《Food Chemistry》：Valorization of agro-industrial beetroot peel waste (
Beta vulgaris L.) as a natural colorant: chemical characterization and consumer-oriented sensory perception
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## 问题三：摘要专业翻译
本研究评估了热风干燥（oven drying）与冷冻干燥（freeze-drying）对甜菜根皮（*Beta vulgaris* L.）粉的理化性质、酚类化合物谱、甜菜红素（betalains）含量、抗氧化活性及技术潜力的影响，旨
## 问题三：摘要专业翻译
本研究评估了热风干燥（oven drying）与冷冻干燥（freeze-drying）对甜菜根皮（*Beta vulgaris* L.）粉的理化性质、酚类化合物谱、甜菜红素（betalains）含量、抗氧化活性及技术潜力的影响，旨在将其作为天然着色剂与功能性配料。两种干燥方式均有效降低了水分活度（aw），获得组成稳定、膳食纤维含量高且抗氧化潜力显著的粉体。冷冻干燥粉（FBP）更好地保留了红色色调（a* = 15.95 ± 0.26）及热敏性酚类化合物；而热风干燥粉（OBP）在色泽强度上更具优势，并独有地检出原儿茶酸（protocatechuic acid，0.08 mg g?1）与烟酸（nicotinic acid，2.19 mg g?1），其氧自由基吸收能力（ORAC，605.14 ± 3.92 μM TE g?1）亦高于FBP。综合经济可行性与工业可放大性，研究人员选取OBP以1%、3%和5%的比例添加至明胶软糖中，并采用偏好属性引导法（Preferred Attribute Elicitation，PAE）评价其色泽、质构与感官特性。结果表明，3%添加量在色泽强度、质构特性与消费者接受度之间取得最佳平衡，提示甜菜根皮可作为健康导向食品中替代合成色素的可行配料，并服务于循环经济。
## 问题四：论文解读
**研究背景与问题提出**
全球农产品加工残余物的持续增长已成为突出的环境议题。据估计，每年约有10.5亿吨食物被丢弃，相当于总产量的32.2%，覆盖从收获到终端消费者的全供应链环节，因此废弃物增值化（valorization）被视为降低环境负荷、推动循环经济与可持续食品体系的关键路径。全球甜菜产量于2018年达到2.74亿吨，其中约30%因品质不佳而被弃用。甜菜根皮（*Beta vulgaris* L.）富含酚酸、类黄酮、类胡萝卜素、氨基酸与甜菜红素（betalains）等抗氧化成分，并具抗炎、抗癌、护肝与抗衰老等生物活性且毒性低。尽管甜菜果肉作为天然着色剂已被广泛认可，但被食品工业与餐饮环节大量丢弃的根皮同样具备生产功能性配料与高附加值天然着色剂的潜力，可作为石油来源合成色素赤藓红（erythrosine）的可持续替代方案，契合清洁标签（clean label）、食品安全与循环经济的现实需求。
然而，甜菜根皮工业应用受制于技术瓶颈：其主要色素甜菜红素对热、光、氧、pH与水分高度敏感，加工与贮藏过程中色泽稳定性与抗氧化能力易显著下降。干燥方式在保留生物活性成分、决定产品品质与工业可行性方面起关键作用：冷冻干燥通过低温真空条件下水的升华保留热敏性成分；热风干燥则以中等温度脱水，操作成本更低、可放大性更强，但易促进热降解反应。此外，天然配料成功植入食品体系还取决于色泽强度、风味、质构与消费者接受度等感官属性；明胶软糖因消费者接受度高、配方灵活，成为生物活性成分与天然着色剂的理想载体，但关于甜菜根皮粉在该类产品中的研究仍十分有限，尤其是干燥方式、功能特性与感官表现之间的关系尚不明确。基于此，研究人员系统比较热风干燥与冷冻干燥对甜菜根皮粉理化性质、酚类谱、甜菜红素含量、抗氧化活性与技术潜力的影响，并将技术表现最优的粉体以不同浓度添加至明胶软糖，评价其对色泽、质构与感官特性的影响。论文发表于《Food Chemistry》。
**关键技术方法**
研究人员以巴西Maringá州立大学餐厅捐赠、源自Pai?andu家庭农场并经0.1%次氯酸钠消毒的甜菜根皮（单批次4 kg）为原料，分别经50 °C强制通风热风干燥与?50 ± 3 °C、0.031 mbar冷冻干燥至恒重，粉碎过60目筛制得OBP与FBP。主要技术包括：采用超声辅助水乙醇提取生物活性成分；按AOAC方法测定理化组成并以数字水分活度仪测定a
w；以CIELab系统比色测定色泽参数（L*、a*、b*、C*、h°、ΔE）；以Folin–Ciocalteu法测定总酚（TPC）；以DPPH•、ABTS•
+与ORAC三种方法评价抗氧化能力；以分光光度法测定甜菜红素与甜菜黄素含量；采用超高效液相色谱-串联质谱（UHPLC–MS/MS）定量酚类化合物；以质构仪进行质地剖面分析（TPA）；并以PAE法结合广义普罗克鲁斯特分析（GPA）开展感官评价（n = 21名消费者，经伦理委员会批准，批号4.860.037）。
**研究结果**
*3.1.1 理化分析与水分活度*：生鲜根皮水分高达90.67 g 100 g
?1，干燥后OBP为6.95、FBP为8.74 g 100 g
?1，a
w由1.03降至0.46与0.45，表明两种方式均有效稳定基质；蛋白质与粗纤维因脱水浓缩而显著升高（OBP粗纤维17.56 g 100 g
?1），灰分无显著差异。
*3.1.2 色泽参数*：干燥后L*升高、a*约为生鲜样三倍，FBP的a*最高（15.95），h°显著降至19.72°，ΔE（19.37）低于OBP（23.82），说明冷冻干燥更利于保持红色色调；热风干燥则b*更高、黄色调更明显，与甜菜黄素热稳定性较高及色素降解生成新衍生物导致褐变有关。
*3.1.3 抗氧化活性*：TPC与DPPH•、ABTS•
+结果一致显示生鲜样最高、FBP次之、OBP最低；但ORAC呈相反趋势，OBP（605.14 μM TE g
?1）高于FBP（496.21 μM TE g
?1），可能与热加工生成具抗氧化活性的降解产物有关。基于经济性与工业代表性，研究人员选择OBP用于产品应用。
*3.1.4 甜菜红素含量*：干燥显著浓缩色素，FBP总甜菜红素最高（8.72 mg g
?1），OBP为4.62 mg g
?1，生鲜样仅0.44 mg g
?1；50 °C热风干燥对热敏性甜菜红素损失有限。
*3.1.5 UHPLC–MS/MS分析*：FBP中阿魏酸（1.23 mg g
?1）约为OBP的2.3倍；没食子酸仅在生鲜样中检出，绿原酸在各条件下稳定；OBP独有检出烟酸（2.19 mg g
?1）与原儿茶酸，芦丁仅在干燥样中检出，说明脱水既引起降解，也促进结合态酚类的释放与可提取性。
*3.2.1 软糖色泽参数*：随OBP添加量增加，L*由对照的40.97降至5%组的25.36；3%组a*最高（24.68）、C*最高（27.48）、h°降至26.02°，ΔE大于10属肉眼高度可辨，综合表明3%为色泽效果最优添加量。
*3.2.2 质构参数*：硬度随添加量递增由79.12 N降至51.48 N，5%组黏附性下降约70%、内聚性升高，归因于纤维颗粒干扰明胶网络形成，但低黏附性有利于感官接受。
*3.2.3 感官接受度与描述性轮廓*：消费者共生成13个属性，并以诱人外观、微甜滋味与微甜香气为接受度最重要属性；前两个主成分解释94.79%的变异，F1–F3与对照清晰分离，F2、F3在红色、甜菜香气等属性上强度更高，甜菜根气味与泥土味虽评价较低但未损害整体接受度。
**讨论与结论**
讨论部分指出，干燥方式的选择取决于目标导向：若以保留感官与结构特性为主宜选冷冻干燥，若追求更经济高效脱水则热风干燥更合适；甜菜根皮粉的色泽变化与色素完整性及生物活性成分稳定性直接相关，进而影响消费者接受度与技术潜力；明胶软糖中色泽差异主要归因于根皮粉的添加与浓度，且本研究未添加蔗糖可能造成与文献不同的呈色行为。结论指出，本研究证明甜菜根皮作为天然着色剂与功能性配料的创新可持续原料具有高度潜力：两种干燥方式均有效降低水分活度并获得营养组成稳定（尤其膳食纤维含量高、抗氧化潜力显著）的粉体；OBP在技术与功能表现上更优，色泽参数更强烈（FBP仅在a*保留方面因温度条件占优并更好保留热敏性化合物），且独有检出原儿茶酸（0.08 mg g
?1）与烟酸（2.19 mg g
?1），可能贡献其更高的ORAC抗氧化能力（605.14 ± 3.92 μM TE g
?1，FBP为496.21 ± 3.25 μM TE g
?1）。总体而言，OBP兼具较低加工成本、可放大性、天然着色潜力与高含量生物可及抗氧化剂和膳食纤维，工业适用性更强，将其添加至明胶软糖后经PAE法评价获得优异感官接受度，尤以3%浓度因色泽更强烈、质构更理想而表现最佳。未来研究应考察甜菜根皮作为天然色素与抗氧化成分来源在贮藏及不同加工条件下的稳定性并评价其生物利用度，同时建议开展天然色素软糖与商业合成色素产品的对照研究，以深入理解二者在着色效率、抗氧化活性、感官知觉与消费者偏好方面的差异，进一步强化甜菜根皮作为食品工业天然替代品的应用潜力。
