含不同粗糧粉面包的營養、質構特性、風味化合物

,　,,　,　,　,　,　,,永翔

(貴州省農業科學院生物技術研究所,貴州貴陽 550025)

隨著生活水平的提高,人們日益注重膳食結構的調整,一個以粗糧為時尚的糧食消費結構悄然興起。馬鈴薯、蕎麥、薏苡、燕麥是貴州山區的特色優勢粗糧作物,營養功能非常豐富。馬鈴薯塊莖是全球公認的全營養食品,富含蛋白質、膳食纖維、維生素及礦物質等人體所需的營養素[1];蕎麥富含淀粉、蛋白質、脂質、膳食纖維、礦物質和其它生物活性物質,如類黃酮、植物甾醇、酚酸等[2];薏苡作為“世界禾本科植物之王”和食藥皆佳的“糧藥”之一,被列入第一批藥食兼用名單,不僅富含優質蛋白質、脂肪、淀粉、粗纖維、礦物質(Ca、P、Fe、K、Na、Mg、Zn、Se)、維生素(VE、B1、B2)等營養成分,而且還含有酯類(薏苡油)、甾醇類、苯并唑酮類、酚類等藥效成分[3-4];燕麥的蛋白質含量在 15%～20%左右,其氨基酸組成平衡,蛋白質功效比值為 1.8,遠高于小麥蛋白質功效比值 0.8[5-6]。孟凡冰等[7]將豆渣經超微粉碎后添加至面包中,以烘烤時間、第二次發酵時間、酵母的添加量和豆渣的添加量作為單因素,進行正交實驗,得出制備豆渣面包最佳工藝。任紅濤等[8]采用不同配比的玉米、小米、豌豆、黑米、紅薯粉加入到面粉中,研究雜糧配粉對面粉及餅干品質的影響,結果表明添加20%左右的雜糧粉,綜合得分較高。宋穎雪等[9]研制出新鮮甜木薯面包,以面包綜合評分與比容作為主要評價指標,通過單因素、正交實驗得出最佳工藝參數為發酵時間40 min、烘烤溫度上火 200 ℃、下火 240 ℃、烘烤時間40 min,最佳配方為水 10%、白砂糖 5%、食鹽 2%、酵母 2%。目前,對粗糧的研究主要集中在粗糧粉的營養成分、保健成分及各類粗糧食品的制作工藝方面,粗糧粉對其制品品質影響的研究相對較少。因此,本項目擬以小麥粉為主要原料,分別添加一定比例馬鈴薯全粉、(甜)蕎麥粉、薏苡粉、燕麥粉,探討這四種粗糧粉對面包食用品質的影響,為開發出高營養價值、高品質的焙烤制品提供參考。

1　材料與方法

1.1　材料與儀器

小麥粉新鄉市新良糧油加工有限責任公司;高活性干酵母安琪酵母股份有限公司;黃油惠州市年年豐糧油有限公司;食鹽湖南省湘灃鹽化有限責任公司;白砂糖云南省黎明農工商聯合公司糖廠;馬鈴薯全粉赤峰凌志食品有限公司;蕎麥粉(甜)、燕麥粉、薏苡粉購于貴陽市富華超市。

TA-XT2i型物性測試儀英國stable Microsystems公司;L-8800氨基酸自動分析儀HITACHI公司;HP6890/5975C氣質聯用儀美國安捷倫公司;TP-1200A電子天平湘儀天平儀器設備有限公司;B15攪拌機廣東恒聯食品機械有限公司;SP-36D醒發箱珠海三麥機械有限公司;電熱食品烤箱廣東順德陳村華興實業有限公司;電熱干燥箱上海森德儀器有限公司;LD-Y300A高速萬能粉碎機上海頂帥電器有限公司;HH-6全自動色差儀北京鑫奧依克光電技術有限公司。

1.2　實驗方法

1.2.1面包配方及制作面包制作參照《GB/T 14611-2008 面包烘焙品質實驗-直接發酵法》所述方法,并根據實際情況對面包成分含量略作調整,具體成分配方如表1。

表1　成分配方表Table 1　The ingredients table

面包制作工藝流程:混合粉料→面團攪拌調制→靜止松弛(30 ℃,12 min)→醒發(28 ℃,相對濕度85%,15 min)→搓圓分割(70±2 g/個)→成型醒發(38 ℃,相對濕度85%,1 h)→烘烤(上火 200 ℃,下火200 ℃,15 min)→冷卻→成品面包。

實驗中以500 g面粉作為基準,分別以5%、8%、12%、15%的粗糧粉取代面粉,其他成分不變。

1.2.2面包質構特性測定制作分別含5%、8%、12%、15%的單一粗糧粉面包及普通面粉面包。將冷卻1 h后的面包芯切成厚約10 mm的片狀,采用物性儀TPA模式進行測定。測定條件為:探頭類型P/36R型,測試前速率1 mm/s,測試速率0.8 mm/s,測試后速率0.8 mm/s,觸發力1.5 N,壓縮率60.00%[10]。共測定硬度、彈性、內聚性、粘附性、膠粘性和咀嚼性6個指標,選取其中硬度、彈性、內聚性、咀嚼性表征面包質構特性。

1.2.3氨基酸的測定采用氨基酸分析儀測定添加量為12%的四種粗糧面包及普通面粉面包的氨基酸,測定依據為《GB/T 5009.124—2003食品中氨基酸的測定》。氨基酸評分(AAS)按下列公式計算:AAS=實驗蛋白的氨基酸含量÷(FAO/WHO)評分標準模式氨基酸含量[11]。

1.2.4面包色澤測定采用 CIE-L*a*b*色空間表示方法測定添加量為12%的四種粗糧面包的面包芯色澤,得L*、a*、b*、C*、h*、ΔE*。其中L*代表亮度,L*越大表示亮度越高;a*代表紅色—綠色之間的變化,+a*為紅色方向,-a*為綠色方向;b*代表黃色—藍色之間的變化,+b*為黃色方向,-b*為藍色方向,見參考文獻[12]。

1.2.5揮發性風味物質的測定

1.2.5.1樣品處理取添加量為12%的四種粗糧面包的面包芯樣品0.3 g,置于10 mL固相微萃取儀采樣瓶中,插入裝有2 cm-50/30 μm DVB/CAR/PDMS StableFlex纖維頭的手動進樣器,在120 ℃條件下頂空萃取40 min,快速移出萃取頭,并立即插入氣相色譜儀進樣口(溫度250 ℃)中,熱解析3 min進樣。

1.2.5.2色譜條件色譜柱為ZB-5MSI 5% Phenyl-95% DiMethylpolysiloxane(30 m×0.25 mm×0.25 μm)彈性石英毛細管柱,柱溫40 ℃(保留2 min),以5 ℃/min升溫至270 ℃,運行時間:48 min;汽化室溫度250 ℃;載氣為高純He(99.999%);柱前壓7.62 psi,載氣流量1.0 mL/min;不分流進樣;溶劑延遲時間:1 min。定性:離子源為EI源;離子源溫度230 ℃;四極桿溫度150 ℃;電子能量70 eV;發射電流34.6 μA;倍增器電壓1482 V;接口溫度280 ℃;質量范圍29～500 amu[13]。

1.2.6數據統計與分析所有實驗處理進行三次重復,測定數據以平均值或平均值±標準偏差(X±SD)的形式表示。方差分析采用 SPSS 17.0(SAS Institute,NC,USA)軟件的 Ducan 法作多重比較分析,檢驗的顯著性水平為α=0.05,數據圖采用 Excel軟件繪制。

2　結果與分析

2.1　添加不同粗糧粉對面包質構的影響

表2　添加不同粗糧粉對面包質構的影響Table 2　The influence of adding different grain flour on the texture of bread

注：不同小寫字母代表同一添加量上硬度、內聚性、彈性、咀嚼性變化的差異顯著性(p<0.05)。

表3　氨基酸組成分析及評分Table 3　Analysis and comparison of amino acid composition

面包的擴展比、組織結構和彈韌性等品質主要受到面粉中面筋蛋白含量的影響。面筋蛋白在面團制作過程中可形成包裹淀粉及其它成分的網絡基質,并在發酵過程中保持氣體,形成細小而均勻的氣孔結構,對饅頭等發酵面制品品質的影響至關重要[14]。由表2可知,當粗糧粉的添加量為5%時會降低面包的硬度(除薏茨組略高于對照組外),但隨著添加量的增加,硬度有逐漸增加的趨勢,說明少量添加粗糧粉會對面包的質構有改善作用。Stojceska等[15]也得到了添加膳食纖維可以增加面包硬度的結論。燕麥組的彈性隨著添加量的增加,呈逐漸下降趨勢;而薏苡組隨添加量逐步增加,彈性呈逐步升高的趨勢;馬鈴薯全粉組的彈性變化趨勢不明顯。當粗糧粉添加量為12%時,硬度、咀嚼性是對照組的0.6～1倍;當粗糧粉添加量為15%時,硬度、咀嚼性是對照組的1～1.5倍。硬度、咀嚼性是判斷面包品質的一個重要因素,硬度值、咀嚼性與面包品質呈負相關[16]。這兩個指標數值越大,面包吃起來就越硬,缺乏彈性、綿軟、爽口的感覺。當粗糧粉添加量為12%和15%時,這兩組間的彈性、內聚性差異不大(除燕麥組和馬鈴薯組的內聚性差異顯著；馬鈴薯組彈性差異顯著)。彈性值、內聚性與面包品質正相關,數值越大,面包吃起來越柔軟,爽口不粘牙。因此,從硬度與咀嚼性的角度來講,適宜的添加量不應超過12%。蘆菲等[17]將豆渣粉加入面包后,面包比容變小,口感變差,綜合考慮面包品質和膳食纖維補充,添加10%大粒度豆渣粉制作面包較為適宜。

2.2　游離氨基酸組成分析及評分

分別對對照組和4種粗糧粉組必需氨基酸含量進行測定,計算必需氨基酸評分,結果見表3。

氨基酸對于面包的營養、色澤、風味等品質都具有重要意義。對照組、蕎麥組、馬鈴薯全粉組、薏苡組、燕麥組的必需氨基酸總量分別為1284.80、1329.70、1440.10、1230.70、2014.00 mg/100 g，除薏苡組比對照組稍低以外,其他組均高于對照組。氨基酸評分表示1 g待測蛋白中該氨基酸占1 g標準蛋白質中該種必需氨基酸毫克數的比值。氨基酸評分最低的氨基酸即為該樣品的第一限制性氨基酸[18],對照組、蕎麥組、馬鈴薯組、薏苡組、燕麥組的限制性氨基酸是亮氨酸,燕麥組賴氨酸也是限制性氨基酸。燕麥組的氨基酸評分均高于對照組,并且絕大部分都高于l,表明其必需氨基酸構成合理,蛋白質營養價值高。氨基酸評分越接近1,說明該食品蛋白質氨基酸組成比例越接近FAO/WHO推薦模式蛋白氨基酸[19]。綜合評分除薏苡組外,其余組氨基酸綜合評分均高于對照組,燕麥組達到0.94?？傮w看來,粗糧面包的營養價值比普通面包要高。

表4　不同粗糧粉對面包色差值的影響Table 4　The influence of different grain flour on the bread color value

注：不同小寫字母代表同一添加量上L*、a*、b*、C*、h*、ΔΕ*變化的差異顯著(p<0.05)。

2.3　添加不同粗糧粉對面包色澤的影響

色澤是面包品質評價的重要指標,直接影響人們對面包品質優劣的判斷[20]。采用色差儀測得不同添加量粗糧粉的面包芯L*、a*、b*值的變化,通過綜合評價ΔE*值可以精確地比較不同樣品之間的色差。由表4可知,對照組的L*值高于四個粗糧粉組,隨著添加量的增加,不同粗糧粉組面包的L*值均呈下降趨勢,其值越小表明樣品顏色越暗,這與不同粗糧粉本身的色澤有關,蕎麥呈灰褐色,燕麥呈灰棕色,馬鈴薯全粉呈淡黃色,薏苡呈灰白色。a*值、b*值隨著粗糧粉添加量的增加呈逐漸增大的趨勢,表明其顏色偏紅偏黃,面包顏色逐漸偏暗,但相對于對照組而言,增加的幅度不是很大,因此,粗糧粉添加后導致面包色澤整體略變暗、變黃,當添加量較低時,面包芯的色澤與對照差別不是很大,有較好的表觀品質。

2.4　主要揮發性風味化合物成分分析

表5　粗糧面包揮發性成分的GC-MS分析結果Table 5　Analytical results of volatile components from 4 kinds of grain bread by GC-MS

續表

注：-：表示未檢測到。

表6　揮發性物質成分分析匯總Table 6　The analysis summary of flavor components

4種不同粗糧粉面包經固相微萃取技術提取、GC-MS分離和鑒定,按照峰面積歸一化法計算求得各揮發性成分在面包中的相對含量,結果如表5、表6所示,共分離鑒定出10類60余種揮發性化合物,包括醇類(13種)、酯類(12種)、烷類(12種)、酸類(9種)、醛類(10種)、酮類(8種)、雜環類(2種)、烯烴類(1種)、醚類(1種)、酚類(1種)。酚類相對含量范圍為17.87%～26.72%,醇類相對含量范圍為8.68%～21.30%,酯類相對含量范圍為12.39%～22.22%,烷類相對含量范圍為3.66%～5.12%,酸類相對含量范圍為9.46%～16.84%,醛類相對含量范圍為5.75%～16.02%,酮類相對含量范圍為5.68%～7.00%。其他類揮發性物質在面包中的相對含量較低,因此面包的主要揮發性成分為醇類、酯類、烷類、酸類、醛類、酮類。對照組與蕎麥、薏苡、馬鈴薯全粉、燕麥分別鑒定出揮發性物質的種類依次為52、66、62、58、65種。胡麗花等[21]從普通面粉面包中檢出46種揮發性風味物質,由醛類、酮類、醇類、酯類、苯環類、雜環類和烴類組成。魏超昆等[22]從面包中分離出的揮發性化合物的組成為:烷烴類、醛類、酯類、醇類、酮類、醚類、烯烴類和雜環化合物,其中大豆油和棕櫚油基起酥油焙烤面包分別檢出31種和33種主要的揮發性風味化合物,而雞油基起酥油(CF+PO、CF+BT)焙烤面包中則分別檢出42種和38種。本實驗蕎麥組所檢測出的揮發性物質成分種類最多,達66種。

從表5可以看出,所有風味物質含量中,2,6-二叔丁基對甲酚的含量最高,占總量的17.867%～26.716%,這可能是由于它是一種抗氧化劑,分析主要來源于使用的黃油中,與幾種粗糧粉并無直接關系。

醇類相對含量范圍為8.68%～21.30%,其中乙醇是醇類中的主要物質。酵母發酵的主要產物是乙醇和CO2,大部分乙醇隨著焙烤的進行而溢出,還有一部分與發酵過程中產生的有機酸反應生成酯。與對照組相比,各粗糧粉組醇類物質的相對含量降低,這是由于酵母發酵過程中部分醇類與酸類作用生成酯類化合物[23]。對照組與粗糧組酯類物質種類差別不大,但是含量卻有較大差異,對照組相對含量僅為12.39%,粗糧組相對含量均高于對照組,酯類物質一般具有果香和奶香,對面包的香味起著重要作用[24]。關于酸類物質,與對照組相比,粗糧組種類多于對照組,相對含量差別不大。酸類物質中主要的風味物質是乙酸,酵母中含有的乳酸菌通過發酵會產生有機酸,從而賦予面包酸味[25]。蕎麥組的醛類物質均高于其他幾個組,醛類物質的香閾值較低,賦予香氣能力較強,是酵母在較高溫度下發酵而成的副產物[26]。

燕麥組的糠醛高于其他幾組,糠醛是面包產生焦糊香氣的重要成分[27-28]。蕎麥組雜環類化合物含量高于其他幾組,雜環類化合物來源于氨基酸和還原糖之間的美拉德反應,如呋喃類、吡嗪類閾值較低,具有特殊香氣,是面包的重要揮發性風味物質[29-30],各粗糧組雜環類化合物的含量均大于對照組,說明粗糧的引入增加了雜環類化合物的形成。面包中的主要酮類物質為3-甲基-2-丁酮,它會給面包帶來奶酪香味[31]。烴類化合物風味閾值較高,不具有風味活性,對樣品的整體風味貢獻較小[21]。

添加粗糧全粉后會產生一些具有特別風味的物質,如壬醇、3-甲基十五烷、十八烷、植烷、3-甲基丁酸、2,6-二甲基吡嗪等。壬醇具有玫瑰香氣,3-甲基丁酸具有果香味,甲基吡嗪具有堅果香、烤香的風味,2,6-二甲基吡嗪具有巧克力、奶油氣味[32-33]。蕎麥組會產生一些其他粗糧組不具有的風味物質,如2,3-丁二醇、丙三醇、3-甲基正十四碳烷、2,6-二甲基吡嗪,這可能是酵母與發酵過程中代謝產物相互作用,產生了特有物質的緣故,不同氨基酸與糖反應,可得到具焦糊香氣的多種吡嗪類化合物。因此,將粗糧全粉添加入面包中,不僅能夠增加主要風味物質的含量,還增加了風味物質的種類,含粗糧全粉的面包風味要優于對照組面包,少量添加粗糧全粉能提升面包的風味品質。

3　結論

通過對比分析普通面包和粗糧面包的質構特性、氨基酸評分、色澤變化和揮發性風味化合物特征,結果表明,當粗糧粉添加量為5%時會降低面包的硬度,但隨著添加量的增加,硬度有逐漸增加的趨勢,說明少量添加粗糧粉會對面包的質構有改善作用,適宜的粗糧粉添加量不應超過12%。粗糧組必需氨基酸總量大部分高于對照組,氨基酸綜合評分高于對照組(除薏苡組);當粗糧粉添加量較低時,面包芯的色澤與對照差別不是很大,有較好的表觀品質。SPME-GC-MS結果表明,將粗糧粉添加入面包中,能夠增加主要風味物質醇類、醛類、酸類和雜環類化合物的含量,同時增加了風味物質的種類。蕎麥組所檢測出的揮發性物質成分種類最多,燕麥組次之。粗糧增強了面包的風味,并產生了一些特別風味的物質,如壬醇、3-甲基十五烷、十八烷、植烷、3-甲基丁酸、2,6-二甲基吡嗪等,而普通面包中未檢出。添加適量的粗糧粉對面包的營養和風味產生有利影響,而對面包色澤影響不大。

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