利用朝鲜蓟副产物提取物与菊粉强化高纤维面包棒:工艺品质、酚类物质保留及消费者接受度研究

《Foods》:High-Fibre Breadsticks Fortified with Artichoke By-Product Extract and Inulin: Technological Quality, Phenolic Retention, and Consumer Acceptance

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月31日 来源:Foods 6.0

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  摘要专业翻译 采用标准化至5%绿原酸的朝鲜蓟(Cynara cardunculus L.)副产物提取物,以1.5%、2.5%和3.5%(w/w,以面粉计)的添加量,结合5%纯化朝鲜蓟来源菊粉,研制了高纤维小麦面包棒。以未强化配方作为对照。研究人员评估了工艺特性

  
摘要专业翻译 采用标准化至5%绿原酸的朝鲜蓟(Cynara cardunculus L.)副产物提取物,以1.5%、2.5%和3.5%(w/w,以面粉计)的添加量,结合5%纯化朝鲜蓟来源菊粉,研制了高纤维小麦面包棒。以未强化配方作为对照。研究人员评估了工艺特性、营养组成、质构、色泽、感官、植物化学及抗氧化性能。基于工艺表现及30名参与者的初步感官筛选,含2.5%朝鲜蓟提取物的配方被选为最优折中方案。总膳食纤维从对照组的4.08 g/100 g增加至强化面包棒的约8.8 g/100 g,而所选配方含4.92 ± 0.21 g/100 g果聚糖。UHPLC-DAD-HRMS/MS分析证实了具有特征性的朝鲜蓟来源咖啡酰奎宁酸和木犀草素衍生物在整个加工过程中的持续存在。所选面包棒含83.30 ± 1.99 mg/100 g总定量酚类物质,其中79.17 ± 2.07 mg/100 g为咖啡酰奎宁酸衍生物。经30.48%烘烤质量损失校正后,八种定量酚类标志物的总体保留率为81.5%,其中咖啡酰奎宁酸衍生物的保留率为81.8%。最终产品还表现出可测的ABTS自由基清除活性,并在50名消费者中获得良好的感官喜好度,总体评分为4.50 ± 0.51。上述研究结果支持将朝鲜蓟副产物中回收的标准化酚类与菊粉组分联合用于开发营养强化烘焙产品。

论文解读

一、研究背景与意义

烘焙产品消费广泛,因其熟悉性、便利性和多样性,被认为是营养与功能化改良的理想载体。面包棒兼具酥脆质地和较低水分含量,适合掺入膳食纤维、植物源化合物及农产品加工副产物回收成分。然而,植物源成分的掺入可能改变面团的吸水率、稠度、产品膨胀度、质构、色泽、风味及整体接受度,其影响程度取决于添加成分的组成、浓度及其与谷物基质的相互作用。现有研究表明,提高功能成分的添加水平并不必然获得最优产品,亟需在配方开发中整合营养、工艺与感官评价。
朝鲜蓟(Cynara cardunculus L.)加工产生大量叶片、茎秆和外部苞片,这些副产物保留着宝贵的酚类化合物和果聚糖,包括单咖啡酰奎宁酸和二咖啡酰奎宁酸(如绿原酸和洋蓟素)以及木犀草素和芹菜素衍生物,同时也是菊粉型果聚糖的来源。尽管朝鲜蓟副产物已被研究作为酚类化合物和菊粉的来源,但关于将分别回收并标准化的酚类和菊粉组分同时掺入面包棒的研究信息仍然有限。特别是,这种组合配方策略对面团和烘焙产品的工艺特性、感官接受度以及烘烤过程中特征性朝鲜蓟酚类标志物保留率的影响尚不清楚。此外,这些酚类标志物在面包棒加工过程中的定量变化轨迹鲜有系统研究。本研究旨在通过整合工艺、营养、感官和高分辨率植物化学分析,结合烘烤过程中酚类保留率的评估,对朝鲜蓟副产物分级回收组分作为功能性烘焙配料的适用性进行全面评价。

二、主要技术方法

研究人员采用水为唯一溶剂、固液比1:20(w/v)、60 °C、20 kHz超声辅助提取朝鲜蓟副产物,经减压浓缩和喷雾干燥获得标准化至5%绿原酸的酚类提取物;菊粉组分则通过澄清、分离碳水化合物富集组分并干燥获得。面包棒以发芽富集软质小麦粉与精制00型小麦粉按800:200比例混合,添加酵母、氯化钠和橄榄油,三种强化配方分别添加1.5%、2.5%和3.5%朝鲜蓟提取物(以面粉计),所有强化配方固定添加5%菊粉。研究采用UHPLC-DAD-HRMS/MS进行代谢物鉴定与定量分析,ABTS法测定抗氧化活性,AOAC 999.03法测定果聚糖含量,并进行了物理烘焙特性、面团质构反挤压测试、面包棒切割力测试、CIELAB色泽测定、营养组成分析、30人初步感官筛选及50人消费者接受度测试。样本来源为阿尔及利亚君士坦丁当地供应商。

三、研究结果

物理与烘焙特性:强化配方的面包棒体积和比容均高于对照组,3.5%配方最高。平均体积从对照组的26.30 cm3增至1.5%、2.5%和3.5%配方的29.20、30.10和31.60 cm3,比容从2.27增至2.57、2.62和2.80 cm3/g。烘烤质量损失在各配方间变化有限(29.68%–31.70%),水分含量从对照组的13.61%到1.5%配方的17.91%不等。
面团与面包棒切割力:2.5%配方的面团硬度最高(32.73 ± 1.76 N),咀嚼性和胶黏性也最高。面包棒最大切割力从对照组的262.9 ± 24.7 N降至2.5%配方的145.6 ± 16.7 N,而1.5%配方最低(35.0 ± 9.4 N)。
表皮与内部色泽:强化配方的面包芯L值下降,3.5%配方ΔE最大(20.40 ± 6.85)。面包皮色泽变化呈非单调模式,2.5%配方ΔE*最大(19.32 ± 3.92)。仪器色泽变化幅度与感官接受度并不直接对应。
营养组成:总膳食纤维从对照组的4.08 g/100 g增至强化配方的约8.8 g/100 g,蛋白质含量为10.90–12.30 g/100 g,计算能量值为311–337 kcal/100 g。
初步感官筛选:配方效应在色泽、口味和总体接受度方面均显著(Friedman检验,p < 0.0001)。对照组与2.5%配方在所有感官属性上无显著差异,且均显著高于1.5%和3.5%配方。26/30名参与者(86.7%)选择2.5%配方为首选强化产品。
主成分分析:前两个主成分解释87.9%总方差,PC1主要与体积、比容、烘烤质量损失、面包芯色泽、切割力和感官变量相关,PC2与面团质构参数和面包皮色泽变量相关。
所选配方的植物化学特征:UHPLC-DAD-HRMS/MS鉴定或推定注释了八种酚类化合物,包括三种单咖啡酰奎宁酸衍生物、洋蓟素及两种二咖啡酰奎宁酸异构体、木犀草素-7-O-葡萄糖苷和木犀草素O-葡萄糖醛酸苷。强化面团和烘焙面包棒中均检测到特征性咖啡酰奎宁酸和木犀草素衍生物信号。
定量酚类组成、烘烤保留率与抗氧化活性:初始提取物中绿原酸为主要化合物(48.44 ± 0.39 mg/g干提取物)。烘焙面包棒中八种定量酚类总浓度为83.30 ± 1.99 mg/100 g,其中咖啡酰奎宁酸衍生物79.17 ± 2.07 mg/100 g。经30.48%烘烤质量损失校正后,总定量酚类保留率为81.5%,咖啡酰奎宁酸衍生物保留率81.8%,木犀草素衍生物76.3%。所选面包棒ABTS自由基清除能力为35.65 ± 2.05 μmol TE/g。
果聚糖含量:所选2.5%配方的果聚糖含量为4.92 ± 0.21 g/100 g。
消费者接受度:50名消费者评价中,香气得分最高(4.92 ± 0.27),总体喜好度为4.50 ± 0.51,所有消费者均给出4或5分。余味得分最低(4.18 ± 0.69),但84%的评分为正面。

四、讨论与结论

研究讨论指出,与常见掺入纤维丰富植物粉末导致比容下降的报道不同,本研究中强化配方的体积和比容反而增加,这可能与可溶性酚类提取物和纯化菊粉的物理性质有关,菊粉可改变水分分布、面团黏度和发酵烘烤过程中的气体保留。2.5%配方中面团硬度增加但烘焙产品切割力下降的分离现象,可能反映了淀粉糊化、面筋重组、水分再分布及菊粉介导的水分可利用性和淀粉-面筋相互作用的综合效应。色泽变化受加工变量影响,不能仅归因于提取物添加量。膳食纤维富集主要由固定5%菊粉添加驱动。酚类保留率表明主要朝鲜蓟酚类标志物在烘烤过程中大部分得以保留,但存在化合物依赖性行为,可能涉及热诱导酰基迁移和异构化。研究局限性包括未设置单独菊粉或单独提取物配方、水分添加量不同、仅对2.5%配方进行定量酚类追踪、未评估胃肠道生物可及性、货架期和氧化稳定性,且仅制备单一生产批次。
研究结论为:标准化朝鲜蓟副产物提取物与纯化朝鲜蓟来源菊粉的联合使用,能够开发具有满意工艺和感官特性的高纤维小麦面包棒。在测试配方中,2.5%朝鲜蓟提取物与5%菊粉的组合提供了最均衡的特性,感官接受度与对照组相当,同时将总膳食纤维提高至8.85 g/100 g,并提供4.92 ± 0.21 g/100 g果聚糖。所选烘焙面包棒含83.30 ± 1.99 mg/100 g定量酚类化合物,经质量平衡校正后八种定量酚类标志物总体保留率为81.5%,咖啡酰奎宁酸衍生物保留率81.8%。最终产品还表现出可测的体外抗氧化能力和良好的消费者喜好度(总体喜好评分4.50 ± 0.51)。这些发现证明了从朝鲜蓟加工残渣中分别回收的酚类和菊粉组分作为营养强化烘焙产品互补配料的潜力,支持了农工业副产物增值的综合策略。进一步研究需涉及胃肠道生物可及性、货架期及更大消费者群体的验证。
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