《Applied Food Research》：Development of Functional Crispy Waffles Enriched with
Cladophora sp. Powder and Oat Flour: Optimization via Response Surface Methodology and Evaluation of Physicochemical, Antioxidant, and Sensory Properties
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摘要专业翻译
尽管淡水大型藻类和燕麦粉已知具有健康益处，但尚无研究深入探讨将这两种成分联合添加于脆皮华夫饼中的效果。本研究旨在采用32全因子设计与响应面法（RSM），评估燕麦粉（10–50%）和Cladophora sp.粉（CSP）（5–15%）对脆皮华夫饼
摘要专业翻译
尽管淡水大型藻类和燕麦粉已知具有健康益处，但尚无研究深入探讨将这两种成分联合添加于脆皮华夫饼中的效果。本研究旨在采用32全因子设计与响应面法（RSM），评估燕麦粉（10–50%）和Cladophora sp.粉（CSP）（5–15%）对脆皮华夫饼理化、抗氧化、质构及感官特性的影响。结果表明，提高燕麦粉添加量可降低水分活度（0.3275–0.4494），同时将蛋白质含量提高至7.68–8.05%，粗纤维含量提高至0.54–1.82%。提高CSP添加量可将DPPH自由基清除活性提升至12.08–19.85%，总酚含量（TPC）提升至40.60–51.61 mg GAE/100 g。然而，较高的CSP添加量导致产品颜色偏绿、硬度增加，进而使总体喜好度下降（6.38），表明存在功能性与感官品质之间的权衡。抗氧化响应（TPC和DPPH）随两种配方变量呈线性增加，其中燕麦粉对TPC（β = 3.79 vs. 1.73）和DPPH（β = 2.90 vs. 1.38）的影响均大于CSP，而水分含量呈现二次趋势（R2 = 0.837，β?? = 0.4208），表明基质内各配方组分之间存在复杂交互作用。通过优化方法确定的最佳配方为50%燕麦粉和10.94% CSP（期望值 = 0.875），实验验证所得TPC和DPPH自由基清除活性分别为48.85 mg GAE/100 g和19.15%，与模型预测值（50.13 mg GAE/100 g和19.49%；相对偏差 < 5%）高度吻合。上述发现表明，燕麦粉与CSP的联合添加可用于开发具有可接受感官品质的富含抗氧化物的脆皮华夫饼，为功能性烘焙产品的开发提供了实用的配方策略。
论文解读
一、研究背景与意义
随着消费者对食品品质要求的不断提升，人们普遍期望食品不仅美味可口，还应具备良好的营养价值和长期健康促进作用。这一趋势推动了低脂且富含天然生物活性成分的功能性烘焙产品的研发。脆皮华夫饼作为烘焙零食的重要品类，以其独特香气、酥脆质地和较长保质期而广受欢迎，适合即食产品和商业零食应用。近年来，多项研究致力于通过添加全谷物粉、植物蛋白和天然抗氧化剂来增强脆皮华夫饼的营养特性，例如利用豆渣粉开发无麸质脆皮华夫饼，以及利用莲子丝粉抗性淀粉制备低血糖指数脆皮华夫饼等。然而，以往研究多聚焦于单一功能性成分，关于谷物基与藻类基成分联合添加及其多响应优化在脆皮华夫饼中的研究仍较为有限。
Cladophora sp.是一种丝状淡水绿藻，生长于优质天然水域中，被视为可持续的植物源成分，含有必需氨基酸、矿物质、维生素以及具有抗氧化活性的酚类和黄酮类化合物。其提取物即使在加工成食品后仍具有显著的抗氧化潜力和生物活性。然而，将藻类添加到谷物基产品中可能因纤维结构、色素组成和水分结合行为的差异而改变产品的理化、质构和感官特性。尽管大型藻类已成功应用于多种谷物基食品，但以往研究普遍报道高添加量会导致颜色、质地和感官接受度的劣化。这表明仅提升营养价值是不够的，配方优化对于实现功能效益与消费者可接受性之间的平衡至关重要。
本研究首次将CSP引入脆皮华夫饼基质中，拓展了淡水大型藻类在低水分烘焙食品中的应用。研究采用基于多响应的优化策略，同时优化结构、感官和功能属性，以解决生物活性强化与消费者接受度之间的权衡问题。研究还进一步探讨了藻类组分（如纤维、色素和酚类化合物）与燕麦基体系的相互作用机制，以调控水分分布、影响质构形成并调节最终产品的抗氧化功效。
二、主要技术方法
研究人员采用32全因子实验设计（完全随机设计），考察燕麦粉（占面粉重量的10%、30%、50%）和CSP（占面粉重量的5%、10%、15%）两个因素对产品质量参数的影响，并在中心点（30%燕麦粉和10% CSP）设置3个重复以估计实验误差和评估模型充分性。主要技术方法包括：采用托盘干燥和行星球磨制备CSP及燕麦粉；采用分光光度计按CIE L*a*b*色彩系统测定颜色；采用质构分析仪进行单次压缩测试测定硬度；采用水分活度仪和AOAC标准方法测定水分活度及近似组成；采用Folin–Ciocalteu法测定总酚含量（TPC），采用DPPH自由基清除法测定抗氧化活性；采用165名未受过训练的消费者进行享乐测试评估感官接受度，样本呈现采用平衡不完全区组设计。统计分析采用双因素方差分析（ANOVA）、Duncan多重极差检验和响应面法（RSM）建立预测模型并进行配方优化。
三、研究结果
3.1 燕麦粉和Cladophora sp.粉的近似组成与抗氧化特性
燕麦粉表现出较高的蛋白质含量（11.25%）和粗脂肪含量（7.34%），而CSP则表现出较高的粗纤维含量（25.13%）、灰分含量（39.44%）、TPC（109.00 mg GAE/100 g）和DPPH自由基清除活性（51.12%）。CSP的高抗氧化潜力可能与其生物质中存在的酚类化合物和其他生物活性成分有关。两者的水分活度值分别为0.3547和0.4345，表明其适合作为脆皮华夫饼配方的干燥功能性成分。
3.2 燕麦粉和CSP对脆皮华夫饼理化特性的影响
增加燕麦粉添加量可降低产品的水分活度（0.3275–0.4494），同时将蛋白质含量提高至7.68–8.05%，粗纤维含量提高至0.54–1.82%。水分含量呈现二次趋势（R2 = 0.837），表明配方组分在基质内存在复杂交互作用。较高的CSP添加量导致产品颜色偏绿，这与藻类色素（如叶绿素）的掺入有关。
3.3 燕麦粉和CSP对脆皮华夫饼抗氧化特性的影响
提高CSP添加量可将DPPH自由基清除活性提升至12.08–19.85%，TPC提升至40.60–51.61 mg GAE/100 g。抗氧化响应（TPC和DPPH）随两种配方变量呈线性增加，其中燕麦粉对TPC（β = 3.79 vs. 1.73）和DPPH（β = 2.90 vs. 1.38）的影响均大于CSP，表明燕麦粉在增强抗氧化特性方面贡献更大。
3.4 燕麦粉和CSP对脆皮华夫饼质构和感官特性的影响
较高的CSP添加量导致产品硬度增加，进而使总体喜好度下降（6.38），表明存在功能性与感官品质之间的权衡。感官评估涉及颜色、气味、味道、酥脆度和总体喜好度五个属性，采用9点享乐量表。
3.5 响应面优化与验证
通过优化方法确定的最佳配方为50%燕麦粉和10.94% CSP（期望值 = 0.875）。在此条件下，实验验证所得TPC和DPPH自由基清除活性分别为48.85 mg GAE/100 g和19.15%，与模型预测值（50.13 mg GAE/100 g和19.49%）高度吻合，相对偏差小于5%，验证了模型的预测准确性。
四、讨论与结论
本研究证实了燕麦粉与CSP联合添加可用于开发具有可接受感官品质的富含抗氧化物的脆皮华夫饼。研究发现，燕麦粉在增强抗氧化特性方面的贡献大于CSP，而CSP的添加虽然提升了抗氧化活性，但导致了颜色和质地的变化以及感官接受度的下降。通过多响应优化方法，研究成功确定了兼顾功能性与感官品质的最佳配方，为功能性烘焙产品的开发提供了实用的配方策略。该研究拓展了淡水大型藻类在低水分烘焙食品中的应用范围，为谷物基与藻类基成分的协同利用提供了科学依据，对功能性食品的研发具有重要的理论和实践意义。
