DOI: https://doi.org/10.1007/s11947-025-04204-x
تاريخ النشر: 2026-02-02
المؤلف: Catrin Tyl وآخرون
الموضوع الرئيسي: تركيب الغذاء وخصائصه
نظرة عامة
تتناول هذه الدراسة القضية المهمة لهدر الخبز من خلال استكشاف دمج فتات الخبز في المنتجات المخبوزة كحل محتمل. تم تحويل ثلاثة أنواع من الخبز – الأبيض (W)، والحبوب الكاملة (WG)، والحبوب الكاملة مع البذور (S) – إلى فتات واستخدمت لاستبدال 10-30% من دقيق القمح في الخبز و10-50% في المافن. أظهرت التحليلات أنه بينما زاد إضافة الفتات من امتصاص الماء ووقت التطوير، إلا أنها قللت أيضًا من استقرار العجين ومرونته بطريقة تعتمد على الجرعة. من الجدير بالذكر أن استبدال أكثر من 10% من الدقيق بالفتات أدى إلى تقليل الأحجام المحددة وزيادة الصلابة، على الرغم من أن استبدال 10% لم يؤثر بشكل كبير على الخصائص الحسية للمنتجات النهائية.
تشير النتائج إلى أن نوع الفتات المستخدم يصبح حاسمًا عند مستويات الاستبدال الأعلى، حيث أن فتات النوع W أثر سلبًا على الحجم المحدد بسبب محتواه الأعلى من النشا الجيلاتيني. بالمقابل، ساهمت فتات النوع S بشكل إيجابي في حجم الرغيف وأدخلت نكهات معقدة. تسلط الدراسة الضوء على جدوى استخدام ما يصل إلى 10% من الفتات دون المساس بالجودة، مما يشير إلى أن المزيد من البحث في أنواع الخبز المختلفة وقبول المستهلك ضروري لتحسين استراتيجية تقليل الهدر هذه. بشكل عام، تدعم النتائج إمكانية إعادة استخدام الخبز الزائد، شريطة معالجة الفتات وتخزينه بشكل صحيح.
مقدمة
تتناول مقدمة هذه الورقة البحثية القضية الحرجة لهدر الطعام، مع التركيز بشكل خاص على الخبز، الذي يشكل حوالي 30% من هدر الطعام من حيث الوزن. تهدف الاتحاد الأوروبي إلى تقليل هدر الطعام بمقدار النصف على مستوى التجزئة والمستهلكين بحلول عام 2030، معترفًا بأن هدر الخبز يعد مساهمًا كبيرًا في البصمة البيئية لهدر الطعام. يحدث معظم هدر الخبز على مستوى الأسر والتجزئة، بشكل رئيسي بسبب تجاوز كميات الإنتاج توقعات المبيعات وسرعة تدهور الخبز، مما يقلل من جودته وقبول المستهلك. ومع ذلك، فإن الطبيعة المميزة لهدر الخبز تسمح بإمكانية استغلاله وإعادة توزيعه، بما يتماشى مع أهداف التنمية المستدامة.
تسلط الورقة الضوء على أن الخبز الزائد يمكن إعادة استخدامه كمكون في منتجات غذائية متنوعة، مثل البسكويت والكعك، من خلال عمليات مثل الطحن، والتخمير، والتحلل الإنزيمي. بينما ركزت الدراسات السابقة بشكل أساسي على الفتات المشتق من دقيق القمح المكرر، هناك فجوة ملحوظة في البحث بشأن الفتات المأخوذ من الخبز المصنوع من دقيق الحبوب الكاملة أو مكونات أخرى. قد تؤثر التركيبة الكيميائية لهذه الأنواع المختلفة من الخبز بشكل كبير على الخصائص الريولوجية للعجين وجودة المنتجات المخبوزة النهائية. تهدف الدراسة إلى التحقيق في الخصائص الوظيفية والحسية للخبز والمافن المصنوعين من الفتات من ثلاثة أنواع متميزة من الخبز، مما يوفر رؤى قيمة لصناعة الغذاء بشأن تأثير تركيبة المكونات على تطوير المنتجات وقبول المستهلك.
الطرق
في هذه الدراسة، تم استخدام ثلاثة أنواع من الخبز: الخبز الأبيض (W)، خبز الحبوب الكاملة (WG) الذي يحتوي على أكثر من 75% من الحبوب الكاملة، وخبز الحبوب الكاملة مع البذور (S) الذي يحتوي على أكثر من 50% من الحبوب الكاملة. تم الحصول على هذه الأنواع من الخبز من المخبز الصناعي Mesterbakeren في أوسلو، النرويج، وتم الحصول عليها من ثلاثة مواقع مختلفة لضمان تكرار بيولوجي للتحليلات التركيبية. أظهرت التحليلات اختلافات تركيبية طفيفة عبر المواقع، مما يسمح باستخدام الخبز من أقرب موقع للتحليلات اللاحقة للعجين وتجارب الخبز. عند الوصول، تم تجميد الأرغفة وتعبئتها في فراغ للتخزين، ثم تم إذابتها وتقطيعها إلى قطع بسماكة 12 مم قبل تجفيفها عند درجات حرارة وفترات زمنية متفاوتة بناءً على نوع الخبز.
لتحليلات الريولوجيا وتجارب الخبز، تم معالجة شرائح الخبز المجففة إلى فتات ودمجها مع دقيق القمح المكرر، الذي يحتوي على حوالي 30 جزء في المليون من حمض الأسكوربيك. تم تعديل محتوى الرطوبة في الدقيق إلى 14% قبل التحليلات لأخذ فقدان الرطوبة أثناء المعالجة في الاعتبار. تم تقديم منهجيات مفصلة لتحليلات الفارينوجراف والإكستنسوجراف، بالإضافة إلى تجارب الخبز، في الأقسام المعنية من الورقة.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من الورقة البحثية النتائج الرئيسية المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. يوضح النتائج الناتجة عن اختبارات متنوعة، مع تسليط الضوء على الارتباطات الإحصائية المهمة والاتجاهات الملحوظة في البيانات. غالبًا ما تكون النتائج مصحوبة بأرقام وجداول ذات صلة توضح العلاقات بين المتغيرات، مما يوفر تمثيلًا بصريًا للنتائج.
بالإضافة إلى ذلك، قد يتضمن القسم نتائج عددية محددة، مثل المتوسطات، والانحرافات المعيارية، أو قيم p، التي تقيس قوة وأهمية التأثيرات الملحوظة. بشكل عام، يخدم هذا القسم في التحقق من الفرضيات المطروحة في الدراسة، مقدماً ملخصًا واضحًا وموجزًا للأدلة التجريبية التي تم جمعها طوال عملية البحث.
المناقشة
في هذا القسم، تناقش الدراسة المنهجيات والنتائج المتعلقة بالتركيب الكيميائي، والريولوجيا للعجين، وتجارب الخبز، والتحليل الحسي للخبز والمافن التي تحتوي على مستويات مختلفة من فتات الخبز. تم تحليل الفتات لمحتوى الرطوبة، والدهون، والنشا، والنيتروجين، والسكر، مما يكشف عن اختلافات تركيبية كبيرة بين أنواع الفتات، لا سيما في محتوى النشا والدهون. وجدت الدراسة أن امتصاص الماء (WA) للعجين زاد مع ارتفاع مستويات استبدال الفتات، بينما انخفض استقرار العجين (DS)، مما يشير إلى أن نوع الفتات المستخدم يؤثر على خصائص العجين. على وجه الخصوص، أظهرت فتات النوع S سلوكيات مميزة مقارنة بفتات النوع W وWG، مما يؤثر على مرونة العجين ومقاومته للتمدد.
أظهرت تجارب الخبز أن زيادة مستويات استبدال الفتات أدت إلى انخفاض في الحجم المحدد لكل من الخبز والمافن، حيث أظهرت فتات النوع S انخفاضًا أقل وضوحًا في حجم الخبز مقارنة بفتات النوع W عند مستويات استبدال أعلى. أشار التحليل الحسي إلى أنه عند مستوى استبدال 10%، كانت الخصائص الحسية للخبز والمافن مشابهة للتحكم، ولكن ظهرت اختلافات كبيرة عند 30% استبدال، لا سيما في مسامية الفتات وملفات النكهة. من الجدير بالذكر أن شدة الطعم المر زادت في الخبز مع فتات النوع S، بينما أظهرت المافن مع فتات النوع WG وS زيادة تعتمد على الجرعة في النكهات المرّة والمكسرات. بشكل عام، تسلط الدراسة الضوء على التفاعلات المعقدة بين تركيبة الفتات، وخصائص العجين، والنتائج الحسية في المنتجات المخبوزة.
DOI: https://doi.org/10.1007/s11947-025-04204-x
Publication Date: 2026-02-02
Author(s): Catrin Tyl et al.
Primary Topic: Food composition and properties
Overview
This study addresses the significant issue of bread waste by exploring the incorporation of bread crumbles into baked goods as a potential solution. Three types of bread—white (W), whole-grain (WG), and whole-grain with seeds (S)—were transformed into crumbles and used to replace 10-30% of wheat flour in bread and 10-50% in muffins. The analysis revealed that while the addition of crumbles increased water absorption and development time, it also decreased dough stability and extensibility in a dose-dependent manner. Notably, substituting more than 10% of flour with crumbles led to reduced specific volumes and increased firmness, although a 10% substitution did not significantly impair the sensory attributes of the final products.
The findings indicate that the type of crumble used becomes critical at higher substitution levels, with W-type crumbles negatively impacting specific volume due to their higher gelatinized starch content. In contrast, S-type crumbles contributed positively to loaf volume and introduced complex flavors. The study highlights the feasibility of using up to 10% crumbles without compromising quality, suggesting that further research into different bread types and consumer acceptability is essential for optimizing this waste reduction strategy. Overall, the results support the potential for repurposing surplus bread, provided that crumbles are processed and stored correctly.
Introduction
The introduction of this research paper addresses the critical issue of food waste, particularly focusing on bread, which constitutes approximately 30% of food waste by mass. The European Union aims to halve food waste at the retail and consumer levels by 2030, recognizing bread waste as a significant contributor to the environmental footprint of food waste. Most bread waste occurs at the household and retail levels, primarily due to production volumes exceeding sales expectations and the rapid staling of bread, which diminishes its quality and consumer acceptance. However, the distinct nature of bread waste allows for its potential valorization and redistribution, aligning with sustainable development goals.
The paper highlights that surplus bread can be repurposed as an ingredient in various food products, such as cookies and cakes, through processes like grinding, fermentation, and enzymatic hydrolysis. While previous studies have primarily focused on crumbles derived from refined wheat flour, there is a notable gap in research concerning crumbles from bread made with whole-grain flour or other ingredients. The chemical composition of these different bread types may significantly influence the rheological properties of dough and the quality of the final baked goods. The study aims to investigate the functional and sensory characteristics of bread and muffins made with crumbles from three distinct types of bread, thereby providing valuable insights for the food industry regarding the impact of ingredient composition on product development and consumer acceptance.
Methods
In this study, three types of bread were utilized: white bread (W), whole-grain bread (WG) containing over 75% whole grain, and whole-grain bread with seeds (S) containing over 50% whole grain. These breads were sourced from the industrial bakery Mesterbakeren in Oslo, Norway, and obtained from three different locations to ensure biological replicates for compositional analyses. The analysis indicated minimal compositional differences across locations, allowing for the use of bread from the nearest location for subsequent dough analyses and baking trials. Upon arrival, the loaves were frozen and vacuum-packed for storage, then defrosted and sliced into 12-mm-thick pieces before being dried at varying temperatures and durations based on bread type.
For the rheological analyses and baking experiments, the dried bread slices were processed into crumbles and combined with refined wheat flour, which contained approximately 30 ppm of ascorbic acid. The moisture content of the flour was adjusted to 14% prior to analyses to account for moisture loss during processing. Detailed methodologies for the farinograph and extensograph analyses, as well as baking trials, are provided in the respective sections of the paper.
Results
The “Results” section of the research paper presents the key findings derived from the conducted experiments or analyses. It details the outcomes of various tests, highlighting significant statistical correlations and trends observed in the data. The results are often accompanied by relevant figures and tables that illustrate the relationships between variables, providing a visual representation of the findings.
Additionally, the section may include specific numerical results, such as means, standard deviations, or p-values, which quantify the strength and significance of the observed effects. Overall, this section serves to validate the hypotheses posed in the study, offering a clear and concise summary of the empirical evidence gathered throughout the research process.
Discussion
In this section, the study discusses the methodologies and findings related to the chemical composition, dough rheology, baking trials, and sensory analysis of bread and muffins incorporating varying levels of bread crumbles. The crumbles were analyzed for moisture, lipid, starch, nitrogen, and sugar content, revealing significant compositional differences among crumble types, particularly in starch and fat content. The study found that the water absorption (WA) of dough increased with higher crumble substitution levels, while dough stability (DS) decreased, indicating that the type of crumble used influences dough properties. Specifically, S-type crumbles exhibited distinct behaviors compared to W- and WG-type crumbles, affecting the dough’s extensibility and resistance to extension.
Baking trials demonstrated that increasing crumble substitution levels led to a decrease in the specific volume of both bread and muffins, with S-type crumbles showing a less pronounced reduction in bread volume compared to W-type crumbles at higher substitution levels. Sensory analysis indicated that at a 10% substitution level, the sensory attributes of bread and muffins were similar to the control, but significant differences emerged at 30% substitution, particularly in crumb porosity and flavor profiles. Notably, the intensity of bitter taste increased in bread with S-type crumbles, while muffins with WG- and S-type crumbles exhibited a dose-dependent increase in bitter and nutty flavors. Overall, the study highlights the complex interactions between crumble composition, dough properties, and sensory outcomes in baked products.