉碎和冷冻超微粉碎相比，由于冷冻后物料脆度增加，在破碎时更容易粉碎。

2.2　粉碎方式对油莎豆粉的休止角和滑角的影响
由图2A 可知，常温机械粉碎粉体的休止角＜常温27
中国食物与营养第29卷
超微粉碎粉体的休止角＜冷冻超微粉碎粉体的休止角；由图2B 可知，常温机械粉碎粉体的滑角＜常温超微粉碎粉体的滑角＜冷冻超微粉碎粉体的滑角。

休止角和滑角是反映粉体流动性的2个重要参数，休止角和滑角越
小，粉体的流动性越强，常温机械粉碎和常温超微粉碎后，粉体的流动性变小，这是由于随着油莎豆粉的粒径变小，颗粒比表面积增大，颗粒之间的吸附力增加，影响粉体的流动。

2.3　粉碎方式对油莎豆粉持油性、持水性的影响
由图3A 可知，在持油性方面，常温机械粉碎粉体的持油性＜常温超微粉碎粉体的持油性＜冷冻超微粉碎粉体的持油性，且3种方式得到的粉体，持油性差异显著（P ＜0.05），这是由于常温超微粉碎和冷冻超微粉碎粉将油莎豆细胞结构破坏，使部分亲油活性基团暴露，增加了油莎豆粉的持油力；同时超微粉碎将粉体比表面积增加，使得油莎豆粉对油脂吸附能力提高。

冷冻超微粉碎和常温超微粉碎相比，冷冻超微粉碎将物料的脆性增加，粉体颗粒更小，细胞被破碎程度更高，因此，冷冻超微粉碎粉体的持油性更大。

由图3B 可知，在持水性方面，常温机械粉碎粉体的持水性、常温超微粉碎粉体的持水性和冷冻超微粉碎粉体的持水性差异不显著（P ＞0.05），这是由于超微粉碎对持水性造成正反两方面的影响，一方面，油莎豆粉经过冷冻超微粉碎和常温超微粉碎后，粉体的粒径减小，表面积增加，增加的表面积提供了更多的与水的接触面积，有利于持水性增加；但另一方面，油莎豆粉含油量较高，超微粉碎粉将油莎豆细胞结构破坏，亲油活性基团暴露多，疏水作用增加，不利于持水性增加。

2.4　粉碎方式对油莎豆粉溶胀性和溶解性的影响
由图4A 可知，在溶胀性方面，常温机械粉碎粉体的溶胀性、常温超微粉碎粉体的溶胀性和冷冻超微粉碎粉体的溶胀性差异不显著（P ＞0.05），这是由于溶胀性和持水性有密切关系，油莎豆粉的溶胀是由于水分子进入到粉体内部，油莎豆淀粉等成分吸水形成，由于3种方式持水性差异不显著（P ＞0.05），因此，溶胀性差异不显著（P ＞0.05）。

由图4B 可知，在溶解性方面，常温机械粉碎粉体的溶解性＜常温超微粉碎粉体的溶解性＜冷冻超微粉碎粉体的溶解性，且3种方式得到的粉体，溶解性差异显著（P ＜0.05），这是由于冷冻超微
粉碎和常温超微粉碎后，将油莎豆粉内部的一些不溶性成分分子链打断，将其由不溶性成分转变为可溶性成分，并且超微粉碎导致细胞破裂，内部可溶性成分更容易被释放；冷冻超微粉碎和常温超微粉碎相比，冷冻超微粉碎将物料的脆性增加，不溶性成分分子链更容易被打断，细胞更容易被破碎。

2.5　粉碎方式对油莎豆粉营养成分的影响
由表1可知，常温超微粉碎水分含量略有降低，这是由于粉碎过程中，产生热量，造成少量水分散失；冷冻超微粉碎后，油莎豆粉水分含量略有增加，这是由于颗粒粒径减小，表面积增加，吸收空气中部分水分。

但3种粉碎方式的粉体，水分含量变化差异不显著（P ＞0.05）；对灰分，3种粉碎方式的粉体差异不显著（P
＞
图1　粉碎方式对油莎豆粉粒径的影响
注：不同字母代表差异显著（P ＜0.05
）
图2　粉碎方式对油莎豆粉休止角和滑角的影响
注：不同字母代表差异显著（P ＜0.05
）
图3　粉碎方式对油莎豆粉持油性、持水性的影响
注：不同字母代表差异显著（P ＜0.05）
28
第12期黄姗等：冷冻超微粉碎对油莎豆粉品质特性的影响研究
0.05），这是由于灰分测定时，是将粉体完全灼烧后测定，颗粒的粒径对其不产生影响；超微粉碎的粉体粗蛋白、淀粉、多糖含量增加，常温机械粉碎粉体的粗蛋白和多糖含量＜常温超微粉碎粉体的粗蛋白和多糖含量＜冷冻超微粉碎粉体的粗蛋白和多糖含量，差异显著（P ＜0.05），这是由于超微粉碎导致细胞破裂，营养成分更容易被释放，冷冻超微粉碎和常温超微粉碎相比，冷冻超微粉碎将物料的脆性增加，细胞破碎程度更高，营养成分释放更完全；但对脂肪含量，常温超微粉碎的脂
肪含量和常温机械粉碎相比，含量降低（P ＜0.05），冷冻超微粉碎的脂肪含量和常温机械粉碎相比，含量差异不显著（P ＞0.05），这是由于常温超微粉碎产生较高温度，导致部分脂肪成分破坏。

2.6　粉碎方式对油莎豆粉的抗氧化能力的影响
由图5A 可知，常温机械粉碎粉体的总还原能力＜常温超微粉碎粉体的总还原能力＜冷冻超微粉碎粉体的总还原能力。

由图5B 可知，常温机械粉碎粉体的DPPH ·清除率＜常温超微粉碎粉体的DPPH ·清除率＜冷冻超微粉碎粉体的DPPH ·清除率。

由表5C 可知，常温机械粉碎粉体的·OH 清除率＜常温超微粉碎粉体的 ·OH 清除率＜冷冻超微粉碎粉体的·OH 清除率。

这是由于常温超微粉碎和冷冻超微粉碎均可将粉体粒径减小，油莎豆细胞内的活性成分溶出增加，抗氧化能力增强；但是常温超微粉碎会在粉碎过程中产生热量，导致活性
成分破坏，抗氧化能力弱于冷冻超微粉碎。

2.7　油莎豆粉的抗氧化能力和营养成分相关性分析
由表2可知，油莎豆粉的抗氧化能力与粗脂肪呈副相关，与其他营养成分含量呈正相关。

其中多糖成分和抗氧化能力相关系数最高，且冷冻超微粉碎粉体的3种抗氧化能力＞常温超微粉碎粉体的3种抗氧化能力＞常温机械粉碎粉体的3种抗氧化能力。

此结果与3种粉碎方式多糖变化结果一致，表明冷冻超微粉碎最有利于增强油莎豆粉的抗氧化性。

冷冻超微粉碎减小了油莎豆粉的粒径，促进了多糖等成分的释放，且冷冻状态可防止多糖成分的破坏，从而提高了油莎豆粉的抗氧化性。

3　结论
冷冻超微粉碎后油莎豆粉的D 50为37.84 μm ，与常
温机械粉碎和常温超微粉碎粉的油莎豆粉相比，平均粒
径显著减少，持油性、溶解性、休止角和滑角显著增加，持水性和溶胀性差异不显著；水分含量、灰分和膳食纤维变化不显著，粗蛋白、粗脂肪、淀粉、多糖差异
显著，冷冻超微粉碎促进了油莎豆粗蛋白、粗脂肪、淀
图4　不同粉碎方式对油莎豆粉溶胀性和溶解性的影响
注：不同字母代表差异显著（P ＜0.05）
表1　不同粉碎方式对油莎豆粉营养成分的影响
粉碎方式常温机械粉碎常温超微粉碎冷冻超微粉碎
水分（%）6.52±0.11a 6.49±0.12a 6.58±0.13a
粗蛋白（%）5.82±0.06a
6.42±0.08b 6.55±0.07c 粗脂肪（%）23.25±0.36a
22.05±0.21b 23.12±0.19 a
灰分（%）2.31±0.10a 2.30±0.09a 2.32±0.13a
淀粉（%）23.15±0.32a
25.36±0.25b 25.46±0.34b 膳食纤维（%）20.84±0.21a 21.09±0.18a 21.12±0.23a
多糖（%）13.40±0.18 a 15.12±0.15b 16.45±0.22c
注：同列不同字母代表差异显著（P ＜0.05
）
图5　粉碎方式对油莎豆粉抗氧化能力的影响
注：不同字母代表差异显著（P ＜0.05）
29
中国食物与营养第29卷
粉、多糖的释放；冷冻超微粉碎后油莎豆粉的总还原能力、DPPH·清除率和·OH清除率分别为0.68、78.36%和82.56%，抗氧化能力增强，其变化与多糖含量变化相关性显著。

冷冻超微粉碎技术作为一种新型粉碎技术，不仅可以实现将油莎豆粉微细化，在一定程度上改变油莎豆粉的理化特性、营养成分和抗氧化功能，还可防止在粉碎过程中对营养成分和功能特性的破坏，为油莎豆粉的深加工提供一种新方法。

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表2　抗氧化能力和营养成分的相关性
抗氧化能力总还原能力DPPH·清除率·OH清除率水分（%）
0.732
0.651
0.783
粗蛋白（%）
0.894*
0.939*
0.857*
粗脂肪（%）
0.009
-0.104
0.086
灰分（%）
0.590
0.496
0.651
淀粉（%）
0.022
0.887*
0.783
膳食纤维（%）
0.819*
0.913*
0.861*
多糖（%）
0.967*
0.998*
0.984*
注：*在P<0.05水平相关性显著30
基于百度地图的4城市社区周边餐馆环境研究
杨云淇1，苏
畅1，2
，刘红蕾3，贾小芳1，李敏1，2，王惠君1，2
，杜文雯1*
（1中国疾病预防控制中心营养与健康所，北京 100050；
2
国家卫生健康委微量元素与营养重点实验室，北京 100050；3
首都医科大学，北京 100069）
摘 要： 目的：基于百度地图应用程序接口（Application Programming Interface ，API ）探索不同城市化地区的餐馆环境，分析不同城市化背景下食物环境的差异。

方法：数据来源于“城市化对食物环境及居民餐饮食物消费行为的影响研究”项目，利用百度API 平台，在4个不同城市化水平的城市中心城区，以选定的社区居委会为地理中心，以距离范围为半径，使用交通地理信息大数据，检索获取距社区中心2.5 km 范围内的所有兴趣点（Point of Interest ， POI ）—餐馆的地理信息，建立餐馆信息库，通过筛选餐馆名称和位置将2 456家餐馆纳入研究。

根据不同经营类别对餐馆进行分类，采用双因素方差分析检验不同社区周边餐馆分布是否存在差异。

结果：城市化水平对餐馆距社区中心的距离有显著影响，中等城市化地区社区周边餐馆距社区中心的平均距离最近（P ＜0.05）；城市化水平和餐馆类型的交互作用对餐馆距社区中心的平均距离也有影响（P ＜0.01）。

不同城市化地区15分钟生活圈的餐馆类型构成分布存在差异（P ＜0.05）：高城市化地区以中式快餐店为主，占比42%，甜品店所占比例也较中、低城市化水平地区高；低城市化地区以中餐厅为主，比例为45.7%；总体来看，15 min 生活圈内中式快餐店的比例远多于其他类型餐馆。

结论：不同城市化地区社区周边餐馆环境分布存在差异，应进一步探索社区周边餐馆环境的健康效应，为制定相应营养政策提供依据。

关键词： 城市化；餐馆类型；食物环境
基金项目：中国营养学会科研基金-百胜餐饮健康专项基金（项目编号：CNS -YUM2021-81）。

作者简介：杨云淇（2000— ），女 ，在读硕士研究生，研究方向：公共营养。

通信作者：杜文雯（1982— ），女，博士，研究员，研究方向：公共营养。

Effect of Freezing -Superfine Grinding on The Quality Properties of Cyperus esculentus Powder
HUANG Shan ，BAI Tian
（Henan Provincial Food and Salt Inspection Technology Research Institute/Key Laboratory of Food Safety Quick Testing and
Smart Supervision Technology for State Market Regulation ， Zhengzhou 450000， China ）
Abstract ： 【Objective 】 To study the effect of freezing -superfine grinding on the quality properties of Cyperus esculentu powder includ⁃
ing physicochemical properties and anti -oxidation ability.【Method 】 Compared with the normal temperature mechanical grinding and the normal temperature ultrafine grinding ， effects of freezing -superfine grinding on the physicochemical properties （oil -holding ， solubility ， water -holding ， swelling ， angle of repose ， angle of slide ）， nutritional components （water ， protein ， fat ， ash ， starch ， dietary fiber ， polysac⁃
charide ） and antioxidant capacity （reducing capacity ， DPPH · scavenging rate ， ·OH scavenging rate ） of the powder were studied.【Result 】 The D 50 of the freezing -superfine grinding powder is 37.84 μm. The capacity of oil holding ， solubility ， water holding and swelling were 1.98 g/g ， 1.50 g/g ， 2.62 mL/g and 25.26% respectively. angle of repose ， angle of slide were 53.69o and 72.56o respectively. Content of water ， protein ， fat ， ash ， starch ， dietary fiber ， polysaccharide were 6.58%， 6.55%， 23.12%， 2.32%， 25.46%， 21.12% and 16.45% respectively. Compared with the normal temperature mechanical grinding and the normal temperature ultrafine grinding ， freezing ultrafine grinding can change the physical and chemical properties ， nutritional components and improve the anti -oxidation function of the powder ，
and prevent the destruction of the nutritional composition of the powder during the crushing process.【Conclusion 】 It provides a new method for the further processing of the powder of Cyperus esculentu .
Keywords ： powder of Cyperus esculentus ；freezing -superfine grinding ；physicochemical properties ；antioxidant activity
中国食物与营养 2023，29（12）：31-34，19Food and Nutrition in China。