由脱水Stachys byzantina K.制成的功能性食品的开发、表征及感官接受性

《ACS Food Science & Technology》:Development, Characterization, and Sensory Acceptance of Functional Food Produced from Dehydrated Stachys byzantina K.

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年08月13日 来源:ACS Food Science & Technology 3.0

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  采用流延成型技术,以脱水Stachys byzantina叶片和琼脂(agar–agar)为原料开发了食用皮革(edible leathers)。研究旨在获得一种清洁标签(clean label)、纯素(vegan)且富含活性化合物的产品。该食用皮革表现出低水

  
采用流延成型技术,以脱水Stachys byzantina叶片和琼脂(agar–agar)为原料开发了食用皮革(edible leathers)。研究旨在获得一种清洁标签(clean label)、纯素(vegan)且富含活性化合物的产品。该食用皮革表现出低水分活度(water activity)、低脂质含量以及高蛋白质和膳食纤维含量。此外,样品中钙、镁和铁含量较高,可将其归类为具有高矿物质含量的蛋白质来源。琼脂浓度对抗氧化活性(antioxidant activity)无显著影响;然而,随着琼脂浓度增加,总酚类化合物(total phenolic compounds)随时间的释放量降低。该皮革表现出较高的HaCaT细胞活力(>98%),表明无细胞毒性(cytotoxicity)。感官接受度中等,颜色和整体外观得分约为6.0(9点喜好标度),健康外观得分为3.8(5点喜好标度)。这些结果表明,Stachys byzantina叶片作为增值原料在生产具有营养和功能益处的食用皮革方面具有潜力。
由脱水Stachys byzantina制成的功能性食品:开发、表征与感官接受性——论文解读

蔬菜皮革(edible leathers)是一种通过干燥果蔬泥制成的耐储存片状食品,传统上以水果为原料,具有延长保质期、方便携带等优点。随着功能食品市场的发展,消费者对兼具感官品质与营养健康属性的产品需求日益增长。非常规食用植物(PANC,巴西葡萄牙语缩写)如peixinho-da-horta(Stachys byzantina)富含酚类化合物、矿物质、蛋白质和纤维,具有抗氧化活性,但公众认知度低、利用率有限。目前,以非常规食用植物为主要原料制备可食用皮革的研究仍十分缺乏。因此,本研究旨在利用脱水S. byzantina叶片(DSBL)和琼脂(agar–agar)为原料,通过流延成型技术开发一种清洁标签(clean label)、纯素(vegan)且富含活性化合物的食用皮革,并系统评价其理化性质、功能特性和感官接受性。

研究人员采用流延成型(tape casting)技术制备食用皮革。将S. byzantina叶片经清洗、消毒、60℃干燥24小时并粉碎,制得脱水叶片(DSBL)。将琼脂溶于热水中,与DSBL混合,通过自动涂布器以恒定速度涂布于聚四氟乙烯板上,控制厚度为4000 μm,在40℃干燥9小时。设置两种琼脂浓度(2.0和2.5 g/100g皮革成型混合物,MFL)。植物材料采集自巴西UNESP Botucatu校区农业科学学院,琼脂购自Adicel。对皮革进行了全面表征,包括厚度、颜色参数(L*、a*、b*、C*、h*和褐变指数)、吸湿性、pH、滴定酸度、水分活度、近似组成(水分、蛋白质、脂肪、灰分、纤维)、矿物质含量(N、P、K、Ca、Mg、S、B、Cu、Fe、Mn、Zn)、机械性能(变形、弹性、粘附强度)、接触角、扫描电镜(SEM)、抗氧化活性(ABTS●+和FRAP法)、总酚释放、细胞毒性(HaCaT细胞MTT法)以及线上和线下感官分析。

研究结果如下:

3.1 视觉外观、厚度和颜色参数:干燥后成功形成皮革,但表面呈现不均匀性,尤其在琼脂浓度较高(2.5g)时,这可能与叶片纤维含量高及表面绒毛(trichomes)降低润湿性有关。厚度随琼脂浓度无显著变化。颜色参数中,a*色度值低(<3.0),表明皮革呈绿色调,源于叶绿素。褐变指数在琼脂浓度2.5g时显著升高(约42.81),可能归因于较高聚合物浓度促进干燥过程中的非酶褐变。

3.2 吸湿性、pH、滴定酸度、水分活度:不同琼脂浓度对吸湿性、水分活度、pH和滴定酸度均无显著影响。水分活度值低于0.85,表明产品具有微生物稳定性。pH值约5.5,呈弱酸性,符合蔬菜制品特征。

3.3 近似组成:皮革具有低水分(约12g/100g)、低脂肪、高蛋白质和高膳食纤维的特点。根据Codex Alimentarius指南,以100g计,该产品可归类为蛋白质来源(蛋白质含量≥10%营养素参考值)和低脂(脂肪≤3g/100g)食品。

3.4 矿物质含量:皮革中钙、镁、铁含量丰富。根据Codex标准,钙含量约6.75g/kg,镁约1.55g/kg,铁约557mg/kg,达到高含量宣称标准。因此可视为高矿物质食品。

3.5 机械性能和接触角:变形、弹性、粘附强度在两种琼脂浓度间无显著差异。接触角约58°,小于90°,表明皮革表面具有亲水性。

3.5.1 扫描电镜:SEM图像显示皮革表面和内部结构存在不均匀性和不连续区域,这与叶片中的纤维和蛋白质有关。相比纯琼脂膜的平滑表面,添加DSBL破坏了聚合物基质的连续性。

3.6 抗氧化活性和总酚释放:ABTS●+和FRAP抗氧化活性不受琼脂浓度显著影响,表明琼脂本身对活性贡献有限。总酚释放实验显示,在5、20、40、70分钟时,2.0g琼脂配方的酚类释放量显著高于2.5g配方,而2.5g配方释放更缓慢,可能因较高琼脂浓度形成更致密的聚合物网络,限制了酚类化合物的扩散。

3.7 细胞毒性:MTT实验显示,两种配方在不同浓度(50–400 μg/mL)和不同孵育时间(24、48小时)下,HaCaT细胞活力均>98%,符合ISO 10993-5标准,表明无细胞毒性。

3.8 感官分析:线上感官分析(116名志愿者)显示,颜色和整体外观得分约6.0(9点喜好标度),健康外观约3.8(5点喜好标度),琼脂浓度无显著影响。词云分析中,志愿者联想到“天然”“健康”“可持续”“创新”等词汇。线下感官分析(120名志愿者)同样显示香气、颜色、风味、质地和整体外观无显著差异,得分均>4.6。

讨论与结论:本研究表明,琼脂浓度在2.0–2.5 g/100g范围内对食用皮革的大部分物理化学性质无显著影响,但较高浓度会减缓总酚释放,这归因于更致密的基质结构。产品具有高蛋白、高纤维、高矿物质和低脂的特点,且无细胞毒性,感官接受度为中等。因此,S. byzantina叶片可作为增值原料用于生产具有营养和功能益处的食用皮革,为非常规食用植物的利用提供了新途径。该研究发表于《ACS Food Science 》。
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