研究人员开发了一种以奶酪工业副产物乳清与植物基米饮料为基底的清洁标签冰沙体系,分别添加5%(w/w)苹果或胡萝卜果渣粉进行配方优化。通过对黏度、总酚类化合物及抗氧化特性的测定,结合体外胃肠消化模型评估其生物可及性变化。结果表明,胡萝卜果渣冰沙的零剪切黏度约为苹果果渣配方的五倍;乳清基底样品初始总酚含量与抗氧化活性(DPPH与FRAP法)较高,但消化后生物可及性显著下降,可能与蛋白质-多酚相互作用及较低pH有关。相较之下,米饮料基底冰沙在消化后抗氧化保留率更高,尤其是含胡萝卜果渣组。该结果凸显基质效应在功能性成分生物可及性中的关键作用,并建议采用米饮料-果渣配方以提升消化阶段的功能活性保留。
本研究针对农业食品行业大量果蔬及乳制品加工副产物未被充分利用的现状,结合消费者对清洁标签与植物基功能性饮料的需求,探索将苹果与胡萝卜果渣、乳清等废弃物转化为高附加值冰沙产品的可行性,以期推动循环经济发展并减少对环境的压力。研究人员设计了三种液体基底(米饮料、乳清及其1∶1混合液),分别加入5%(w/w)苹果或胡萝卜果渣粉,制备六种冰沙配方,并系统评价其营养成分、流变学行为、理化参数、糖与有机酸组成,以及体外消化前后总酚含量与抗氧化活性的变化。研究发现,胡萝卜果渣显著提升冰沙黏度并形成更强的凝胶网络,乳清基底提高初始总酚含量与抗氧化能力,但消化后活性损失较大;米饮料基底则在消化过程中更好地保护功能性成分,尤其是与胡萝卜果渣组合时,抗氧化保留率最高。该研究不仅提供了副产物增值利用的新路径,也为功能性饮料配方优化提供了科学依据,成果发表于《Sustainable Food Technology》。
在技术方法上,研究人员采用静态体外胃肠消化INFOGEST 2.0协议模拟人体消化环境,使用Carreau模型拟合稳态剪切流变数据,并通过Folin-Ciocalteu法测定总酚含量(TPC)、DPPH自由基清除法与铁离子还原抗氧化能力(FRAP)法评估抗氧化活性,同时结合高效液相色谱(HPLC)分析糖与有机酸组成,所有实验均重复三次并以统计分析验证显著性差异。
结果与讨论
营养组成分析
乳清基底冰沙水分和蛋白质含量较高,碳水化合物与膳食纤维较低;米饮料基底则相反,富含碳水化合物与纤维,胡萝卜果渣显著提升灰分与矿物质密度。
理化参数
胡萝卜果渣冰沙零剪切黏度显著高于苹果果渣配方,且呈现更明显的剪切稀化行为;所有样品水分活度均高于0.96,需冷藏或巴氏杀菌以保证微生物稳定性;pH值受乳清影响显著降低,最低至3.73。颜色方面,苹果果渣配方偏暗红黄色,胡萝卜果渣配方呈亮黄橙色。
糖与有机酸组成
米饮料配方含麦芽三糖与麦芽糖,乳清配方富含木糖;果糖主要来自苹果果渣;有机酸中乳酸与柠檬酸含量在乳清基底中明显升高,总有机酸水平与pH变化一致。
生物活性研究
乳清基底冰沙初始总酚含量与抗氧化活性最高,但经体外消化后大幅下降;米饮料基底虽初始活性略低,但消化后保留率更高,尤以胡萝卜果渣组为最,推测与膳食纤维的保护作用及基质缓冲能力有关。
结论
研究表明,冰沙配方的基质选择显著影响功能性成分的消化稳定性。乳清基底适合追求高初始抗氧化能力的产品,而米饮料-胡萝卜果渣组合更适合强调消化阶段功能活性的设计,这为清洁标签功能性饮料的开发提供了重要参考。