雜糧復配面包配方優化及營養特性研究

郭耀東,徐 超,韓曉江,南學梅

(1.商洛學院 健康管理學院，陜西 商洛 726000；2. 河南農業大學 食品科學技術學院，河南 鄭州 450002；3.農業部大宗糧食加工重點實驗室，河南 鄭州 450002；4.鄭州市營養與健康食品重點實驗室，河南 鄭州 450002)

1 引言

隨著我國居民生活水平的不斷提升以及飲食結構的變化，糖尿病等慢性病已成為威脅我國居民公共健康的重要問題。調查研究顯示，我國居民糖尿病和糖尿病前期患病率已達9.7%和15.5%[1]。合理的營養膳食結構是對糖尿病等慢性病進行有效控制預防，提高糖尿病人群生活質量的重要措施[2]。面包以其口感獨特、營養豐富和食用便捷等特點已成為我國居民日常消費的一類重要主食和零點。但目前多數面包在配方營養上具有高糖、高脂等特點，血糖生成指數(Glycemic Index，GI)較高，不適宜上述糖尿病患者等高血糖人群食用。因此，亟需開發一類營養全面、血糖生成指數較低的面包產品，滿足糖尿病患者等高血糖人群的食用需求，提高其生活品質。

研究表明燕麥、蕎麥、玉米、豌豆等雜糧膳食纖維含量較高，具有延緩胃排空、減慢糖吸收和血糖升高等特點，降低血糖、血脂等特點，適合于糖尿病人群食用[3,4]。本文選用高筋粉和燕麥粉、蕎麥粉、豌豆粉、玉米粉四種常見代表性雜糧粉為原料，以感官評分為指標，通過單因素試驗和四因素三水平正交試驗優化確定雜糧粉的最優配方，并進一步對雜糧面包的質構特性、營養指標和GI值進行分析，旨在開發一種適于糖尿病患者等高血糖人群食用的低GI值雜糧面包，為提升該類人群生活品質、從營養干預角度進行糖尿病預防控制提供給一定參考和借鑒。

2 材料與方法

2.1 主要試驗材料

高筋粉，鄭州金苑面業有限公司；燕麥粉，武川縣禾川綠色食品有限責任公司；蕎麥粉，武川縣禾川綠色食品有限責任公司；豌豆粉，呼和浩特市武川縣禾川食品有限責任公司；玉米粉，建平縣源豐有機雜糧有限公司；奶粉、雞蛋、白糖、黃油、面包改良劑、高活性干酵母、鹽等購于鄭州國貿360家樂福花園路店。

2.2 主要儀器設備

4510F型原子吸收分光光度計，上海儀電科學儀器股份有限公司；TA.XT Plus型質構儀，英國Stable Micro System；XYF-K型食品烘烤箱，廣州紅菱電熱設備有限公司；BA5型攪拌機，廣州市番禺力豐食品機械廠；發酵箱，廣州市賽思達機械設備有限公司；JA5003型天平，上海馳唐實業有限公司。

2.3 試驗方法

2.3.1 雜糧復配面包基本配方和工藝流程 參考相關文獻并適當調整，按照下列基本配方和工藝進行面包制作，高筋粉250 g、奶粉7.5 g、白糖50 g、黃油12.5 g、雞蛋0.5個、鹽1.25 g、面包改良劑1 g、水130 g、高活性干酵母5 g，具體工藝流程：原輔材料→面團調制→靜置→整形→發酵→烘烤→冷卻→成品檢測[5-7]。以上述配方為基礎配方，添加不同比例燕麥粉、豌豆粉、玉米粉、蕎麥粉進行單因素試驗和正交試驗。

2.3.2 雜糧復配面包配方優化 主要有:

(1)單因素試驗考察不同雜糧粉添加量對面包感官品質影響:

燕麥粉添加量對面包品質的影響。以高筋粉用量250g為基準，分別添加0、5%、10%、15%、20%和25%的燕麥粉，以感官綜合評分為指標，考察不同比例燕麥粉添加量對雜糧營養面包感官品質的影響[8]。

蕎麥粉添加量對面包品質的影響。以高筋粉用量250g為基準，分別添加0、5%、10%、15%、20%、25%的蕎麥粉，以感官綜合評分為指標，考察不同比例蕎麥粉添加量對雜糧營養面包感官品質的影響[9]。

豌豆粉添加量對面包品質的影響。以高筋粉用量250 g為基準，分別添加0、4%、8%、12%、16%、20%的豌豆粉，以感官綜合評分為指標，考察不同比例豌豆粉添加量對雜糧營養面包感官品質的影響[10]。

玉米粉添加量對面包品質的影響。以高筋粉用量250g為基準，分別添加0、4%、8%、12%、16%、20%的玉米粉，以感官綜合評分為指標，考察不同比例玉米粉添加量對雜糧營養面包感官品質的影響[11]。

(2)雜糧復配面包正交試驗設計:

在單因素試驗結果基礎上，進行四因素三水平正交試驗，以感官綜合評分為指標，優化確定雜糧面包復配比例，具體因素水平如表1所示。

表1 雜糧復配面包正交試驗設計因素水平表 (%)

(3)雜糧復配面包感官評定。參照李瑞等基于GB/T14611-93并改進的面包感官評定標準，對按照2.32中不同雜糧粉配比制作的雜糧面包品質進行綜合評定[7]。

(4)雜糧復配面包質構特性測定。采用TA.XT Plus型質構儀，對按照最優配比制作的雜糧復配面包和高筋粉面包的質構特性進行測定，選用TPA模式、P/36R圓柱形探頭[12]。其他參數條件設定為：測前速度1 mm·s-1、測試速度1 mm·s-1、測后速度 1 mm·s-1、下壓距離25 mm、觸發力5 g、壓縮率50%。測定3次，結果取平均值。

(5)雜糧面包復配粉性能指標測定。分別采用GB/5009.5-2010、GB/5009.9-2016、GB/T5009.6-2003、GB/T5009.10-2003、GB/5009.3-2010和GB/5009.4-2010中規定的方法對優化后用于制作雜糧面包的復配粉中蛋白質、淀粉、脂肪、粗纖維、水分和灰分等指標進行測定。

(6)雜糧復配面包體外消化特性分析。根據許芳溢和馬雨潔等改良建立的雜糧食品中體外消化特性分析方法，對雜糧復配面包體外消化特性進行分析。通過測定雜糧面包在0～180 min內的淀粉水解率、計算雜糧面包的淀粉水解指數(HI)和預估血糖生成指數(Estimated Glycemic Index，EGI)，綜合評價雜糧營養面包的體外消化特性[13-15]。

2.4 數據處理方法

采用DPS3.01軟件對試驗結果進行處理。

3 結果與分析

3.1 雜糧粉添加量對雜糧面包感官品質影響單因素試驗結果分析

(1)燕麥粉添加量對雜糧面包品質的影響結果分析。不同燕麥粉添加量對面包感官品質的影響如圖1所示。由圖1可以看出，在較低的添加范圍內，面包感官綜合評分隨著燕麥粉添加量增大而提升，當燕麥粉添加量達到10%時，感官綜合評分最高。根據單因素試驗結果，選取5%、10%、15%三個燕麥粉添加水平進行后續正交試驗。

(2)蕎麥粉添加量對雜糧面包品質的影響結果分析。不同蕎麥粉添加量對面包感官品質的影響如圖2所示。由圖2可以看出，與燕麥粉類似，較低的添加范圍內，面包感官綜合評分隨著蕎麥粉添加量增大而提升，當蕎麥粉添加量達到10%時，面包感官綜合評分最高。此后隨著蕎麥粉添加量增大，面包感官綜合得分逐步降低。根據上述試驗結果，選取5%、10%、15%三個蕎麥粉添加水平進行后續正交試驗。

(3)豌豆粉添加量對雜糧面包品質的影響結果分析。不同豌豆粉添加量對面包感官品質的影響如圖3所示。由圖3可以看出，隨著豌豆粉添加量增大，面包感官綜合評分呈現先升高再降低的趨勢，當豌豆粉添加量達到8%時，感官綜合評分最高。根據上述試驗結果，選取4%、8%、12%三個豌豆粉添加水平進行后續正交試驗。

圖1 不同燕麥粉添加量對面包感官評分的影響

圖2 不同蕎麥粉添加量對面包感官評分的影響

圖3 不同豌豆粉添加量對面包感官評分的影響

(4)玉米粉添加量對雜糧面包品質的影響結果分析。不同玉米粉添加量對面包感官品質的影響如圖4所示。由圖4可以看出，與前面因素相似，玉米粉添加量對面包感官綜合評分影響與前面燕麥粉、蕎麥粉和豌豆粉相似，當玉米粉添加量為8%時，面包感官綜合評分最高。選取4%、8%、12%三個玉米粉添加水平進行后續正交試驗。

圖4 不同玉米粉添加量對面包感官評分的影響

3.2 雜糧復配面包正交試驗結果分析

在單因素試驗基礎上，添加燕麥粉、蕎麥粉、豌豆粉和玉米粉四種雜糧粉，按照不同配比進行雜糧面包復配正交試驗，試驗結果與極差分析結果如表2所示。根據極差分析結果可知，不同雜糧粉添加量對雜糧營養面包感官綜合評分影響的主次順序為：燕麥粉>豌豆粉>蕎麥粉>玉米粉。雜糧復配面包的最佳配比為A2B2C3D1，燕麥粉添加量10%、蕎麥粉添加量10%、豌豆粉添加量12%、玉米粉添加量4%。

表2 雜糧復配面包正交試驗結果分析

試驗結果發現燕麥粉添加量對雜糧復配面包感官綜合評分影響最大，其主要原因可能是添加燕麥粉后，面團中面筋蛋白含量減少，面筋網絡強度弱化，不能很好形成面團，影響了面包的感官品質[16]。

3.3 雜糧面包質構特性分析

對按照3.2優化的復配條件制作的雜糧面包和高筋粉面包質構特性進行測定，結果如表3所示。由表3可以看出，與純高筋粉面包相比，雜糧面包硬度稍高、彈性和粘附力相對較小。這可能是因為雜糧粉加入影響面團起筋性等結構特性，并對面包發酵產生一定影響，導致面包的質構特性發生一定程度改變[16]。因此在雜糧面包的加工過程中，需要對雜糧粉的添加比例進行控制，將面包質構特性變化控制在一定范圍內，不影響其食用品質。

表3 雜糧復配面包質構特性測定結果

3.4 雜糧營養面包復配粉營養特性分析

對3.2優化的制作雜糧營養面包的復配粉中蛋白質、淀粉、脂肪、粗纖維、水分和灰分等營養特性指標進行分析，結果如表4所示。從表4中可知，復配粉與高筋粉相比淀粉含量低24.8%，說明復配粉中碳水化合物含量較低。復配粉中粗纖維含量較高筋粉高101.8%，有助于增加人的飽腹感，減少食物的攝入量。上述營養特性的改變均對血糖降低有較好促進作用。此外，復配粉中蛋白質、水分、脂肪、灰分含量由于雜糧的加入也發生了一定改變。

表4 雜糧復配粉和高筋粉營養指標測定結果

3.5 雜糧面包消化特性

對按照3.2優化的復配條件制作的雜糧面包的消化特性進行分析，雜糧面包及參照食品(白面包)的總淀粉水解率如圖5所示。由圖5可知，雜糧面包及參照食品在整個過程中前30 min總淀粉水解速度較快。120 min后，淀粉水解速度較為緩慢。在整個淀粉消化過程中，雜糧面包總淀粉水解率均低于參照食品。其原因一方面可能由于雜糧面包原料中含有豐富的膳食纖維組成網狀結構，降低了淀粉消化酶的敏感性，阻礙淀粉消化；另一方面可能是因為雜糧中抗性淀粉含量較高，進一步降低了雜糧面包淀粉水解率[13,17]。

圖5 雜糧面包及白面包淀粉水解率

進一步計算雜糧面包的淀粉水解指數(HI)和預估血糖生成指數(EGI)，結果如表5所示。血糖指數(GI)是用于評價餐后血糖水平的重要指標，高GI食品消化快、吸收率高、葡萄糖釋放快，低GI食品則在胃腸停留時間長，血糖釋放緩慢，能夠有效控制餐后血糖驟升，改善血糖波動，適宜于糖尿病患者及高血糖人群食用[18,19]。筆者研究開發制作的雜糧面包預估血糖生成指數(EGI)為59.90，屬于中等GI食品(GI<75)，遠低于參考食品的GI，相比小麥高筋粉制作的面包更適宜于高血糖人群食用[14]。

表5 雜糧復配面包的HI及EGI值

4 結論和展望

單因素試驗和正交試驗優化得到雜糧面包的最佳復配比例為，燕麥粉添加量10%、蕎麥粉添加量10%、豌豆粉添加量為12%、玉米粉添加量4%(以高筋粉添加量為基準)。根據此復配比例制作的雜糧面包相對純高筋粉制作的面包在一定程度上硬度變高、彈性和粘附力變小。但淀粉含量降低，膳食纖維含量升高，淀粉消化率降低血糖生成指數(GI)較低，更適宜于高血糖人群食用。

筆者研發制作的雜糧營養面包雖然具有淀粉含量、血糖生成指數較低(GI)的特點，但在質構特性及口感方面仍然需要進一步優化。同時可以添加菊芋菊粉具有明確降血糖作用、能夠用于食品制作中的功能性成分，進一步強化雜糧面包的降血糖作用[20]。目前筆者所在團隊正在上述兩個方面開展探索，旨在使雜糧面包能夠兼具較好的感官品質和低血糖生成指數GI特性。