《LWT》:Bioactive and Functional Characterization of Sweet Fried Wafers Enriched with Fennel By-Products: Determination of Physicochemical Properties and Sensory Expectation-Disconfirmation Evaluation.
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本研究为应对食品加工副产物浪费问题,开展了将茴香(Foeniculum vulgare Mill.)副产物(脱水粉DW、冻干粉LW、液体提取物EW)以20%比例加入传统西班牙Hojuelas manchegas的研究。结果表明,强化样品在显著提升粗纤维(最高增加303%)和抗氧化活性(AA)的同时,感官接受度良好,且消费者在品尝后对功能性产品(特别是LW和EW)的支付意愿(WTP)提高。该研究为可持续烘焙产品开发提供了将农业废弃物转化为高价值功能成分的框架。
在全球食品生产的繁荣背后,隐藏着一个令人深思的悖论:每年约有13亿吨食物在生产与加工过程中被损失或浪费。这些废弃物,如果被填埋,其微生物降解过程会带来有害的环境后果。与此同时,消费者对更健康、更可持续食品的需求日益增长。如何将看似无用的农业副产品“变废为宝”,不仅符合循环经济的理念,也能为食品增添营养与功能价值,成为了食品科学领域的热点议题。在这种背景下,一种地中海的芳香植物——茴香(Foeniculum vulgare Mill.)走入了研究人员的视野。茴香的工业加工会产生大量的茎秆等副产物,而这些“废料”实则富含多酚、膳食纤维等多种生物活性物质,具有抗氧化、抗菌等多种健康潜力。那么,能否将这些茴香“边角料”巧妙地融入到人们喜爱的传统食品中,既减少浪费,又提升食品品质呢?
为了探索这一可能性,一项发表于《LWT - Food Science and Technology》的研究应运而生。由Elena Martínez等人领导的研究团队,将目光投向了西班牙的传统甜点——Hojuelas manchegas(一种油炸薄饼)。他们开展了一项创新性研究,旨在系统评估将茴香副产物以不同形式(脱水粉、冻干粉、液体提取物)部分替代传统原料(精制小麦粉或白葡萄酒)的可行性,并全面考察其对产品技术特性、营养功能以及消费者接受度的影响。
为开展此项研究,研究人员采用了多项关键技术方法。首先,对茴香副产物进行了三种不同的前处理:热风脱水、冷冻干燥和液压压榨提取,分别制得脱水茴香粉(DW)、冻干茴香粉(LW)和茴香提取物(EW)。随后,以20%的替代率将这些材料用于油炸薄饼的制备。研究对原料和终产品进行了一系列系统分析:通过测定持水力和持油力评估原料功能性质;利用质构剖面分析(TPA)和剪切测试评价面团及产品的质构特性;采用近红外成分分析测定产品的近似组成(水分、蛋白质、脂肪、碳水化合物、粗纤维等);通过福林-酚试剂(Folin-Ciocalteu)法测定总酚含量(TPC),并采用氧自由基吸收能力(ORAC)法评估抗氧化活性(AA),以上指标均在储存0天和7天后进行测定。在消费者研究方面,研究招募了150名未受训练的参与者,采用了创新的“期望-失验”感官评估设计,即在品尝前仅凭外观和信息评估“期望喜好度”和支付意愿(WTP),品尝后再评估“实际喜好度”,以深入探究信息与体验对消费者感知的影响。所有数据均进行了严格的统计学分析。
3.1. 茴香副产物的表征
研究首先对原料的功能性质进行了分析。与小麦粉相比,两种茴香粉表现出显著更高的持水力(WHC)和持油力(OHC)。其中,脱水茴香粉(DFF)的持水力最高,这可能与热加工导致的结构变化和亲水基团暴露有关;而冻干茴香粉(LFF)的持油力最高,得益于冷冻干燥更好地保留了蛋白质的天然构象和疏水区域。这些性质直接影响后续面团加工和终产品特性。
3.2. 强化传统薄饼的评估
3.2.1. 物理参数
颜色分析显示,所有强化样品在油炸后亮度(L*值)均低于对照组,表明茴香的加入促进了美拉德反应和焦糖化反应,导致颜色更深。质构分析表明,用提取物(EW)替代葡萄酒制备的面团硬度最低、粘聚性和咀嚼性最高,这可能与乙醇(一种面筋形成抑制剂)的缺失有关。对于油炸后的薄饼,储存7天后,所有强化样品(DW, LW, EW)的断裂力均显著增加,表明茴香副产物中的膳食纤维与淀粉、蛋白质的相互作用增强了基质的结构,并在储存过程中促进了结构固化。
3.2.2. 近似组成
营养分析显示,强化带来了显著的积极变化。与对照组相比,添加茴香粉的样品(DW和LW)粗纤维含量大幅增加(分别达到27.4 g/kg和24.7 g/kg,对照组为6.8 g/kg),增幅最高达303%。脱水样品(DW)的糖含量也显著更高。然而,所有样品的总碳水化合物、蛋白质和能量值无显著差异。尽管纤维含量大幅提升,但仍未达到欧盟法规(EC) No 1924/2006规定的“纤维来源”(≥3 g/100g)声称标准。
3.2.3. 酚类化合物和抗氧化活性
这是本研究的功能核心。分析发现,两种茴香粉本身是总酚含量(TPC)的极佳来源,显著高于小麦粉。然而,当它们以20%的比例加入薄饼并经过油炸后,TPC出现下降,这归因于替代比例、高温加工导致的酚类降解以及其在复杂食品基质中的可提取性降低。尽管如此,强化样品的抗氧化活性(AA)仍显著高于对照组。一个有趣的发现是,茴香提取物(FE)的TPC很低,但AA却相对较高,这表明其中可能存在未被福林-酚试剂法充分检测的高效非酚类抗氧化剂(如某些挥发性成分或水溶性黄酮苷)。在7天储存后,尽管所有样品的AA都有所下降,但强化样品(尤其是DW和LW)的AA值仍显著高于对照组,显示了其持续的功能性优势。
3.2.4. 感官分析
消费者研究得出了鼓舞人心的结论。所有配方的感官评分均在9点快感标度上高于5分,表明接受度良好。“期望-失验”分析揭示了关键洞察:对于传统产品(CW),品尝前后的喜好度变化不大。而对于功能性配方,特别是冻干粉(LW)和提取物(EW)样品,消费者在品尝后的口味、整体喜好度和支付意愿(WTP) 均较品尝前有显著提升。这意味着,一旦消费者实际体验了产品的风味和质感,他们会对其功能益处给予更高的认可和货币价值。相关性分析还发现,烘焙产品的消费频率与对功能食品的兴趣呈正相关。食品新恐惧症(Neophobia)水平在本研究中未对总体感官评分产生显著主效应,但在某些产品(如DW和LW)中,高恐惧新食物组的参与者在品尝后给出了更高的外观、口味和WTP评分。
研究结论肯定了茴香副产物作为多功能配料用于强化烘焙产品的有效性。脱水被证明是更具工业相关性和成本效益的处理方式,因为其产品(DW)在储存7天后保持了与冻干产品(LW)相当的酚类含量和抗氧化活性。感官评估证实所有产品都具有良好的市场接受潜力,但消费者感知在品尝前后存在差异,特别是对功能性产品,实际体验能显著提升其价值认同。
这项研究的意义是多层面的。首先,它成功地将农业废弃物转化为增值食品成分,为减少食物浪费、发展循环生物经济提供了具体案例。其次,研究不仅关注产品的理化改良,还创新性地引入了“期望-失验”感官模型,深入揭示了信息传递和实际体验在消费者接受新型功能食品中的关键作用,为产品营销策略(如标签声明、健康声称、店内品尝)提供了科学依据。最后,该研究建立了一个综合评估框架,将技术性能、营养功能与消费者感知有机结合,为未来开发其他植物副产物强化食品提供了可借鉴的范本。尽管在长期保质期、具体生物活性物质鉴定和体内生物利用度等方面仍有探索空间,但本研究无疑为开发兼具可持续性、营养性和美味性的下一代烘焙产品点亮了道路。