角豆粉的理化和感官特性及其掺入对小麦基饼干品质特性的影响

《Foods》：Physicochemical and Sensory Profiling of Carob Flour and Effects of Its Incorporation on Quality Characteristics of Wheat-Based Biscuits

　　

本研究评估了角豆（Ceratonia siliqua L.）粉作为功能性成分用于改善小麦基饼干营养和感官特性的潜力。研究人员从阿尔及利亚东部采集成熟角豆荚，加工成细粉，并对其理化性质、抗氧化活性以及挥发性和酚类物质谱进行了表征。GC-MS分析揭示了复杂的挥发性物质谱，其中以有机酸、醛类（如糠醛和苯甲醛）以及美拉德衍生化合物（包括2-乙酰吡咯和糠醇）为主，这些化合物与焦糖和可可样香气相关。LC-MS分析鉴定出多种黄酮类化合物和酚酸衍生物，包括槲皮素苷、杨梅素苷、山奈酚苷以及没食子酸葡萄糖苷，证实了角豆粉的高抗氧化潜力。研究人员用30%和60%的角豆粉替代小麦粉制作饼干。感官评价显示，颜色强度、焦糖气味、甜味和巧克力样风味显著增加（p ≤ 0.05），其中30%替代水平的饼干总体可接受性最高。这些感官属性与挥发性物质和酚类物质谱相关，特别是美拉德衍生呋喃和黄酮类化合物的存在。这些发现表明，角豆粉可以增强饼干的感官特性并贡献其功能性潜力，支持其作为天然可可替代品及烘焙产品中生物活性化合物来源的应用。

**论文解读：角豆粉的理化和感官特性及其对小麦基饼干品质特性的影响**

**研究背景**
角豆（Ceratonia siliqua L.）是地中海地区一种具有韧性的豆科树木，因其在食品、农业和药理学中的多样化应用而受到越来越多的科学关注。角豆粉由干燥豆荚制成，天然甜味，不含咖啡因和可可碱，广泛用作烘焙产品和饮料中可可和精制糖的替代品。营养上，角豆粉富含膳食纤维和天然糖，低脂肪，且是必需矿物质的丰富来源。此外，角豆粉含有大量多酚、黄酮类和单宁等生物活性化合物，赋予其抗氧化潜力和功能特性。然而，将角豆粉掺入烘焙产品面临技术挑战，尤其是高替代水平时，因其高膳食纤维含量和缺乏面筋形成蛋白，可能改变面团水合、削弱面筋网络发育，影响小麦基产品的结构特性。此外，其天然深色和酚类组成可能影响消费者感知，在带来外观和香气正面效果的同时，也可能因过量苦味或涩味产生负面效应。现有研究多聚焦于无麸质应用或中等替代水平，关于高比例角豆粉对小麦基饼干的技术性能和感官可接受性的信息有限，且角豆粉化学组成（特别是酚类和挥发性物质谱）与小麦基饼干营养、技术和感官特性之间的关系尚不充分。因此，本研究旨在评估高比例角豆粉替代小麦粉对小麦基饼干营养、理化、功能、技术和感官特性的影响，采用综合方法表征角豆粉组成，并研究这些特性如何影响强化饼干的品质属性。该论文发表在《Foods》期刊。

**主要技术方法**
研究人员采用以下关键技术方法：（1）GC-MS（气相色谱-质谱联用）结合HS-SPME（顶空固相微萃取）分析角豆粉的挥发性化合物；（2）LC-MS/MS（液相色谱-串联质谱）鉴定角豆粉中的酚类化合物；（3）DPPH（1,1-二苯基-2-三硝基苯肼）和ABTS（2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）法测定抗氧化活性；（4）定量描述性感官分析（QDA）评估饼干感官属性；（5）理化分析（水分、灰分、蛋白质、脂肪、膳食纤维、矿物质、颜色）及饼干尺寸指标测定。角豆样本采集自阿尔及利亚东部（Oum El Bouaghi省），饼干配方采用30%和60%角豆粉替代小麦粉。

**研究结果**

**3.1 角豆粉的理化与营养特性**
角豆粉水分含量较低，灰分（2.40 g/100 g）略高于典型饼干用面粉范围，蛋白质含量较低（适合饼干生产，避免过度面筋形成），脂肪含量极低，总膳食纤维含量非常高（显著高于常规面粉），碳水化合物为主要成分。矿物质含量丰富，尤其是钾（927 mg/100 g）和钙（319 mg/100 g）。颜色分析显示中等红色指数（a*）和高黄色指数（b*），棕色指数（BI）为61.05，呈现天然深色。焙烤过程可能影响这些特性，促进美拉德反应和焦糖化。

**3.2 角豆粉的酚类化合物、抗氧化特性及酚类物质谱**
角豆粉总酚含量（TPC）为875.4 mg GAE/100 g，总黄酮含量（TFC）为230.2 mg QE/100 g，DPPH（50.8 μmol TE/g）和ABTS（72.5 μmol TE/g）测定显示强抗氧化能力。诱导时间（IT）为117.84 min，表明中等氧化稳定性，与低脂肪含量相关。LC-MS/MS鉴定出21种化合物，其中14种被初步鉴定，包括黄酮类（槲皮素苷、杨梅素苷、山奈酚苷、柚皮素苷等）、酚酸类（咖啡酸衍生物、没食子酸葡萄糖苷）和水解鞣质（二没食子酰己糖）。这些化合物解释了角豆粉的抗氧化潜力。

**3.3 角豆粉的挥发性化合物**
GC-MS分析鉴定出24种挥发性化合物，涵盖酸类、醛类、酮类、醇类、萜类、呋喃类和酚类。酸类最丰富，以己酸（37.50%）、2-甲基丙酸（18.20%）和丁酸（10.90%）为主。醛类包括糠醛（2.90%）和苯甲醛（0.70%），酮类以2-乙酰吡咯（8.80%）为代表，醇类如糠醇（0.40%）。萜类和酚类（如香芹酮、百里酚）含量低（≤1.00%），呋喃类化合物如DDMP（2,3-二氢-3,5-二羟基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮）也检测到。这些化合物（尤其是美拉德衍生醛、酮和呋喃）与烤香、焦糖、坚果和可可样香气相关，支持角豆粉作为天然可可替代品的潜力。

**3.4 角豆粉掺入对饼干酚类含量和抗氧化性质的影响**
对照饼干TPC、TFC、DPPH和ABTS值最低。掺入角豆粉后，这些指标呈剂量依赖性显著升高，C60（60%替代）最高，C30次之。与角豆粉相比，饼干中抗氧化含量降低，可能归因于面团制备和焙烤过程中的氧化及热降解，但保留水平仍显著高于对照，表明角豆粉可改善饼干营养品质和氧化稳定性。

**3.5 饼干的尺寸特性**
随着角豆粉替代水平增加，饼干直径显著增大，厚度变化较小但显著，体积和铺展因子也显著增加。C60饼干直径最大，铺展因子最高。这归因于角豆粉无面筋蛋白导致面筋稀释，削弱面团弹性，促进横向膨胀；高膳食纤维的持水能力改变面团水合，限制垂直上升。淀粉稀释和纤维-蛋白相互作用也参与其中。

**3.6 角豆粉强化饼干的感官评价**
与对照相比，C30和C60饼干在多数感官参数上存在显著差异（p≤0.05）。颜色强度随角豆粉添加而增加，脆性降低。香气和风味方面，麸皮样、焦糖、坚果和巧克力样风味显著增强，与GC-MS结果一致（美拉德衍生挥发物）。甜味增加（源于角豆天然糖），未检测到苦味或涩味。干燥感略有增加。C30（30%替代）总体可接受性最高，表明适度替代在风味、质地和香气之间取得最佳平衡，而C60因脆性损失和干燥感增加降低了食用愉悦感。

**讨论与结论**
论文讨论部分指出，角豆粉的掺入显著提升了饼干的营养、功能和感官品质。高膳食纤维、矿物质、酚类化合物及美拉德衍生挥发物共同贡献于抗氧化活性和感官特性（烤香、焦糖、可可样风味）。30%替代水平在质地、甜味、风味和总体可接受性方面达到最佳平衡。研究结论强调，角豆粉是营养强化烘焙产品的有前景成分，支持其作为天然可可替代品，并促进地中海地区未充分利用资源的增值。未来研究需评估货架期、面团流变学、消费者接受度及工业规模化生产可行性。