低糖凝胶糖果的开发与消费者接受度：高粱叶多酚天然着色

《Foods》：Development and Consumer Acceptance of Low-Sugar Gummy Candies Naturally Colored with Sorghum Leaf Polyphenols

　　

肥胖和糖尿病患病率的上升增加了对无糖产品的需求，同时消费者也在寻求天然着色剂和具有功能性健康益处的食品。高粱叶是植物中未被充分利用的部分，含有具有生物活性和着色特性的促健康多酚化合物。将高粱叶来源的多酚掺入食品中，可同时满足生产者和消费者对天然着色剂和高附加值成分的兴趣。本研究旨在将高粱叶多酚提取物掺入无糖明胶凝胶糖果中。共制备四种配方：人工低色、天然低色、人工高色和天然高色糖果。使用硬度和弹性测量评估仪器质地。使用水分活度仪记录水分活度。使用色度计评估颜色。采用Folin–Ciocalteu法测定总酚含量（TPC）。采用9点享乐量表评估消费者（N=105）对感官特性的接受度，并在着色剂来源和甜味剂信息提示前后测量购买意愿。天然着色剂配方的水分活度显著高于人工着色糖果。仪器硬度和弹性在不同配方间存在显著差异（p < 0.05）。然而，这些差异并未显著（p > 0.05）影响消费者质地偏好。TPC随高粱叶提取物水平的升高而增加，但未增加苦味评分。在收到关于着色剂来源的教育信息后，天然着色配方的购买意愿显著（p < 0.05）增加，并超过人工着色糖果。这些发现表明，高粱叶多酚可以成功掺入无糖凝胶糖果中，并作为天然着色剂被消费者广泛接受。这项工作支持高粱作为一种增值食品成分，为美国高粱种植者创造新的市场机会。

**高粱叶多酚天然着色低糖凝胶糖果的开发与消费者接受度研究解读**

**1. 研究背景与问题**

肥胖和糖尿病患病率持续上升，促使消费者对无糖产品、天然着色剂和功能性食品的需求日益增长。美国凝胶糖果市场是一个数十亿美元的产业，预计到2032年将超过109.7亿美元。传统凝胶糖果通常以明胶为胶凝剂，配合玉米糖浆、蔗糖、香精和合成色素，但含糖量高且营养价值低，不适合需控制慢性病的人群。与此同时，美国食品药品监督管理局（FDA）已宣布逐步淘汰合成食品染料，推动天然着色剂的应用。高粱（*Sorghum bicolor* (L.) Moench）是美国产量最大的作物之一，但仅有不到2%进入食品市场。高粱叶含有具有抗癌、抗糖尿病和抗炎活性的多酚类化合物，但尚未有研究将其掺入低糖明胶凝胶糖果中。因此，本研究作为概念验证，旨在评估高粱叶多酚提取物替代合成染料用于低糖凝胶糖果的可行性，并考察其对物理性质、感官特性和消费者购买意愿的影响。

**2. 研究过程与关键技术方法**

研究人员从RedLeaf Biologics公司购买红色高粱叶提取物，以阿卢糖、甜菊糖、明胶、柠檬酸、香精等食品级原料制备凝胶糖果。通过预实验优化基础配方，最终确定四种处理：人工低色、天然低色、人工高色和天然高色，其中天然着色剂使用两种浓度的高粱叶提取物（低剂量0.1 mg/mL，高剂量1.0 mg/mL），以匹配市售人工色素凝胶糖果的外观。消费者样本（N=105）来自路易斯安那州立大学农业中心的在校学生、教师、员工及当地社区成员，经机构审查委员会批准并获得知情同意。

主要技术方法包括：使用便携式水分活度仪测定水分活度（a_w）；使用质构仪测定硬度和弹性；使用色度计和分光光度计进行CIELAB颜色测量并计算色差ΔE；采用Folin–Ciocalteu法测定总酚含量（TPC），结果以没食子酸当量（GAE）表示；感官评价采用9点享乐量表评价颜色、香气、质地、风味和整体喜好度（OL），采用3点恰好合适（JAR）量表评价甜度和苦味，并在盲测、着色剂信息（CI）和甜味剂信息（SI）三个条件下分别测量购买意愿（PI）。统计方法包括单因素和双因素方差分析（ANOVA）及Tukey事后检验、Friedman检验、Wilcoxon符号秩检验、McNemar检验和惩罚分析。

**3. 研究结果**

**3.1 凝胶糖果制备**

通过多次初步配方试验，研究人员确定了以无糖配方为基础的凝胶糖果制备工艺。该工艺将甜菊糖溶于预染色水中，加入阿卢糖、明胶和柠檬酸，经加热、注模、冷却和脱模后获得成品。所有配方均未使用蔗糖或玉米糖浆，且天然着色剂浓度被刻意保持在较低水平，以使产品颜色与人工着色市售凝胶糖果相近。

**3.2 物理特性表征**

水分活度方面，天然着色配方的a_w（天然低色0.80，天然高色0.77）显著高于对应的人工着色配方（人工低色和人工高色均较低），且着色剂来源和浓度均具有显著影响。虽然天然配方略高于推荐的凝胶糖果水分活度范围（0.45–0.75），但仍低于FDA对无需冷藏食品的临界值0.85。硬度方面，天然低色配方显著高于人工低色和天然高色配方，人工高色与天然高色之间无显著差异。弹性方面，天然低色（91.54%）和天然高色（91.49%）均显著高于对应的人工着色配方，但天然低色与天然高色之间无差异。

**3.3 颜色分析**

颜色测量结果显示，颜色差异主要取决于着色剂浓度而非来源。低浓度样品具有更高的L*值（明度），高浓度样品具有更高的a*和b*值（更红、更黄）。计算得到的ΔE值在低剂量样品间为1.23，高剂量样品间为1.39，均低于2，表明从仪器测量角度看，天然与人工着色剂产生的颜色差异在视觉上难以区分。

**3.4 总酚含量**

初步TPC分析表明，高粱叶提取物的TPC随浓度升高而增加，最高浓度8.0 mg/mL时TPC为1259 μg GAE/mL，且浓度加倍时TPC平均增加42.5%，证明提取物具有良好的水溶性。在选定的低剂量和高剂量下，每30 g凝胶糖果服务的TPC分别为0.22 mg GAE和2.26 mg GAE。

**3.5 感官分析**

在盲测条件下，消费者对人工高色和天然高色样品在香气、质地、风味和整体喜好度方面评分相似，但天然高色样品的颜色喜好度显著更高。天然低色与人工低色样品在颜色、香气、质地和风味方面无显著差异，但人工低色样品的OL在组内比较中方向性更高。购买意愿方面，盲测时天然低色和天然高色的PI分别为30.5%和43.8%；在收到着色剂来源信息后，天然着色配方的PI显著上升至49.5%和61%，而人工着色配方的PI显著下降至约25%；随后收到甜味剂信息后，人工着色配方的PI回升至约36%–38%，但仍显著低于天然着色配方。JAR数据显示，21%–30%的消费者认为样品甜度不足，产生最高达2.3单位的OL惩罚；苦味方面，所有样品的强苦味评分比例均低于20%，天然着色配方获得更高比例的“无苦味”响应，且弱苦味惩罚均未超过1.5单位。

**4. 讨论总结与结论**

讨论部分指出，天然着色配方水分活度略高，可能源于高粱多酚的亲水性以及阿卢糖与传统蔗糖–玉米糖浆体系不同的持水特性，未来可通过延长蒸煮时间或调整配方来降低成品a_w。质地差异主要取决于凝胶基质而非提取物浓度，后续高多酚配方可能需要提高明胶含量以改善明胶与酚类化合物的相互作用。尽管仪器颜色差异微小，消费者仍更偏好天然高色糖果的外观，这可能与提取物中抗氧化物质抑制褐变有关，但颜色稳定性尚未评估。感官结果表明，高粱叶提取物不会对香气和风味产生负面影响，且其苦味感知低于人工着色糖果，这与部分使用其他植物提取物的研究报告不同。购买意愿的变化说明，外部的健康信息显著提高了消费者对天然着色糖果的接受度，而合成染料信息则引发了负面反应。

研究结论认为，高粱叶多酚提取物可成功掺入低糖凝胶糖果，且不损害关键感官属性，能够作为合成染料的一种清洁标签替代品。尽管天然配方的水分活度略高于理想微生物稳定性范围，但可通过后续配方调整加以解决。消费者对天然着色高剂量糖果的外观表现出明确偏好，购买意愿结果也表明高粱来源的天然着色剂符合消费者对清洁标签、植物基和高附加值食品的需求。未来研究应加入健康功效评价和货架期稳定性分析，以更全面地表征高粱着色凝胶糖果的功能潜力和稳定性。该研究为美国高粱种植者开辟了新的增值市场机会。